CN103071602A - 管道旋流汽水分离装置 - Google Patents

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刘建成
宁德亮
王超
丁化文
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Abstract

本发明公开了一种管道旋流汽水分离装置，其技术要点在于：由设于进气口的进气法兰、主管道、旋流叶片和水分收集箱组成，所述的旋流叶片设于主管道内，旋转叶片的中心轴与主管道轴向平行，主管道处于旋转叶片后端的外侧沿周向设有水分收集箱，主管道通过周向设置的汽水分离口与水分收集箱相通，水分收集箱的下端设有排水口。本发明减小了外部汽水分离装置的尺寸与体积，大大节省了空间，简化了系统管道，降低了设备造价，有利于汽轮机的运行状况优化和效率提高。

Description

管道旋流汽水分离装置
技术领域：
本发明属于汽水分离设备，具体涉及一种管道旋流汽水分离装置。
背景技术：
舰用主汽轮机或电站汽轮机高压缸的排汽常处于湿蒸汽两相流动状态，湿度较大的蒸汽进入低压汽轮机后，不仅会使汽轮机的效率降低、做功能力下降，还会导致汽轮机末几级叶片发生水蚀破坏，因此需要将湿蒸汽从高压缸排到汽水分离器中降低湿度，再引入低压缸中做功，以消除或减轻湿蒸汽流动带来的危害。目前应用最广泛的外部汽水分离技术是在高低压汽缸间安装外置式汽水分离再热器（Moisture Separator Reheaters ：MSR），但外置式汽水分离再热器的重量尺寸都很庞大，造价较高，而且压力损失较大，系统管路布置复杂，特别是对于舰用主汽轮机装置，很大程度上受安装空间的限制。所以研发一种小尺寸、高效率的外部汽水分离装置成为降低设备成本、简化系统布置、保证汽轮机安全高效运行的关键。 
发明内容：
本发明的目的是为了解决现有蒸汽轮机外部汽水分离装置尺寸大、造价高、压力损失大、系统管路复杂等问题，进而提供一种管道旋流汽水分离装置。
本发明的目的是通过以下方式实现的：该管道旋流汽水分离装置，采用的技术方案在于：由设于进气口的进气法兰、主管道、旋流叶片和水分收集箱组成，所述的旋流叶片设于主管道内，旋转叶片的中心轴与主管道轴向平行，主管道处于旋转叶片后端的外侧沿周向设有水分收集箱，主管道通过周向设置的汽水分离口与水分收集箱相通，水分收集箱的下端设有排水口。
优选地，所述的主管道内设有导管，导管的管壁处于汽水分离口内并与汽水分离口的两侧均留有缝隙，导管的管壁由主管道向水分收集箱延伸。
优选地，所述的主管道内设有一级导管和二级导管，所述的汽水分离口分为一级汽水分离口和二级汽水分离口，一级导管的管壁处于一级汽水分离口内，二级导管的管壁处于二级汽水分离口内，且两者远离水分收集箱的一端的外壁分别与主管道接触，两者的内壁均分别与汽水分离口留有间隙，一级导管靠近水分收集箱的一端向水分收集箱延伸并通过第二进口肋板固定在主管道上；二级导管靠近水分收集箱的一端向水分收集箱弯折并与水分收集箱的内壁留有间隙；所述的水分收集箱内沿周向设有气流折转板，气流折转板的前端处于一级导管的下方并通过第二出口肋板固定在水分收集箱内、后端向上弯折呈半圆弧形并与主管道接触。
优选地，所述的汽水分离口为沿周向开设在主管道上的疏水槽，所述的疏水槽由主管道向水分收集箱顺时针倾斜45°，水分收集箱的上端设有低压排汽孔。
优选地，所述的导管通过第一进口肋板和第一出口肋板固定在汽水分离口的侧壁上。
优选地，所述的主管道处于汽水分离口的后端设有由主管道向水分收集箱延伸的扩压段。
优选地，所述的旋流叶片的叶片出口几何角度为15°～35°。
优选地，所述的水分收集箱上设有观察孔。
优选地，所述的水分收集箱的箱体呈梯形，其排水口所在的一边为梯形的短边。
本发明的有益效果是：该管道旋流汽水分离装置，减小了外部汽水分离装置的尺寸与体积，大大节省了空间，简化了系统管道，降低了设备造价，有利于汽轮机的运行状况的优化和效率的提高。
附图说明：
图1是本发明的第一种实施例的结构示意图。
图2是本发明的第二种实施例的结构示意图。
图3是本发明的第三种实施例的结构示意图。
图4是本发明的旋流叶片的结构示意图。
具体实施方式：
以下结合三种实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1
参照图1，该管道旋流汽水分离装置，由设于进气口的进气法兰1、主管道2、旋流叶片3和水分收集箱4组成，所述的旋流叶片3设于主管道2内，旋转叶片3的中心轴与主管道2轴向平行，所述的旋流叶片3的叶片出口几何角度为15°～35°，优选为20°，主管道2处于旋转叶片3后端的外侧沿周向设有水分收集箱4，所述的水分收集箱4上设有观察孔10。主管道2通过周向设置的汽水分离口与水分收集箱4相通，水分收集箱4的下端设有排水口6。所述的主管道2内设有导管8，导管8的管壁处于汽水分离口内并与汽水分离口的两侧均留有缝隙，导管8的管壁由主管道2向水分收集箱4延伸。导管8通过第一进口肋板9和第一出口肋板7固定在汽水分离口的侧壁上。所述的主管道2处于汽水分离口的后端设有由主管道2向水分收集箱4延伸的扩压段5。
进入主管道2内的汽流在通过旋流叶片3时，在离心力的作用下，水滴被甩到管壁上沉积并形成水膜，通过合理布置旋流叶片3和水分收集箱4间的距离将管壁上的水膜去除。旋流叶片3产生的离心力可以有效的将汽水分离，为了减小压力损失，采用小直径轮毂，该结构能够降低在叶片轮毂处的压力损失，并且允许采用更小的叶片角度来增加离心力，提高汽水分离效率。水分收集箱4是利用水滴的惯性和重力作用实现汽水分离，附着在主管道2内壁上的水滴在汽流的带动下，水滴和部分蒸汽通过导管8与汽水分离口之间的处于外侧的缝隙进入水分收集箱4内，其中的水滴在重力作用下从排水口6排出、蒸汽从导管8与汽水分离口之间的处于内侧的缝隙流回主管道2内，再由主管道2内的扩压段5增压后，随主蒸汽流流向低压设备。
实施例2
参照图2，该管道旋流汽水分离装置，所述的水分收集箱4的箱体呈梯形，其排水口6所在的一边为梯形的短边。所述的主管道2内设有一级导管8-1和二级导管8-2，所述的汽水分离口分为一级汽水分离口和二级汽水分离口，一级导管8-1的管壁处于一级汽水分离口内，二级导管8-2的管壁处于二级汽水分离口内，且两者远离水分收集箱4一端的外壁分别与主管道2接触，两者的内壁均分别与汽水分离口留有间隙，一级导管8-1靠近水分收集箱4的一端向水分收集箱4延伸并通过第二进口肋板9-1固定在主管道2上；二级导管8-2靠近水分收集箱4的一端向水分收集箱4弯折并与水分收集箱4的内壁留有间隙；所述的水分收集箱4内沿周向设有气流折转板11，气流折转板11的前端处于一级导管8-1的下方并通过第二出口肋板7-1固定在水分收集箱4内、后端向上弯折呈半圆弧形并与主管道2接触。其余结构与实施例1相同。
附着在主管道2壁面上的水滴在汽流的带动下，水滴和部分蒸汽通过一级导管8-1与一级汽水分离口之间的缝隙进入水分收集箱4内，蒸汽和水滴沿着气流折转板11流入到水分收集箱4内，其中的水滴在重力作用下从排水口6排出、蒸汽从二级导管8-2与二级汽水分离口之间的缝隙流回主管道2内，随主蒸汽流流向低压设备。
实施例3
参照图3，该管道旋流汽水分离装置，所述的水分收集箱4上设有观察孔10，所述的汽水分离口为沿周向开设在主管道2上的疏水槽12，所述的疏水槽12由主管道2向水分收集箱4顺时针倾斜45°，水分收集箱4的上端设有低压排汽孔13。 其余结构与实施例1相同。
附着在主管道2壁面上的水滴在汽流的带动下，水滴和部分蒸汽通过疏水槽12进入水分收集箱4内，其中的水滴在重力作用下从排水口6排出，水分收集箱4通过低压排汽孔13来降低其内的压力，进而使主管道2内壁上的水滴不断地随着蒸汽进入水分收集箱4内再从低压排气孔13排出来实现汽水分离。

Claims (9)

1.一种管道旋流汽水分离装置，其特征在于：由设于进气口的进气法兰、主管道、旋流叶片和水分收集箱组成，所述的旋流叶片设于主管道内，旋转叶片的中心轴与主管道轴向平行，主管道处于旋转叶片后端的外侧沿周向设有水分收集箱，主管道通过周向设置的汽水分离口与水分收集箱相通，水分收集箱的下端设有排水口。
2.如权利要求1所述的管道旋流汽水分离装置，其特征在于：所述的主管道内设有导管，导管的管壁处于汽水分离口内并与汽水分离口的两侧均留有缝隙，导管的管壁由主管道向水分收集箱延伸。
3.如权利要求1所述的管道旋流汽水分离装置，其特征在于：所述的主管道内设有一级导管和二级导管，所述的汽水分离口分为一级汽水分离口和二级汽水分离口，一级导管的管壁处于一级汽水分离口内，二级导管的管壁处于二级汽水分离口内，且两者远离水分收集箱一端的外壁分别与主管道接触，两者的内壁均分别与汽水分离口留有间隙，一级导管靠近水分收集箱的一端向水分收集箱延伸并通过第二进口肋板固定在主管道上；二级导管靠近水分收集箱的一端向水分收集箱弯折并与水分收集箱的内壁留有间隙；所述的水分收集箱内沿周向设有气流折转板，气流折转板的前端处于一级导管的下方并通过第二出口肋板固定在水分收集箱内、后端向上弯折呈半圆弧形并与主管道接触。
4.如权利要求1所述的管道旋流汽水分离装置，其特征在于：所述的汽水分离口为沿周向开设在主管道上的疏水槽，所述的疏水槽由主管道向水分收集箱顺时针倾斜45°，水分收集箱的上端设有低压排汽孔。
5.如权利要求2所述的管道旋流汽水分离装置，其特征在于：导管通过第一进口肋板和第一出口肋板固定在汽水分离口的侧壁上。
6.如权利要求2所述的管道旋流汽水分离装置，其特征在于：所述的主管道处于汽水分离口的后端设有由主管道向水分收集箱延伸的扩压段。
7.如权利要求1或2或3或4所述的管道旋流汽水分离装置，其特征在于：所述的旋流叶片的叶片出口几何角度为15°～35°。
8.如权利要求1或2或4所述的管道旋流汽水分离装置，其特征在于：所述的水分收集箱上设有观察孔。
9.如权利要求3所述的管道旋流汽水分离装置，其特征在于：所述的水分收集箱的箱体呈梯形，其排水口所在的一边为梯形的短边。
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PB01 Publication
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