一种并联式尖峰蒸发式冷凝器

摘要

本发明公开了一种并联式尖峰蒸发式冷凝器，解决了现有制冷系统的管束沿程阻力大不适合于比容大的汽轮机冷却的问题。包括在连通汽轮机低压缸（14）与空冷岛（16）之间的低压缸排汽管（15）上连通有冷却单元（17）、凝结水箱（18）和凝结水泵（19）；冷却单元（17）包括管束和汽水分离室，在A、B段间汽水分离室（4）的上部封闭空间（10）与中央汽水分离室（7）之间连通有C段逆流冷却段管束（8），在A、B段间汽水分离室（4）的下部封闭空间与中央汽水分离室（7）之间连通有B段顺流冷却段管束（5），在A段蒸汽进汽室（2）与A、B段间汽水分离室（4）的下部封闭空间之间设置有A段顺流冷却段管束（3）；提高机组的安全经济性。

权利要求

1.一种并联式尖峰蒸发式冷凝器，包括汽轮机低压缸（14）、空冷岛（16），其特征在于，在连通汽轮机低压缸（14）与空冷岛（16）之间的低压缸排汽管（15）上连通有冷却单元（17），冷却单元（17）的输出经凝结水箱（18）与凝结水泵（19）连通在一起；冷却单元（17）包括管束和汽水分离室，封闭的中央汽水分离室（7）的左侧设置有A、B段间汽水分离室（4），在A、B段间汽水分离室（4）中设置有分隔板（9），分隔板（9）将A、B段间汽水分离室（4）分隔成上部封闭空间（10）和下部封闭空间，在A、B段间汽水分离室（4）的上部封闭空间（10）与中央汽水分离室（7）之间连通有C段逆流冷却段管束（8），在A、B段间汽水分离室（4）的下部封闭空间与中央汽水分离室（7）之间连通有B段顺流冷却段管束（5），C段逆流冷却段管束（8）和B段顺流冷却段管束（5）均相互平行设置并向上倾斜与水平面成20度倾斜角，在A、B段间汽水分离室（4）的上部封闭空间（10）上设置有抽空气管道（11），在中央汽水分离室（7）的底部设置有凝结水排水管（12），在A、B段间汽水分离室（4）的左侧设置有封闭的A段蒸汽进汽室（2），在A段蒸汽进汽室（2）与A、B段间汽水分离室（4）的下部封闭空间之间设置有A段顺流冷却段管束（3），A段顺流冷却段管束（3）相互之间平行设置并向上倾斜与水平面成20度倾斜角，在A段蒸汽进汽室（2）的左侧面上设置有蒸汽进汽左管口（1）；

在中央汽水分离室（7）的右侧设置有与其左侧结构完全相同的管束和汽水分离室，整个蒸发式冷凝器散热模件呈V字形对称设置。

2.根据权利要求1所述的一种并联式尖峰蒸发式冷凝器，其特征在于： 所述的C段逆流冷却段管束（8）、B段顺流冷却段管束（5）和A段顺流冷却段管束（3）的长度均为2-2.5米。

3．根据权利要求1或2所述的一种并联式尖峰蒸发式冷凝器，其特征在于：A段顺流冷却段管束（3）的管径与C段逆流冷却段管束（8）的管径相同并且管子的壁厚也相同；B段顺流冷却段管束（5）的管径与A段顺流冷却段管束（3）的管径的比为80/100，B段顺流冷却段管束（5）的管子的壁厚与A段顺流冷却段管束（3）的管子的壁厚的比为2/3。

说明书

一种并联式尖峰蒸发式冷凝器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种冷凝器，特别涉及一种与空冷岛并联的对汽轮机排出的蒸汽进行蒸发式冷凝的冷凝器。

背景技术

[0002] 直接空冷机组是采用空气为汽轮机排出的汽体进行冷却的介质，因空气的密度轻、比热容小、传热系数低，因此空冷系统空气侧的设计温升远高于湿冷系统，机组的设计背压也远远高于湿冷机组，对机组运行热经济性带来很大的影响。空冷机组实际运行中还普遍存在以下问题：当空冷系统脏污时使机组运行背压升高，影响其经济性；同时，机组运行背压变化幅度大，使机组运行安全可靠性差；另外，机组运行背压受环境要素的影响大，机组在环境温度高的时段，存在因背压高限负荷问题突出。针对上述问题，业内已普遍采用增加辅助的湿式冷却系统方式，如采用喷雾冷却系统、并联水塔凝结器湿冷系统、串联蒸发式冷凝器系统，来增强空冷系统的换热能力，满足机组安全经济运行的要求。蒸发式冷凝器是一种新型的冷却设备，在制冷和化工行业应用较为广泛，在电站系统作为汽轮机低压缸排汽的冷凝设备在小型机组上有所应用，在大型机组上的应用还属于开发阶段。应用于电站凝汽系统的蒸发式冷凝器与制冷系统采用蒸发式冷凝器的技术特点存在很大的差异。在系统及结构设计中需重点考虑下面几个方面的问题。直接空冷系统并联尖峰蒸发式冷凝器用于冷却汽轮机的部分排汽，由于冷却热量大，设备规模大，系统占地面积大，需要的通风高度高，采用数十台成型的整体式的蒸发式冷凝器组合不适用于大型机组。应用于制冷系统的管束设计通常采用蛇型盘管，由于沿程阻力大，不适应用比容大的汽轮机排汽的冷却。应用电站凝汽系统的蒸发式冷凝器必须设法减小系统阻力，以降低机组运行背压，提高机组运行的经济性。直接空冷系统并联尖峰蒸发式冷凝器，由于管内系统处于负压状态，汽轮机真空系统不可避免地存在漏空现象。

发明内容

[0003] 本发明提供的一种并联式尖峰蒸发式冷凝器解决了现有设备规模大，系统占地面积大和制冷系统的管束采用蛇型盘管使得沿程阻力大不适合于比容大的汽轮机冷却的问题。

[0004] 本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

[0005] 一种并联式尖峰蒸发式冷凝器，包括汽轮机低压缸、空冷岛，在连通汽轮机低压缸与空冷岛之间的低压缸排汽管上连通有冷却单元，冷却单元的输出经凝结水箱与凝结水泵连通在一起；冷却单元包括管束和汽水分离室，汽水分离室上设置有钢支撑架，封闭的中央汽水分离室的左侧设置有A、B段间汽水分离室，在A、B段间汽水分离室中设置有分隔板，分隔板将A、B段间汽水分离室分隔成上部封闭空间和下部封闭空间，在A、B段间汽水分离室的上部封闭空间与中央汽水分离室之间连通有C段逆流冷却段管束，在A、B段间汽水分离室的下部封闭空间与中央汽水分离室之间连通有B段顺流冷却段管束，C段逆流冷却段管束和B段顺流冷却段管束均相互平行设置并向上倾斜与水平面成20度倾斜角，在A、B段间汽水分离室的上部封闭空间上设置有抽空气管道，在中央汽水分离室的底部设置有凝结水排水管，在A、B段间汽水分离室的左侧设置有封闭的A段蒸汽进汽室，在A段蒸汽进汽室与A、B段间汽水分离室的下部封闭空间之间设置有A段顺流冷却段管束，A段顺流冷却段管束相互之间平行设置并向上倾斜与水平面成20度倾斜角，在A段蒸汽进汽室的左侧面上设置有蒸汽进汽左管口；在中央汽水分离室的右侧设置有与其左侧结构完全相同的管束和汽水分离室，整个蒸发式冷凝器散热模件呈V字形对称设置。

[0006] 所述的C段逆流冷却段管束、B段顺流冷却段管束和A段顺流冷却段管束的长度均为2-2.5米。

[0007] A段顺流冷却段管束的管径与C段逆流冷却段管束的管径相同并且管子的壁厚也相同；B段顺流冷却段管束的管径与A段顺流冷却段管束的管径的比为80/100，B段顺流冷却段管束的管子的壁厚与A段顺流冷却段管束的管子的壁厚的比为2/3。

[0008] 所述的C段逆流冷却段管束、B段顺流冷却段管束和A段顺流冷却段管束在各自的与管束垂直的切面上的管束布置方式均为30度三角形错排型式。

[0009] 本发明可显著提高机组的安全经济性，并联式尖峰蒸发式冷凝器直接分流一定比例的汽轮机低压缸排汽，与串联式系统比较其明显的优点是可减小系统的阻力，空冷系统和蒸发式冷凝器的进汽参数相同，换热能力增强。蒸发式冷凝器凝结水排水与空冷系统凝结水排水汇集后进入凝结水系统。

附图说明

[0010] 图1是本发明蒸发式冷凝器散热模件的结构示意图；

[0011] 图2是图1中的I-I向剖视图；

[0012] 图3是图1中的H-H向剖视图；

[0013] 图4是本发明的结构示意图。

具体实施方式

[0014] 一种并联式尖峰蒸发式冷凝器，包括汽轮机低压缸14、空冷岛16，在连通汽轮机低压缸14与空冷岛16之间的低压缸排汽管15上连通有冷却单元17，冷却单元17的输出经凝结水箱18与凝结水泵19连通在一起；冷却单元17包括管束和汽水分离室，汽水分离室上设置有钢支撑架13，封闭的中央汽水分离室7的左侧设置有A、B段间汽水分离室4，在A、B段间汽水分离室4中设置有分隔板9，分隔板9将A、B段间汽水分离室4分隔成上部封闭空间10和下部封闭空间，在A、B段间汽水分离室4的上部封闭空间10与中央汽水分离室7之间连通有C段逆流冷却段管束8，在A、B段间汽水分离室4的下部封闭空间与中央汽水分离室7之间连通有B段顺流冷却段管束5，C段逆流冷却段管束8和B段顺流冷却段管束5均相互平行设置并与水平面成20度倾斜角，在A、B段间汽水分离室4的上部封闭空间10上设置有抽空气管道11，在中央汽水分离室7的底部设置有凝结水排水管12，在A、B段间汽水分离室4的左侧设置有封闭的A段蒸汽进汽室2，在A段蒸汽进汽室2与A、B段间汽水分离室4的下部封闭空间之间设置有A段顺流冷却段管束3，A段顺流冷却段管束3相互之间平行设置并与水平面成20度倾斜角，在A段蒸汽进汽室2的左侧面上设置有蒸汽进汽左管口1；在中央汽水分离室7的右侧设置有与其左侧结构完全相同的管束和汽水分离室，整个蒸发式冷凝器散热模件呈V字形对称设置。

[0015] 所述的C段逆流冷却段管束8、B段顺流冷却段管束5和A段顺流冷却段管束3的长度均为2-2.5米。

[0016] A段顺流冷却段管束3的管径与C段逆流冷却段管束8的管径相同并且管子的壁厚也相同；B段顺流冷却段管束5的管径与A段顺流冷却段管束3的管径的比为80/100，B段顺流冷却段管束5的管子的壁厚与A段顺流冷却段管束3的管子的壁厚的比为2/3。

[0017] 所述的C段逆流冷却段管束8、B段顺流冷却段管束5和A段顺流冷却段管束3在各自的与管束垂直的切面上的管束布置方式均为30度三角形错排型式。

[0018] 冷却单元的散热模件采用双测进汽，可减小管内进汽流量，有利于减小系统阻力，减小管经，增大换热系数，减小单元尺寸和用材量。

[0019] 由于蒸汽的流动阻力近似与流速的平方成正比，散热模件进汽采用双侧进汽，流量可减小到单侧进汽的50%，为满足系统阻力控制要求，同时考虑流程阻力减小的因素，双侧进汽的管束内经可减小40%，在同样的冷却面积下，材料可减少70%，而且采用细管经后，凝结换热系数增强，管壁薄导热热阻减小，换热面积还可进一步减小。

[0020] 充分将散热器结构型式与被冷却汽体在各阶段冷凝特点相结合，进一步改进管束设计使得散热器具有高性能。

[0021] 在双侧进汽的基础上，对个进汽侧管束的流程进行的进一步的优化。各进汽测分为三个流程，全部进汽进入顺流A段，50%左右的蒸汽凝结后，凝结水直接排出，可有效控制，下流程管束的液膜厚度；顺流A段未凝结的蒸汽进入顺流B段，继续凝结，剩余的15%未凝结的蒸汽进入逆流C段凝结，不凝结气体上部排出。在顺流B段采用薄细管束，起到增加换热面积、增强换热系数、减少材料用量的作用；逆流C段与顺流A段管束相同，可达到降低流速、减小阻力、减少过冷，便于排空目的。

[0022] 散热器结构设计，同时考虑结构强度和刚度的要求，通过合理的设计，起到增加系统强度、刚度，便于安装的目的。

[0023] 一个模件分为四段，五个联箱，增加了管束的刚度，更冷却段增加了粗厚管束，整体提高了系统刚度；五个联箱可作为模块的支撑面，增加支撑系统的强度和刚度及稳定性。

[0024] 采用积木法模块化、单元化设计理念，使得产品加工工艺简单、运输方便、安装快捷、系统投资费用减少。

[0025] 一个冷却单元由8-10个模件组成，配备一台风机；若干冷却单元组成一个系统，使得产品加工工艺简单、运输方便、安装快捷。系统支撑系统，通风通道、冷却水系、补水系统统一设计，可简化系统配置，减少投资费用，便于整体水量调节，保证水质指标，减少运行维护量。

[0026] 本发明与空冷岛并联，当负载处于尖峰时，开通本装置对汽轮机排出的蒸汽进行蒸发式冷凝。