CN106247313B - 一种具有闪蒸强化冷凝传热机构的u形管式高压加热器 - Google Patents

一种具有闪蒸强化冷凝传热机构的u形管式高压加热器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有闪蒸强化冷凝传热机构的U形管式高压加热器，属于电站辅机领域，包括设于加热器内的U形换热管，加热器上还设有过热蒸汽进口、上级疏水进口和疏水出口，加热器内还设有闪蒸室和包壳，上级疏水进口与闪蒸室连通，闪蒸室的疏水出口与加热器内的腔室连通，闪蒸室的蒸汽出口与包壳的蒸汽入口连通，包壳上对应U形换热管的饱和段部位设有若干蒸汽出孔。本发明是一种利用上级疏水闪蒸的蒸汽来提高饱和段管外凝结换热系数的结构，能够增加饱和段管外凝结换热系数，从而减小传热面积，提高设备经济性。

Description

一种具有闪蒸强化冷凝传热机构的U形管式高压加热器
技术领域
本发明属于电站辅机领域，尤其涉及U形管式高压加热器。
背景技术
给水加热器是一种利用壳程温度较高的蒸汽来加热管程温度较低的给水的换热器。其中U形管式高压加热器是提高电站回热效率的重要设备。根据传热方式的不同，U形管式高压加热器其管束可分为过热段、饱和段和疏冷段。过热段和疏冷段通过显热传递的方式来加热给水，饱和段通过相变传热的方式来加热给水。饱和段的换热面积占高压加热器换热面积的70～85％。对于饱和段的传热来说，管外凝结热阻占总传热热阻的较大部分，对管外凝结换热进行强化是对高压加热器进行传热强化的有效方式。
在电站中，往往采用几级U形管式高压加热器串联的方式逐级利用汽轮机不同品质抽气的热量来加热给水。上一级U形管式高压加热器利用汽轮机抽气加热后形成的疏水直接输入下一级U形管式高压加热器。由于每台U形管式高压加热器的工作参数不同，使得压力和温度较高的上级高加的疏水进入下级高加时会发生部分闪蒸。以往的高压加热器并没有考虑利用该闪蒸的蒸汽来强化饱和段的传热。
发明内容
本发明的目的在于：本发明通过设计出一种利用上级疏水闪蒸的蒸汽来提高饱和段管外凝结换热系数的结构，能够增加饱和段管外凝结换热系数，从而减小传热面积，提高设备经济性。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种具有闪蒸强化冷凝传热机构的U形管式高压加热器，包括设于加热器内的U形换热管，加热器上还设有过热蒸汽进口、上级疏水进口和疏水出口，加热器内还设有闪蒸室和包壳，上级疏水进口与闪蒸室连通，闪蒸室的疏水出口与加热器内的腔室连通，闪蒸室的蒸汽出口与包壳的蒸汽入口连通，包壳上对应U形换热管的饱和段部位设有若干蒸汽出孔。
作为选择，包壳由包壳弧板和包壳底板围成腔室，腔室一端开口与闪蒸室连通，另一端由包壳密封板密封，包壳底板上设有蒸汽出孔。
作为选择，加热器由筒身，以及筒身两端的封头和管板围成腔室，闪蒸室由封头、筒身，固定于筒身上的闪蒸室密封环，以及固定于闪蒸室密封环上的闪蒸室隔板围成。
作为进一步选择，闪蒸室隔板的顶部和底部分别设有一缺口，顶部缺口为蒸汽出口，底部缺口为疏水出口。
作为另一进一步选择，闪蒸室内还设有连接封头和闪蒸室隔板的闪蒸室隔板支撑条板。
作为另一进一步选择，包壳一端与闪蒸室隔板连接，另一端通过筒身预焊条板与筒身连接，包壳下方的U形换热管的饱和段支撑板上还设置有包壳支撑条板。
作为选择，闪蒸室内正对上级疏水进口设置有挡板。该方案中，挡板避免上级疏水直接冲刷闪蒸室隔板，造成隔板变形破坏。
作为选择，包壳上的蒸汽出孔数量使得闪蒸蒸汽能够以3m/s～5m/s的流速流出。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
工作过程为：发明人研究发现，U形管式高压加热器饱和段的凝结相变传热系数与管外流体的速度有较大关系，如果管外流体速度到达一定值以后，管外凝结相变传热会由重力控制转变为剪力控制，从而极大提高凝结换热系数。本发明中，上级疏水通过上级疏水进口进入闪蒸室，闪蒸的蒸汽通过闪蒸室的蒸汽出口进入包壳，再经包壳上的蒸汽出孔流到饱和段的换热管上，以此减薄饱和段管外凝结水的液膜厚度，从而强化管外凝结传热系数；未闪蒸的疏水经闪蒸室的疏水出口流出，最后从加热器上疏水出口流出。
本发明的有益效果：本发明通过设计出一种利用上级疏水闪蒸的蒸汽来强化饱和段管外凝结换热系数的结构，能够提高高压加热器饱和段管外凝结换热系数，从而减小总传热面积，提高设备经济性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中包壳的A-A剖视结构示意图；
图3是本发明的闪蒸室隔板的结构示意图；
图4是本发明的包壳底板的结构示意图；
图5是本发明的挡板的结构示意图；
图6是图5的B-B剖视结构示意图；
图7是本发明的筒体预焊条板的结构示意图；
其中筒身1、包壳密封板2、包壳底板3、包壳弧板4、筒体预焊条板5、闪蒸室隔板支撑条板6、上级疏水进口7、挡板8、闪蒸室密封环9、闪蒸室隔板10、U形换热管11、包壳支撑条板12、管束支撑板13、封头14、加热器过热蒸汽进口15、加热器疏水出口16、闪蒸室隔板蒸汽出口101、闪蒸室隔板疏水出口102、蒸汽出孔17、疏冷段111、饱和段112、过热段113、包壳18、闪蒸室19、管板20、饱和段支撑板21。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
参考图1-7所示，一种具有闪蒸强化冷凝传热机构的U形管式高压加热器，包括设于加热器内的U形换热管11，U形换热管11分为疏冷段111、饱和段112和过热段113，图中过热段113和疏冷段111均由波浪线包围示意，图中X为正常水位线。加热器上还设有加热器过热蒸汽进口15、上级疏水进口7和加热器疏水出口16，加热器内还设有闪蒸室19和包壳18，上级疏水进口7与闪蒸室19连通，闪蒸室19的疏水出口与加热器内的腔室连通，闪蒸室19的蒸汽出口与包壳18的蒸汽入口连通，包壳18上对应U形换热管11的饱和段112部位设有若干蒸汽出孔17，蒸汽出孔17数量应根据闪蒸的蒸汽流量进行计算，以使得闪蒸蒸汽能够以3m/s～5m/s的流速流出。作为选择，如本实施例所示，加热器由筒身1，以及筒身2两端的封头14和管板20围成腔室，筒身1上设有加热器过热蒸汽进口15和加热器疏水出口16，闪蒸室19由封头14、筒身1，固定于筒身1上的闪蒸室密封环9，以及固定于闪蒸室密封环9上的闪蒸室隔板10围成，闪蒸室19内还设有连接封头14和闪蒸室隔板10的闪蒸室隔板支撑条板6，闪蒸室隔板支撑条板6焊接在封头14上以进行加强闪蒸室隔板10。闪蒸室19内正对上级疏水进口7设置有挡板8，挡板8焊接在封头14上，以避免上级疏水直接冲刷闪蒸室隔板10，造成闪蒸室隔板10变形破坏。闪蒸室隔板10的顶部和底部分别设有一缺口，顶部缺口为闪蒸室隔板蒸汽出口101(即闪蒸室的蒸汽出口)，底部缺口为闪蒸室隔板疏水出口102(即闪蒸室的疏水出口)。包壳18由包壳弧板4和包壳底板3围成腔室，腔室一端开口与闪蒸室19连通，另一端由包壳密封板2密封，包壳底板3上设有蒸汽出孔17。包壳18一端开口与闪蒸室隔板10顶部的蒸汽出口101连接，另一端通过筒身预焊条板5与筒身1连接，包壳18下方的U形换热管11的饱和段支撑板21上还设置有包壳支撑条板12。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有闪蒸强化冷凝传热机构的U形管式高压加热器，包括设于加热器内的U形换热管，加热器上还设有过热蒸汽进口、上级疏水进口和疏水出口，其特征在于：加热器内还设有闪蒸室和包壳，上级疏水进口与闪蒸室连通，闪蒸室的疏水出口与加热器内的腔室连通，闪蒸室的蒸汽出口与包壳的蒸汽入口连通，包壳上对应U形换热管的饱和段部位设有若干蒸汽出孔。
2.如权利要求1所述的具有闪蒸强化冷凝传热机构的U形管式高压加热器，其特征在于：包壳由包壳弧板和包壳底板围成腔室，腔室一端开口与闪蒸室连通，另一端由包壳密封板密封，包壳底板上设有蒸汽出孔。
3.如权利要求1所述的具有闪蒸强化冷凝传热机构的U形管式高压加热器，其特征在于：加热器由筒身，以及筒身两端的封头和管板围成腔室，闪蒸室由封头、筒身，固定于筒身上的闪蒸室密封环，以及固定于闪蒸室密封环上的闪蒸室隔板围成。
4.如权利要求3所述的具有闪蒸强化冷凝传热机构的U形管式高压加热器，其特征在于：闪蒸室隔板的顶部和底部分别设有一缺口，顶部缺口为蒸汽出口，底部缺口为疏水出口。
5.如权利要求3所述的具有闪蒸强化冷凝传热机构的U形管式高压加热器，其特征在于：闪蒸室内还设有连接封头和闪蒸室隔板的闪蒸室隔板支撑条板。
6.如权利要求3所述的具有闪蒸强化冷凝传热机构的U形管式高压加热器，其特征在于：包壳一端与闪蒸室隔板连接，另一端通过筒身预焊条板与筒身连接，包壳下方的U形换热管的饱和段支撑板上还设置有包壳支撑条板。
7.如权利要求1所述的具有闪蒸强化冷凝传热机构的U形管式高压加热器，其特征在于：闪蒸室内正对上级疏水进口设置有挡板。
8.如权利要求1所述的具有闪蒸强化冷凝传热机构的U形管式高压加热器，其特征在于：包壳上的蒸汽出孔数量使得闪蒸蒸汽能够以3m/s～5m/s的流速流出。
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