CN106288845B - 一种新型布管方式的凝汽器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型布管方式的凝汽器，凝汽器中管束区的上部以管板面中心线分为对称的两侧，每一侧都由相连的M状管束区构成。凝汽器中的管板面下部管束区关于管板面中心线左右对称，以空冷区为中心向四周展开布置。渐缩空冷管束区三个挡汽板使得空冷管束区构成一个渐缩的区域。上述布管方式，使得管束汽流流场均匀无涡流、壳侧汽阻小、热负荷分布均匀、凝结水过冷度小、凝汽器的传热系数和运行真空度较高。
Description
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，特别是涉及一种新型布管方式的凝汽器。
背景技术
目前，电厂凝汽器是一种管壳式换热器，是火力发电、核电机组的重要组成部件，其作用是将汽轮机组排出的乏汽冷凝成水并在汽轮机的排汽口建立维持一定的真空值。凝汽器冷却管管束布置的合理与否对蒸汽凝结过程有重要影响，并对其换热性能以及机组的能耗有较大的影响。管束布置不合理将造成蒸汽流场的不合理，由此带来热负荷分布不均匀、局部空气积聚、流动阻力过大、过冷度大、不同凝结程度的汽流相互掺合甚至漏气(未经冷凝的蒸汽直接进入空冷区)等。
因而设计管束布置来获得合理的蒸汽流场分布是凝汽器设计的重要内容，合理的管束布置是凝汽器性能保证的基础。目前凝汽器采用HEI标准进行计算，但HEI标准中未考虑结构的影响，凝汽器管束布置设计可能是机组性能实际无法达到按HEI标准设计的设计性能，特别是对于改造机组受限较多的情况更为突出。
事实上，目前发电机组的实际运行真空度普遍偏离设计真空度1-3KPa，能耗明显偏高，其主要原因之一就是凝汽器管束布置不合理造成的。研究表明，不合理的凝汽器管束布置的实际凝汽器真空度与按HEI标准进行计算的真空度可能相差1KPa以上，直接显著影响机组的出力和经济性。采用合理的管束布置的凝汽器，其机组节能效益明显。
现有的凝汽器管束设计凝汽效果不理想甚至存在涡流死区，壳侧流阻过大和过冷度大，汽阻不均、存在跨区流动，计算传热系数不理想，存在不同凝结程度的汽流相互掺合甚至漏气，有管束布置不够紧凑使投资明显增加和改造机组由于壳体结构尺寸受限无法采用。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述凝汽效果不理想甚至存在涡流死区，壳侧汽阻过大和过冷度大，汽阻不均、存在跨区流动，计算传热系数不理想，存在不同程度的汽流相互掺合甚至漏气的问题，本发明提供一种新型布管方式的凝汽器。
本发明采用的技术方案如下：
一种新型布管方式的凝汽器，包含固定于凝汽器内支撑板上的凝汽器中间管板，和设置于凝汽器中间管板上的管束，凝汽器中间管板的管板下部以轴线为中心的位置设有空冷区，所述凝汽器中间管板的管束区上部以管板中心线分为对称的两侧，每一侧都由M状管束区构成，所述M状管束区下侧，设有倒三角管束区，所述凝汽器中间管板管板面下部曲折管束关于管板中心线呈左右对称布置。
所述的一种新型布管方式的凝汽器，管板面下部外侧曲折弯管区关于管板面中心线左右对称，空冷区两侧管束区关于管板面中心线左右对称布置。所述的一种新型布管方式的凝汽器，空冷区的顶部设有水平的空冷区挡汽板C、空冷区一侧有空冷区挡汽板B，另一侧有空冷区挡汽板A，空冷区挡汽板B与管束中心线成37°角，空冷区挡汽板A与管束中心线成37°角，所述三个空冷区挡汽板使得空冷区构成一个渐缩的区域，空冷区与空冷区上的管束构成渐缩空冷管束区。所述的一种新型布管方式的凝汽器，渐缩空冷管束区的上部水平空冷区挡汽板C上设有一个抽空气管。所述的一种新型布管方式的凝汽器，渐缩空冷管束区内设有不锈钢挡汽板，不锈钢挡汽板安装在凝汽器前端管板和凝汽器后端管板之间。所述的一种新型布管方式的凝汽器，凝汽器中间管板上由不锈钢挡汽板(和空冷区挡汽板A以及空冷区挡汽板B所围成的区域内设有空冷通流孔，空冷通流孔在矩形区域里间隔布置，其数量是空冷区管数的3％-5％。所述的一种新型布管方式的凝汽器，管束布管方式是上下对分冷却水双管程。所述的一种新型布管方式的凝汽器，管板中部设有上层多孔淋水板和下层多孔淋水板。所述的一种新型布管方式的凝汽器，在上层多孔淋水板和下层多孔淋水板的外侧设有分程挡汽板。所述的一种新型布管方式的凝汽器，管束布管方式是冷却水单管程。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：管束汽流流场均匀无涡流、壳侧汽阻小、热负荷分布均匀、凝结水过冷度小、凝汽器的传热系数和运行真空度都较高，换热系数可以比普通布管方案提高换热系数15％以上，比按HEI计算值高10％-20％，其壳侧汽阻是普通管束(在不漏气的情况下)的40％-60％，其机组节能效果明显。
附图说明
图1是带中间剖面的凝汽器结构示意图；
图2是管板示意图；
图3是凝汽器结构示意图；
图4是管束局部放大图(上部)；
图5是管束局部放大图(下部)；
图6是单管程布管时管板示意图
图中1-前水室，2-凝汽器前端管板，3-凝汽器中间板管，4-换热管，5-凝汽器壳体组件，6-凝汽器后端板管，7-凝汽器后水室，8-后接颈，9-M状管束区，10-抽空气管，11-倒三角管束区，12-空冷区，13-空冷区挡汽板A，14-集水板A，15-管板面下部曲折管束，16-集水板B，17-空冷通流孔，18-不锈钢挡汽板，19-空冷区挡汽板B，20-空冷区挡汽板C，21-分程挡汽板，22-上层多孔淋水板，23-下层多孔淋水板，24-下部外侧曲折弯管区，25-空冷区两侧管束区。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，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。
下面结合图1、图2对本发明作详细说明。
如图1、图2所示的一种新型布管方式的凝汽器，是由前水室1，凝汽器前端管板2，凝汽器中间板管3，换热管4，凝汽器壳体组件5，凝汽器后端板管6，凝汽器后水室7，后接颈8，M状管束区9，抽空气管10，倒三角管束区11，空冷区12，空冷区挡汽板A13，集水板A14，管板面下部曲折管束15，集水板B16，空冷通流孔17，不锈钢波形挡汽板18，空冷区挡汽板B19，空冷区挡汽板C20，分程挡汽板21，上层多孔淋水板22，下层多孔淋水板23，管板下部外侧曲折弯管区24，空冷区两侧管束区25等组成。换热管穿过中间管板的管孔与两端管板连接，换热管与两端管板的连接可以是胀接或者胀接加焊接。
管束设置在凝汽器中间管板3上，凝汽器中间管板3的管板下部以轴线为中心的位置设有空冷区12，所述凝汽器中间管板3的管束区上部以管板中心线分为对称的两侧，每一侧都由M状管束区9构成，所述M状管束区9下侧，设有倒三角管束区11，所述凝汽器中间管板管板面下部曲折管束关于管板中心线呈左右对称布置。
管板面下部外侧曲折弯管区24关于管板面中心线左右对称，空冷区两侧管束区25关于管板面中心线左右对称布置。空冷区的顶部设有水平的空冷区挡汽板C、空冷区一侧有空冷区挡汽板B，另一侧有空冷区挡汽板A，空冷区挡汽板B与管束中心线成37°角，空冷区挡汽板C与管束中心线成37°角，所述三个空冷区挡汽板使得空冷区构成一个渐缩的区域，空冷区12与空冷区上的管束构成渐缩空冷管束区。渐缩空冷管束区的上部水平的空冷区挡汽板C20上设有一个抽空气管10。渐缩空冷管束区内设有不锈钢挡汽板18，不锈钢挡汽板18安装在凝汽器前端管板2和凝汽器后端管板6之间，不锈钢挡汽板18形状为波形。凝汽器中间管板3上由不锈钢挡汽板18和空冷区挡汽板A13以及空冷区挡汽板B19所围成的区域内设有空冷通流孔17，空冷通流孔17在矩形区域里间隔布置，其数量是空冷区所布置的管数总量的3％-5％。凝汽器中间管板3上管束布管方式是上下对分冷却水双管程或者是冷却水单管程。
当凝汽器中间管板3上管束布管方式是上下对分冷却水双管程时，凝汽器中间管板3管板中部设置上层多孔淋水板和下层多孔淋水板，并在上层多孔淋水板和下层多孔淋水板的外侧设有分程挡汽板。
在所述凝汽器中，汽轮机排出的蒸汽从凝汽器管束的最外围换热管管间进入新型布管方式管束，蒸汽在上部管束被冷却而冷凝使得蒸汽流速迅速下降，然后在管板“莲花座状”管束区继续被冷却而冷凝，然后从渐缩空冷管束区的底部流向渐缩空冷管束区被进一步被冷却，最后剩余的少量的汽气混合物经渐缩空冷管束区上部的抽空管由真空泵抽出，使得凝汽器维持一定的真空度。凝汽器管束可以是上下对分冷却水双管程，也可以是冷却水单管程。所述的凝汽器管束为上下对分冷却双管程时，在上下对分的凝汽器管束管板中部设置有上下两层多孔淋水板用以缓冲上部管束凝结水对下部管束的冲刷和除氧，在上下两层多孔淋水板外侧设置有分程挡汽板用以维持蒸汽流线，避免出现气流扰动。
实施例一
如图1、图2所示的一种新型布管方式的凝汽器，是由前水室1，凝汽器前端管板2，凝汽器中间管板3，换热管4，凝汽器壳体组件5，凝汽器后端管板6，凝汽器后水室7，后接颈8，M状管束区9，抽空气管10，倒三角管束区11，空冷区12，空冷区挡汽板A13，集水板A14，管板面下部曲折管束区15，集水板B16，空冷通流孔17，不锈钢波形挡汽板18，空冷区挡汽板B19，空冷区挡汽板C20，分程挡汽板21，上层多孔淋水板22，下层多孔淋水板23，官办下侧外部曲折弯管区24，空冷区两侧管束区25等组成。凝汽器前水室1(共有2件)通过凝汽器前端管板2(共有2件)与凝汽器壳体连接，凝汽器后水室7(共有2件)通过凝汽器后端管板6(共有2件)与凝汽器壳体相连接，中间管板3设于凝汽器壳体内部(共有2×16件)，换热管4(24160根)穿插于中间板管3上。
换热管穿过中间管板的管孔与两端管板连接，换热管与两端管板的连接可以是胀接或者胀接加焊接。
该凝汽器在所述中间管板面上部存在两个关于管板中心线对称的M状管束区，管板面下部中间位置存在一个渐缩型空冷管束区，渐缩型空冷管束区左右两侧分别存在一个翼形管束区和弓形管束区，并且翼形管束区和弓形管束区关于管板面中心线对称布置，渐缩型空冷区下部存在一个“莲花座状”管束区，渐缩空冷管束区内设置有不锈钢波形挡汽板和空冷通流孔，渐缩型空冷区上部设置有抽空气管，其中：
渐缩空冷管束区的顶部设有空冷挡汽板C、一侧设有空冷挡汽板B，另一侧设有空冷挡汽板A，所述三个空冷挡汽板使得空冷管束区构成一个渐缩的区域，空冷挡汽板B与管束中心线成37°角，空冷挡汽板C与管束中心线成37°角。
在所述凝汽器中，汽轮机排出的蒸汽从凝汽器管束的最外围换热管管间进入新型布管方式管束，蒸汽上部管束被冷却而冷凝使得蒸汽流速迅速下降，然后在管板面下部曲折管束继续被冷却而冷凝，然后从渐缩空冷管束区的底部流向抽空气管被进一步被冷却，最后剩余的少量的汽气混合物经渐缩空冷管束区上部的抽空管由真空泵抽出，使得凝汽器维持一定的真空度。
所述的凝汽器管束可以是上下对分冷却水双管程，也可以是冷却水单管程。所述的凝汽器管束为上下对分冷却双管程时，在上下对分的凝汽器管束管板中部设置有上下两层多孔淋水板用以缓冲上部管束凝结水对下部管束的冲刷，并且能起到除氧的作用，在上下两层多孔淋水板外侧设置有分程挡汽板用以维持蒸汽流线避免出现气流扰动。
Claims (10)
1.一种新型布管方式的凝汽器，包含固定于凝汽器内支撑板上的凝汽器中间管板(3)，和设置于凝汽器中间管板(3)上的管束，凝汽器中间管板(3)的管板下部以轴线为中心的位置设有空冷区(12)，其特征在于，所述凝汽器中间管板(3)的管束区上部以管板中心线分为对称的两侧，每一侧都由M状管束区(9)构成，所述M状管束区下侧，设有倒三角管束区(11)，所述凝汽器中间管板(3)管板面下部曲折管束(15)关于管板中心线呈左右对称布置。
2.根据权利要求1所述的一种新型布管方式的凝汽器，其特征在于，管板面下部外侧曲折弯管区(24)关于管板面中心线左右对称，空冷区两侧管束区(25)关于管板面中心线左右对称布置。
3.根据权利要求1所述的一种新型布管方式的凝汽器，其特征在于，空冷区(12)的顶部设有水平的空冷区挡汽板C(20)、空冷区(12)一侧有空冷区挡汽板B(19)，另一侧有空冷区挡汽板A(13)，空冷区挡汽板B(19)与管束中心线成37°角，空冷区挡汽板A(13)与管束中心线成37°角，所述三个空冷区挡汽板使得空冷区(12)构成一个渐缩的区域，空冷区(12)与空冷区上的管束构成渐缩空冷管束区。
4.根据权利要求3所述的一种新型布管方式的凝汽器，其特征在于，渐缩空冷管束区的上部水平空冷区挡汽板C(20)上设有一个抽空气管(10)。
5.根据权利要求3所述的一种新型布管方式的凝汽器，其特征在于，空冷区(12)内设有不锈钢挡汽板(18)，不锈钢挡汽板(18)安装在凝汽器前端管板(2)和凝汽器后端管板(6)之间。
6.根据权利要求5所述的一种新型布管方式的凝汽器，其特征在于,凝汽器中间管板(3)上由不锈钢挡汽板(18)和空冷区挡汽板A(13)以及空冷区挡汽板B(19)所围成的区域内设有空冷通流孔(17)，空冷通流孔(17)在矩形区域里间隔布置，其数量是空冷区管数的3％-5％。
7.根据权利要求6所述的一种新型布管方式的凝汽器，其特征在于，管束布管方式是上下对分冷却水双管程。
8.根据权利要求7所述的一种新型布管方式的凝汽器，其特征在于，管板中部设有上层多孔淋水板(22)和下层多孔淋水板(23)。
9.根据权利要求8所述的一种新型布管方式的凝汽器，其特征在于，在上层多孔淋水板(22)和下层多孔淋水板(23)的外侧设有分程挡汽板(21)。
10.根据权利要求6所述的一种新型布管方式的凝汽器，其特征在于，管束布管方式是冷却水单管程。
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Denomination of invention: A new type of condenser with tube layout Effective date of registration: 20201013 Granted publication date: 20180410 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Chengdu branch Pledgor: DEYANG DONGQI POWER STATION EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2020980006744 |
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Granted publication date: 20180410 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Chengdu branch Pledgor: DEYANG DONGQI POWER STATION EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2020980006744 |