一種汽輪機排汽用的蒸髮式冷凝器散熱模件的製作方法

2023-05-21 08:48:56

專利名稱：一種汽輪機排汽用的蒸髮式冷凝器散熱模件的製作方法
技術領域：
發明涉及一種冷凝器，特別涉及一種與空冷島並聯的對汽輪機排出的蒸汽進行蒸髮式冷凝的冷凝器中的散熱模件。
背景技術：
直接空冷機組是以空氣作為汽輪機排出汽體的冷卻介質，因空氣的密度輕、比熱容小、傳熱係數低，因此空冷系統空氣側的設計溫升遠高於溼冷系統，機組的設計背壓也遠遠高於溼冷機組，對機組運行熱經濟性帶來很大的影響。空冷機組實際運行中還普遍存在以下問題當空冷系統髒汙時使機組運行背壓升高，影響其經濟性；同時，機組運行背壓變化幅度大，使機組運行安全可靠性差；另外，機組運行背壓受環境要素的影響大，機組在環境溫度高的時段，存在因背壓高限負荷問題突出。針對上述問題，業內已普遍採用增加輔助的溼式冷卻系統方式，如採用噴霧冷卻系統、並聯水塔凝結器溼冷系統、串聯蒸髮式冷凝器系統，以增強空冷系統的換熱能力，滿足機組安全經濟運行的要求。蒸髮式冷凝器是一種新型的冷卻設備，在製冷和化工行業應用較為廣泛，在電站系統作為汽輪機低壓缸排汽的冷凝設備在小型機組上有所應用，在大型機組上的應用還屬於開發階段。應用於電站凝汽系統的蒸髮式冷凝器與製冷系統採用蒸髮式冷凝器的技術特點存在很大的差異。在系統及結構設計中需重點考慮下面幾個方面的問題。直接空冷系統並聯尖峰蒸髮式冷凝器用於冷卻汽輪機的部分排汽，由於冷卻熱量大，設備規模大，系統佔地面積大，需要的通風高度高，採用數十臺成型的整體式的蒸髮式冷凝器組合不適用於大型機組。應用於製冷系統的管束設計通常採用蛇型盤管，由於沿程阻力大，不適應用於比容大的汽輪機排汽的冷卻。應用電站凝汽系統的蒸髮式冷凝器必須設法減小系統阻力，以降低機組運行背壓，提高機組運行的經濟性。直接空冷系統並聯尖峰蒸髮式冷凝器，由於管內系統處於負壓狀態，汽輪機真空系統不可避免地存在漏空現象。
發明內容本發明提供的一種汽輪機排汽用的蒸髮式冷凝器散熱模件解決了現有設備系統規模大，系統佔地面積大和製冷系統的管束採用蛇型盤管使得沿程阻力大不適合於汽輪機排汽比容大的冷卻問題。本發明是通過以下技術方案解決以上技術問題的一種汽輪機排汽用的蒸髮式冷凝器散熱模件，包括管束和汽水分離室，汽水分離室設置有鋼支撐架，封閉的中央汽水分離室的左側設置有A、B段間汽水分離室，在A、B段間汽水分離室中設置有分隔板，分隔板將A、B段間汽水分離室分隔成上部封閉空間和下部封閉空間，在A、B段間汽水分離室的上部封閉空間與中央汽水分離室之間連通有C段逆流冷卻段管束，在A、B段間汽水分離室的下部封閉空間與中央汽水分離室之間連通有B段順流冷卻段管束，C段逆流冷卻段管束和B段順流冷卻段管束均相互平行設置並與水平面成 20度傾斜角，在A、B段間汽水分離室的上部封閉空間上設置有抽空氣管道，在中央汽水分離室的底部設置有凝結水排水管，在A、B段間汽水分離室的左側設置有封閉的A段蒸汽進汽室，在A段蒸汽進汽室與A、B段間汽水分離室的下部封閉空間之間設置有A段順流冷卻段管束，A段順流冷卻段管束相互之間平行設置並與水平面成20度傾斜角，在A段蒸汽進汽室的左側面上設置有蒸汽進汽左管口 ；在中央汽水分離室的右側設置有與其左側結構完全相同的管束和汽水分離室，整個蒸髮式冷凝器散熱模件呈V字形對稱設置。所述的C段逆流冷卻段管束、B段順流冷卻段管束和A段順流冷卻段管束的長度均為2 2. 5米。A段順流冷卻段管束的管徑與C段逆流冷卻段管束的管徑相同並且管子的壁厚也相同；B段順流冷卻段管束的管徑與A段順流冷卻段管束的管徑的比為80/100，B段順流冷卻段管束的管子的壁厚與A段順流冷卻段管束的管子的壁厚的比為2/3。所述的C段逆流冷卻段管束、B段順流冷卻段管束和A段順流冷卻段管束在各自的與管束垂直的切面上的管束布置方式均為30度三角形錯排型式。本發明可顯著提高機組的安全經濟性，並聯式尖峰蒸髮式冷凝器直接分流一定比例的汽輪機低壓缸排汽，與串聯式系統比較其明顯的優點是可減小系統的阻力，空冷系統和蒸髮式冷凝器的進汽參數相同，換熱能力增強。蒸髮式冷凝器凝結水排水與空冷系統凝結水排水匯集後進入凝結水系統。

圖1是本發明蒸髮式冷凝器散熱模件的結構示意圖圖2是圖1中的I-I向剖視圖圖3是圖1中的H-H向剖視圖。
具體實施方式
一種並聯式尖峰蒸髮式冷凝器，包括汽輪機低壓缸14、空冷島16，在連通汽輪機低壓缸14與空冷島16之間的低壓缸排汽管15上連通有冷卻單元17，冷卻單元17的輸出經凝結水箱18與凝結水泵19連通在一起；冷卻單元17包括管束和汽水分離室，汽水分離室上設置有鋼支撐架13，封閉的中央汽水分離室7的左側設置有A、B段間汽水分離室4，在 A、B段間汽水分離室4中設置有分隔板9，分隔板9將A、B段間汽水分離室4分隔成上部封閉空間10和下部封閉空間，在A、B段間汽水分離室4的上部封閉空間10與中央汽水分離室7之間連通有C段逆流冷卻段管束8，在A、B段間汽水分離室4的下部封閉空間與中央汽水分離室7之間連通有B段順流冷卻段管束5，C段逆流冷卻段管束8和B段順流冷卻段管束5均相互平行設置並與水平面成20度傾斜角，在A、B段間汽水分離室4的上部封閉空間10上設置有抽空氣管道11，在中央汽水分離室7的底部設置有凝結水排水管12，在A、B 段間汽水分離室4的左側設置有封閉的A段蒸汽進汽室2，在A段蒸汽進汽室2與A、B段間汽水分離室4的下部封閉空間之間設置有A段順流冷卻段管束3，A段順流冷卻段管束3 相互之間平行設置並與水平面成20度傾斜角，在A段蒸汽進汽室2的左側面上設置有蒸汽進汽左管口 1 ；在中央汽水分離室7的右側設置有與其左側結構完全相同的管束和汽水分離室，整個蒸髮式冷凝器散熱模件呈V字形對稱設置。所述的C段逆流冷卻段管束8、B段順流冷卻段管束5和A段順流冷卻段管束3的長度均為2 2.5米。A段順流冷卻段管束3的管徑與C段逆流冷卻段管束8的管徑相同並且管子的壁厚也相同；B段順流冷卻段管束5的管徑與A段順流冷卻段管束3的管徑的比為80/100，B 段順流冷卻段管束5的管子的壁厚與A段順流冷卻段管束3的管子的壁厚的比為2/3。所述的C段逆流冷卻段管束8、B段順流冷卻段管束5和A段順流冷卻段管束3在各自的與管束垂直的切面上的管束布置方式均為30度三角形錯排型式。冷卻單元的散熱模件採用雙測進汽，可減小管內進汽流量，有利於減小系統阻力， 減小管經，增大換熱係數，減小單元尺寸和用材量。由於蒸汽的流動阻力近似與流速的平方成正比，散熱模件進汽採用雙側進汽，流量可減小到單側進汽的50%，為滿足系統阻力控制要求，同時考慮流程阻力減小的因素，雙側進汽的管束內經可減小40%，在同樣的冷卻面積下，材料可減少70%，而且採用細管經後， 凝結換熱係數增強，管壁薄導熱熱阻減小，換熱面積還可進一步減小。充分將散熱器結構型式與被冷卻汽體在各階段冷凝特點相結合，進一步改進管束設計使得散熱器具有高性能。在雙側進汽的基礎上，對個進汽側管束的流程進行的進一步的優化。各進汽側分為三個流程，全部進汽進入順流A段，50%左右的蒸汽凝結後，凝結水直接排出，可有效控制，下流程管束的液膜厚度；順流A段未凝結的蒸汽進入順流B段，繼續凝結，剩餘的15%未凝結的蒸汽進入逆流C段凝結，不凝結氣體上部排出。在順流B段採用薄細管束，起到增加換熱面積、增強換熱係數、減少材料用量的作用；逆流C段與順流A段管束相同，可達到降低流速、減小阻力、減少過冷，便於排空目的。散熱器結構設計，同時考慮結構強度和剛度的要求，通過合理的設計，起到增加系統強度、剛度，便於安裝的目的。一個模件分為四段，五個聯箱，增加了管束的剛度，更冷卻段增加了粗厚管束，整體提高了系統剛度；五個聯箱可作為模塊的支撐面，增加支撐系統的強度和剛度及穩定性。採用積木法模塊化、單元化設計理念，使得產品加工工藝簡單、運輸方便、安裝快捷、系統投資費用減少。一個冷卻單元由8-10個模件組成，配備一颱風機；若干冷卻單元組成一個系統， 使得產品加工工藝簡單、運輸方便、安裝快捷。系統支撐系統，通風通道、冷卻水系、補水系統統一設計，可簡化系統配置，減少投資費用，便於整體水量調節，保證水質指標，減少運行維護量。
權利要求1.一種汽輪機排汽用的蒸髮式冷凝器散熱模件，包括管束和汽水分離室，其特徵在於， 封閉的中央汽水分離室(7)的左側設置有A、B段間汽水分離室(4)，在A、B段間汽水分離室 (4)中設置有分隔板(9)，分隔板(9)將A、B段間汽水分離室(4)分隔成上部封閉空間(10) 和下部封閉空間，在A、B段間汽水分離室(4)的上部封閉空間(10)與中央汽水分離室(7) 之間連通有C段逆流冷卻段管束(8)，在A、B段間汽水分離室(4)的下部封閉空間與中央汽水分離室(7)之間連通有B段順流冷卻段管束(5)，C段逆流冷卻段管束(8)和B段順流冷卻段管束(5)均相互平行設置並與水平面成20度傾斜角，在A、B段間汽水分離室(4)的上部封閉空間(10)上設置有抽空氣管道(11)，在中央汽水分離室(7)的底部設置有凝結水排水管(12)，在A、B段間汽水分離室(4)的左側設置有封閉的A段蒸汽進汽室(2)，在A段蒸汽進汽室(2)與A、B段間汽水分離室(4)的下部封閉空間之間設置有A段順流冷卻段管束 (3)，A段順流冷卻段管束(3)相互之間平行設置並與水平面成20度傾斜角，在A段蒸汽進汽室(2)的左側面上設置有蒸汽進汽左管口(1);在中央汽水分離室(7)的右側設置有與其左側結構完全相同的管束和汽水分離室，整個蒸髮式冷凝器散熱模件呈V字形對稱設置。
2.根據權利要求1所述的一種汽輪機排汽用的蒸髮式冷凝器散熱模件，其特徵在於 所述的C段逆流冷卻段管束(8)、B段順流冷卻段管束(5)和A段順流冷卻段管束(3)的長度均為2-2. 5米。
3.根據權利要求1或2所述的一種汽輪機排汽用的蒸髮式冷凝器散熱模件，其特徵在於A段順流冷卻段管束(3)的管徑與C段逆流冷卻段管束(8)的管徑相同並且管子的壁厚也相同；B段順流冷卻段管束(5)的管徑與A段順流冷卻段管束(3)的管徑的比為80/100，B 段順流冷卻段管束(5)的管子的壁厚與A段順流冷卻段管束(3)的管子的壁厚的比為2/3。
4.根據權利要求1或2所述的一種汽輪機排汽用的蒸髮式冷凝器散熱模件，其特徵在於所述的C段逆流冷卻段管束(8)、B段順流冷卻段管束(5)和A段順流冷卻段管束(3)在各自的與管束垂直的切面上的管束布置方式均為30度三角形錯排型式。
專利摘要本實用新型公開了一種汽輪機排汽用的蒸髮式冷凝器散熱模件，解決了現有設備規模大，系統佔地面積大的問題。包括管束和汽水分離室，在A、B段間汽水分離室(4)的上部封閉空間(10)與中央汽水分離室(7)之間連通有C段逆流冷卻段管束(8)，在A、B段間汽水分離室(4)的下部封閉空間與中央汽水分離室(7)之間連通有B段順流冷卻段管束(5)，在A、B段間汽水分離室(4)的左側設置有封閉的A段蒸汽進汽室(2)，在A段蒸汽進汽室(2)與A、B段間汽水分離室(4)的下部封閉空間之間設置有A段順流冷卻段管束(3)；在中央汽水分離室(7)的右側設置有與其左側結構完全相同的管束和汽水分離室。本實用新型顯著提高了機組的安全經濟性。
文檔編號F28F1/00GK202074845SQ20112013399
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月29日 優先權日2011年4月29日
發明者盧家勇, 張龍英, 王進, 白志剛, 石紅暉, 馬慶中 申請人:山西省電力公司電力科學研究院