CN103272442A - 一种高干度t型三通气液两相流分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核电站汽水分离领域，特别涉及一种高干度T型三通气液两相流分离装置。该装置沿流向依次为两相流进口管、延长段及气体出口管，两相流进口管和延长段之间设置弹性空隙腔及旋转叶片，在延长段与气体出口管之间设置液膜收集内套筒，在液膜收集内套筒的末端位置设置与扩容箱连接的液膜引出管；首先通过旋转叶片将高干度气液两相流中液雾状液滴与饱和蒸汽分离到管道壁面，形成连续液膜，通过气液分离内套筒和T型三通结构，将收集到的液体引入到可控液位的扩容水箱中，随之进入疏水箱，使用疏水泵送入凝汽器。本发明采用了管道分离技术，实现气液两相流干度由约0.85变为0.9以上的初步分离，安全性高，结构简单，造价低廉，实用性强。

Description

一种高干度T型三通气液两相流分离装置
技术领域
本发明属于核电站汽水分离领域，特别涉及一种高干度T型三通气液两相流分离器。
背景技术
压水堆型核动力装置二回路，主汽轮机的工质为饱和蒸汽，如不采取任何中间除湿措施，蒸汽经过膨胀做功，到汽轮机末级出口蒸汽湿度可达到24%。这样大的蒸汽湿度一方面对低压透平叶片及蒸汽通道造成严重的侵蚀现象，另一方面可导致循环效率显著降低。这也是汽轮机工作所不允许的。在目前核电站主要通过高速汽水分离器进行初步除湿，在高低压缸之间设置大型承压容器汽水分离器，把高压汽轮机出口湿度达到12%-15%的蒸汽进行初步汽水分离，使进入汽水分离器的蒸汽湿度降低到8%-10%的范围。这种设计中，汽水分离器需要遵守压力容器设计标准且随着核电机组容量的提高，占地面积也相应提高，给核电机组常规岛布置带来困难。采用本发明专利设计，核电机组可以借助由高压缸至低压缸之间管道系统实现初步气液分离，具有结构简单、造价低和使用维护成本低的优点。
发明内容
本发明主要是为解决现有技术中采用承压容器的高速汽水分离装置，引起的造价高、设备压降大、经济性降低的不足的问题，而提供了一种高干度T型三通气液两相流分离器。
本发明采用的技术方案为：
该装置沿流向依次为两相流进口管、延长段及气体出口管，两相流进口管和延长段之间设置弹性空隙腔及旋转叶片，弹性空隙腔的前半段管径渐缩，后半段与旋转叶片配合；在延长段与气体出口管之间设置液膜收集内套筒；液膜收集内套筒上均布若干个内套筒小孔，并在液膜收集内套筒的末端位置设置与扩容箱连接的液膜引出管，液膜引出管与管道垂直，构成T型三通结构；扩容箱的下部通过管道和液压控制阀与疏水箱连接，扩容箱的箱壁上安装液位变送器，液位变送器的输出端通过控制器与液压控制阀连接；疏水箱的下部通过管道依次与液压控制阀、疏水泵、凝汽器连接。
所述旋转叶片为锥形体，沿流向直径渐扩，叶片为静叶片，通过弹性空隙腔固定在管道壁面。
所述旋转叶片的渐扩部分为中心含有轮毂的静叶片，叶片具有流线型式。
所述液膜收集内套筒与壁面的间隙为0.008D-0.012D，其中D为管道直径。
所述液膜收集内套筒的进口处与管道之间形成喇叭口状。
所述液膜引出管的下端插入至扩容器中的液位以下。
所述管道延长段需要准备足够长的距离，以满足形成稳定的液膜。
所述液膜收集内套筒的前端安装三等分支撑环。
本发明的有益效果为：
在管道中直接加设等径气液分离装置，进口端处加设渐缩渐扩的喷嘴，通过渐扩部分的旋转静叶片使气液两相流中液滴甩到壁面上，经过一段充分发展距离后，在壁面形成稳定的液膜，通过液膜收集内套筒装置将液膜收集，随后向下引入至扩容水箱；通过液位变送采集器、阀门控制器和液压控制阀调节扩容箱中的水位，然后通过疏水箱将液体送入凝汽器。该发明可以将核电高压缸排汽的高干度饱和湿蒸汽中的饱和水和蒸汽实现两相流干度由约0.85变为0.9以上的初步气液分离，安全性高，结构简单，造价低廉，实用性强。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为三等分支撑架的侧视图。
图3为图1虚线框中液膜收集内套筒的局部剖面示意图。
附图标记：
1-两相流进口管；2-弹性空隙腔；3-旋转叶片；4-延长段；5-三等分支撑环；6-液膜收集内套筒；7-气体出口管；8-液膜引出管；9-扩容箱；10-液位变送器；11-控制器；12-液压控制阀；13-疏水箱；14-液压控制阀；15-疏水泵；16-凝汽器；17-内套筒小孔。
具体实施方式
本发明提供了一种高干度T型三通气液两相流分离器，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，该装置沿流向依次为两相流进口管1、延长段4及气体出口管7。两相流进口管1和延长段4之间设置弹性空隙腔2及旋转叶片3，弹性空隙腔2的前半段管径渐缩，后半段与旋转叶片3配合，弹性空隙腔2有一定缓冲能力；旋转叶片3为中心含有轮毂的静叶片，呈锥形体，沿流向直径渐扩，叶片为静叶片，具有流线型式，通过弹性空隙腔2固定在管道壁面。在延长段4与气体出口管7之间设置液膜收集内套筒6，且在液膜收集内套筒6的前端安装三等分支撑环5，液膜收集内套筒6的进口处与管道之间形成喇叭口状。尾部封死并焊接固定；液膜收集内套筒6与壁面的间隙为0.008D-0.012D，此实施例中选用0.01D，其中D为管道直径。液膜收集内套筒6上均布若干个内套筒小孔17，用以平衡内外套筒的压力，并在液膜收集内套筒6的末端位置设置与扩容箱9连接的液膜引出管8，液膜引出管8的下端插入至扩容器9中的液位以下；扩容箱9的下部通过管道和液压控制阀12与疏水箱13连接，扩容箱9的箱壁上安装液位变送器10，液位变送器10的输出端通过控制器11与液压控制阀12连接；疏水箱13的下部通过管道依次与液压控制阀14、疏水泵15、凝汽器16连接。两相流在两相流进口管1已混合均匀，延长段4使得旋转的两相流较为充分的分离，进而液体在壁面形成液膜，气相则在管道中间，气体引出管7将管道中间的高干度蒸汽引出。
扩容箱9依靠液位变送器10监视罐内水位，并将得到的水位数据传送至阀门控制器11，阀门控制器11通过调节液压控制阀门12，控制由扩容箱9排水管流出的水量，随后进入疏水箱13，进而保持扩容箱9的液位和压力平衡，最后通过液压控制阀14将多余的水由疏水泵15排至凝汽器16。
以上所述，仅为本发明的一个具体实施方式，在系统运行的情况下，本发明可以扩展为同时外接更多的功能模块，从而最大限度扩展其功能。

Claims (7)

1.一种高干度T型三通气液两相流分离器，沿流向依次为两相流进口管（1）、延长段（4）及气体出口管（7），其特征在于，两相流进口管（1）和延长段（4）之间设置弹性空隙腔（2）及旋转叶片（3），弹性空隙腔（2）的前半段管径渐缩，后半段与旋转叶片（3）配合；在延长段（4）与气体出口管（7）之间设置液膜收集内套筒（6）；液膜收集内套筒（6）上均布若干个内套筒小孔（17），并在液膜收集内套筒（6）的末端位置设置与扩容箱（9）连接的液膜引出管（8），液膜引出管（8）与管道垂直，构成T型三通结构；扩容箱（9）的下部通过管道和液压控制阀（12）与疏水箱（13）连接，扩容箱（9）的箱壁上安装液位变送器（10），液位变送器（10）的输出端通过控制器（11）与液压控制阀（12）连接；疏水箱（13）的下部通过管道依次与液压控制阀（14）、疏水泵（15）、凝汽器（16）连接。
2.根据权利要求1所述的一种高干度T型三通气液两相流分离器，其特征在于，所述旋转叶片（3）为锥形体，沿流向直径渐扩，叶片为静叶片，通过弹性空隙腔（2）固定在管道壁面。
3.根据权利要求2所述的一种高干度T型三通气液两相流分离器，其特征在于，所述旋转叶片（3）的渐扩部分为中心含有轮毂的静叶片，叶片具有流线型式。
4.根据权利要求1所述的一种高干度T型三通气液两相流分离器，其特征在于，所述液膜收集内套筒（6）与壁面的间隙为0.008D-0.012D，其中D为管道直径。
5.根据权利要求1所述的一种高干度T型三通气液两相流分离器，其特征在于，所述液膜收集内套筒（6）的进口处与管道之间形成喇叭口状。
6.根据权利要求1所述的一种高干度T型三通气液两相流分离器，其特征在于，所述液膜引出管（8）的下端插入至扩容器（9）中的液位以下。
7.根据权利要求1所述的一种高干度T型三通气液两相流分离器，其特征在于，所述液膜收集内套筒（6）的前端安装三等分支撑环（5）。
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