CN105910453B - 一种凝汽器及凝汽器的纯凝工况转高背压工况的改造方法 - Google Patents
一种凝汽器及凝汽器的纯凝工况转高背压工况的改造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种凝汽器。其中，封板上开设有环绕管板的环形开口。环形开口的两个侧边设置有向封板的同一侧延伸，且前端分别与环形开口的两个侧边连接，后端相互连接的第一延伸环和第二延伸环，第一延伸环或/和第二延伸环上开设有环绕换热管束的固定开口，固定开口的两个侧边通过膨胀节连接。本发明还公开了一种凝汽器的改造方法。基于本发明提供的凝汽器和凝汽器的改造方法，在现有凝汽器的基础上，无需整体更换换热管束、管板、管箱和内部构件即可使凝汽器适应高背压工况，以及循环冷却水温差、流量变化较大的纯凝工况，大大缩减了施工工期和材料成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种凝汽器及凝汽器的纯凝工况转高背压工况的改造方法。
背景技术
为了实现汽轮机在发电过程中蒸汽热量的充分利用，同时缓解火电厂发电产能过剩的情况，减少循环冷却水的蒸发损耗，另外缓解北方冬季燃煤供暖环境污染问题。人们将汽轮机的大型转子替换成小型转子，同时将凝汽器冷却水管路与供热管网连接，实现热电联产。凝汽器在工作中从纯凝工况转变为高背压工况。在高背压工况下，进入凝汽器的蒸汽的温度和压力提高。高温高压蒸汽以及热网循环水的引入使得凝汽器中换热管束与壳体的相对的轴向变形量增大，可能超出设计极限，从而导致换热管束损坏。当前，为了使凝汽器适应高背压工况，人们对现有的凝汽器进行改造。切除凝汽器的管板、管箱和内部构件，加长凝汽器的壳体，然后在凝汽器壳体端部安装膨胀节，再安装新的管板和管箱，同时将换热管束整体更换为更长的新的换热管束，并整体更换内部构件(隔板等)，以此解决换热管束与壳体的相对变形量增大带来的换热管束损坏的问题。
然而，现有的改造方式施工工期长，材料成本高昂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适应高背压工况，且施工工期短、材料成本低的凝汽器。
本发明的另一个目的在于提供一种凝汽器的纯凝工况转高背压工况的改造方法，以在施工工期短、材料成本低的前提下，获得适应高背压工况的凝汽器。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：
一种凝汽器，包括壳体、管板、换热管束和管箱。壳体包括两端开放的筒状件，以及固定在筒状件两端的封板。管板固定在封板上，换热管束设置在壳体内并与管板连接；管箱固定在管板上，管箱覆盖换热管束。封板上开设有环绕管板的环形开口。环形开口的两个侧边设置有向封板的同一侧延伸，且前端分别与环形开口的两个侧边连接，后端相互连接的第一延伸环和第二延伸环，第一延伸环或/和第二延伸环上开设有环绕换热管束的固定开口，固定开口的两个侧边通过膨胀节连接。
本发明的实施例提供的凝汽器，能够在现有的凝汽器的基础上进行改造得到。只需要在现有的凝汽器的封板上开设环绕管箱的环形开口，然后在环形开口的两个侧边设置第一延伸环和第二延伸环，并在第一延伸环或/和第二延伸环上开设环绕换热管束的固定开口，在固定开口上设置膨胀节。如此，在换热管束轴向变形时，管板即可随换热管束的变形而运动。换热管束在高背压工况下不会损坏。这样的凝汽器，在改造时无需整体更换换热管束、管板、管箱和内部构件，大大缩减了施工工期和材料成本。同时，本发明的实施例提供的凝汽器还适用于循环冷却水温差、流量变化较大的纯凝工况。
在本发明的一种实施例中，第一延伸环或第二延伸环上开设有固定开口，膨胀节在筒状件的径向方向上向外延伸。
在本发明的一种实施例中，第一延伸环或第二延伸环上开设有固定开口，膨胀节在筒状件的径向方向上向内延伸。
在本发明的一种实施例中，第一延伸环和第二延伸环上开设有固定开口，膨胀节在筒状件的径向方向上向外延伸。
在本发明的一种实施例中，第一延伸环和第二延伸环上开设有固定开口，膨胀节在筒状件的径向方向上向内延伸。
在本发明的一种实施例中，壳体内设置有两套换热管束，封板上固定有两个分别与两套换热管束对应的管板，两个管箱分别固定在两个管板上。
在本发明的一种实施例中，封板上开设有两个分别与两个管板对应的环形开口。
在本发明的一种实施例中，凝汽器还包括下基座，下端与下基座上端滑动连接的上基座；上基座与管箱连接。
一种凝汽器的纯凝工况转高背压工况的改造方法，包括如下步骤：
开口步骤：在凝汽器的封板上开设环绕凝汽器的管板的环形开口；
组装步骤：组装环绕凝汽器的换热管束，且与环形开口的一个侧边对应的第一延伸环；组装环绕换热管束，且与环形开口的另一个侧边对应的第二延伸环，将第一延伸环和第二延伸环的后端相互连接，在第一延伸环或/和第二延伸环上开设环绕换热管束的固定开口；通过膨胀节连接固定开口的两个侧边；
安装步骤：将第一延伸环和第二延伸环的前端分别与环形开口的两个侧边连接。
本发明的实施例提供的凝汽器制造方法，无需整体更换换热管束和管板，大大缩减了施工工期和材料成本。
在本发明的一种实施例中，组装步骤在凝汽器的壳体的内部进行。
本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
基于本发明的实施例提供的凝汽器和凝汽器的改造方法，在现有凝汽器的基础上，无需整体更换换热管束、管板、管箱和内部构件，即可使凝汽器适应高背压工况，以及循环冷却水温差、流量变化较大的纯凝工况，大大缩减了施工工期和材料成本。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例中需要使用的附图作简单介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，不应被看作是对本发明范围的限制。对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，能够根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例中凝汽器的正视局部剖视图；
图2为本发明实施例中凝汽器的另一种结构的正视局部剖视图；
图3为本发明实施例中凝汽器的第三种结构的正视局部剖视图；
图4为现有的凝汽器的结构示意图；
图5为本发明实施例中凝汽器的第四种结构的正视局部剖视图；
图6为本发明实施例中凝汽器的第五种结构的俯视局部剖视图；
图7为本发明实施例中凝汽器的第六种结构的俯视局部剖视图。
其中，附图标记对应的零部件名称如下：
100-凝汽器，110-壳体，111-筒状件，112-封板，113-环形开口，113-1-第一侧边，113-2-第二侧边，120-管板，130-换热管束，140-管箱，150-第一延伸环，151-第一固定开口，160-第二延伸环，161-第二固定开口，170-膨胀节，181-下基座，182-上基座，183-承重板，184-自润滑板，185-楔形垫块，200-现有的凝汽器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了实现汽轮发电机中蒸汽热量的充分利用，同时缓解火电厂发电产能过剩的情况，人们将汽轮发电机的大型转子替换成小型转子，同时将凝汽器与供热管网连接，实现热电联产。凝汽器在工作中从纯凝工况转变为高背压工况。在高背压工况下，进入凝汽器的蒸汽的温度和压力提高。高温高压蒸汽使得凝汽器中换热管束的变形量增大，超出设计极限，从而导致换热管束损坏。为了使凝汽器适应高背压工况，人们对现有的凝汽器进行改造。切除凝汽器的管板，加长凝汽器的壳体，然后在凝汽器壳体两端安装膨胀节，再安装新的管板，同时将换热管束整体更换为更长的换热管束，以此解决换热管束的变形量增大带来的致换热管束损坏的问题。
然而，现有的改造方式施工工期长，材料成本高昂。
为此，本发明实施例提供一种凝汽器100，其适合在现有凝汽器的基础上进行改造得到。同时，本发明实施例还提供了一种凝汽器的改造方法。
实施例1：
参照图1，图1为本发明实施例中凝汽器100的正视局部剖视图。凝汽器100包括壳体110、管板120、换热管束130和管箱140。壳体110包括两端开放的筒状件111，以及固定在筒状件111两端的封板112。管板120固定在封板112上，换热管束130设置在壳体110内并与管板120连接。管箱140固定在管板120上，管箱140覆盖换热管束130。
封板112上开设有环绕管板120的环形开口113。环形开口113的小直径侧边构成第一侧边113-1。环形开口113的大直径侧边构成第二侧边113-2。壳体110内设置有与第一侧边113-1对应的第一延伸环150和与第二侧边113-2对应的第二延伸环160。第一延伸环150具备前端和后端，第一延伸环150的前端与第一侧边113-1连接，第一延伸环150的后端位于壳体110内。第二延伸环160具备前端和后端，第二延伸环160的前端与第二侧边113-2连接，第二延伸环160的后端位于壳体110内。如此，实现第一延伸环150和第二延伸环160向封板112的同一侧延伸。
第一延伸环150和第二延伸环160的后端相互连接。在第一延伸环150上开设有环绕换热管束130的固定开口，该固定开口为第一固定开口151。第一固定开口151的两个侧边通过膨胀节170连接。膨胀节170在筒状件111的径向方向上向内延伸。
如此，形成当换热管束130发生轴向变形时，由于膨胀节170提供的活动余量，使得管板120、管箱140和被环形开口113围绕的封板112能够随换热管束130的轴向变形而移动。如此，避免了换热管束130发生轴向变形时，换热管束130的内部应力无法释放导致换热管束130损坏的问题。
在本实施例中膨胀节170的波数为一。需要说明的是，在其他具体实施方式中，膨胀节170的波数可以大于一，本领域技术人员可以根据实际情况对膨胀节170的波数进行设定。
在其他具体实施方式中，膨胀节170也可以在筒状件111的径向方向上向外延伸。
在其他具体实施方式中，固定开口可以开设在第二延伸环160上。参照图2，图2为本发明实施例中凝汽器100的另一种结构的正视局部剖视图。在第二延伸环160上开设有环绕换热管束130的固定开口，该固定开口为第二固定开口161。第二固定开口161的两个侧边通过膨胀节170连接。膨胀节170在筒状件111的径向方向上向外延伸。同样的，膨胀节170也可以在筒状件111的径向方向上向内延伸。
在其他具体实施方式中，可以在第一延伸环150和第二延伸环160上均开设固定开口。参照图3，图3为本发明实施例中凝汽器100的第三种结构的正视局部剖视图。在第一延伸环150上开设有环绕换热管束130的固定开口，该固定开口为第一固定开口151。在第二延伸环160上开设有环绕换热管束130的固定开口，该固定开口为第二固定开口161。第一固定开口151和第二固定开口161的两个侧边均通过膨胀节170连接。第一固定开口151处的膨胀节170在筒状件111的径向方向上向内延伸，第二固定开口161处的膨胀节170在筒状件111的径向方向上向外延伸。同样的，第一固定开口151处的膨胀节170在筒状件111的径向方向上向外延伸，第二固定开口161处的膨胀节170在筒状件111的径向方向上向内延伸也是可行的。进一步的，两个膨胀节170也可以都在筒状件111的径向方向上向内延伸。同理，两个膨胀节170也可以都在筒状件111的径向方向上向外延伸。
上述结构的凝汽器100，适合在现有凝汽器的基础上进行改造得到。参照图4，图4为现有的凝汽器200的结构示意图。现有的凝汽器200包括壳体110、管板120、换热管束130和管箱140。壳体110包括两端开放的筒状件111，以及固定在筒状件111两端的封板112。管板120固定在封板112上，换热管束130设置在壳体110内并与管板120连接。管箱140固定在管板120上，管箱140覆盖换热管束130。
只需要在现有的凝汽器200的封板112上开设环绕管板120的环形开口113，然后在环形开口113的两个侧边设置第一延伸环150和第二延伸环160，并在第一延伸环150上开设环绕换热管束130的第一固定开口151，第一固定开口151的两个侧边通过膨胀节170连接。如此即可得到如图1所示的凝汽器100。在改造时无需整体更换换热管束130、管板120、管箱140和内部构件，大大缩减了施工工期和材料成本。
具体改造方法如下：
一种凝汽器的纯凝工况转高背压工况的改造方法，该方法基于现有的凝汽器200，该方法包括如下步骤：
开口步骤：在封板112上开设环绕管板120的环形开口113；环形开口113的小直径侧边构成第一侧边113-1；环形开口113的大直径侧边构成第二侧边113-2。
组装步骤：组装环绕换热管束130，且与环形开口113的第一侧边113-1对应的第一延伸环150。组装环绕换热管束130，且与环形开口113的第二侧边113-2对应的第二延伸环160。将第一延伸环150和第二延伸环160的后端相互连接。在第一延伸环150上开设环绕换热管束130的固定开口，该固定开口为第一固定开口151。通过膨胀节170连接第一固定开口151的两个侧边。
安装步骤：将第一延伸环150和第二延伸环160的前端分别与环形开口113的第一侧边113-1和第二侧边113-2连接。
需要说明的是，组装步骤在壳体110内进行。具体的，通过壳体110上的人孔(图中未示出)，将第一延伸环150、第二延伸环160和膨胀节170的零部件送入壳体110内，然后在壳体110内进行组装步骤。如此解决了第一延伸环150、第二延伸环160和膨胀节170难以进入壳体110的问题。
通过上述步骤，即可得到如图1所示的凝汽器100。
相较于现有的改造方法，本实施例提供的凝汽器的改造方法，无需整体更换换热管束130、管板120、管箱140和内部构件，大大缩减了施工工期和材料成本。以某火电厂凝汽器改造项目为例，采用现有的改造方法，其施工周期长达6个月，耗资1000万元。对相同型号的凝汽器，采本实施例提供的凝汽器的改造方法，其施工周期28天，耗资100万元。
在其他具体实施方式中，第一延伸环150和第二延伸环160可以位于壳体110外。参照图5，图5为本发明实施例中凝汽器100的第四种结构的正视局部剖视图。第一延伸环150具备前端和后端，第一延伸环150的前端与第一侧边113-1连接，第一延伸环150的后端位于壳体110外。第二延伸环160具备前端和后端，第二延伸环160的前端与第二侧边113-2连接，第二延伸环160的后端位于壳体110外。如此，将第一延伸环150、第二延伸环160和膨胀节170设置在壳体110外，从而在对现有的凝汽器200进行改造时，组装步骤可以在壳体110外进行。
在其他具体实施方式中，封板112上管板120、管箱140的数量，壳体110中换热管束130的数量不限于一个。参照图6，图6为本发明实施例中凝汽器100的第五种结构的俯视局部剖视图。壳体110内设置有两套换热管束130，封板112上固定有两个分别与两套换热管束130对应的管板120，两个管箱140分别固定在两个管板120上。封板112上开设有两个分别与两个管板120对应的环形开口113。需要说明的是，也可以在封板112上开设一个同时围绕两个管板120的环形开口113。
实施例2：
本实施例提供一种凝汽器100，其在实施例1的基础上做出了进一步改进。参照图7，图7为本发明实施例中凝汽器100的第六种结构的正视局部剖视图。
在实施例的基础上，还包括下基座181和上基座182。下基座181的上端与上基座182的下端滑动连接。上基座182的上端与管箱140连接。对现有的凝汽器200改造后得到凝汽器100。凝汽器100中，管箱140通过膨胀节170与壳体110柔性连接，连接位置处结构强度降低，可能导致管箱140在重力作用下向下运动，使得连接位置处发生变形。在本实施例中，通过下基座181和上基座182对管箱140进行支撑，如此避免管箱140在重力作用下向下运动，杜绝连接位置处发生变形。
为了得到上述结构的凝汽器100，在凝汽器的改造方法中，在开口步骤前，预先安装下基座181和上基座182，以支撑管箱140。
在当换热管束130发生轴向变形时，管板120、管箱140和被环形开口113围绕的管板120需要随换热管束130的轴向变形而移动。为此，在本实施例中，下基座181的上端与上基座182的下端滑动连接，从而在实现对管箱140支撑的同时，使得管板120、管箱140和被环形开口113围绕的封板112能够随换热管束130的轴向变形而移动。
下基座181和上基座182之间的滑动连接可以通过滚轮、滑槽滑轨等结构实现。在本实施例中，上基座182的下端设置承重板183，在下基座181的上端设置自润滑板184。通过承重板183和自润滑板184之间的滑动配合，使上基座182能够相对于下基座181滑动。
还可以在承重板183和自润滑板184之间设置楔形垫块185。通过敲击楔形垫块185，调节楔形垫块185嵌入承重板183和自润滑板184之间的厚度，从而调节上基座182的高度，以弥补下基座181和上基座182的制造误差，使上基座182能够更好的支持管箱140。
以上所述仅为本发明的部分实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种凝汽器，其特征在于：
包括壳体、管板、换热管束和管箱；
所述壳体包括两端开放的筒状件，以及固定在所述筒状件两端的封板；
所述管板固定在所述封板上，所述换热管束设置在所述壳体内并与所述管板连接；所述管箱固定在所述管板上，所述管箱覆盖所述换热管束；
所述封板上开设有环绕所述管板的环形开口；所述环形开口的两个侧边设置有向所述封板的同一侧延伸，且前端分别与所述环形开口的两个侧边连接，后端相互连接的第一延伸环和第二延伸环，所述第一延伸环或/和所述第二延伸环上开设有环绕所述换热管束的固定开口，所述固定开口的两个侧边通过膨胀节连接。
2.根据权利要求1所述的一种凝汽器，其特征在于：
所述第一延伸环或所述第二延伸环上开设有所述固定开口，所述膨胀节在所述筒状件的径向方向上向外延伸。
3.根据权利要求1所述的一种凝汽器，其特征在于：
所述第一延伸环或所述第二延伸环上开设有所述固定开口，所述膨胀节在所述筒状件的径向方向上向内延伸。
4.根据权利要求1所述的一种凝汽器，其特征在于：
所述第一延伸环和所述第二延伸环上开设有所述固定开口，所述膨胀节在所述筒状件的径向方向上向外延伸。
5.根据权利要求1所述的一种凝汽器，其特征在于：
所述第一延伸环和所述第二延伸环上开设有所述固定开口，所述膨胀节在所述筒状件的径向方向上向内延伸。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的一种凝汽器，其特征在于：
所述壳体内设置有两套所述换热管束，所述封板上固定有两个分别与两套所述换热管束对应的管板，两个所述管箱分别固定在两个所述管板上。
7.根据权利要求6所述的一种凝汽器，其特征在于：
所述封板上开设有两个分别与两个所述管板对应的所述环形开口。
8.根据权利要求1～5中任意一项所述的一种凝汽器，其特征在于：
所述凝汽器还包括下基座，下端与所述下基座上端滑动连接的上基座；所述上基座与所述管箱连接。
9.一种凝汽器的纯凝工况转高背压工况的改造方法，其特征在于，包括如下步骤：
开口步骤：在所述凝汽器的封板上开设环绕所述凝汽器的管板的环形开口；
组装步骤：组装环绕所述凝汽器的换热管束，且与所述环形开口的一个侧边对应的第一延伸环；组装环绕所述换热管束，且与所述环形开口的另一个侧边对应的第二延伸环，将所述第一延伸环和所述第二延伸环的后端相互连接，在所述第一延伸环或/和所述第二延伸环上开设环绕所述换热管束的固定开口；通过膨胀节连接所述固定开口的两个侧边；
安装步骤：将所述第一延伸环和所述第二延伸环的前端分别与所述环形开口的两个侧边连接。
10.根据权利要求9所述的一种凝汽器的纯凝工况转高背压工况的改造方法，其特征在于：
所述组装步骤在所述凝汽器的壳体的内部进行。
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Denomination of invention: A Retrofitting Method for Condenser and Condenser from Pure Condensation to High Back Pressure Effective date of registration: 20221021 Granted publication date: 20171219 Pledgee: Chengdu SME financing Company Limited by Guarantee Pledgor: CHENGDU SHENNONG PIPELINE EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2022980018708 |
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Denomination of invention: A Method for Transforming a Condenser from Pure Condensing Condition to High Back Pressure Condition Effective date of registration: 20230906 Granted publication date: 20171219 Pledgee: Chengdu SME financing Company Limited by Guarantee Pledgor: CHENGDU SHENNONG PIPELINE EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2023980055503 |
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