外热式自然循环蒸发器回热蒸汽锅炉的垂直动态不稳定性
Klaus Payrhuber Hermann Halozan
格拉茨理工大学热工学院，格拉茨，奥地利
摘要：态不稳定性变得越来越成为联合循环发电厂的热回收蒸汽发生器（HRSG）中的自然循环蒸发器的设计标准之一，特别是在具有垂直气体导管的系统中。 为了计算这种不稳定性，正在开发计算机程序DEDYN。 计算方法已经在维也纳的ASME Cogen-Turbo Power 1995（Payrhuber，1995）中提出。本文涉及自然循环蒸发器的建模。 本文研究的蒸发器包括340层平行翅片管，4层16米（一根管的总管长为64米），总传热面积为16400平方米。 具有垂直管道的HRSG的该热交换器束被分成8个子管道，这允许使用局部加热介质（=烟道气）温度进行计算。 该束的入口和出口头部连接到滚筒。已经研究了几种变型，例如改变操作压力，鼓的不同高度，进入降液管时的过冷，以及通过蒸发器管束的平行流或逆流。 该论文示出了用于防止或至少阻尼蒸发器中的质量流振荡的边界条件。
1.介绍
联合循环发电厂（CCPP）是在过去几年中具有最高新订单率的发电厂类型。 如果燃料是天然气，则对这种类型的发电厂越来越感兴趣的是高效率和有利的环境因素。 使用这种类型的发电厂的其他方面是低的具体投资成本，可用性和广泛的应用领域 - 基本负荷或峰值服务，以及在公共以及工业发电厂中的应用。 CCPP的高效率主要是由燃气轮机的改进引起的。 新的燃气轮机发电机的更高的燃气轮机功率输出，特别是更高的燃气轮机出口温度导致进一步改进蒸汽循环。
目前，双压力系统是HRSG技术中最常见的类型和状态。 为了提高CCPP的总体效率，有必要减少HRSG中的排放量损失并提高活蒸汽条件。 为了实现这一目标，结合新的燃气轮机发电，蒸汽循环的新发展变得必要：一种可能性是开发具有或不具有再热的三重压力系统（Imwinkelried，1994; Pogoreutz，1995）; 然而，该系统的尺寸更大，并且在设计和操作方面更加复杂，特别是在启动和部分负载阶段。 另一种可能性是开发新的和改进的朗肯蒸汽循环，例如。 Eisenkolb单压HRSG（EisenIcolb，1996）。
热回收蒸汽发生器主要构造成两种不同的构造：具有废气的水平流动的HRSG和具有垂直热交换器管的HRSG经常被描述为自然循环或美国类型; 作为强制循环型，欧式或塔式结构，引入了具有排气和水平热交换器管的垂直流动的类型。 这两种类型的HRSG的区别在于布置和设计。 塔架构造需要较低的加热表面并且以较低的循环比工作。 但是研究这两种类型的蒸发器的瞬态行为没有显示出显着的差异（Mastronarde，1995）。
越来越多的具有垂直管道的HRSG正在使用自然循环蒸发器。 即使在启动阶段，蒸发器在没有循环泵的情况下工作，这避免了泵的安装（Schobesberger，1995）。 除了较低的投资成本，其他优点是较低的操作和维护成本，更容易的设计和管道，以及简化控制顺序和操作。 当HRSG的设计变得更加复杂时，所有这些优点都受到欢迎。 用于三压力系统。
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