CN107091578A - 一种轴向进汽的大型矩形凝汽器 - Google Patents

Abstract

一种轴向进汽的大型矩形凝汽器，为解决现有接收汽轮机轴向排汽的凝汽器为圆筒式壳体，圆形管板的布管能力有限，当机组容量较大时，需要匹配的凝汽器更加大型化的问题。每个管板安装孔安装一个矩形管板，若干支撑板平行设置在壳体中，数个换热管平行设置在壳体中，换热管的两端均固定在矩形管板上，数个换热管构成管束，热井设置在壳体的下部，排汽过渡壳体连接在壳体的侧面，排汽膨胀节连接在排汽过渡壳体的侧面，进出水室和折返水室均与换热管的内腔连通，凝结水聚集器安装在热井的底部，且凝结水聚集器与热井的内腔连通，每个进出水室上设有一个进水口和一个出水口。本发明用于将汽轮机排汽凝结成水，并保证在汽轮机排汽口建立起一定真空度。

Description

一种轴向进汽的大型矩形凝汽器

技术领域

本发明涉及一种凝汽器，具体涉及一种接收汽轮机轴向排汽的大型矩形凝汽器。

背景技术

国内电站应用的凝汽器绝大部分设计为匹配向下排汽的汽轮机，而少部分匹配轴向排汽汽轮机的凝汽器则均为圆筒或类圆筒式壳体设计。圆形或类圆形管板的布管能力有限，尤其是当机组容量较大时，匹配的凝汽器更加大型化；而采用轴向排汽设计的目的，主要是为了有效降低厂房高度，追求更紧凑更经济的厂房布置。因此，凝汽器采用布管效率更高的矩形管板，在采用轴向排汽的汽轮发电机组中是一个必然的趋势。

发明内容

本发明为解决现有接收汽轮机轴向排汽的凝汽器为圆筒或类圆筒式壳体设计，圆形或类圆形管板的布管能力有限，当机组容量较大时，需要匹配的凝汽器更加大型化的问题，而提供一种轴向进汽的大型矩形凝汽器。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的一种轴向进汽的大型矩形凝汽器，所述凝汽器包括壳体、排汽过渡壳体、排汽膨胀节、热井、凝结水聚集器、两个折返水室、两个进出水室，四个矩形管板、数个支撑板和数个换热管，所述壳体的两端各设置有两个管板安装孔，管板安装孔为矩形孔，每个管板安装孔安装一个矩形管板，若干支撑板平行设置在壳体中，每个支撑板上设有数个换热管安装孔，数个换热管平行设置在壳体中，且换热管穿过相应的换热管安装孔，换热管的两端均固定在矩形管板上，数个换热管构成管束，所述热井设置在壳体的下部，且热井与壳体一体制成，所述排汽过渡壳体连接在壳体的侧面，所述排汽膨胀节连接在排汽过渡壳体的侧面，两个进出水室与壳体一端的两个矩形管板一一对应，且进出水室与相应的矩形管板通过连接元件连接，两个折返水室与壳体另一端的两个矩形管板一一对应，且折返水室与相应的矩形管板通过连接元件连接，所述进出水室和折返水室均与换热管的内腔连通，所述凝结水聚集器安装在热井的底部，且凝结水聚集器与热井的内腔连通，每个进出水室上设有一个进水口和一个出水口。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

一、本发明为了满足轴向排汽机组大型化的需求，设计了一种接收轴向排汽的矩形凝汽器。这种凝汽器适应各种布管形式，因此布管能力强，排汽扩散合理，排汽损失小，更有益于节省厂房布置空间，值得推广应用。

二、本发明的凝汽器可以提高布管效率，减少了厂房所需的布置空间。在有限的空间内增加了蒸汽扩散空间，汽阻降低了20％左右。

附图说明

图1是本发明的整体结构立体图；

图2是图1的后视图；

图3是换热管8错列布置方式一的示意图。

图4是换热管8错列布置方式二示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式包括壳体1、排汽过渡壳体3、排汽膨胀节4、热井5、凝结水聚集器6、两个折返水室2、两个进出水室7，四个矩形管板10、数个支撑板9和数个换热管8，壳体1的两端各设置有两个管板安装孔1-1，管板安装孔1-1为矩形孔，每个管板安装孔1-1安装一个矩形管板10，若干支撑板9平行设置在壳体1中，每个支撑板9上设有数个换热管安装孔，数个换热管8平行设置在壳体1中，且换热管8穿过相应的换热管安装孔，换热管8的两端均固定在矩形管板10上，数个换热管8构成管束，所述热井5设置在壳体1的下部，且热井5与壳体1一体制成，所述排汽过渡壳体3连接在壳体1的侧面，所述排汽膨胀节4连接在排汽过渡壳体3的侧面，两个进出水室7与壳体1一端的两个矩形管板10一一对应，且进出水室7与相应的矩形管板10通过连接元件连接，两个折返水室2与壳体1另一端的两个矩形管板10一一对应，且折返水室2与相应的矩形管板10通过连接元件连接，所述进出水室7和折返水室2均与换热管8的内腔连通，所述凝结水聚集器6安装在热井5的底部，且凝结水聚集器6与热井5的内腔连通，每个进出水室7上设有一个进水口7-1和一个出水口7-2。两个进出水室7、管束可以通过关闭冷却水管道上的阀门实现单组切断，单组运行，切断的一组即可进行在线维修。

支撑板9对应矩形管板10上开换热管安装孔的位置，同时考虑换热管8倾斜安装的抬高量，支撑板9开设的换热管安装孔直径比矩形管板10上的管孔略大，并开有倒角，使得穿换热管8方便，避免划伤。支撑板9的间距经过核算，并留有安全裕量，避免管束振动。支撑板9同时兼做壳体的骨架，以保证壳体1强度。

壳体1采用碳钢材质，利用支撑板9作为骨架，壳体1内在管束的迎汽侧额外设置有骨架，用以对与排汽过渡段连接处的大开孔进行加强。骨架间设置了若干钢棒，用以缓解高速排汽对管束的冲刷。

热井5采用碳钢材质，内设有若干支撑结构，以提升刚度。

排汽过渡壳体3采用碳钢材质，内设有若干支撑结构，以提升刚度。排汽过渡段上设置有高、低旁路排放减温减压装置。排汽过渡壳体3的内腔与壳体1的内腔相通。

排汽膨胀节4用来与排汽缸连接，多采用法兰结构。排汽膨胀节4采用单段或多段不锈钢波纹膨胀节，用以吸收凝汽器、排汽缸的热膨胀以及各向位移。

可选的方式。如果需在现场进行凝汽器灌水试验，则需在排汽膨胀节4与排汽缸间设置试验盲板。排汽膨胀节4在设计上即考虑预压缩的需要，在灌水试验结束，拆除盲板后恢复运行长度。可选的方式。排汽缸也可采用与凝汽器刚性连接的方式，则无需排汽膨胀节4。

凝汽器底部设置有一个固定支座和四个滑动支座。滑动支座与基础板见采用摩擦系数小的聚四氟乙烯板，确保自由滑动。滑动支座也可采用滚球轴承支座或其他方式。当排汽缸采用与凝汽器刚性连接的方式时，凝汽器底部不设置固定支座，只设置若干摩擦系数很小的滑动或滚动支座。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式为壳体1两端的两个管板安装孔1-1上下设置，位于上方的进出水室7与位于上方的折返水室2为一组，位于下方的进出水室7与位于下方的折返水室2为一组，此种设计对应凝汽器双流程，进出水室7内设置有分程隔板，分程隔板竖直设置在进水口7-1和一个出水口7-2之间，分程隔板将管束分为两半，折返水室2内无分程隔板。冷却水从进水口7-1的接管进入，流经换热管8，到对侧的折返水室2后再从另一半管束返回，最后从出水口7-2的接管流出。上、下两组进出水室7、管束可以通过关闭冷却水管道上的阀门实现单组切断，单组运行。切断的一组即可进行在线维修。

可选的方式。根据冷却水水质的，对水室采取防腐保护。较好水质，一般采用阴极保护装置防腐；水质腐蚀性强，比如浓缩中水或海水时，可采用进出水室7和折返水室2内衬橡胶的方式防腐，也可采用环氧煤沥青、玻璃鳞片等方式防腐。

换热管8的排布以矩形管板10为基础进行，有效提高了空间利用率。换热管束的分为两半，可以适应凝汽器单流程或双流程的设计。整个管束从功能上分为三个区域：外围区、主凝结区、空气冷却区。考虑到耐冲蚀的需要，外围区和空气冷却区的换热管均采用厚壁管。针对凝汽器接收汽轮机轴向排汽的需要，管束：其中一半——迎流区设计为三角形，蒸汽流经迎流区的流道合理设计，确保整个迎流区流阻相当。从三角形区域延伸出若干翅，翅与翅之间留有流道，不额外增加流阻；管束的另外一半设计为凹形，类似于迎流区的设计，保持合理流道，通过若干翅来填充管板；空冷区也包裹在这一半管束中，同样采用翅的设计，以降低流阻。整个管束在全长上略为倾斜安装，方便干燥。

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式为数个换热管8采用错列布置。可选的方式。根据机组容量的不同，以及管束排布数量的不同，可以根据需要采用其他矩形或类矩形的管束排列。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式为换热管8的材质采用不锈钢管或钛管。根据冷却水的水质，选择合适的换热管材质。较好水质，一般采用不锈钢管；水质腐蚀性强，比如浓缩中水或海水时，可采用耐腐蚀性更强的不锈钢牌号，甚至钛管。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式为折返水室2和两个进出水室7的材质均采用碳钢。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式为矩形管板10上对应换热管8的排布开有若干管孔，管孔直径比换热管8的外径大0.2mm～0.3mm，控制严格的公差，换热管8的两端与矩形管板10采用胀接的方式连接，严格的公差有利于提高胀接质量，确保拉脱力。管板一般采用碳钢材质。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。

可选的方式。根据冷却水水质的不同，对矩形管板10采取防腐保护。较好水质，一般与水室共用阴极保护装置防腐，有必要时，管孔内壁可以开槽胀接，提高拉脱力；水质腐蚀性强时，矩形管板10可以采用爆炸复合板，由碳钢作为基层，不锈钢甚至钛钢作为覆层。为保障无泄漏，对覆层与换热管再进行密封焊。

具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式为在壳体1内沿换热管8的、数个支撑板9长度方向布置有若干管支撑板。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

Claims (7)

1.一种轴向进汽的大型矩形凝汽器，所述凝汽器包括壳体(1)、四个矩形管板(10)、数个支撑板(9)和数个换热管(8)，所述壳体(1)的两端各设置有两个管板安装孔(1-1)，管板安装孔(1-1)为矩形孔，每个管板安装孔(1-1)安装一个矩形管板(10)，若干支撑板(9)平行设置在壳体(1)中，每个支撑板(9)上设有数个换热管安装孔，数个换热管(8)平行设置在壳体(1)中，且换热管(8)穿过相应的换热管安装孔，换热管(8)的两端均固定在矩形管板(10)上，数个换热管(8)构成管束，其特征在于：所述凝汽器还包括排汽过渡壳体(3)、排汽膨胀节(4)、热井(5)、凝结水聚集器(6)、两个折返水室(2)和两个进出水室(7)，所述热井(5)设置在壳体(1)的下部，且热井(5)与壳体(1)一体制成，所述排汽过渡壳体(3)连接在壳体(1)的侧面，所述排汽膨胀节(4)连接在排汽过渡壳体(3)的侧面，两个进出水室(7)与壳体(1)一端的两个矩形管板(10)一一对应，且进出水室(7)与相应的矩形管板(10)通过连接元件连接，两个折返水室(2)与壳体(1)另一端的两个矩形管板(10)一一对应，且折返水室(2)与相应的矩形管板(10)通过连接元件连接，所述进出水室(7)和折返水室(2)均与换热管(8)的内腔连通，所述凝结水聚集器(6)安装在热井(5)的底部，且凝结水聚集器(6)与热井(5)的内腔连通，每个进出水室(7)上设有一个进水口(7-1)和一个出水口(7-2)。

2.根据权利要求1所述的一种轴向进汽的大型矩形凝汽器，其特征在于：所述壳体(1)两端的两个管板安装孔(1-1)上下设置，位于上方的进出水室(7)与位于上方的折返水室(2)为一组，位于下方的进出水室(7)与位于下方的折返水室(2)为一组。

3.根据权利要求1或2所述的一种轴向进汽的大型矩形凝汽器，其特征在于：所述数个换热管(8)采用错列布置。

4.根据权利要求3所述的一种轴向进汽的大型矩形凝汽器，其特征在于：所述换热管(8)的材质采用不锈钢管或钛管。

5.根据权利要求4所述的一种轴向进汽的大型矩形凝汽器，其特征在于：所述折返水室(2)和两个进出水室(7)的材质均采用碳钢。

6.根据权利要求5所述的一种轴向进汽的大型矩形凝汽器，其特征在于：所述矩形管板(10)上对应换热管(8)的排布开有若干管孔，管孔直径比换热管(8)的外径大0.2mm～0.3mm，换热管(8)的两端与矩形管板(10)采用胀接的方式连接。

7.根据权利要求6所述的一种轴向进汽的大型矩形凝汽器，其特征在于：所述在壳体(1)内沿换热管(8)的、数个支撑板(9)长度方向布置有若干管支撑板。