CN105874293A - 凝汽器和涡轮设备 - Google Patents

Abstract

本发明的凝汽器具备：容器，蒸汽流入其内部；冷却管(25)，设置于容器的内部，将蒸汽冷却而使其成为冷凝水；抽气管(13)，用于抽取容器的内部所包含的空气；抽气孔(31)，形成于抽气管(13)，将抽气管(13)的内部与容器的内部连通；以及圆筒罩(14)，与抽气管(13)隔开规定的间隙(C)而设置，覆盖抽气孔(31)以限制冷凝水向抽气孔(31)的流入。抽气孔(31)在抽气管(13)的周围形成有多个，圆筒罩(14)与抽气管(13)隔开规定的间隙而设置于径向外侧。

Description

凝汽器和涡轮设备

技术领域

本发明涉及具备抽取不凝性气体的抽气管的凝汽器和涡轮设备。

背景技术

以往，已知有将含有不凝性气体的蒸汽冷凝并排出不凝性气体的凝汽器(例如，参照专利文献1)。在该凝汽器形成有排气口，空气等不凝性气体从排气口排出至空气冷却部。空气冷却部设置有空气冷却部管群，排出至空气冷却部的不凝性气体中的未冷凝的蒸汽通过空气冷却部管群而冷凝，并被排出至外部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平4-244589号公报

发明内容

发明所要解决的课题

如专利文献1所述，凝汽器的内部的压力比外部低，所以空气等不凝性气体会从外部漏入。若凝汽器的内部存在不凝性气体，则会阻碍在凝汽器的内部被冷凝的蒸汽等冷凝性气体的冷凝。因此，需要将不凝性气体排出至凝汽器的外部。

在此，有时会在凝汽器的内部设置抽取不凝性气体的抽气管。在该抽气管形成有将凝汽器的内部与抽气管的内部连通的抽气孔。该抽气孔被调整而形成为具有与抽气管的长度方向(管轴方向)上的压力分布相应的开口率。

然而，在凝汽器的内部冷凝后的冷凝液(冷凝水)会落到抽气管上，由此，有可能堵塞抽气孔。若抽气孔因冷凝液而堵塞，则与抽气管的长度方向上的压力分布相应的抽气孔的调整会变为徒劳，由此，抽气管对不凝性气体的抽气效率有可能降低。

于是，本发明以提供一种能够维持抽气流路对不凝性气体的抽气性能的凝汽器和涡轮设备为课题。

用于解决课题的技术方案

本发明的凝汽器的特征在于，具备：容器，冷凝性气体流入其内部；冷却管，设置于所述容器的内部，将所述冷凝性气体冷却而使其成为冷凝液；抽气流路，用于抽取所述容器的内部所含有的不凝性气体；抽气孔，形成于所述抽气流路，将所述抽气流路的内部与所述容器的内部连通；以及罩，与所述抽气流路隔开规定的间隙而设置，覆盖所述抽气孔以限制所述冷凝液向所述抽气孔的流入。

根据该结构，即使通过冷却管生成了冷凝液，也能够通过罩来限制冷凝液向抽气孔的流入，所以能够抑制冷凝液对抽气孔的堵塞。因此，能够根据抽气流路的长度方向上的压力分布来合适地从抽气孔抽取不凝性气体，所以能够维持抽气管对不凝性气体的抽气性能。

另外，优选，所述抽气流路是抽气管，所述抽气孔在所述抽气管的周围形成有多个，所述罩是与所述抽气管隔开规定的间隙而设置于径向外侧的圆筒罩。

根据该结构，在抽气流路是抽气管的情况下，通过利用圆筒罩覆盖抽气管的外侧，能够以简易的结构抑制冷凝液向抽气孔的流入。

另外，优选，所述圆筒罩的轴向为水平方向，在所述圆筒罩的处于铅垂方向的下方侧的部位形成有开口部，若将连结所述圆筒罩的中心与所述圆筒罩的周向上的所述开口部的一端部的线设为第一结线，将连结所述圆筒罩的中心与所述圆筒罩的周向上的所述开口部的另一端部的线设为第二结线，将所述第一结线与所述第二结线所成的角度设为开口角度θ，则所述开口角度θ处于45°≤θ≤120°的范围。

根据该结构，能够将开口部的开口角度设为合适的角度，所以能够一边允许不凝性气体向抽气管的流入，一边抑制冷凝液向抽气管的流入。

另外，优选，所述抽气管与所述圆筒罩之间的径向间隙形成为：所述抽气管与所述圆筒罩之间的流路面积比形成于所述抽气管的多个所述抽气孔的开口面积大。

根据该结构，能够使在抽气管与圆筒罩之间流通的不凝性气体的流量比经由抽气孔向抽气管的内部取入的不凝性气体的抽气量大，所以能够减少抽气管与圆筒罩之间的压损。

另外，优选，所述抽气流路是抽气箱，所述抽气孔形成于所述抽气箱的的侧面，该侧面是铅垂面，所述罩具有上部罩，该上部罩从所述抽气孔的上方侧的所述抽气箱的侧面突出，并且与所述抽气箱的侧面隔开规定的间隙而覆盖所述抽气孔。

根据该结构，在抽气流路是抽气箱的情况下，通过利用上部罩覆形成于盖抽气箱的侧面的抽气孔，能够抑制冷凝液向抽气孔的流入。

另外，优选，所述罩还具有下部罩，该下部罩从所述抽气孔的下方侧的所述抽气箱的侧面突出，并且与所述上部罩隔开规定的间隙而覆盖所述上部罩。

根据该结构，不凝性气体在流过下部罩与上部罩之间之后，在上部罩与抽气箱的侧面之间流通而从抽气孔流入抽气箱的内部。因此，通过进一步设置下部罩，能够更适宜地抑制冷凝液向抽气孔的流入。

另外，优选，在所述下部罩形成有排出所述冷凝液的漏孔。

根据该结构，能够经由漏孔将积存于下部罩的冷凝液排出。

本发明的涡轮设备的特征在于，具备：加热器，将冷凝液加热而产生冷凝性气体；涡轮，通过在所述加热器中产生的所述冷凝性气体而旋转；以及上述凝汽器，将从所述涡轮排出的所述冷凝性气体冷凝。

根据该结构，能够适宜地抽取凝汽器内部的不凝性气体，所以能够高效地进行冷凝性气体的冷凝，由此，能够维持涡轮的背压侧的低压状态。由此，能够适宜地维持涡轮的做功效率。

附图说明

图1是实施例1的涡轮设备的示意图。

图2是示意地示出实施例1的凝汽器的立体图。

图3是示意地示出实施例1的凝汽器的剖视图。

图4是用与长度方向正交的面剖切得到的实施例1的抽气管周围的剖视图。

图5是用与长度方向正交的面剖切得到的实施例2的绕抽气箱的剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施例进行详细说明。此外，本发明不受该实施例限定。另外，下述实施例中的构成要素中，包含本领域技术人员能够置换且容易想到的要素，或者实质上相同的要素。进而，以下所记载的构成要素能够适当进行组合，另外，在存在多个实施例的情况下，也能够将各实施例进行组合。

实施例1

图1是实施例1的涡轮设备的示意图。图2是示意地示出实施例1的凝汽器的立体图。图3是示意地示出实施例1的凝汽器的剖视图。图4是用与长度方向正交的面剖切得到的实施例1的抽气管周围的剖视图。

实施例1的涡轮设备1是产生作为冷凝性气体的蒸汽S，通过所产生的蒸汽S来使涡轮6旋转的蒸汽涡轮设备。在该涡轮设备1中，为了使涡轮6的背压降低而设置有凝汽器7。首先，参照图1，对涡轮设备1进行说明。

涡轮设备1具备加热器5、涡轮6、凝汽器7、循环泵8以及发电机9，通过循环线L而连接。

加热器5例如是锅炉，通过对水(冷凝水)W进行加热来产生蒸汽S。由后述的凝汽器7冷凝后的冷凝水流入加热器5。另外，由加热器5产生的蒸汽S通过循环线L而供给至涡轮6。

涡轮6通过从加热器5供给的蒸汽S而旋转。该涡轮6连接有发电机9，通过利用涡轮6的旋转动力驱动发电机9，发电机9产生电力。从涡轮6排出的蒸汽S通过循环线L流入凝汽器7。

凝汽器7通过将从涡轮6流入的蒸汽S冷凝而使其成为冷凝水W，来使涡轮7的背压降低。此外，关于凝汽器7的详情，将在后面进行叙述。并且，由凝汽器7产生的冷凝水W通过循环线L供给至循环泵8。循环泵8将从凝汽器7供给的冷凝水W朝向加热器5供给。

因此，涡轮设备1通过加热器5对冷凝水W进行加热从而产生蒸汽S，通过所产生的蒸汽S使涡轮6旋转来通过发电机9进行发电。另外，涡轮设备1通过凝汽器7使在涡轮6中使用的蒸汽S恢复为冷凝水W，并通过循环泵8将该冷凝水W供给至加热器5。

接着，参照图2～图4，对凝汽器7进行说明。凝汽器7具备：容器11，蒸汽S流入其内部；冷却管群12，设置于容器11的内部；抽气管13，设置于冷却管群12的中央；以及圆筒罩14，覆盖抽气管13。

如图2所示，容器11呈中空的箱形形状，具有：蒸汽流入部21，供蒸汽S流入；和本体部22，收容冷却管群12。该蒸汽流入部21与本体部22的内部连通。蒸汽流入部21的端部设置有蒸汽S的流入口23，该流入口23与将涡轮6和凝汽器7连接的循环线L的一端连接。本体部22将通过使从蒸汽流入部21流入的蒸汽S冷凝而生成的冷凝水W储存于下部。此外，在本体部22设置有排出冷凝水W的排出口(参照图3)24，该排出口24与将凝汽器7和循环泵8连接的循环线L的一端连接。

冷却管群12在铅垂方向和水平方向上并列地设置有四个。冷却管群12通过以使多个冷却管25的长度方向(管轴方向)成为水平方向的方式平行配置而构成。此时，冷却管群12被配置成冷却管25的长度方向与蒸汽S的流动方向正交。

另外，如图3所示，冷却管群12的两端部支撑于容器11的侧壁，冷却管群12的中间部由多个管支撑板26支撑。构成该冷却管群12的多个冷却管25的一端部与设置于容器11的侧壁的外侧的入口水室28连通地连接，另一端部与设置于容器11的侧壁的外侧的出口水室29连通地连接。该入口水室28被供给冷却水，而出口水室29排出冷却水。

如图3和图4所示，抽气管13设置于冷却管群12的中央内部，与多个冷却管25平行地配置。因此，抽气管13的长度方向成为水平方向。抽气管13是用于抽取凝汽器7内部所含有的不凝性气体即空气A的管。该抽气管13的一端连接于未图示的吸引装置，通过利用该吸引装置吸引抽气管13的内部，来抽取凝汽器7内部的空气A。此外，抽气管13分别设置于多个冷却管群12，多个抽气管13通过连接管34相互连接。

抽气管13是供空气A在其内部流通的圆筒管，在其周围形成有多个抽气孔31。多个抽气孔31通过根据抽气管13的长度方向上的凝汽器7内部的压力分布调整而形成。也就是说，在抽气管13的长度方向上，形成于凝汽器7内部的压力较高的部位的抽气孔31与形成于压力较低的部位的抽气孔31相比，空气A容易流入抽气管13的内部。因此，形成于凝汽器7内部的压力较高的部位的抽气孔31形成得比形成于压力较低的部位的抽气孔31少。

如图4所示，圆筒罩14与抽气管13隔开规定的间隙C而设置于径向外侧。该圆筒罩14与抽气管13设置于同轴上，所以与抽气管13同样，沿水平方向配置。该圆筒罩14可以经由未图示的固定件安装于抽气管13，也可以安装于在凝汽器7内部设置的未图示的支撑棒(所谓的连杆(tie rod))，没有特别的限定。

另外，圆筒罩14在成为铅垂方向的下方侧的部位形成有开口部35。该开口部35形成为夹着中心线I而向周向的两侧扩展，该中心线I通过圆筒罩14的中心P并在铅垂方向上延伸。另外，该开口部35沿着圆筒罩14的长度方向延伸而形成。

在此，将连结圆筒罩14的中心P和圆筒罩14的周向上的开口部35的一端部的线设为第一结线L1。另外，将连结圆筒罩14的中心P和圆筒罩14的周向上的开口部35的另一端部的线设为第二结线L2。若将第一结线L1与第二结线L2所成的角度设为开口角度θ，则开口角度θ处于45°≤θ≤120°的范围。

另外，抽气管13与圆筒罩14之间的径向上的间隙C形成为：形成于抽气管13与圆筒罩14之间的供空气A流通的流路面积比形成于抽气管13的多个抽气孔31的合计的开口面积大。

在这样构成的凝汽器7中，若蒸汽S从容器11的蒸汽流入部21流入容器11的内部，则蒸汽S通过冷却管群12冷凝而成为冷凝水W。此时，从入口水室28供给的冷却水流入构成冷却管群12的多个冷却管25。并且，流过冷却管25后的冷却水流入出口水室29。也就是说，蒸汽S通过与在冷却管的内部流通的冷却水之间进行热交换而冷凝，从而成为冷凝水W。

通过冷却管群12冷凝后的冷凝水W向铅垂方向的下方侧滴落。此时，在抽气管13的上方侧滴落的冷凝水W通过圆筒罩14而以避开抽气管13的方式被引导至容器11的下部。因此，冷凝后的冷凝水W积存于容器11的下部。并且，积存于容器11的下部的冷凝水W从排出口24朝向循环泵8流出。

如以上所述，根据实施例1，即使通过冷却管25生成了冷凝水W，也能够通过圆筒罩14来限制冷凝水W向抽气孔31的流入，所以能够抑制冷凝水W对抽气孔31的堵塞。因此，能够根据抽气管13的长度方向上的压力分布而合适地从抽气孔31抽取空气A，所以能够维持抽气管13对空气A的抽气性能。

另外，根据实施例1，通过利用圆筒罩14覆盖抽气管13的外侧，能够以简易的结构抑制冷凝水W向抽气孔31的流入。

另外，根据实施例1，能够将开口部35的开口角度θ设为合适的角度，所以能够一边允许空气A向抽气管13的流入，一边抑制冷凝水W向抽气管13的流入。

另外，根据实施例1，能够使在抽气管13与圆筒罩14的间隙C中流通的空气A的流量比经由抽气孔31取入抽气管13的内部的空气A的抽气量大，所以能够减少抽气管13与圆筒罩14之间的流路中的压损。

另外，根据实施例1，能够适宜地抽取凝汽器7内部的空气A，所以能够高效地进行蒸汽S的冷凝，由此，能够适宜地维持涡轮6的背压侧的低压状态。由此，能够适宜地维持涡轮6的做功效率。

实施例2

接着，参照图5，对实施例2的凝汽器50进行说明。图5是用与长度方向正交的面剖切得到的实施例2的抽气箱周围的剖视图。此外，在实施例2中，为了避免重复的记载，仅对与实施例1不同的部分进行说明，而对于与实施例1结构相同的部分，则标注相同标号来进行说明。在实施例1中，使用抽气管13来抽取空气A，而在实施例2中，使用抽气箱51来抽取空气A。

具体地说，如图5所示，实施例2的凝汽器50具备：容器11，蒸汽S流入其内部；冷却管群12，设置于容器11的内部；抽气箱51，附设于容器11；以及上部罩56和下部罩57，设置于容器11的侧壁。此外，关于容器11和冷却管群12，由于与实施例1大致是同样的，所以省略说明。

抽气箱51为中空的箱形形状，设置于容器11的侧壁的外侧。因此，容器11的侧壁成为抽气箱51的侧面，抽气箱51的侧面成为铅垂面。抽气箱51的长度方向为水平方向，其一端连接于未图示的吸引装置，通过利用该吸引装置吸引抽气箱51的内部，来抽取凝汽器7内部的空气A。

在抽气箱51的侧面，形成有多个抽气孔53。多个抽气孔53在水平方向上隔开规定的间隙而排列形成。多个抽气孔53与实施例1的多个抽气孔31同样，通过根据抽气箱51的长度方向上的凝汽器7内部的压力分布调整而形成。

上部罩56以如下方式形成：从抽气孔53的上方侧的抽气箱51的侧面朝向凝汽器7的内部突出，并且与抽气箱51的侧面隔开规定的间隙而向铅垂方向的下方侧延伸。并且，该上部罩56覆盖形成于抽气箱51的侧面的多个抽气孔53。

下部罩57以如下方式形成：从抽气孔53的下方侧的抽气箱51的侧面朝向凝汽器7的内部突出，并且与上部罩56隔开规定的间隙而向铅垂方向的上方侧延伸。并且，该下部罩57覆盖上部罩56。也就是说，上部罩56和下部罩57形成为在水平方向上重叠。

此时，抽气箱51的侧面与上部罩56之间的间隙、以及上部罩56与下部罩57之间的间隙，与实施例1同样地形成为：形成于各间隙的供空气A流通的流路面积比形成于抽气箱51的侧面的多个抽气孔53的合计的开口面积大。

另外，在下部罩57形成有将积存于下部罩57的冷凝水W排出的漏孔61。从漏孔61排出的冷凝水W积存于容器11的下部。

如以上所述，根据实施例2，通过利用上部罩56覆盖形成于抽气箱51的侧面的多个抽气孔53，能够抑制冷凝水W向抽气孔53的流入。

另外，根据实施例2，通过利用下部罩57覆盖上部罩56，空气A在流过下部罩57与上部罩56之间之后，在上部罩56与抽气箱51的侧面之间流通，并从抽气孔53流入抽气箱51的内部。因此，通过进一步设置下部罩57，能够更适宜地抑制冷凝水W向抽气孔53的流入。

另外，根据实施例2，通过在下部罩57形成漏孔61，能够经由漏孔61将积存于下部罩57的冷凝水W排出。

此外，在实施例2中，虽然设置了上部罩56和下部罩57，但至少设置上部罩56即可，也可以是省略了下部罩57的结构。

标号说明

1 涡轮设备

5 加热器

6 涡轮

7 凝汽器

8 循环泵

9 发电机

11 容器

12 冷却管群

13 抽气管

14 圆筒罩

21 蒸汽流入部

22 本体部

23 流入口

24 排出口

25 冷却管

26 管支撑板

28 入口水室

29 出口水室

31 抽气孔

34 连接管

35 开口部

50 凝汽器

51 抽气箱

53 抽气孔

56 上部罩

57 下部罩

61 漏孔

S 蒸汽

W 冷凝水

A 空气

L 循环线

C 间隙

I 中心线

L1 第一结线

L2 第二结线

Claims (8)

1.一种凝汽器，其特征在于，具备：

容器，冷凝性气体流入其内部；

冷却管，设置于所述容器的内部，将所述冷凝性气体冷却而使其成为冷凝液；

抽气流路，用于抽取所述容器的内部所含有的不凝性气体；

抽气孔，形成于所述抽气流路，将所述抽气流路的内部与所述容器的内部连通；以及

罩，与所述抽气流路隔开规定的间隙而设置，覆盖所述抽气孔以限制所述冷凝液向所述抽气孔的流入。

2.根据权利要求1所述的凝汽器，其特征在于，

所述抽气流路是抽气管，

所述抽气孔在所述抽气管的周围形成有多个，

所述罩是与所述抽气管隔开规定的间隙而设置于径向外侧的圆筒罩。

3.根据权利要求2所述的凝汽器，其特征在于，

所述圆筒罩的轴向为水平方向，

在所述圆筒罩的处于铅垂方向的下方侧的部位形成有开口部，

若将连结所述圆筒罩的中心与所述圆筒罩的周向上的所述开口部的一端部的线设为第一结线，

将连结所述圆筒罩的中心与所述圆筒罩的周向上的所述开口部的另一端部的线设为第二结线，

将所述第一结线与所述第二结线所成的角度设为开口角度θ，

则所述开口角度θ处于45°≤θ≤120°的范围。

4.根据权利要求2或3所述的凝汽器，其特征在于，

所述抽气管与所述圆筒罩之间的径向间隙形成为：所述抽气管与所述圆筒罩之间的流路面积比形成于所述抽气管的多个所述抽气孔的开口面积大。

5.根据权利要求1所述的凝汽器，其特征在于，

所述抽气流路是抽气箱，

所述抽气孔形成于所述抽气箱的侧面，该侧面是铅垂面，

所述罩具有上部罩，该上部罩从所述抽气孔的上方侧的所述抽气箱的侧面突出，并且与所述抽气箱的侧面隔开规定的间隙而覆盖所述抽气孔。

6.根据权利要求5所述的凝汽器，其特征在于，

所述罩还具有下部罩，该下部罩从所述抽气孔的下方侧的所述抽气箱的侧面突出，并且与所述上部罩隔开规定的间隙而覆盖所述上部罩。

7.根据权利要求6所述的凝汽器，其特征在于，

在所述下部罩形成有排出所述冷凝液的漏孔。

8.一种涡轮设备，其特征在于，具备：

加热器，将冷凝液加热而产生冷凝性气体；

涡轮，通过在所述加热器中产生的所述冷凝性气体而旋转；以及

权利要求1～7中任一项所述的凝汽器，将从所述涡轮排出的所述冷凝性气体冷凝。