CN103736325B - 撞击型湿蒸汽汽液两相分离前处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种撞击型湿蒸汽汽液两相分离前处理装置，包括湿蒸汽引导管、湿蒸汽对撞装置和扩压管，其特征在于，湿蒸汽引导管是一个环形圆管，其外径周向均布至少两个进口；内径周向均布两倍于进口数量的出口，出口的轴线与进口的轴线均不重合，湿蒸汽对撞装置于湿蒸汽引导管的内径中，该对撞装置对应湿蒸汽引导管的每一个出口均设有进口区连接湿蒸汽引导管，所述扩压管垂直与湿蒸汽对撞装置相连。本发明具有结构简单，无活动部件，制造成本低，使用寿命长，分离效率高且变工况下分离效率较稳定，流动阻力小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽轮机湿蒸汽汽液分离装置。
背景技术
大功率火电汽轮机，特别是核电汽轮机与核动力舰用汽轮机的动叶水蚀非常严重，湿蒸汽的存在明显降低了汽轮机的通流效率并影响汽轮机的安全经济运行。有效去除汽轮机湿蒸汽中的水分，防止或减轻动叶水蚀和湿汽损失是保证汽轮机安全可靠高效运行的关键技术之一。
撞击流方法采用特殊的流动结构，使汽液两相流相向流动并撞击，形成一个高度湍动的撞击区。撞击流的一个重要性质便是撞击区混合强烈，试验表明撞击流大大增强了颗粒运动的随机性，使得撞击区成为颗粒的理想混合区。而强烈的混合对于液滴间的凝聚起着积极的作用。通过凝聚作用的加强，液滴尺寸更容易增大，从而有利于汽液两相的分离。撞击流的另一个重要性质便是流动过程中阻力很小，从而减少整个除湿过程中的能量损耗。
目前广泛应用的汽水分离装置主要是波纹板分离器和回旋叶片式分离器或旋风分离器结合的方式。湿蒸汽首先经过回旋叶片式分离器或旋风分离器进行预分离，两相流体随后流入波纹板分离器，流体在流动过程中附着在波纹板上被捕集，干蒸汽随后流出波纹板分离器。经过对进入分离器进口蒸汽的光学测量显示大部分抵达分离器的水珠直径均大于10微米。现有的分离可以实现该粒径尺度下的液滴高效分离，但是预分离器的分离效率不高，并且压降较大，波纹板分离器需要大量钢制波纹板，对钢材的消耗量比较大，结构也相对复杂，易出现腐蚀，还存在流动阻力较大和局部速度易出现超速的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于汽轮机湿蒸汽级汽水高效分离的装置。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种撞击型湿蒸汽汽液两相分离前处理装置，包括湿蒸汽引导管、湿蒸汽对撞装置和扩压管，其特征在于，湿蒸汽引导管是一个环形圆管，其外径周向均布至少两个进口；内径周向均布两倍于进口数量的出口，出口的轴线与进口的轴线均不重合，湿蒸汽对撞装置于湿蒸汽引导管的内径中，该对撞装置对应湿蒸汽引导管的每一个出口均设有进口区连接湿蒸汽引导管，所述扩压管垂直与湿蒸汽对撞装置相连。
上述方案中，所述湿蒸汽对撞装置包括进口区、湿蒸汽分配区和对撞区，其中湿蒸汽分配区也为一个环形圆管，其外径小于引导管的外径，其外径周向布置与引导管出口的位置与数量相匹配的入口管作为进口区，通过连接法兰实现与湿蒸汽引导管的互联，该环形圆管内径连通对撞区，对撞区呈竖直圆筒形，上端出口与扩压管连接。所述对撞区下端尺寸缩小，上端尺寸不变。
所述环形圆管内径沿圆周方向可通过一扁平通道与对撞区连通。
本发明的优点是，装置内形成一个在周向均匀分布汽流在撞击区中心对撞，并于对撞后向上方流出的流动上升汽流在扩压管作用下不会出现液滴的再蒸发，且汽流中的液滴在对撞后的流动过程中，尺寸会由于凝聚作用不断增大。本发明结构简单，无活动部件，制造成本低，使用寿命长，分离效率高且变工况下分离效率较稳定，流动阻力小。
附图说明
图1为本发明汽液两相分离前处理装置系统组成图。其中图1（a）为俯视图；图1（b)为对应于图1（a）中沿B-B截面旋转剖视图。图中：1为湿蒸汽引导装置，2为湿蒸汽对撞装置，3为扩压管。
图2为图1中的湿蒸汽引导装置俯视半剖图。图中：4为引导装置进口连接法兰，5为进口管，6为引导管，7为出口管，8为引导装置出口连接法兰。
图3为湿蒸汽对撞装置半剖图。图中：9为对撞装置进口连接法兰，10为进口区，11为湿蒸汽分配区，12为对撞区，13为上端出口连接法兰，14为下端出口连接法兰。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细描述：
参考图1，一种撞击型汽液两相分离前处理装置，包括湿蒸汽引导装置1，湿蒸汽对撞装置2，扩压管3及连接湿蒸汽引导装置与湿蒸汽对撞装置的金属管、法兰等部分。其中，湿蒸汽引导装置入口与需要进行汽水分离的汽轮机再热冷端或抽汽口连接，扩压管出口与旋风分离装置相连，扩压管进口垂直与湿蒸汽对撞装置相连。
参考图2，湿蒸汽引导装置的结构是一个环形圆管（引导管6），其外径周向均布有四个进口管5，通过焊接的法兰4与需要进行汽水分离的汽轮机再热冷端或抽汽口连接。内径周向均布两倍于进口管的8个出口管，通过法兰8与湿蒸汽对撞装置2连接。引导管外径进口管的轴线与引导管内径出口管的轴线均不重合以保证气流的均匀分配。
参考图3，湿蒸汽对撞装置分为三部分：进口区10，湿蒸汽分配区11，对撞区12。一个环形金属圆管（外径小于引导管的外径）作为湿蒸汽分配区，其外径周向布置与引导装置出口管7的位置与数量相匹配的入口管作为进口区，通过焊接法兰9、与出口管7上的法兰8连接实现与湿蒸汽引导装置的互联。内径沿圆周方向切割出一定宽度的通道与对撞区12焊接，对撞区呈竖直圆筒形，下端尺寸缩小，下端出口通过法兰14与外部疏水收集装置相连；上端尺寸不变，上端出口与扩压管通过法兰13连接。
本发明的基本工作原理是，由汽轮机引出的湿蒸汽流过湿蒸汽引导装置1及湿蒸汽对撞装置2的进口区10后将沿环向均匀分布，之后流入湿蒸汽对撞装置2的对撞区12进行撞击，对撞后液滴轨迹的无序性促进了液滴的凝聚，使液滴直径急剧增大。尺寸过大的液滴在重力作用下坠落，由与下端出口相连的排水装置排除，其余液滴跟随汽流向上流动，并在流动过程中尺寸继续增加，最终流到与扩压管3相连的旋风分离装置中，在离心力作用下去除。湿蒸汽引导装置中的进出口管、湿蒸汽对撞装置中的进口管可采用不锈钢金属软管，这样可以对由温度变动产生的热胀冷缩现象进行补偿。
Claims (4)
1.一种撞击型湿蒸汽汽液两相分离前处理装置，包括湿蒸汽引导管、湿蒸汽对撞装置和扩压管，其特征在于，湿蒸汽引导管是一个环形圆管，其外径周向均布至少两个进口；内径周向均布两倍于进口数量的出口，出口的轴线与进口的轴线均不重合，湿蒸汽对撞装置于湿蒸汽引导管的内径中，该对撞装置对应湿蒸汽引导管的每一个出口均设有进口区连接湿蒸汽引导管，所述扩压管垂直与湿蒸汽对撞装置相连。
2.如权利要求1所述的撞击型湿蒸汽汽液两相分离前处理装置，其特征在于，所述湿蒸汽对撞装置包括进口区、湿蒸汽分配区和对撞区，其中湿蒸汽分配区也为一个环形圆管，其外径小于引导管的外径，其外径周向布置与引导管出口的位置与数量相匹配的入口管作为进口区，通过连接法兰实现与湿蒸汽引导管的互联，该环形圆管内径连通对撞区，对撞区呈竖直圆筒形，上端出口与扩压管连接。
3.如权利要求2所述的撞击型湿蒸汽汽液两相分离前处理装置，其特征在于，作为蒸汽分配区的环形圆管内径沿圆周方向通过一扁平通道与对撞区连通。
4.如权利要求2所述的撞击型湿蒸汽汽液两相分离前处理装置，其特征在于，对撞区下端尺寸缩小，上端尺寸不变。
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