CN103353240B - 一种冷凝装置和其冷却器的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种冷凝装置，其包括：壳体，其上限定有空气进口和空气出口；多个板状的主冷却器，其布置在壳体内，主冷却器包括封闭的容纳腔、与容纳腔流体连通的进口和出口，其中，主冷却器的进口用于流入热气体，主冷却器的出口用于将冷凝热气体而成的液体流出；喷淋组件，其至少包括布置在多个主冷却器的上方用于向主冷却器喷水而使得主冷却器内的热气体冷凝为液体的喷头；以及风机，其将外部空气从空气进口吸入并流经每两块主冷却器之间的空隙再从空气出口排出从而限定了第一空气流通路径。与现有的冷凝装置相比，本发明所公开的冷凝装置结构更加紧凑，换热效果更好，可以节省设备用地，还可便于控制。

Description

一种冷凝装置和其冷却器的制造方法

技术领域

本发明涉及一种冷凝装置以及其冷却器的制造方法，属于电厂乏汽冷凝的技术领域。

背景技术

目前，凝汽式发电厂生产电能的过程是一个能量转换的过程，即燃料的化学能通过燃烧变成热能，热能通过锅炉传递给水，水不断吸热升温至沸腾汽化，变成高温高压的蒸汽，蒸汽通过汽轮机做功后，变成乏汽。乏汽的温度很低，通常在70℃左右，由于压力很小，通常为10至30kpa的绝对压力，故饱和温度也很低。乏汽需要经过冷凝器的冷凝，变成水后由增压泵从新送入到锅炉中进行加热做功，完成蒸汽动力循环。

为了提高能量的转换效率，尽量减少热量损失，提高系统的核心部分汽轮机的效率尤为重要。而汽轮机的发电效率又与前后的压差相关，压差越大，效率越高。在汽轮机入口蒸汽压力一定的情况下，背压越低越好，即冷凝器的真空度越高越好。所以，冷凝器对于电厂的效率起着关键作用。

现有的电厂凝汽系统中常用的闭式湿式冷却系统，利用水泵将冷却水送入水冷式冷凝器，冷却水和饱和蒸汽在水冷式冷凝器内进行间壁式换热，利用冷却循环水的温升将饱和蒸汽凝结，温升后的循环水由冷却塔进行散热。此系统不足之处为：冷却循环水要经过两次热交换，多了一个传热过程，冷却水靠蒸发散热，所需的循环水量大，飘水等损耗也会很大。。

在西北等缺水地区，国家法律规定只允许使用空冷冷凝器，其特点是风机功耗较大，换热系数低，换热面积大，但不需要消耗水，且受气候影响较大。在夏季高温条件下，由于空气干球温度高，冷凝器的内外传热温差小，换热效果差。

发明内容

与现有的冷凝装置相比，本发明所公开的冷凝装置结构更加紧凑，换热效果更好，可以节省设备用地，还可便于控制，方便维护清洗，使用寿命长。

本发明所公开的冷凝装置，由于既有水冷又有空气冷却，使得整体能耗和效果可以达到最佳。

具体地，本发明公开了一种冷凝装置，其包括：壳体，其上限定有空气进口和空气出口；多个板状的主冷却器，其布置在所述壳体内，所述主冷却器包括封闭的容纳腔、与所述容纳腔流体连通的进口和出口，其中，所述主冷却器的进口用于流入热气体，所述主冷却器的出口用于将冷凝所述热气体而成的液体流出；喷淋组件，其至少包括布置在所述多个主冷却器的上方用于向所述主冷却器喷水而使得所述主冷却器内的热气体冷凝为液体的喷头；以及风机，其将外部空气从所述空气进口吸入并流经每两块主冷却器之间的空隙再从所述空气出口排出从而限定了第一空气流通路径。

优选地，所述冷凝装置还包括用于冷却从所述喷头喷出并从所述主冷却器流下的水的辅助冷却器，其布置在壳体内并位于所述主冷却器下方；所述风机将所述外部空气从所述空气进口吸入并流经所述辅助冷却器再从所述空气出口排出从而限定了第二空气流通路径。

具体地，所述辅助冷却器被配置成使得流经所述辅助冷却器的空气的流动方向与从所述主冷却器流下并流经所述辅助冷却器的水的流动方向基本垂直。

优选地，所述冷凝装置还包括被布置在所述第一空气流通路径上并位于所述主冷却器的下游第一挡板，其被配置为允许空气通过的同时阻止水通过。

更优选地，所述第一挡板包括多个基本呈V形或W形或M形的通道。

优选地，所述冷凝装置还包括被布置在所述第二空气流通路径上并位于所述辅助冷却器的下游第二挡板，其被配置为允许空气通过的同时阻止水通过。

更优选地，所述第二挡板包括多个基本呈V形或W形或M形的通道。

具体地，在所述多个主冷却器中，至少具有一个适于顺流的主冷却器，其进口和出口基本被设置在所述热气体被冷凝而成的液体的自然流动的方向的最上游和最下游位置处。

具体地，在所述多个主冷却器中，至少还具有一个适于逆流的主冷却器，其具有用于连接到抽真空设备上的抽真空口，所述抽真空口基本被设置在所述热气体被冷凝而成的液体的自然流动的方向上的最上游的位置处，所述适于逆流的主冷却器的进口和出口公用同一通孔，所述通孔基本被设置在所述热气体被冷凝而成的液体的自然流动的方向上的最下游的位置处。

具体地，所述主冷却器的容纳腔由多个彼此连通的子容纳腔构成。

更具体地，所述主冷却器是这样制成的：两块基本相同的金属板彼此对准地被夹持在一起，其中，所述两块金属板具有周边区域和周边区域之内的中间区域；在所述中间区域，所述两块金属板的多处被点焊；在所述周边区域，所述两块金属板被连续地滚边焊接并留出所述进口和出口；堵住所述进口和所述出口的其中之一者，向所述金属板内吹入高压流体以使未被焊接在一起的金属板形变从而形成所述多个彼此连通的子容纳腔。

优选地，所述金属板为不锈钢板。

优选地，所述高压流体为高压水。

具体地，冷凝装置用于电厂乏汽冷凝。

根据本发明的另一个方面，还公开了一种用于电厂乏汽冷凝的冷却器的制造方法，所述制造方法包括：两块基本相同的金属板彼此对准地被夹持在一起，其中，所述两块金属板具有周边区域和周边区域之内的中间区域；在所述中间区域，所述两块金属板的多处被点焊；在所述周边区域，所述两块金属板被连续地滚边焊接并留出所述进口和出口；以及堵住所述进口和所述出口的其中之一者，向所述金属板内吹入高压流体以使未被焊接在一起的金属板形变从而形成多个彼此连通的子容纳腔。

附图说明

为了解释本发明，将在下文中参考附图描述其示例性实施方式，附图中：

图1示意性地示出了本发明的冷凝装置的透视图，其中多个主冷却器还移除了部分构件以示出了内部腔体结构；

图2示意性地示出了图1的冷凝装置中的多个主冷却器的透视图；

图3示意性地示出了图2的多个主冷却器中的适于顺流的主冷却器的内部结构；

图4示意性地示出了图3的A-A方向的截面图；

图5示意性地示出了图2的多个主冷却器中的适于逆流的主冷却器的内部结构；

图6示意性地示出了图1的冷凝装置的喷头喷淋到主冷却器上的喷淋效果。

不同图中的相似特征由相似的附图标记指示。

具体实施方式

在以下的实施方式的详细描述中，参照构成该描述的一部分的附图进行说明。附图以示例的方式展示出特定的实施方式，本发明被实现在这些实施方式中。所示出的实施方式不是为了穷尽根据本发明的所有实施方式。可以理解，其他的实施方式可以被利用，结构性或逻辑性的改变能够在不脱离本发明的范围的前提下被做出。对于附图，方向性的术语，例如“下”、“上”、“左”、“右”等，是参照所描述的附图的方位而使用的。由于本发明的实施方式的组件能够被以多种方位实施，这些方向性术语是用于说明的目的，而不是限制的目的。因此，以下的具体实施方式并不是作为限制的意义，并且本发明的范围由所附的权利要求书所限定。

图1示意性地示出了本发明的冷凝装置的透视图，其中多个主冷却器还移除了部分构件以示出了内部腔体结构；图2示意性地示出了图1的冷凝装置中的多个主冷却器的透视图；图3示意性地示出了图2的多个主冷却器中的适于顺流的主冷却器的内部结构；图4示意性地示出了图3的A-A方向的截面图；图5示意性地示出了图2的多个主冷却器中的适于逆流的主冷却器的内部结构；图6示意性地示出了图1的冷凝装置的喷头喷淋到主冷却器上的喷淋效果。

如图1-图6所示，公开了一种冷凝装置100，具体地，该冷凝装置100用于电厂乏汽冷凝。该冷凝装置100包括壳体102、多个板状的主冷却器104、辅助冷却器106、喷淋组件108、风机(未示出)、第一挡板110、第二挡板112。

具体地，该壳体102上限定有两个空气进口102a和一个空气出口102b，其中一个空气进口布置在壳体102的顶部偏右，另一个空气进口布置在壳体的右侧靠下的侧壁上。

这些板状的主冷却器104布置在壳体102内，主冷却器104包括封闭的容纳腔104a、与容纳腔流体连通的进口104b和出口104c。其中，主冷却器104的容纳腔104a被分为多个彼此连通的子容纳腔105，进入到容纳腔104a内的热气体流到各个子容纳腔105内并在各子容纳腔105之间穿行从而优化扰流效果。主冷却器104的进口104b用于流入热气体，主冷却器104的出口104c用于将冷凝热气体而成的液体流出，在此，该热气体为水蒸气，液体为水。该主冷却器104一方面允许空气在基本自上到下的方向上流经主冷却器104，另一方面，允许来自喷淋组件108的水在基本竖直的方向流经主冷却器104。

辅助冷却器106布置在壳体102内并位于主冷却器104下方，更具体地，该辅助冷却器106为蜂窝状PVC填料。该辅助冷却器106一方面允许空气在基本水平的方向上流经辅助冷却器106，另一方面，允许来自喷淋组件108并从主冷却器104流下的水在基本竖直的方向流经辅助冷却器106。

喷淋组件108包括水箱108a、泵108b、送水管108c、喷淋集管108d、喷淋支管108e。其中，水箱108a位于壳体102内并处于辅助冷却器106正下方。泵108b一端与水箱108a中的水流体连通另一端连通到送水管108c上。送水管108c的另一端连接到喷淋集管108d，喷淋集管108d与多路喷淋支管108e流体连通，布置在多个主冷却器104的上方用于向主冷却器104喷水而使主冷却器104内的热气体冷凝为液体，喷淋支管108e的数目与主冷却器104的数目相同。喷淋支管108e可以间隔开地设置有多个与花洒类似的喷头108f，而且这些喷头108f的方向是可以调节的。在泵108b的作动下，水箱108a内的水被泵送到喷淋支管108e，再经过喷淋支管108e上的喷头108f均匀地喷洒在主冷却器104上。

风机(未示出)固定到壳体102上，一方面，将外部空气从空气进口102a吸入并流经每两块主冷却器104之间的空隙再从空气出口102b排出从而限定了第一空气流通路径；另一方面，将外部空气从空气进口102a吸入并流经辅助冷却器106再从空气出口102b排出从而限定了第二空气流通路径。

第一挡板110被布置在第一空气流通路径上并位于主冷却器104的下游，其被配置为允许空气通过的同时阻止水通过。具体地，该第一挡板110上形成有多个基本呈V形、W形或M形的通道，可以理解，这些通道可以被彼此平行地布置，可选择地，这些通道的一部分可以呈V形另一部分呈W形或M形，或者一部分呈W形而另一部分呈M形。第一档板110被构造为允许该V形、W形或M形通道的一端朝向主冷却器104所在的一侧另一端朝向风机所在的一侧。藉由这种通道的设计，可以允许空气流经该第一挡板110的同时又能阻止该空气流可能附带的水滴。

第二挡板112被布置在第二空气流通路径上并位于辅助冷却器106的下游，其被配置为允许空气通过的同时阻止水通过。具体地，该第二挡板112上形成有多个基本呈V形、W形或M形的通道，可以理解，如第一挡板110类似，这些通道可以被彼此平行地布置，可选择地，这些通道的一部分可以呈V形另一部分呈W形或M形，或者一部分呈W形而另一部分呈M形。第二档板112被构造为允许该V形、W形或M形通道的一端朝向辅助冷却器106所在的一侧另一端朝向风机所在的一侧。藉由这种通道的设计，可以允许空气流经该第二挡板112的同时又能阻止该空气流可能附带的水滴。

如图1和图3所示，在多个主冷却器104中，至少具有一个适于顺流的主冷却器1041，其进口1041b和出口1041c基本被设置在热气体被冷凝而成的液体的自然流动的方向的最上游和最下游位置处。在本发明图1所示的一种具体应用的实施方式中，由于该主冷却器1041被竖直布置，故该进口1041b基本靠近最上面设置，同时，该出口1041c基本靠近最下面设置。

如图1和图5所示，在多个主冷却器104中，至少还具有一个适于逆流的主冷却器1042，其具有用于连接到抽真空设备上的抽真空口1042b，所述抽真空口1042b基本被设置在热气体被冷凝而成的液体的自然流动的方向上的最上游的位置处，该主冷却器1042的进口和出口公用同一通孔1042c，该通孔1042c基本被设置在热气体被冷凝而成的液体的自然流动的方向上的最下游的位置处。在本发明图1所示的一种具体应用的实施方式中，由于该主冷却器1042被竖直布置，故该抽真空口1042b基本靠近最上面设置，同时，该公用通孔1042c基本靠近最下面设置。

在本发明的图1所示的实施方式中，大部分的主冷却器104均为适于顺流的主冷却器1041，其余的主冷却器104为适于逆流的主冷却器1042。

本发明的冷凝装置100还包括具有多个支管的集气管114，集气管114的支管分别流体连通到每个主冷却器104的进口104b上。

本发明的冷凝装置100还包括具有多个支管的集液管116，集液管116的分支管分别流体连通到每个主冷却器104的出口104c上。

本发明的冷凝装置100工作时，喷淋组件108、风机和抽真空装置同时启动，水蒸气经集气管114的多个支管进入到各个主冷却器104的容纳腔内，并在多个彼此流体连通的子容纳腔105内流动，以达到扰流冷却的效果；此时，来自喷淋组件108的水均匀地喷淋到主冷却器104的外部表面上，并且从空气进口102a进入的外界空气流经每两个主冷却器104之间的间隙，由于来自喷淋组件108的水的温度要低于水蒸气的温度，故水蒸气得以进一步冷却并从气相变为液相，接着，由水蒸气冷凝而成的水依次经由主冷却器104的出口104c和集液管116送到增压泵内增压紧接着再被送到锅炉中加热做功。喷淋到主冷却器104上的水经过与主冷却器104换热后温度上升，在重力的作用下，水会继续向下流经辅助冷却器106以与空气换热从而温度下降，温度下降后的水再回到水箱108a内。在上述过程中，抽真空装置通过抽真空口1042b将不凝性气体吸走。

如图6所示，由于来自喷淋组件108的水可以在该板状的主冷却器104上形成水膜而不是漫无规律地飘洒到主冷却器104之间，故不仅实现了节水同时可以减少经两个主冷却器104之间的间隙通过的空气流的流动阻力，因此能够提高散热效果。

结合图4，前文所述主冷却器104是这样制成的：

准备两块基本相同的金属板P1、P2，通过夹具夹持这两块金属板P1、P2以使这两块金属板P1、P2彼此贴合对准，其中，这两块金属板P1、P2均具有周边区域和周边区域之内的中间区域，较优地，该金属板为不锈钢板或碳钢；

在中间区域，预定多个待焊接点，通过电流点焊装置对两块金属板P1、P2的待焊接点进行点焊，较优地，这些焊接点均匀地布置在中间区域内；

在周边区域，通过滚边焊接工具对两块金属板P1、P2连续地滚边焊接并留出进口和出口；

堵住进口和出口的其中之一，并将金属板P1、P2放置到压床上，压床的两相对的压板分别相对金属板P1、P2具有预定的间距，向金属板内吹入高压流体以使未被焊接在一起的金属板发生高度一致的形变从而形成多个彼此连通的子容纳腔105，较优地，该高压流体为高压水。

那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。在发明的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

本发明不以任何方式限制于在说明书和附图中呈现的示例性实施方式。示出以及描述的实施方式(的部分)的所有组合明确地理解为并入该说明书之内并且明确地理解为落入本发明的范围内。而且，在如权利要求书概括的本发明的范围内，很多变形是可能的。此外，不应该将权利要求书中的任何参考标记构造为限制本发明的范围。

Claims (13)

1.一种冷凝装置，其特征在于，所述冷凝装置用于电厂乏汽冷凝，所述冷凝装置包括：

壳体，其上限定有空气进口和空气出口；

多个板状的主冷却器，其布置在所述壳体内，所述主冷却器包括封闭的容纳腔、与所述容纳腔流体连通的进口和出口，其中，所述主冷却器的进口用于流入热气体，所述主冷却器的出口用于将冷凝所述热气体而成的液体流出；

喷淋组件，其至少包括布置在所述多个主冷却器的上方用于向所述主冷却器喷水而使得所述主冷却器内的热气体冷凝为液体的喷头；以及

风机，其将外部空气从所述空气进口吸入并流经每两块主冷却器之间的空隙再从所述空气出口排出从而限定了第一空气流通路径；

其中，在所述多个主冷却器中，至少还具有一个适于逆流的主冷却器，其具有用于连接到抽真空设备上的抽真空口，所述抽真空口基本被设置在所述热气体被冷凝而成的液体的自然流动的方向上的最上游的位置处，所述适于逆流的主冷却器的进口和出口公用同一通孔，所述通孔基本被设置在所述热气体被冷凝而成的液体的自然流动的方向上的最下游的位置处。

2.根据权利要求1所述的冷凝装置，其特征在于，所述冷凝装置还包括用于冷却从所述喷头喷出并从所述主冷却器流下的水的辅助冷却器，其布置在壳体内并位于所述主冷却器下方；所述风机将所述外部空气从所述空气进口吸入并流经所述辅助冷却器再从所述空气出口排出从而限定了第二空气流通路径。

3.根据权利要求2所述的冷凝装置，其特征在于，所述辅助冷却器被配置成使得流经所述辅助冷却器的空气的流动方向与从所述主冷却器流下并流经所述辅助冷却器的水的流动方向基本垂直。

4.根据权利要求1所述的冷凝装置，其特征在于，所述冷凝装置还包括被布置在所述第一空气流通路径上并位于所述主冷却器的下游的第一挡板，其被配置为允许空气通过的同时阻止水通过。

5.根据权利要求4所述的冷凝装置，其特征在于，所述第一挡板包括多个基本呈V形或W形或M形的通道。

6.根据权利要求2或3所述的冷凝装置，其特征在于，所述冷凝装置还包括被布置在所述第二空气流通路径上并位于所述辅助冷却器的下游的第二挡板，其被配置为允许空气通过的同时阻止水通过。

7.根据权利要求6所述的冷凝装置，其特征在于，所述第二挡板包括多个基本呈V形或W形或M形的通道。

8.根据权利要求1所述的冷凝装置，其特征在于，在所述多个主冷却器中，至少具有一个适于顺流的主冷却器，其进口和出口基本被设置在所述热气体被冷凝而成的液体的自然流动的方向的最上游和最下游位置处。

9.根据权利要求1-5任一项所述的冷凝装置，其特征在于，所述主冷却器的容纳腔由多个彼此连通的子容纳腔构成。

10.根据权利要求9所述的冷凝装置，其特征在于，所述主冷却器是这样制成的：

两块基本相同的金属板彼此对准地被夹持在一起，其中，所述两块金属板具有周边区域和周边区域之内的中间区域；

在所述中间区域，所述两块金属板的多处被点焊；

在所述周边区域，所述两块金属板被连续地滚边焊接并留出所述进口和出口；

堵住所述进口和所述出口的其中之一者，向所述金属板内吹入高压流体以使未被焊接在一起的金属板形变从而形成所述多个彼此连通的子容纳腔。

11.根据权利要求10所述的冷凝装置，其特征在于，所述金属板为不锈钢板。

12.根据权利要求10所述的冷凝装置，其特征在于，所述金属板为碳钢。

13.根据权利要求10所述的冷凝装置，其特征在于，所述高压流体为高压水。