一种空冷机组的凝结水系统

摘要

本发明提供了一种空冷机组的凝结水系统，包括小机凝汽器、主机排汽装置、以及连接小机凝汽器和主机排汽装置的水封管道，其中，水封管道包括带有热井端和排水端的第一水封，带有接水端和喷洒端的第二水封，第二水封的喷洒端位于主机排汽装置内的主机冷凝水水面之上。本发明的优化结构由于将小机凝结水流入主机排汽装置内的一端设置在其内的主机冷凝水水面之上，因此使进入主机排汽装置内的小机凝结水与其中的高温蒸汽进行了热量置换，从而使落入下方主机冷凝水中的小机凝结水水温与主机冷凝水的水温保持一致，防止了主机冷凝水过冷度增高，减少了主汽轮机在加热主机冷凝水时的能源浪费。

权利要求

1.一种空冷机组的凝结水系统，包括：与小汽机连接的小机凝汽器、分别与主汽轮机和空冷岛连接的主机排汽装置、以及连接小机凝汽器和主机排汽装置的水封管道，其中，所述水封管道包括：第一水封，一端为与所述小机凝汽器的热井连通的热井端，另一端为排出所述小机凝汽器内的小机凝结水的排水端，其所述热井端至所述排水端之间具有构成水封的U形结构；

第二水封，一端为与所述第一水封的排水端连通的接水端，另一端为伸入所述主机排汽装置内的喷洒端，所述接水端至所述喷洒端之间具有构成水封的U形结构；

所述第二水封的喷洒端位于所述主机排汽装置内的主机冷凝水水面之上；

其中，所述第二水封的喷洒端沿所述主机排汽装置的水平截面的直径横跨所述主机排汽装置的内部，所述喷洒端上设置有多个间隔开的喷水孔；

其中，所述喷洒端的下方设置有与所述喷洒端平行且间隔开的溅水板，且所述溅水板的形状与所述喷洒端的布置和形状对应。

2.如权利要求1所述的凝结水系统，其中，所述溅水板上设置有与所述喷洒端的喷水孔相对的向下凹入的凹坑。

3.如权利要求2所述的凝结水系统，其中，所述喷水孔上安装有喷嘴。

4.如权利要求3所述的凝结水系统，其中，所述第二水封的接水端位置高于所述第二水封的喷洒端位置，且两者的高度差所形成的压力需要大于主机排汽装置的压力加上所述第二水封的管道阻力再减去所述小机凝汽器的压力所得到的值。

5.如权利要求4所述的凝结水系统，其中，所述第二水封的U形结构的底部位置低于所述主机排汽装置的底部位置。

6.如权利要求5所述的凝结水系统，其中，还包括旁通管，其一端与小机凝汽器连通，另一端与所述第一水封的排水端连通，用于将所述水封管道中的不凝气体绕过所述热井输送至所述小机凝汽器内。

7.如权利要求6所述的凝结水系统，其中，所述排水端的位置低于所述小机凝汽器下方的所述热井的上水平面。

说明书

一种空冷机组的凝结水系统

技术领域

[0001] 本发明涉及锅炉行业，特别是涉及热电锅炉的空冷机组的小机凝结水系统的优化结构。

背景技术

[0002] 现有技术中，一些热电厂的主汽轮机采用空冷方式对主汽轮机排汽进行冷却，而其配备的小汽机采用湿冷的方式。小汽机的凝结水用凝结水泵打入主汽轮机排汽装置或通过一根带有两道水封的水封管道与主汽轮机的主机排汽装置连接。

[0003] 由于两机采用的不是同一个冷却方式，使得小汽机的小机凝结水水温比主汽轮机的主机排汽装置内的主机冷凝水水温低。现有技术中采用的是直接通过上述水封管道将小汽机的小机凝结水排入主机排汽装置内的主机冷凝水中。本申请的发明人发现，这样的方式最终导致主汽轮机的主机冷凝水的过冷度加大，影响了主汽轮机的加热效率。

[0004] 此外，本申请的发明人还发现，由于采用一根水封管道连接小汽机和主机排汽装置，会由于水封管道内不凝气体的存在，使得两个水封会因为其中一端的压力变化而相互影响。明显的影响是主汽轮机的背压升高后，会通过与其临近的水封将压力带给小汽机侧的水封，而小汽机侧的水封变化，会影响小机凝汽器内的小机凝结水水位高度，一旦小机凝结水水位高度浸入到小机凝汽器内的换热管上时，会降低小机凝汽器内的真空，从而影响换热管的降温效果，导致小汽机内小机凝结水的过冷度升高。

发明内容

[0005] 本发明的一个目的是要提供一种能够降低小汽机的小机凝结水与主汽轮机的主机冷凝水之间温差的结构。

[0006] 本发明一个进一步的目的是要使得主汽轮机和小汽机之间的两个水封不相互影响。

[0007] 特别地，本发明提供了一种空冷机组的凝结水系统，包括：与小汽机连接的小机凝汽器、分别与主汽轮机和空冷岛连接的主机排汽装置、以及连接小机凝汽器和主机排汽装置的水封管道，其中，所述水封管道包括：

[0008] 第一水封，一端为与所述小机凝汽器的热井连通的热井端，另一端为排出所述小机凝汽器内的小机凝结水的排水端，其所述热井端至所述排水端之间具有构成水封的U形结构；

[0009] 第二水封，一端为与所述第一水封的排水端连通的接水端，另一端为伸入所述主机排汽装置内的喷洒端，所述接水端至所述喷洒端之间具有构成水封的U形结构；

[0010] 所述第二水封的喷洒端位于所述主机排汽装置内的主机冷凝水水面之上。

[0011] 进一步地，所述第二水封的喷洒端沿所述主机排汽装置的水平截面的直径横跨所述主机排汽装置的内部，所述喷洒端上设置有多个间隔开的喷水孔。

[0012] 进一步地，所述第二水封的喷洒端绕成环状并沿所述主机排汽装置的水平截面布置，所述喷洒端上设置有多个间隔开的喷水孔。

[0013] 进一步地，所述喷洒端的下方设置有与所述喷洒端平行且间隔开的溅水板，且所述溅水板的形状与所述喷洒端的布置和形状对应。

[0014] 进一步地，所述溅水板上设置有与所述喷洒端的喷水孔相对的向下凹入的凹坑。

[0015] 进一步地，所述喷水孔上安装有喷嘴。

[0016] 进一步地，所述第二水封的接水端位置高于所述第二水封的喷洒端位置，且两者的高度差所形成的压力需要大于主机排汽装置的压力加上所述第二水封的管道阻力再减去所述小机凝汽器的压力所得到的值。

[0017] 进一步地，所述第二水封的U形结构的底部位置低于所述主机排汽装置的底部位置。

[0018] 进一步地，本发明的凝结水系统还包括旁通管，其一端与小机凝汽器连通，另一端与所述第一水封的排水端连通，用于将所述水封管道中的不凝气体绕过所述热井输送至所述小机凝汽器内。

[0019] 进一步地，所述排水端的位置低于所述小机凝汽器下方的所述热井的上水平面。

[0020] 进一步地，所述第一水封在垂直方向上的高度为第二水封在垂直方向上的高度的二分之一至四分之一。

[0021] 本发明的优化结构由于将小机凝结水流入主机排汽装置内的一端设置在其内的主机冷凝水水面之上，因此使进入主机排汽装置内的小机凝结水吸收了主汽轮机的排汽热量，降低了空冷岛的热负荷，从而降低了主汽轮机的排汽背压，提高了主汽轮机的热效率，另外使其与落入下方的主机冷凝水水温保持一致，防止了主机冷凝水过冷度增高，减少了主汽轮机在加热主机冷凝水时的能源浪费。

[0022] 进一步地，本发明的通过在水封管道上设置旁通管，能够将水封管道内的不凝气体直接排入到小机凝汽器内，从而避免了热井内小机凝结水受水封管道内不凝气体的影响而上升淹灭小机凝汽器的换热管的问题。

[0023] 根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

[0024] 后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

[0025] 图1是根据本发明一个实施例的空冷机组中凝结水系统的示意图；

[0026] 图2是图1中第二水封伸入主机排汽装置内的喷洒端的布置结构示意图。

具体实施方式

[0027] 图1是根据本发明一个实施例的空冷机组凝结水系统示意图。本发明的优化结构一般性地可包括：与小汽机20连接的小机凝汽器21。可以分别与主汽轮机和空冷岛连接的主机排汽装置10。以及连接小机凝汽器21和主机排汽装置10的水封管道。其中，该水封管道可以包括：第一水封30，其一端可以为与小机凝汽器21的热井22连通的热井端32，另一端可以为排出小机凝汽器21内的小机凝结水23的排水端31。其热井端32至排水端31之间具有构成水封的U形结构。第一水封的具体形状只要是能够形成水封，具有相应的上升、下降管路，则其管道可以根据地形或安装需要任意的转折或回旋。第二水封40，其一端为与第一水封30的排水端31连通的接水端45，另一端为伸入主机排汽装置10内的喷洒端41。由接水端45至喷洒端41的中间部分为构成水封的U形结构。第二水封40的喷洒端41可以位于主机排汽装置10内的主机冷凝水11水面之上。本系统在工作时，由小汽机20的小机凝汽器21产生的小机凝结水23落入小机凝汽器21下方的热井22中。当热井22中的小机凝结水23水位超过第一水封30的排水端31时，会由第一水封30流入第二水封40，再由第二水封40流入主机排汽装置10。本发明中，第一水封30的排水端31处于整个水封管路的最高点位置。由于喷洒端41位于主机排汽装置10的上部未进入下方的主机冷凝水中，因此进入主机排汽装置10内的小机凝结水23首先会与主机排汽装置10内部上方的高温蒸汽接触，经过吸热升温后落入下方的主机冷凝水11中。这样温度较低的小机凝结水23经过高温蒸汽的加热后升温，其升温后的温度与通过空冷岛降温的主机冷凝水11温度相差不大。因此两者混合后不会降低主机冷凝水11的过冷度。从而不会增加主汽轮机加热主机冷凝水11所用的能源。本发明通过提高第二水封40的喷洒端41高度，使其充分与主机凝汽装置10内的高温蒸汽混合，从而升高了温度，避免了降低主机凝结水11的温度。解决了小机凝结水23进入主机凝结水11后降低了主机凝结水过冷度的问题。而且通过与小机凝结水23与高温蒸汽的混合吸热，同时也降低了进入空冷岛内的高温蒸汽的温度，减轻了空冷岛的降温负担。

[0028] 在本发明的一个实施例中，该第二水封40的喷洒端41可以沿主机排汽装置10的水平截面的直径横跨主机排汽装置10的内部的方式布置。还可以在喷洒端41上设置多个间隔开的喷水孔42。如图2中的虚线41所指示的即为喷洒端41直线布置时的结构。喷洒端41横贯在主机凝汽装置10内能够增大其与主机凝汽装置10内的高温蒸汽的接触时间，同时多个喷水孔42在喷出小机凝结水23时也会有更多的机会与高温蒸汽接触，从而实现小机凝结水23降温高温蒸汽和升温自身的目的。本发明中的喷水孔42可以开在喷洒端41的任意一个位置上。形成向四周同时喷洒的效果，最大限度的提高与高温蒸汽的接触时间和混合效果。

[0029] 在本发明的另一个实施例中，该第二水封40的喷洒端41可以绕成环状并沿主机排装置10的水平截面布置。如图2中所示的实线绘制的由标号41指向的环状布置的喷洒端41结构。这种结构的喷洒端41相对前一个实施例所说的直线布置的方式，具有和高温蒸汽更大的接触面积，因此在吸热方面效果更加突出。同时在喷洒端41上可间隔开的设置多个喷水孔。环形结构同时也可增加喷水孔42的数量，提高降低主机凝汽装置10内高温蒸汽温度的效果。

[0030] 如图1所示，在本发明的一个实施例中，可以在第二水封40的喷洒端41的下方平行的间隔开的设置与喷水孔42对应的溅水板43。具体的溅水板43面积、位置和形状以能够将从喷水孔42中喷出的小机凝结水23延长滞空时间和扩大溅射面积为优选。如溅水板43可以设置在主机冷凝水11上方与喷水孔42相对的位置，该位置既能够使流下的小机凝结水23产生向四方溅射的效果又能够使溅射后的小机凝结水23有一定的时间与主机排汽装置10内的高温蒸汽进行热量转换。具体设定时需要参考主机排汽装置10的高度、其内主机冷凝水11的一般高度以及喷水孔42所处的高度。

[0031] 如图2所示，在本发明的一个实施例中，该溅水板43的形状可以是大于由喷水孔42流出的小机凝结水23水流直径的平面板状结构。如图2中标号43所指向的虚线构成的长方形，其位于由标号41指向的由虚线构成的喷洒端41的下方，面积大于喷洒端41的面积。当喷洒端41内的小机凝结水23由喷水孔42喷出时，经过一段与高温蒸汽的接触后会落到溅水板43上，然后通过溅水板43再一次扩散到空中，从而增加与高温蒸汽的混合时间。

[0032] 在本发明的一个实施例中，该溅水板43可以是与图2中标号43所指向的实线表示的环状溅水板。环状测水板与标号41所指向的实线表示的喷洒端41形状对应，以保证由环状喷洒端喷出的小机凝结水23能够被扩散。

[0033] 在本发明的一个实施例中，该溅水板43上可以设置相对喷洒端41的喷水孔42向下凹入的凹坑(图中未示出)。凹坑能够使正对流下的小机凝结水23以凹坑为起点向四周抛撤。同时也使落入凹坑内的小机凝结水能够存留一定时间，进一步提高小机凝结水23的溅射效果和滞空时间。

[0034] 在本发明的一个进一步实施例中，还可以在喷水孔42上安装喷嘴44。利用喷嘴44来实现小机凝结水23的散射，从而提高与高温蒸汽的换热效果。

[0035] 在本发明的一个实施例中，该第二水封40的接水端45位置高于第二水封40的喷洒端41位置，两者的高度差所形成的压力需要大于主机排汽装置10的压力加上第二水封40的管道阻力再减去小机凝汽器的压力所得到的值。通过高度差所形成的压力可以使位于高处的小机凝汽器41中的小机凝结水23利用压差顺利流入主机排汽装置10内，不受主机排汽装置10内的背压影响。以具体数值说明如下：小汽轮机20的最低背压为3KPa，主汽轮机的最高背压为33KPa(最恶劣工况)，第二水封40管道的阻力和小机凝结水23的动压合计20KPa计算。得出克服第二水封40所需要的压力至少为33-3+20＝50KPa，即第一水封30的排水端31与第二水封40的喷洒端41之间至少需要5米落差才能保证小机凝结水23顺利流入主机排汽装置10。

[0036] 在本发明的另一个实施例中，可以将第二水封40的U形结构的底部位置设置低于主机排汽装置10的底部位置。通过这种增大第一水封30的排水端31与第二水封40的U形底部之间的垂直高度，可以方便根据压力变化对第一水封30和第二水封40的落差进行调节。可以避免一旦主汽轮机停机后失去内部压力，而较大的外界压力作用到小机凝汽器21上，导致其因压力原因无法排水的问题。

[0037] 在本发明的一个实施例中，该第一水封30在垂直方向上的高度可以为第二水封40在垂直方向上的高度的二分之一至四分之一。其第一水封30的高度为由排水端31至U形结构的最底处的落差。而第二水封40的高度为接水端45至U形结构的最底处的落差。通过这种落差设定，方便根据小机凝汽器21的压力和主机排汽装置10的压力变化来调整两者排水端31和喷洒端41之间的落差。

[0038] 如图2所示，在本发明的一个实施例中，凝结水系统还安装有旁通管33，其一端与小机凝汽器21连通，另一端与第一水封30的排水端31连通。通过旁通管33可以在第一水封30和第二水封40之间引出一根独立通道，以将水封管道内的不凝气体排出到小机凝汽器21内而避开热井。从而避免了现有技术中采用一根水封管路且水封管路内存在大量不凝气体时，第二水封40受主机排汽装置10的压力推动而影响第一水封30，使热井22内的小机冷凝水23水面上升，从而淹到小机凝汽器21内部的换热器，降低了小机凝汽器21内真空的问题。

[0039] 在本发明的一个实施例中，可以将排水端31的位置设置成低于小机凝汽器21下方的热井22的上表面。这里的上表面是指热井蓄水量最大时的上表面。这样的结构能够防止热井22内的小机冷凝水23可能淹到小机凝汽器21内换热管的问题。采用本方案后一旦热井22内的小机凝结水23超过其水平面就会由第一水封30的排水端31排出。

[0040] 至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。