1.本发明属于蒸发换热领域，具体涉及一种适应负荷变化的蒸汽发生装置和方法，适用于负荷变化幅度大且次数频繁的蒸发器的设计，能够使换热器主动适应负荷变化、减小对系统工况的扰动。
背景技术：
2.换热器是热工基础设备，在化工、动力及其它许多工业生产中具有重要地位，蒸发器是其中重要的一种，它将高温流体的热量传递给低温流体，最终使低温流体蒸发完成相变形成蒸汽。
3.换热器设计过程中为保证换热效果，工程师们会根据额定工况设计换热面积，并根据最大换热工况保留一定的裕量，但是当换热器在低负荷工况运行时就会出现换热器面积过大的现象，造成高温流体出口温度偏低、低温流体出口温度偏高，这种影响对于蒸发器来说尤为明显。以熔盐/水蒸发器为例，低负荷时熔盐出口温度偏低，可能会影响后续系统的安全，同时在低负荷工况下蒸发器工况不稳可能会造成系统的震荡，混盐一定程度上可以解决蒸发器低负荷运行问题，但是混盐流量较大时均匀性无法保证且能量损耗较大。
技术实现要素：
4.为提高蒸发器对低负荷工况的适应能力，本发明提出一种适应负荷变化的蒸汽发生装置和方法，在蒸发器低负荷运行期间降低壳体内液位，启动循环泵将部分低温流体喷洒至换热管上，减小有效换热面积，保障系统稳定运行。
5.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
6.一种适应负荷变化的蒸汽发生装置，由高温流体入口1、高温流体出口2、蒸汽出口3、低温流体入口4、上管箱5、下管箱6、换热管8、雾化喷头9、壳体10、第一阀门11、加压泵12、第二阀门13和液位计14组成；
7.所述高温流体入口1与上管箱5连接，高温流体出口2与下管箱6连接，多个换热管8位于壳体10内，一端与上管箱5连接、另一端与下管箱6连接；蒸汽出口3与壳体10上方连接，低温流体入口4与壳体10底部连接，液位计14安装在壳体10侧面；雾化喷头9位于壳体10内换热管8上部；加压泵12入口通过第一阀门11与低温流体入口4连接，加压泵12出口通过第二阀门13与雾化喷头9连接。
8.还包括设置在壳体10内用于支撑固定换热管8的多个固定架7。
9.所述雾化喷头9能够在蒸汽发生装置低负荷运行期间向换热管8喷洒低温流体，防止换热管8发生过热现象同时调控换热速率。
10.所述液位计14用于衡量蒸汽发生装置内的有效换热面积，辅助控制系统进行变负荷调节。
11.所述的一种适应负荷变化的蒸汽发生装置的运行方法如下：
12.额定负荷工况：第一阀门11和第二阀门13关闭，加压泵12不运行；高温流体从高温
流体入口1进入上管箱5，然后进入换热管8，高温流体通过换热管8进入下管箱6，然后再通过高温流体出口2流出；低温流体从低温流体入口4进入壳体10，换热管8浸没在壳体10内的低温流体中，低温流体吸收高温流体热量后变为蒸汽由蒸汽出口3排出，固定架7用于减小换热管8的震动；
13.部分负荷工况：打开第一阀门11和第二阀门13；高温流体从高温流体入口1进入上管箱5，然后进入换热管8，高温流体通过换热管8进入下管箱6，然后再通过高温流体出口2流出；一部分低温流体从低温流体入口4进入壳体10，与额定负荷工况相比，部分负荷工况下壳体10内低温流体的液位较低，具体液位需要与液位计14连接的控制系统根据液位计14的指示，调整调节第一阀门11和第二阀门13开度，主动降低壳体10内的液位高度，部分换热管(8)分布在液位之上，减少了有效换热面积，保证高温流体和低温流体出口温度不发生变化；另一部分低温流体经过加压泵12提高压力后送至雾化喷头9，经雾化喷头9雾化后均匀喷洒在处于液位之上的换热管8上。
14.和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
15.本发明适应负荷变化的蒸汽发生装置和方法，具有良好的低负荷适应能力，且易实施、耗能低，避免了蒸发器在低负荷运行时流体温度大幅偏离额定工况的现象，能改善蒸发器换热管热应力、延长换热器寿命。
附图说明
16.图1是本发明的装置示意图。
17.图中：
[0018]1‑
高温流体入口2
‑
高温流体出口3
‑
蒸汽出口4
‑
低温流体入口5
‑
上管箱
[0019]6‑
下管箱7
‑
固定架8
‑
换热管9
‑
雾化喷头10
‑
壳体11
‑
第一阀门12
‑
加压泵13
‑
第二阀门14
‑
液位计。
具体实施方式
[0020]
下面结合附图和具体实施方式对本发明专利作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0021]
如图1所示，本发明一种适应负荷变化的蒸汽发生装置，高温流体入口1、高温流体出口2、蒸汽出口3、低温流体入口4、上管箱5、下管箱6、固定架7、换热管8、雾化喷头9、壳体10、第一阀门11、加压泵12、第二阀门13和液位计14组成。
[0022]
高温流体入口1与上管箱5连接，高温流体出口2与下管箱6连接，换热管8一端与上管箱5连接、另一端与下管箱6连接；蒸汽出口3与壳体10上方连接，低温流体入口4与壳体10底部连接，液位计14安装在壳体10侧面；固定架7为多个底部固定在壳体10底部，用于支撑固定换热管8，减小换热管8的震动，雾化喷头9位于壳体10内换热管8上部；加压泵12入口通过第一阀门11与低温流体入口4连接，加压泵12出口通过第二阀门13与雾化喷头9连接。
[0023]
本发明一种适应负荷变化的蒸汽发生装置按照以下方法运行。
[0024]
在额定工况下：蒸汽发生装置按照一般蒸发器运行模式工作，关闭第一阀门11和第二阀门13，加压泵12不运行；高温流体从高温流体入口1进入上管箱5，然后进入换热管8，高温流体通过换热管8进入下管箱6，然后再通过高温流体出口2流出；低温流体从低温流体
入口4进入壳体10，换热管8浸没在壳体10内的低温流体中，低温流体吸收高温流体热量后变为蒸汽由蒸汽出口3排出。
[0025]
在部分负荷工况下：以30％额定负荷工况为例，如果高温流体流量和低温流体流量等比例降低至原来流量的30％，对于一般的蒸发器，这种情况下高温流体和低温流体出口温度都会发生较大变化，因为在原来的出口温度下，实际换热量大于高温流体的理论放热量，为达到热量平衡出口温度必须发生变化，此时蒸发器内实际蒸发量会大于原来的30％。对于本发明提出的蒸汽发生装置，30％额定负荷工况下，一部分低温流体通过低温流体入口4进入壳体10，与液位计14连接的控制系统能根据液位计14的指示，通过调节第一阀门11和第二阀门13开度，主动降低壳体10内的液位高度，一部分换热管8裸露在低温流体液位之上，减少了有效换热面积，保证高温流体和低温流体出口温度尽量不发生变化；另一部分低温流体经加压泵12升压后通过雾化喷头9喷洒至裸露的换热管8上，降低了换热管8的热应力，同时能调控蒸汽热力状态。
[0026]
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。