随着联合循环发电技术不断向着更高参数发展，燃烧温度达到1400℃的H级燃气轮机目前已投入商业运营，与H级燃气联合循环机组相匹配的余热锅炉结构和性能参数将直接影响到整个循环的效率。本文以一台H级三压带再热余热锅炉直流高压蒸发器的水动力特性为研究对象，开发水动力计算程序，对蒸发器的流动特性进行校核分析，全面评价高压蒸发器的水动力特性。
首先对H级余热锅炉高压蒸发器系统进行了分段热力计算，确定各个负荷下蒸发器各管排烟温分布、吸热量和热负荷。为提高蒸发器的稳定性并调节工质的出口焓值，根据各管排热负荷分布特性和节流圈布置原则，对蒸发器1分配集箱与各管排进口小集箱的连接管内布置的节流圈孔径分布进行设计计算。
在热力计算的基础上，将高压蒸发器划分为蒸发器1和蒸发器2两个流动网络系统，蒸发器1共划分为84个受热回路和106个压力节点，蒸发器2共划分为76个受热回路和53个压力节点。根据蒸发器系统所遵循的控制方程，建立计算流动系统各回路流量和各节点压力的数学模型。采用开发的程序对方程组进行迭代求解，得到H级余热锅炉高压蒸发器在BMCR负荷、75%BMCR负荷和50%BMCR负荷下各部件压力、回路流量分配特性、工质出口焓值和温度、管壁温度和鳍端温度的分布。水动力计算结果表明，蒸发器2中吸热量较高的回路质量流速较高，体现了流量对热负荷的正响应特性，这种分配特性对余热锅炉安全运行比较有利；各负荷下蒸发器出口汽温偏差处于正常范围内，蒸发器2入口可能存在两相流质量含气率分配不均的问题，可以通过在蒸发器2入口连接管与分配集箱间采用三通方式连接，或在蒸发器2管束的入口端设置膨胀节，以减小蒸发器2的管排间由于汽温偏差导致的热应力；蒸发器1和蒸发器2在各个负荷时的管道周向内压应力均远小于管壁材料的许用应力值，管壁温度在材料的许用范围内。
根据水动力特性计算结果，对H级余热锅炉高压蒸发器进行流动不稳定性、水动力多值性和流动停滞校核分析。校核计算结果表明，蒸发器1和蒸发器2的回路在施加1.1~1.3倍热负荷扰动后，管内流动可以恢复稳定，也不会出现水动力多值性和流动停滞现象，因此蒸发器的运行是安全可靠的。