CN104564190B - 一种凝汽器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种凝汽器，包括：余热换热装置和主凝结装置；汽轮机排汽依次经过余热换热装置和主凝结装置；汽轮机排汽经过余热换热装置时与第二循环冷却水交换热量，经过主凝结装置时与第一循环冷却水交换热量；其中，换热后的第二循环冷却水的温度高于换热前的第一循环冷却水的温度。本发明的凝汽器分割成两个换热区域，可以在维持机组运行背压保持不变的情况下提取高温冷却水的余热，扩大了回收余热的适用范围，并保证了余热利用的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及余热回收技术领域，尤其涉及一种凝汽器。
背景技术
在发电凝汽式机组的热力循环中，凝汽器起着冷源的作用。其主要任务是将汽轮机排入凝汽器的蒸汽凝结下来，从而在汽轮机的排汽口建立起尽可能高的真空，并且为锅炉提供过冷度和含氧量很低的凝结水。尽管现代凝汽器的设计已经积累了相当多的经验和试验数据，并且已形成了以HEI（美国热交换器协会）为代表的国际技术规范，但是，这种设计方法还是有很大的局限。因为按照HEI标准设计时，先是估算出一个平均传热系数，然后根据给定的蒸汽流量、冷却水流量及初温可计算出形成设计真空所需要的冷却表面积。其估算平均传热系数的经验方法中考虑到了冷却水流速与初温、冷却管直径和管材等少数因素，但没有考虑诸如管束形状、挡汽板与集水板以及抽气口的位置、蒸汽通道的布置与尺寸、蒸汽负荷、冷却水温升、非凝结性气体负荷和抽气泵容量等因素的影响。即经验设计方法中把凝汽器作为一个点计算，得出一个平均传热系数。而实际运行时因凝汽器中蒸汽流动和传热传质过程的复杂性，每个区域的传热系数呈现不均的形态，即凝汽器每个管束内冷却水温度是不同的。
图1显示的是通过数值模拟分析得出的某电厂传统湿冷凝汽器传热系数分布图。如图1所示，凝汽器管束中每个区域的传热系数是不同的，呈现出一定的阶梯性。图2显示的是目前所使用的电厂传统湿冷机组凝汽器外形图。图2中主凝结区等分为4个分区。如图2所示，汽轮机排汽自上而下流动过程中，低压加热器、减温减压器等内部复杂结构的阻挡汽流产生偏转，进入到管束区域与循环冷却水进行换热并凝结成水。由于汽轮机末级排汽要经过90°以上的大转弯到达凝汽器入口，速度分布已经呈现不均匀分布，加之前述的喉部复杂结构，因此在凝汽器的喉部出口流场呈现出一种包含有大量漩流的复杂流动状态，速度分布极度不均匀。低压加热器下方为低流速区域，低加两侧的壳壁区流速较高，流速不均匀系数可达平均流速的1.5-2倍。因此，需要一种新型的凝汽器。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种凝汽器，具有相互独立的余热换热装置和主凝结装置。
一种凝汽器，包括：余热换热装置和主凝结装置；汽轮机排汽依次经过所述余热换热装置和主凝结装置；汽轮机排汽经过所述余热换热装置时与第二循环冷却水交换热量，经过所述主凝结装置时与第一循环冷却水交换热量；其中，换热后的第二循环冷却水的温度高于换热前的第一循环冷却水的温度。
根据本发明的一个实施例，进一步的，所述余热换热装置设置在凝汽器喉部和所述主凝结装置之间。
根据本发明的一个实施例，进一步的，所述余热换热装置包括：一组或多组余热换热区管束；所述一组或多组余热换热区管束的入水口和出水口都设置在所述余热换热装置的侧壁上；所述第二循环冷却水通过所述一组或多组余热换热区管束，与汽轮机排汽交换热量。
根据本发明的一个实施例，进一步的，所述主凝结装置包括：一组或多组主凝结区管束；所述一组或多组主凝结区管束的入水口和出水口都设置在所述主凝结装置的水室侧壁上；所述第一循环冷却水通过所述一组或多组主凝结区管束，与汽轮机排汽交换热量。
根据本发明的一个实施例，进一步的，还包括：低压加热器和减温减压器入口；所述低压加热器和减温减压器入口都设置在凝汽器喉部。
根据本发明的一个实施例，进一步的，所述余热换热装置的高度为1.5m。
本发明的本发明的凝汽器分割成两个换热区域，分别为循环冷却水的相对高温区域（余热换热区）和相对低温区域（主凝结区），从而可以在维持机组运行背压保持不变的情况下提取高温冷却水的余热。避免了热泵利用循环冷却水余热受机组运行背压等因素影响的限制，扩大了热泵回收余热的适用范围，并保证了余热利用的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为某电厂传统湿冷凝汽器传热系数分布图；
图2为现有技术中的凝汽器的外观示意图；
图3为根据本发明的凝汽器的一个实施例的示意图；
图4为根据本发明的凝汽器的一个实施例的内部管束示意图。
其中，1－低压加热器、2－减温减压器入口、3－循环冷却水出口、4－循环冷却水入口、5－主凝结装置、11－低压加热器、12－减温减压器入口、13－第一循环冷却出口、14－第二循环冷却水入口、15－第二循环冷却水入口、16－第二循环冷却水出口、17－余热换热装置、18－主凝结装置、21－低压加热器、22－减温减压器入口、23－余热换热区管束、24－余热换热装置、25－主凝结区管束、26－主凝结装置。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。
如图3所示，凝汽器包括：余热换热装置17和主凝结装置18。汽轮机排汽依次经过余热换热装置17和主凝结装置18。
汽轮机排汽经过余热换热装置17时与第二循环冷却水交换热量，经过主凝结装置18时与第一循环冷却水交换热量。换热后的第二循环冷却水的温度高于换热前的第一循环冷却水的温度。余热换热装置17和主凝结装置18的相对位置，可以根据工程的实际需要进行具体的设计。
根据本发明的一个实施例，余热换热装置17设置在凝汽器喉部和主凝结装置18之间，凝汽器喉部即为凝汽器蒸汽入口处（图中未标出）。
根据本发明的一个实施例，本发明的凝汽器为余热回收型凝汽器，把主凝结区壳体部分加长约1.5m，在主凝结区和喉部间增加一个新增换热区，即余热换热区，余热换热区布置独立的换热管束、水室、冷却水进/出口。
根据本发明的一个实施例，余热换热装置的高度为1.5m，或者根据实际的需要进行设计。
本发明的凝汽器分为两个换热区域，汽轮机排汽依次经过余热换热区和主凝结区，与第二、第一循环冷却水依次进行换热。由于新增换热器区蒸汽分压力高，换热后的第二循环冷却水温度较之第一循环冷却水高，这提供了余热提取可能。
根据本发明的一个实施例，本发明的凝汽器在凝汽器喉部和主凝结区之间布置余热换热区，余热换热区由余热换热区管束和相应的第二循环冷却水入口15和第二循环冷却水出口16等组成。
汽轮机排汽首先经过凝汽器的喉部，再依次流过余热换热区和主凝结区，与余热换热区管束17和主凝结区管束18中的第二，第一循环冷却水依次进行凝结换热，由蒸汽凝结成水。
如图4所示，余热换热装置24包括一组或多组余热换热区管束23。一组或多组余热换热区管束23的入水口和出水口都设置在余热换热装置24的水室侧壁上。第二循环冷却水通过一组或多组余热换热区管束23，与汽轮机排汽交换热量。
主凝结装置26包括一组或多组主凝结区管束25。一组或多组主凝结区管束25的入水口和出水口都设置在主凝结装置26的水室侧壁上。第一循环冷却水通过一组或多组主凝结区管束25，与汽轮机排汽交换热量。
根据本发明的一个实施例，低压加热器21和减温减压器入口22。低压加热器21和减温减压器入口22都设置在凝汽器喉部。
本发明的凝汽器分割成两个换热区域，即循环冷却水的相对高温区域（余热换热区）和相对低温区域（主凝结区），从而可以在维持机组运行背压保持不变的情况下提取高温冷却水的余热。避免了热泵利用循环冷却水余热受机组运行背压等因素影响的限制，扩大了热泵回收余热的适用范围，并保证了余热利用的稳定性。
与现有技术中采用混合后的循环冷却水回水作为余热源相比，本发明解决了现有技术中余热利用空间受限的问题。由于汽轮机末级排汽要经过90°以上的大转弯到达凝汽器入口，加之凝汽器喉部复杂结构，蒸汽速度呈现不均匀分布。通过对凝汽器设置新增换热区，对汽轮机排汽起到导流作用，使主凝结区上方的蒸汽均匀分布，加强主凝结区的凝结换热。
本发明中的“第一”、“第二”等为描述上进行区别，并没有其它特殊的含义。
本发明的凝汽器分为两个换热区域，即循环冷却水相对高温区域和低温区域，且每个换热区域设置独立的循环冷却水进、出接口。以上技术方案，为以后提取高温循环冷却水的余热创造了条件。上述各实施例中，余热回收型凝汽器不仅局限于电厂凝汽器，可以是任何有余热利用需求的工业领域内的湿冷凝汽器。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (6)
1.一种发电凝汽式机组的凝汽器，其特征在于，包括：
余热换热装置和主凝结装置；
所述余热换热装置为新增换热装置，其具有独立的换热管束、水室和冷却水进口和冷却水出口；
汽轮机排汽依次经过所述余热换热装置和所述主凝结装置；汽轮机排汽经过所述余热换热装置时与第二循环冷却水交换热量，经过所述主凝结装置时与第一循环冷却水交换热量；
其中，换热后的第二循环冷却水的温度高于换热前的第一循环冷却水的温度。
2.如权利要求1所述的凝汽器，其特征在于：
所述余热换热装置设置在凝汽器喉部和所述主凝结装置之间。
3.如权利要求2所述的凝汽器，其特征在于：
所述余热换热装置包括：一组或多组余热换热区管束；所述一组或多组余热换热区管束的入水口和出水口都设置在所述余热换热装置的水室侧壁上；
所述第二循环冷却水通过所述一组或多组余热换热区管束，与汽轮机排汽交换热量。
4.如权利要求2所述的凝汽器，其特征在于：
所述主凝结装置包括：一组或多组主凝结区管束；所述一组或多组主凝结区管束的入水口和出水口都设置在所述主凝结装置的水室侧壁上；
所述第一循环冷却水通过所述一组或多组主凝结区管束，与汽轮机排汽交换热量。
5.如权利要求2所述的凝汽器，其特征在于：
还包括：低压加热器和减温减压器入口；
所述低压加热器和减温减压器入口都设置在凝汽器喉部。
6.如权利要求2所述的凝汽器，其特征在于：
所述余热换热装置的高度为1.5m。
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