汽水分離器與再熱器的組合裝置的製作方法

2023-07-20 04:40:21

專利名稱:汽水分離器與再熱器的組合裝置的製作方法
本發明涉及一個汽水分離器與再熱器的組合裝置，特別是涉及能分離從核動力汽輪機排出的循環蒸汽中所含的水分的一個汽水分離器與再熱器的組合裝置。
在核電站裡，高壓汽輪機及低壓汽輪機是串聯連接的，從高壓汽輪機排出的蒸汽是含有大量水分的溼蒸汽，這些水分會引起汽輪機葉片的腐蝕，並且降低汽輪機的效率。因此，必須把水分從蒸汽中分離出來，把不帶水分的蒸汽輸入到低壓汽輪機中。為此，核電站中就在高壓汽輪機和低壓汽輪機中間放一個汽水分離器與再熱器的組合裝置，這樣，不僅把高壓汽輪機裡排出的蒸汽中所含的水分分離出來，而且把除去水分的蒸汽再加熱到過熱狀態，然後，輸入低壓汽輪機。此類汽水分離與再熱裝置一般由一對汽水分離器和放在一個單獨的壓力殼裡的一個再熱器組成，其細節已在一些資料中透露，例如在授予Carnavos等人的美國專利3，712，272，授予Miller等人的美國專利3，713，278和授予Rabas的美國專利3，574，303中均有所報導。
根據Carnavos等人或Miller等人的發明中所示，一對汽水分離元件以V字形或倒V字形放置在一個殼體中，它們相對於垂直方向是斜的，這樣就降低了汽水分離效率，相應地就必須增加其長度，從而使汽水分離器佔據大的空間，結果產生了這樣的問題，即殼的直徑不能減小，汽水分離器與再熱器的組合裝置的體積就無法緊湊。通常，汽水分離器與再熱器的組合裝置安裝在地面上，在該裝置上方安裝汽輪機，這樣，殼體的直徑與安放汽輪機的廠房的天花板的高度有關。因此，當殼體的直徑減小時，汽輪機廠房的建設費用也隨之減少。美國專利3，574，303透露了一對垂直放置且彼此相隔一定距離的汽水分離結構，但它有一對導管裝在端部相對應的孔上，並分別縱向延伸到外面的腔室內，這就成為減小殼體直徑的障礙。此外，由於排放疏水的管形出口與限定在一對汽水分離裝置之間的中央室相連通，這樣就產生了問題，即通過汽水分離裝置進入中央室的蒸汽由於噴射效應而吸收並夾帶一部分疏水，這樣就難以把水分從循環蒸汽中完全分離出去。
而且，在上述的此類汽水分離器和再熱器的組合裝置中，殼體的上下壁之間的溫差在額定運行時高達70℃，在由於循環蒸汽溫度增高而造成的部分負載的情況下，其溫差可高達120℃，結果使殼體以駝背的形式變形，從而會損壞在殼體與限定蒸汽室的側壁之間的接合部分。
鑑於以上的事實，本發明的目的之一是提供一個能有效地把循環蒸汽中含的水分分離出來並對除去水分的蒸汽進行再加熱的汽水分離器與再熱器的組合裝置。
本發明的另外一個月的是提供一個能防止蒸汽從側壁和殼體之間接合部分洩漏出去的汽水分離器與再熱器的組合裝置，這些側壁限定了一條蒸汽通道，進行再熱的蒸汽從該通道中流過。
為此，本發明提出了一種汽水分離器與再熱器的組合裝置，它包括一個軸向伸長的並且兩端封閉的圓筒形殼體;一對水平隔板把圓筒形殼體內部分成上腔室和下腔室;在殼體的下腔室內有一對在其軸向排列並彼此相隔一定距離的汽水分離裝置，在這兩個分離裝置之間形成一個中央室;一個封閉中央室及汽水分離裝置底部的封閉結構，它與殼體相配合限定了圓筒形殼體與封閉結構間的蒸汽通道;一對布置在殼體上腔室並且彼此相隔一定距離的側壁，它形成一條蒸汽道;使每一側壁上邊緣與所述殼體之間鬆散地相互連接的連接機構，以及至少有一個放在蒸汽道中用來再加熱除去水分的蒸汽的再熱器。
利用帶有上述結構的汽水分離器與再熱器的組合裝置，把從高壓汽輪機排出的溼蒸汽通過溼蒸汽進口輸入圓筒形殼體，溼蒸汽衝擊在封閉裝置的下壁，這樣溼蒸汽被分成左右兩股蒸汽流。使蒸汽流改變方向流向汽水分離裝置，當蒸汽通過汽水分離裝置時，夾帶在蒸汽流中的水滴被分離元件捕獲，分離出來的水滴流入疏水室。除去水分的低溼度蒸汽從中央室向上流入蒸汽道，經過第一級和第二級再加熱管束再次加熱後輸入低壓汽輪機。
根據本發明，如上所述的中央室和汽水分離裝置的底部由封閉結構完全封閉，通過溼蒸汽進口進入圓筒形殼體的溼蒸汽被分成左右兩股蒸汽流，它們又分別改變方向流向汽水分離裝置。留下來的水滴被收集在封閉結構內的疏水室中，結果除去水分的低溼度的蒸汽不夾帶任何疏水，通過再熱器把除去水分的蒸汽加至過熱狀態，然後可以把除去水分的過熱蒸汽輸送到下一級低壓汽輪機內。
而且，根據本發明，限定蒸汽通道的每個側壁的上邊緣是鬆散地裝入導向糟中的，導向糟由一對固定連接在殼體的內圓柱面上並彼此間隔一定距離的導向板所確定。結果，即使殼體由於循環蒸汽的加熱而發生駝背變形，側壁的上邊緣也只是在導向糟內作上下移動，從而就可以防止殼體的內圓柱面與側壁之間的接合部分被損壞。而且，根據本發明，側壁的上部開有平衡孔，這樣使蒸汽通道中的壓力與上腔室的壓力相平衡。其結果是可以防止由於上腔室與蒸汽通道中的壓力不同使得低溫循環蒸汽從上腔室流入蒸汽通道，防止兩側壁變形。水平隔板能防止低溫蒸汽從下腔室通過平衡孔直接流入蒸汽通道，從而就避免了由於低溫循環蒸汽洩漏而帶來的汽水分離器與再熱器組合裝置的總效率的降低。
現在參看下面帶附圖的說明，它可以使人們很好地了解本發明的特性，實用性及進一步特徵。其中，圖1是根據本發明的一個汽水分離器及二級再熱器的組合裝置實例的剖視圖。
圖2是沿著圖1的Ⅱ-Ⅱ線截取的一個橫截面圖;以及，圖3是側板或稱之為側壁的密封連接部分的局部視圖。
參照圖1和圖2，參考數字11表示汽水分離器與再熱器組合裝置的一個單獨的圓筒形殼。根據本發明，此園筒殼的兩端被兩個半球形端蓋12所封閉，形成一個整體。溼蒸汽進口13和一個疏水排出口14位於殼11的下部，而過熱蒸汽出口15則位於圓筒形殼11的上部。豎直放置的端隔板16放在端蓋12的附近，而溼蒸汽進口13和疏水排出口14則位於兩塊端隔板16之間。
從圖2中可以清楚地看出，一對水平隔板17把圓筒形殼內部分成上腔室18和下腔室19。在下腔室19內安裝一對汽水分離裝置20A和20B，它們對稱地設置在溼蒸汽進口13的兩邊並且在水平橫向彼此相隔一定的距離。
汽水分離裝置20A和20B分別包含一塊前孔板21和一塊後孔板22，這兩塊孔板豎直放置並彼此相隔一定的距離，它們在圓筒形殼11的縱向或軸向排列。前後孔板21和22之間形成了一個分離室23，許多個分離元件24放置在該分離室內，它們彼此間以很小的距離間隔開，這與以前的技術相同。這些分離元件24是熟知的惰性分離類型中的波紋板或鋸齒形板。前孔板21上開有很多孔21a，後孔板22上也開有很多孔22a。越靠近殼11的兩端，這些孔21a和22a的孔徑越小，這樣，可以使蒸汽在整個殼11中以一個均勻的速度沿縱向或軸向流動。
在兩塊後孔板22A和22B之間形成一個中央腔室25，中央腔室25的寬度W可以任意選擇，因而可能使所選擇的寬度W大於溼蒸汽進口13的直徑D。中央腔室25的底部被疏水室28的頂壁板26所封閉，而汽水分離裝置20A和20B的敞開的底部由疏水室28的底部(或者稱之為下壁板)27封住。上下壁26和27共同形成了一個封閉結構，它用來防止從溼蒸汽進口13流進的溼蒸汽流與流到汽水分離裝置20A和20B裡去的那股蒸汽流之間相互幹擾。
疏水室28由上下壁26和27所限定，疏水排出口14開在疏水室28長度的一半處。沿著分離元件24A和24B向下流動的疏水經過通道28a流入疏水室。疏水室28的下壁27緊挨著溼蒸汽進口13的上面延伸，下壁27的作用是使流入殼11的溼蒸汽均勻分布，這些溼蒸汽經由溼蒸汽進口分別流入左右腔19A和19B中。
中央室25通過垂直的蒸汽通道29與過熱蒸汽出口15相聯通。蒸汽通道29由一對安裝在上腔室18內並相對放置的側壁30A和30B所確定。通過圖2上31所示的密封焊把側壁30的下邊緣分別固定焊接在水平隔板17A和17B上。局部放大的圖3清楚地顯示了側壁30的上邊緣與導向槽33的鬆散的配合，導向槽33由一對相對放置的導向板32所組成。導向板又是固定在殼11內圓柱面上的。如圖3所示，靠近側壁上邊緣的上端部開有一平衡孔34，使垂直蒸汽通道29與上腔室18A和18B相連通。組成一對再加熱器的第一級再加熱管束35和第二級再加熱管束36安置在蒸汽通道29中，第一級和第二級再加熱管束在垂直方向上相隔一定的距離。再加熱管束35和36的每一束都有許多根U形管組成(如圖1所示)，U形管的兩個開口端連接到第一級和第二級過熱蒸汽集管37及38上。
用上面所述的汽水分離器和再加熱器的組合裝置，從高壓汽輪機排出的溼蒸汽通過溼蒸汽進口13流到殼11內，溼蒸汽衝擊疏水室28的下壁27，並且分成左右兩股蒸汽流，分別流入左右腔室19A和19B。然後，蒸汽氣流改變方向，通過汽水分離裝置20A和20B向中心方向流動並進入中央室25。由於前孔板21A和21B上的孔以一定的方式排列，溼蒸汽在殼11的軸向是均勻流動的，然後進入這些分離元件24的中間。由於蒸汽與水的比重不同，水滴被分離元件捕集並向下流入疏水室28內，再經疏水排出口14排出並回收。
除去水分的蒸汽通過後孔板22A和22B，並沿著殼11的軸向均勻地流入中央腔室25。流入中央腔室25的相對溼度較低的蒸汽在蒸汽通道中向上流動，它依次被第一級再熱管束35和第二級再熱管束36再次加熱。經過再加熱的蒸汽通過過熱蒸汽出口15進入低壓汽輪機。由於經循環蒸汽加熱後提高了溫度，殼11的上部以圓形駝背的形式發生變形，這種變形在鄰近過熱蒸汽出口15的那部分更為顯著。然而，如上所述，確定蒸汽通道的側壁30A和30B的上邊緣分別是鬆散地與導向槽33相配合的，而導向槽33又由一對固定在殼11的內圓柱面上的相對放置的導向槽32所確定(見圖3)，這樣，即使殼11發生變形，也僅僅會引起側壁30的上邊緣在導向槽33中滑動。所以由於不象以前的技術那樣把側壁的上邊緣焊接到殼的內圓柱面上，也就完全不會損壞殼11的內圓柱面與側壁30的上邊緣之間的接合部分。
通過開在側壁30A和30B的平衡孔34，保證了蒸汽通道29和上腔室18A和18B之間的相互連通，因此，即使循環蒸汽由於被蒸汽室29中的第一級和第二級再加熱管束35、36再次加熱而造成了壓力損失，在鄰近過熱蒸汽出口15處的蒸汽通道中的壓力也能與上腔室18中的壓力維持大體上的平衡。此外，用隔牆16和水平隔板17A、17B把上腔室18A和18B同疏水室28隔開，側壁30A和30B與殼11的水平隔板17A、17B之間用密封焊接連在一起，這樣，上腔室18A和18B的壓力不會高於疏水室28或溼蒸汽進口13處的壓力。結果，在正常情況下，蒸汽通道29中的壓力同上腔室18A和18B的壓力是相平衡的，這樣可以防止低溫循環蒸汽從上腔室18A和18B經由平衡孔34進入蒸汽通道29中。
權利要求
1.一種汽水分離器和再熱器的組合裝置，在該裝置中，汽水分離器和再熱器是合併在一個軸向伸長的圓筒形殼體裡的，因此，可把流到上述圓筒形殼體內的溼蒸汽中所含的水分分離出來，而除去水分的蒸汽接著就在上述再熱器部分再次加熱；汽水分離器和再熱器的組合裝置包括一對水平隔板，它把圓筒形殼體內部分成上腔室和下腔室；放置在圓筒形殼體下腔室裡的一對汽水分離裝置，該汽水分離裝置在殼體內軸向排列並且相互間隔一定的距離，在這兩個分離裝置之間形成一個中央腔室；封閉所述的中央腔室底部和一對汽水分離裝置底部的一個封閉結構，這樣，一方是上述的中央腔室底部和汽水分離裝置底部，另一方是上述的圓筒形殼體，在這兩者之間就形成了一個蒸汽輸入通道；裝置在上述殼體上腔室裡並且互相間隔一定距離的一對側壁，在兩個側壁之間形成一條蒸汽通道；在上述的每一個側壁的上邊緣和殼體之間是松連接裝置；至少有一個再熱器位於蒸汽通道，對除去水分的蒸汽進行再加熱。
2.根據權利要求
1中所述的汽水分離器和再熱器的組合裝置，所述的每一個汽水分離裝置包括一個前孔板和一個後孔板，每一孔板都排列著很多可讓蒸汽通過的孔，前後兩孔板平行地放置在分離室的兩側;汽水分離元件放置在所說的分離室中。
3.根據權利要求
1中所述的汽水分離器和再熱器的組合裝置，所述的殼至少在下部有一個溼蒸汽進口，所述的封閉是以船底的形狀且對稱於沿殼體軸向伸展並包含溼蒸汽進口中心線的平面。這樣通過溼蒸汽進口進入殼體的溼蒸汽流被分成兩股相等的蒸汽流。
4.根據權利要求
1中所述的汽水分離器和再熱器的組合裝置，所述的封閉結構包括封閉中央腔室底部的上壁板及封閉一對汽水分離裝置底部的下壁板，所述的封閉結構的上下壁板之間形成一個疏水通道。
5.根據權利要求
1中所述的汽水分離器和再熱器的組合裝置，所述的連接裝置包括一對導向板，此導向板固定連接在殼的內圓柱面上，它們之間形成了一個導向槽，每個側壁的上邊緣較松地與導向槽相配合。
6.根據權利要求
1中所述的汽水分離器和再熱器的組合裝置，平衡孔開在每個側壁的上部，使蒸汽通道與上腔室的壓力相平衡。
專利摘要
本發明公開了一種用來分離汽輪機排出的循環蒸汽中所含的水分並且對低溫蒸汽再次加熱的裝置。其結構為在一對汽水分離裝置之間形成一個中央腔室，中央腔室和分離器的底部由一封閉結構封閉。與中央腔室相通的蒸汽室由一對側壁限定，而每個側壁的上邊緣鬆散地與一導向槽配合，該導向槽由固定連接在圓筒形殼體內表面上且相對放置的一對導向板組成。
文檔編號F22B37/00GK86102022SQ86102022
公開日1986年9月24日 申請日期1986年3月27日
發明者尾關敏明, 佐藤健二 申請人:株式會社東芝導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan