CN101929807A - 多级压力冷凝器 - Google Patents

Abstract

提供使再加热的构造简洁化并能够使低压侧的冷凝器的冷凝水和从高压侧的冷凝器运来的蒸汽有效混合的多级压力冷凝器。按器内压力变高的顺序配置有第1冷凝器、第2冷凝器、及第3冷凝器，其特征在于，第1冷凝器和第2冷凝器各自具有：第1分隔板，在与冷凝器中心部相比靠近冷却水流入侧设置有使冷凝水流下的多孔组，该冷凝水是通过流入各个冷凝器的冷却水使涡轮机排气冷凝而得到的；和第2分隔板，将再加热室在与冷却水的流入方向垂直的方向上分隔，该再加热室用于对从多孔组流下的冷凝水进行再加热，多级压力冷凝器设置有加热蒸汽流路，该加热蒸汽流路将第3冷凝器内的加热蒸汽向由第1分隔板和第2分隔板分隔的再加热室供给。

Description

多级压力冷凝器

技术领域

本发明涉及一种用冷却水使蒸汽冷凝的多级压力冷凝器。

背景技术

适用于原子能发电厂和火力发电厂等的冷凝器，是将在汽轮机中完成膨胀做功的涡轮排气用冷却水冷凝成冷凝水的机器。冷凝水经由供水加热器送往蒸汽发生器使用。为了在使涡轮机排气冷凝成冷凝水时能够更多地回收涡轮机排气具有的热量，冷凝器的器内维持为真空。像这样将器内维持为真空并将涡轮机排气冷凝成冷凝水的冷凝器通常采用在头部侧载置设有汽轮机的形式。

冷凝器的真空度越高，汽轮机的输出越高，工厂效率越高，另一方面，当将在冷凝器中冷凝的冷凝水送至供水加热器时，冷凝水的温度越高，工厂效率越得到改善。作为这样的有效的方式，以往，使用由器内压力不同的多个冷凝器所组成的多级压力冷凝器(也称为“复压式冷凝器”)。使用多级压力冷凝器改善工厂效率的原因如下所述。

(1)通过成为复压式，涡轮机排气压力的平均值比所有的冷凝器的压力都相同的单压式低，涡轮机热降增加。

(2)通过在冷凝器内冷凝的、低压冷凝器及中压冷凝器的冷凝水流入饱和温度高的高压冷凝器内，由此进行再加热，所以，可以将温度高的冷凝水送到供水加热器，涡轮机抽气量减少，从而输出增加。

(3)因为可以将各个冷凝器的饱和温度和冷却水出口温度的差、即终端温度差扩大，所以可以使冷凝器冷却面积减小。

另外，将低压冷凝器的冷凝水用高压冷凝器的蒸汽加热的方法，例如由专利文献1或专利文献2提出。

专利文献1：日本专利第3706571号公报；

专利文献2：日本特开平11-173768号公报。

专利文献1是如下所述的发明，即，在通过压力隔壁隔开的低压冷凝器的再加热室内设置托盘，利用来自高压冷凝器的蒸汽，加热从由多孔板构成的压力隔壁滴下的冷凝水，并且，通过从托盘溢出的冷凝水使再加热室内的冷凝水生成循环流，使冷凝水的表面发生表面紊流传热。

然而，在专利文献1中，由于在多孔板的下面设置了托盘，内部的构造变得复杂，制造时间增加。另外，虽然使用了促进低压冷凝器的冷凝水形成循环流的机构，但是没有记载使从高压冷凝器供给的蒸汽和低压冷凝器的冷凝水有效接触的方法，蒸汽和冷凝水没有充分混合。

专利文献2具有如下特征，低压冷凝器的热壁底设置有多孔板，为了使从多孔板的小孔流下的液体与圆锥形障碍物的顶点的中心一致，将该顶点朝向上侧地配置，冷凝水通过与圆锥形障碍物接触而成为液膜状。

然而，在专利文献2中，由于在多孔板以下设置了障碍物，所以构造变得复杂，焊接等的作业增加，制造时间增大。

虽然关于多级压力冷凝器的冷凝水的再加热提出了很多方案，但是再加热的构造复杂，而且，不能说低压侧的冷凝器的冷凝水和从高压侧的冷凝器送来的蒸汽进行了有效的混合。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而作出的，目的在于提供一种能够使再加热的构造简单化，同时将低压侧的冷凝器的冷凝水和从高压侧的冷凝器送来的蒸汽有效混合的多级压力冷凝器。

本发明的一种形态的多级压力冷凝器是按器内压力变高的顺序配置有第1冷凝器、第2冷凝器、及第3冷凝器，其特征在于，上述第1冷凝器和上述第2冷凝器各自具有：第1分隔板，在与冷凝器中心部相比靠近冷却水流入侧设置有使冷凝水流下的多孔组，该冷凝水是通过流入上述各个冷凝器的冷却水使涡轮机排气冷凝而得到的；和第2分隔板，将再加热室在与冷却水的流入方向垂直的方向上分隔，该再加热室用于对从上述多孔组流下的冷凝水进行再加热，上述多级压力冷凝器中设置有加热蒸汽流路，该加热蒸汽流路将上述第3冷凝器内的加热蒸汽向由上述第1分隔板和上述第2分隔板分隔的再加热室供给。

发明的效果：

根据本发明，能够提供使再加热的构造简单化并能够将低压侧的冷凝器的冷凝水和从高压侧的冷凝器送来的蒸汽有效混合的多级压力冷凝器。

附图说明

图1是表示与本发明的第1实施方式相关的多级压力冷凝器的结构的主视图。

图2是表示上述多级压力冷凝器的结构的俯视图。

图3是表示与本发明的第2实施方式相关的多级压力冷凝器的结构的俯视图。

图4是表示具有小孔的通风管的结构的俯视图和主视图。

图5是表示具有小孔的通风管设置在多孔板上的状态的结构图。

图6是表示具有小孔的通风管的变形例的结构图。

图7是表示与本发明的第3实施方式相关的多级压力冷凝器的结构的俯视图。

图8是表示与本发明的第4实施方式相关的多级压力冷凝器的结构的俯视图。

图9是表示图8的多级压力冷凝器的变形例的俯视图。

标号说明

1...低压冷凝器、2...中压冷凝器、3...高压冷凝器、4...冷却管组、5...多孔板(第1分隔板)、5A，5B...多孔组占据的区域、5P...多孔组、5Q...通风孔、6...冷凝水分隔板(第2分隔板)、7，7’...再加热室、8...加热蒸汽流路、9...通风管、9Q...小孔、11...引导构件。

具体实施方式

以下，参照图示对本发明的实施方式进行说明。

(第1实施方式)

首先，参照图1和图2，对本发明的第1实施方式进行说明。

图1是表示与本发明的第1实施方式相关的多级压力冷凝器的结构的主视图。另外，图2是表示上述多级压力冷凝器的结构的俯视图。而且，各图中，为了使本发明更容易理解，对从外侧原本看不见的主要部分也进行了图示。

本实施方式的多级压力冷凝器按器内压力变高的顺序配置有低压冷凝器1(第1冷凝器)、中压冷凝器2(第2冷凝器)、及高压冷凝器(第3冷凝器)。低压冷凝器1、中压冷凝器2、及高压冷凝器3分别通过冷却水使涡轮机排气冷凝并成为冷凝水，上述涡轮机排气是在未图示的低压汽轮机、中压汽轮机、及高压汽轮机中完成膨胀做功后的排气。

这些低压冷凝器1、中压冷凝器2和高压冷凝器3分别设置有冷却水流动的冷却管组4。冷却水从多级压力冷凝器外部首先流入低压冷凝器1的冷却管组4，流出后，经由U字型的配管，接着流入中压冷凝器2的冷却管组4，流出后，经由U字型的配管，最后流入高压冷凝器3的冷却管组4，并流出。

在低压冷凝器1和中压冷凝器2中，各自设置有作为压力隔壁的多孔板(第1分隔板)5、冷凝水分隔板(第2分隔板)6、以及再加热室7。另外，在高压冷凝器3中没有设置上述要素5～7，实现了简洁的构造。

而且，在低压冷凝器1和中压冷凝器2之间，以及，在中压冷凝器2和高压冷凝器3之间，设置有加热蒸汽流路8。具体来说，加热蒸汽流路8具有从高压冷凝器3贯通中压冷凝器2直至低压冷凝器1的流路、和从高压冷凝器3至中压冷凝器2的流路。通过这样的构造，加热蒸汽流路8可以将高压冷凝器3内的加热蒸汽以最短的距离分别有效地供给给中压冷凝器2的再加热室7和低压冷凝器1的再加热室7。

而且，加热蒸汽流路8在高压冷凝器3和中压冷凝器2之间以及在中压冷凝器2和低压冷凝器1之间分别具有斜度(倾斜的)。通过设置这样的斜度，即使在流路的中途加热蒸汽的一部分冷凝，也不会滞留而是流向供给处。

分别设置在低压冷凝器1和中压冷凝器2中的多孔板5和以往的形式不同，该多孔板5将多孔组5P相比冷凝器的中心部设置得靠近冷却水流入侧，上述多孔组5P使通过流入的冷却水冷凝涡轮机排气而得到的冷凝水流下。即，在多孔板5上的整个区域中，从冷凝水分隔板6的位置开始，在冷却水流出侧，完全没有穿孔出多孔组，而另一方面，从冷凝水分隔板6的位置开始，在冷却水流入侧，在区域5A中以均等的间隔穿孔得到多孔组5P。通过这样在限定的区域5A中穿孔多孔组5P，可以使从高压冷凝器3供给的加热蒸汽与从多孔组5P流下的全部冷凝水直接且充分地接触。

冷凝水分隔板6是在垂直于冷凝水的流入方向的方向上分隔再加热室的板，上述再加热室用于进行从多孔组5P流下的冷凝水的再加热。即，通过多孔板5和冷凝水分隔板6，形成与以往相比狭小的再加热室7。通过如上述那样形成由多孔板5和冷凝水分隔板6分隔的再加热室7，由高压冷凝器3供给的加热蒸气和从多孔组5P流下的冷凝水完全混合。另外，中压冷凝器2内的再加热室7和贯通中压冷凝器2的加热蒸汽流路8由于位于不同的空间，所以，从多孔组5P流下的冷凝水不与贯通中压冷凝器2的加热蒸气流路8接触，不会使流过加热蒸气流路8内的加热蒸气冷却。

而且，在多孔组5P占据的区域5A内的中心位置，穿孔有通风孔5Q，该通风孔5Q用于通过多孔板5的上下的压力差使加热蒸汽从下方向上方流通。此时，也可在通风孔5Q的上方设置防冷凝水的伞(防止冷凝水流入孔中的构造)。通过像这样在区域5A内设置通风孔5Q，在向通风孔5Q导入从高压冷凝器3供给的加热蒸汽的过程中，可以使加热蒸汽与从多孔板5流下的全部冷凝水充分接触并促进混合。

在这样构成的多级压力冷凝器中，冷却水从低压冷凝器1、中压冷凝器2、和高压冷凝器3的各个冷却管组4顺次流过，此时，在各个冷凝器内，汽轮机排气被冷却，冷凝的冷凝水流下。在低压冷凝器1和中压冷凝器2中，冷凝水从在多孔板5的区域5A中穿孔的多孔组5P流下到加热室7中。另一方面，从高压冷凝器3开始，加热蒸汽通过加热蒸汽流路8而流入低压冷凝器1和中压冷凝器2的再加热室7。关于流入再加热室7的加热蒸汽，在加热蒸汽被导入通风孔5Q的过程中，加热蒸汽与从多孔板5流下的全部冷凝水充分接触，促进混合。这样，在低压冷凝器1和中压冷凝水2中经有效实施再加热处理的冷凝水，在积存于各个液相部后，被送往高压冷凝器3的液相部，并在高温的状态下送往未图示的供水加热器。

根据该第1实施方式，可以实现内部构造的简洁化，并使低压冷凝器1和中压冷凝器2中流下的冷凝水和由高压冷凝器3供给的加热蒸汽有效混合，能够升高低压冷凝器1和中压冷凝器2中的冷凝水的温度，所以，可以给供水加热器运送高温的冷凝水，减少供水加热器中用于冷凝水的加热的涡轮机抽气量，增加发电机的输出。

而且，根据第1实施方式，加热蒸汽流路8具有从高压冷凝器3贯通中压冷凝器2直至低压冷凝器1的流路，所以，可以以最短的距离有效地向低压冷凝器1的再加热室7供给高压冷凝器3内的加热蒸汽。

而且，根据第1实施方式，加热蒸汽流路8在高压冷凝器3和中压冷凝器2之间、以及中压冷凝器2和低压冷凝器1之间，分别具有斜度，所以，在流路的中途，即使加热蒸汽的一部分冷凝，也可以不停留而流入到供给处。

而且，根据第1实施方式，多孔板5是在限定的区域5A中穿孔有多孔组5P的板，所以，可以使由高压冷凝器3供给的加热蒸汽与从多孔组5P流下的全部冷凝水直接且充分地接触。

而且，根据第1实施方式，通过多孔板5和冷凝水分隔板6，行成了与以往相比狭小的再加热室7，所以，可以使由高压冷凝器3供给的加热蒸汽与从多孔组5P流下的冷凝水完全混合。

而且，根据第1实施方式，中压冷凝器2内的再加热室7和贯通中压冷凝器2的加热蒸汽流路8位于不同的空间，所以从多孔组5P流下的冷凝水不与贯通中压冷凝器2的加热蒸汽流路8接触，可以防止加热蒸汽流路8内流动的加热蒸汽变凉。

而且，根据第1实施方式，在从高压冷凝器3供给的加热蒸汽在导入通风孔5Q的过程中，可以与从多孔板5流下的全部冷凝水充分接触，促进混合。

(第2实施方式)

接下来，参照图3～图6，对本发明的第2实施方式进行说明。

而且，在此第2实施方式中，对与图1和图2中表示的第1实施方式的结构共通的部分赋予同一符号，省略重复的说明。以下，以与第1实施方式不同的部分为中心进行说明。

图3是表示与本发明第2实施方式有关的多级压力冷凝器的结构的俯视图。

在此第2实施方式中，在低压冷凝器1和中压冷凝器2的多孔组5P的区域5A内的中心位置，设置具有使加热蒸汽通过的小孔(节流孔)9Q的通风管9(具有用于通过加热蒸汽的孔的管)。图4(a)、(b)中分别表示了具有小孔9Q的通风管9的俯视图和主视图。

具有小孔9Q的通风管9设置于上述图2中表示的通风孔5Q的位置。即，如图5所示，以通过多孔板5的通风孔5Q的加热蒸汽通过通风管9的内部并从小孔9Q离开的方式设置。此时，也可在小孔9Q的上方设置防冷凝水的伞(防止冷凝水流入的构造)。或者，如图6所示，也可采用为了防止小孔9Q中流入冷凝水而将通风管9的主体的一部分做成U字型的构造。

包含小孔9Q的口径等的通气管9的尺寸和形状，优选根据得出的冷凝水和加热蒸汽的最有效地混合的值来进行设计。此时，考虑例如多孔板5的上下的压力差和加热蒸汽的量等各种参数。另外，也可以适当地更换小孔9Q的口径等的尺寸不同的多种通气管9，选定冷凝水和加热蒸汽最有效地混合的装置。

根据此第2实施方式，除了可以得到与上述的第1实施方式同样的效果，还可以得到如下效果，即，在由高压冷凝器3供给的加热蒸汽导入具有小孔9Q的通风管9的过程中，可以使加热蒸汽与从多孔板5流下的全部冷凝水充分接触，而且，通过适当设定通风管9具有的小孔9Q的口径等的尺寸，可以进一步促进冷凝水和加热蒸汽的混合。

(第3实施方式)

接下来，参照图7对本发明的第3实施方式进行说明。

而且，在此第3实施方式中，对与如图3所示的第2实施方式的结构共通的部分赋予同一符号，省略重复的说明。以下，以与第2实施方式不同的部分为中心进行说明。

图7是表示与本发明第3实施方式有关的多级压力冷凝器的结构的俯视图。

在此第3实施方式中，在低压冷凝器1和中压冷凝器2中，具有上述小孔9Q的通风管9不是位于多孔板5上的多孔组5P的中心位置，而是与此中心位置相比设置在靠近离加热蒸汽流入侧最远的一侧。这种情况的通风管9为1个或多个均可。另外，多孔组5P在多孔板5上的加热蒸汽流流入侧和通风管9之间的区域5B上以均等的间隔穿孔。而且，再加热室7中，设置有阻碍由高压冷凝器3供给的加热蒸汽通过再加热室7的两侧部的引导构件11。通过这样的结构，由高压冷凝器3供给的加热蒸汽不集中流动于再加热室7的两侧部，而是经由再加热室7的大致中央，被引导向通风管9。

根据此第3实施方式，除了可以得到与上述第3实施方式同样的效果，还可以得到如下效果，即，由高压冷凝器3供给的加热蒸汽不集中流动于再加热室7的两侧部，而是通过再加热室7的大致中央，被引导向具有小孔9Q的通风管9，所以，可以得到使加热蒸汽与全部冷凝水均匀混合的效果。

(第4实施方式)

接下来，参照图8和图9对本发明的第4实施方式进行说明。

而且，在此第4实施方式中，对与如图3所示的第2实施方式的结构共通的部分赋予同一符号，省略重复的说明。以下，以与第2实施方式不同的部分为中心进行说明。

图8是表示与本发明第4实施方式相关的多级压力冷凝器的结构的俯视图。

在此第4实施方式中，在低压冷凝器1和中压冷凝器2中没有设置形成再加热室7的冷凝水分隔板6，经过冷凝器的水平方向的整个区域形成再加热室7’。而且，在多孔板5上，多孔组5P分在多个区域5C设置。而且，具有小孔9Q的通风管9设置在多孔板5上的多个区域5C各自的多孔组5P的中心位置。

而且，给再加热室7’供给高压冷凝器3内的加热蒸汽的加热蒸汽流路8不仅限于图8所示的形态，使之进行适当的变形亦可。例如，在图8的例中，从高压冷凝器3贯通中压冷凝器2直至低压冷凝器1的加热蒸汽流路8仅表示了一个，而且，从高压冷凝器3到中压冷凝器2的加热蒸汽流路8也仅表示了一个，但也可对各个加热蒸汽流路8分别设置3条。

此种情况下，例如如图9所示，优选贯通中压冷凝器2的加热蒸汽流路8以避开中压冷凝器2内的多孔组5P占据的区域5C的下方并通过的方式构成。通过这样的结构，从多孔组5P流下的冷凝水不与贯通中压冷凝器2的加热蒸汽流路8接触，可以防止加热蒸汽流路8内流动的加热蒸汽变冷。

根据此第4实施方式，可以在实现内部构造的更简洁化的同时得到与上述第2实施方式相同的效果。

而且，虽然在各实施方式中对3体构成的多级压力冷凝器进行了说明，但本发明不仅限于此，例如对2体构成的多级压力冷凝器，或者4体以上构成的多级压力冷凝器也能够适用。

本发明不仅限于上述实施方式，实施阶段中，在不脱离要点的范围内可以将构成要素变形并进行具体化。另外，通过上述实施方式中公开的多个构成要素的适当的组合，可以形成各种发明。例如，也可从实施方式中表示的所有构成要素中删除几个构成要素。而且，将不同的实施方式涉及的结构要素进行适当的组合亦可。

Claims (13)

1.一种多级压力冷凝器，按器内压力变高的顺序配置有第1冷凝器、第2冷凝器、及第3冷凝器，其特征在于，上述第1冷凝器和上述第2冷凝器各自具有：

第1分隔板，在与冷凝器中心部相比靠近冷却水流入侧设置有使冷凝水流下的多孔组，该冷凝水是通过流入上述各个冷凝器的冷却水使涡轮机排气冷凝而得到的；和

第2分隔板，将再加热室在与冷却水的流入方向垂直的方向上分隔，该再加热室用于对从上述多孔组流下的冷凝水进行再加热，

上述多级压力冷凝器中设置有加热蒸汽流路，该加热蒸汽流路将上述第3冷凝器内的加热蒸汽向由上述第1分隔板和上述第2分隔板分隔的再加热室供给。

2.如权利要求1中记载的多级压力冷凝器，其特征在于，上述加热蒸汽流路具有从上述第3冷凝器贯通上述第2冷凝器直至上述第1冷凝器的流路、和从上述第3冷凝器至上述第2冷凝器的流路。

3.如权利要求2中记载的多级压力冷凝器，其特征在于，上述第2冷凝器内的再加热室和贯通上述第2冷凝器的加热蒸汽流路位于不同的空间。

4.如权利要求2中记载的多级压力冷凝器，其特征在于，上述加热蒸汽流路，在上述第3冷凝器和上述第2冷凝器之间、以及在上述第2冷凝器和上述第1冷凝器之间分别具有斜度。

5.如权利要求3中记载的多级压力冷凝器，其特征在于，上述加热蒸汽流路，在上述第3冷凝器和上述第2冷凝器之间、以及在上述第2冷凝器和上述第1冷凝器之间分别具有斜度。

6.如权利要求1至5中任一项中记载的多级压力冷凝器，其特征在于，在上述第1分隔板上的多孔组所占据的区域中，设置有用于使加热蒸汽通过的孔。

7.如权利要求1中记载的多级压力冷凝器，其特征在于，在上述第1分隔板上的多孔组所占据的区域中设置有管，该管具有用于使加热蒸汽通过的孔。

8.如权利要求7中记载的多级压力冷凝器，其特征在于，上述管具有防止冷凝水进入上述孔的构造。

9.如权利要求7中记载的多级压力冷凝器，其特征在于，具有用于使加热蒸汽通过的孔的管，设置在与上述第1分隔板上的多孔组中心位置相比靠近远离加热蒸汽流入侧的一侧。

10.如权利要求8中记载的多级压力冷凝器，其特征在于，具有用于使加热蒸汽通过的孔的管，设置在与上述第1分隔板上的多孔组中心位置相比靠近远离加热蒸汽流入侧的一侧。

11.如权利要求9中记载的多级压力冷凝器，其特征在于，设置有防止加热蒸汽通过上述再加热室的侧部的构件。

12.如权利要求10中记载的多级压力冷凝器，其特征在于，设置有防止加热蒸汽通过上述再加热室的侧部的构件。

13.一种多级压力冷凝器，按器内压力变高的顺序配置有第1冷凝器、第2冷凝器、及第3冷凝器，其特征在于，上述第1冷凝器和上述第2冷凝器各自具备分隔板，

上述分隔板将使冷凝水流下的多孔组分设于多个区域，该冷凝水是通过流入上述各个冷凝器的冷却水使涡轮机排气冷凝而得到的，

上述多个区域中分别设置有管，该管具有使加热蒸汽通过的孔，

上述多级压力冷凝器设置有加热蒸汽流路，该加热蒸汽流路将上述第3冷凝器内的加热蒸汽向用于对从上述多孔组流下的冷凝水进行再加热的再加热室供给。

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