CN106288322B - 一种减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构，所述过热段结构包括筒节、包壳、遮热板、密封板、防冲挡板、支撑板和底板。本发明的无纵掠换热过热段结构通过采用半封闭式的过热段结构，拥有足够大的蒸汽流通面积，包壳仅一侧封闭且另一侧半开放布置，蒸汽仅通过横掠管束进行传热而无纵掠换热，巧妙地解决了纵向流通面积不足的问题。在保证安全可靠的条件下，达到了合理控制蒸汽流速、降低管束振动、减小设备直径并提高设备经济性的目的。

Description

一种减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构

技术领域

本发明涉及低压加热器技术领域，更具体地讲，涉及一种减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构。

背景技术

低压加热器是利用汽轮机的低压抽蒸汽将锅炉给水加热，使锅炉给水达到所要求的温度，从而减少能源消耗、增大机组能力并提高电厂热力循环效率的换热设备，是电厂回热系统的组成部分。目前，国内外设计及建设的低压加热器设备抽汽压力低、过热度也低，大多都不设置过热蒸汽冷却段，仅由凝结段和疏冷段构成，上端差通常取2.8℃。少数机组在最后一级低压加热器(抽汽压力最高一级)设置过热段，也仅能将凝结水温升提高1℃至2℃。

随着低压加热器产品质量的提升和适用范围的扩大，用户对低压加热器提出了较高的设计要求，即最后一级低压加热器上端差为0℃。根据传热原理，凝结段由于凝结水膜的存在会降低传热效果，热量通过水膜进行传导，而温度梯度取决于水膜厚度，典型值约为1.1℃。因此1.1℃被认为是凝结段端差的极限，无论传热面积多大，也难以达到比它更小的端差。当最后一级低压加热器上端差取0℃时，必须设置过热蒸汽冷却段，即过热段。

现有的过热段结构通常采取包壳形成一封闭的空间，内部设置折流板且折流板多采用上下折流形式，由此过热蒸汽在包壳内时而横掠管束，时而纵掠管束。低压加热器由于抽汽比容大，为满足不设置防冲挡板等保护措施的要求，蒸汽所需流通面积较大，若采用现有的过热段结构，则存在以下不足：

(1)折流板间距大，随着无支撑跨距的增大，管束振动破坏加剧；

(2)纵向流通面积难以满足要求，若采取增大设备直径的方法，则导致布管结构不紧凑，蒸汽旁流且泄漏较为严重，换热效率降低且增加成本，降低经济性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种能够合理控制蒸汽流速、降低管束振动、减小设备直径并提高设备经济性的减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构。

本发明提供了一种减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构，所述过热段结构包括筒节、包壳、遮热板、密封板、防冲挡板、支撑板和底板；

所述包壳沿着筒节的长度方向设置在筒节中，包壳的底部设置有底板且包壳的顶部设置有蒸汽入口，所述包壳中设置有沿着包壳的长度方向布置且位于蒸汽入口下方的防冲挡板，所述防冲挡板将所述包壳分隔成上部空间和下部空间，所述防冲挡板与底板之间的下部空间内间隔地设置有若干块支撑板；

包壳的入口端设置有遮热板，包壳的出口端设置有封闭所述上部空间的密封板和封闭部分下部空间的出口支撑板，所述包壳的出口端的未封闭部分为第一蒸汽出口；其中，所述包壳为一侧封闭且另一侧半封闭的半封闭结构并且所述包壳的半封闭侧与所述第一蒸汽出口位于包壳的同一侧，使得进入包壳的蒸汽仅通过横掠管束进行传热且无纵掠换热。

根据本发明减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构的一个实施例，所述包壳的半封闭侧包括位于上部空间的封闭部分和位于下部空间的开放部分，其中，所述封闭部分由设置在所述包壳的顶部与防冲挡板之间的纵向外包壳围成，所述开放部分直接与筒节内部空间和第一蒸汽出口连通。

根据本发明减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构的一个实施例，在所述包壳的出口端处，出口支撑板与包壳和底板密封焊接。

根据本发明减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构的一个实施例，所述蒸汽入口与从筒节顶部伸入的蒸汽进口接管的内套筒连接，所述蒸汽进口接管的内套筒伸入所述包壳中并且具有预定的内伸长度。

根据本发明减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构的一个实施例，对所述防冲挡板在蒸汽进入的45度喷射角范围外进行开缺口处理并保留防冲挡板在蒸汽进入的45度喷射角范围内的阻挡作用。

根据本发明减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构的一个实施例，所述出口支撑板上开设有第二蒸汽出口，所述底板上开设有靠近第一蒸汽出口设置的第三蒸汽出口。

与现有技术相比，本发明的无纵掠换热过热段结构通过采用半封闭式的过热段结构，拥有足够大的蒸汽流通面积，包壳仅一侧封闭且另一侧半开放布置，蒸汽仅通过横掠管束进行传热而无纵掠换热，巧妙地解决了纵向流通面积不足的问题。在保证安全可靠的条件下，达到了合理控制蒸汽流速、降低管束振动、减小设备直径并提高设备经济性的目的。

附图说明

图1示出了根据本发明示例性实施例的减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构的主视结构示意图。

图2示出了沿着图1中M-M线的阶梯剖视图。

图3示出了沿着图1中G-G线的剖视图。

图4示出了图1中的Q向视图。

图5示出了根据本发明示例性实施例的减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构中支撑板的结构示意图。

图6示出了根据本发明示例性实施例的减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构中出口支撑板的结构示意图。

图7示出了图1中的N向视图。

附图标记说明：

1-包壳、2-内套筒、3-蒸汽进口接管、4-筒节、5-管板、6-遮热板、7-支撑板、8-底板、9-防冲挡板、10-出口支撑板、11-密封板、12-拉杆、13-纵向外包壳、14-第一蒸汽出口、15-第三蒸汽出口。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面将对本发明减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构的结构和原理进行更详细的说明。其中，本领域技术人员均了解低压加热器的具体结构和功能，本发明旨在对过热段结构进行优化改进，而不对其他部分结构和功能进行过多地涉及。

图1示出了根据本发明示例性实施例的减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构的主视结构示意图，图2示出了沿着图1中M-M线的阶梯剖视图，图3示出了沿着图1中G-G线的剖视图。

如图1至图3所示，根据本发明的示例性实施例，所述减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构包括筒节4、包壳1、遮热板6、密封板11、防冲挡板9、支撑板7和底板8。该过热段结构构成壳程的一部分，用于走过热蒸汽；另外，还应设置有图中未示出的U形管束，构成用于走给水的管程，由此壳程中的过热蒸汽与管程中的流动给水通过管壁进行热交换，将管束中的给水加热到所要求的温度。

其中，筒节4的一端与管板5焊接，U形管束(未示出)经由管板5穿过筒节4，筒节4的顶部设置有蒸汽进口接管3。

包壳1沿着筒节4的长度方向设置在筒节4中，包壳1的底部设置有底板8且包壳1的顶部设置有蒸汽入口，其中，蒸汽进口接管3的内套筒2伸入包壳1中并且具有预定的内伸长度，以保证过热蒸汽的喷射范围。

包壳1中设置有沿着包壳1的长度方向布置且位于蒸汽入口下方的防冲挡板9，防冲挡板9可以防止过热蒸汽对管束的直接冲击，避免振动破坏和冲刷爆管。图4示出了图1中的Q向视图。根据本发明的一个实施例，防冲挡板9具有如图4所示的结构，但本发明不限于此。在设计防冲挡板9的结构时，需保证对防冲挡板9在蒸汽进入的45度喷射角范围内具有阻挡作用，而在蒸汽进入的45度喷射角范围外可以进行开缺口处理即可。

防冲挡板9将包壳1分隔成上部空间和下部空间，防冲挡板9与底板8之间的下部空间内间隔地设置有若干块支撑板7，管束穿过若干块支撑板7。包壳1的入口端靠近筒节4的入口端设置且包壳1的入口端设置有遮热板6，以减小对管板的热冲击。包壳1的出口端位于筒节4的出口端外侧且包壳1的出口端设置有封闭上部空间的密封板11和封闭部分下部空间的出口支撑板10，包壳1的出口端的未封闭部分为第一蒸汽出口14。

图5示出了根据本发明示例性实施例的减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构中支撑板的结构示意图，图6示出了根据本发明示例性实施例的减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构中出口支撑板的结构示意图。如图5所示，本发明中采用的支撑板7为整体支撑结构，有利于提高支撑效果，其上开有拉杆穿过孔和管束穿过孔(未示出)。如图6所示，为了防止蒸汽短路，出口支撑板10采用了不同其它支撑板7的结构，一方面其仅仅封闭下部空间的一部分并留出供蒸汽流出的第一蒸汽出口14，其面积小于支撑板7；另一方面需保证在包壳1的出口端处出口支撑板10与包壳1和底板8密封连接以避免蒸汽短路，例如采用焊接方式连接。

根据本发明的示例性实施例，包壳1为一侧封闭且另一侧半封闭的半封闭结构并且包壳的半封闭侧与第一蒸汽出口14位于包壳1的同一侧，使得进入包壳1的蒸汽仅通过横掠管束进行传热且无纵掠换热。具体结构如图2所示，包壳1的半封闭侧包括位于上部空间的封闭部分和位于下部空间的开放部分，其中，封闭部分由设置在包壳1的顶部与防冲挡板9之间的纵向外包壳13围成，开放部分直接与筒节内部空间和第一蒸汽出口14连通。纵向外包壳13也沿着筒节4的长度方向布置并且长度与包壳1一致，优选地与包壳1一体成型。通过该封闭部分的设置，能够使得从蒸汽入口进入的过热蒸汽能够仅从上部空间流动至包壳的封闭侧，随后横向掠过管束并达到开放部分并继而通过蒸汽出口流出。

为了保证出口处的流通面积，优选地在出口支撑板10上开设第二蒸汽出口(未示出)，也可以底板8上开设靠近第一蒸汽出口14设置的第三蒸汽出口15。图7示出了图1中的N向视图，底板8的结构如图7所示。其中，第二蒸汽出口和第三蒸汽出口15的大小可以根据所需流通面积计算确定。

在实际使用时，如图2的箭头所示，过热蒸汽从蒸汽进口接管3进入至包壳1内后，通过防冲挡板9和纵向外包壳13的阻挡，改变流动方向全部进入到包壳左侧(即B位置)，然后从左侧(即B位置)横掠管束流动到右侧(即D位置)，最终从右侧(即D位置)通道流出蒸汽出口。

综上所述，本发明通过对过热段蒸汽入口处、防冲挡板、包壳结构、出口处结构等多处的结构改进，创造了足够大的蒸汽流通面积，使蒸汽流速控制在合理的水平，有效避免了蒸汽流速过高而引起振动破坏和冲刷爆管，同时减小了低压加热器的设备直径，有利于提高经济性。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.一种减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构，其特征在于，所述过热段结构包括筒节、包壳、遮热板、密封板、防冲挡板、支撑板和底板；

所述包壳沿着筒节的长度方向设置在筒节中，包壳的底部设置有底板且包壳的顶部设置有蒸汽入口，所述包壳中设置有沿着包壳的长度方向布置且位于蒸汽入口下方的防冲挡板，所述防冲挡板将所述包壳分隔成上部空间和下部空间，所述防冲挡板与底板之间的下部空间内间隔地设置有若干块支撑板；

包壳的入口端设置有遮热板，包壳的出口端设置有封闭所述上部空间的密封板和封闭部分下部空间的出口支撑板，所述包壳的出口端的未封闭部分为第一蒸汽出口；其中，所述包壳为一侧封闭且另一侧半封闭的半封闭结构并且所述包壳的半封闭侧与所述第一蒸汽出口位于包壳的同一侧，使得进入包壳的蒸汽仅通过横掠管束进行传热且无纵掠换热。

2.根据权利要求1所述的减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构，其特征在于，所述包壳的半封闭侧包括位于上部空间的封闭部分和位于下部空间的开放部分，其中，所述封闭部分由设置在所述包壳的顶部与防冲挡板之间的纵向外包壳围成，所述开放部分直接与筒节内部空间和第一蒸汽出口连通。

3.根据权利要求1所述的减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构，其特征在于，在所述包壳的出口端处，出口支撑板与包壳和底板密封焊接。

4.根据权利要求1所述的减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构，其特征在于，所述蒸汽入口与从筒节顶部伸入的蒸汽进口接管的内套筒连接，所述蒸汽进口接管的内套筒伸入所述包壳中并且具有预定的内伸长度。

5.根据权利要求1所述的减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构，其特征在于，对所述防冲挡板在蒸汽进入的45度喷射角范围外进行开缺口处理并保留防冲挡板在蒸汽进入的45度喷射角范围内的阻挡作用。

6.根据权利要求1所述的减小低压加热器设备直径的无纵掠换热过热段结构，其特征在于，所述出口支撑板上开设有第二蒸汽出口，所述底板上开设有靠近第一蒸汽出口设置的第三蒸汽出口。

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