CN108105746B - 喷雾混合给水预热蒸发的自然循环蒸汽发生器 - Google Patents
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Abstract
一种喷雾混合给水预热蒸发的自然循环蒸汽发生器是采用给水喷雾式混合换热，蒸发温度由压力调整阀控制，具有较大过冷度的蒸汽发生器给水由雾化喷嘴雾化为细小水滴，迅速被蒸汽分配环管上喷出的蒸汽加热为饱和水，后沿套筒间构成的环形下降通道经内筒底部与管板间的间隙进入内筒加热管束区吸热变为湿蒸汽，部分湿蒸汽穿过内筒上封盖引入蒸汽分配环管中，通过排汽孔去加热雾化喷嘴喷出的给水，剩余湿蒸汽通过不锈钢丝网进入蒸汽引出管。本发明用给水雾化与蒸汽凝结放热的混合式换热方式预热给水替代靠密度差对流换热方式预热给水，使换热系数至少提高了十几倍，不但减小了蒸发管束的设计面积，还可通过蒸汽引出管上的压力调整阀调节蒸发受热面的给水温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷雾混合式给水预热–蒸发于一体的自然循环蒸汽发生器，特别是一种蒸汽发生器内置有热工质的熔点温度较高，为防止工质在放热过程中结晶对进入蒸发区域的给水温度有一定要求的换热器。
背景技术
目前的自然循环蒸汽发生器，大都是将给水直接通过下降通道送入蒸发管束区域，当给水过冷度较大或很大时，需由蒸发受热面将给水加热至蒸发温度，由于靠密度差形成的自然循环的流速很低，使给水预热部分的换热效果很差，增大了蒸发管束的设计面积，同时蒸汽发生器底部的蒸发管束将与过冷度较大或很大的冷水直接接触，降低了这一区域的管壁温度，使得这一区域的贴壁放热工质的温度也降低，若低于放热工质的结晶温度，管壁上就可能附着工质的结晶体，导致产汽量减少，甚至不能产汽，为了提高给水预热过程的换热效果，控制换热过程中放热工质的最低温度，发明一种喷雾混合式给水预热–蒸发于一体的自然循环蒸汽发生器是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种喷雾混合给水预热蒸发的自然循环蒸汽发生器，该蒸汽发生器给水预热-蒸发于一体，同时能够调整蒸发温度，保证给水进入蒸发区域的温度不低于放热工质的结晶温度，使放热工质的温度在安全使用范围内的蒸汽发生器。
为了实现上述目的，本发明所采取如下的技术方案。
一种喷雾混合给水预热蒸发的自然循环蒸汽发生器，包括有内外筒体上部空间、给水分配环管、雾化喷嘴、蒸汽分配环管、给水环形下降通道、内筒上封盖、蒸汽排汽孔、蒸汽引出管、压力调整阀、不锈钢丝网、外筒上封盖、防震条、管朿支撑板、管束围板、管束、管板、隔板、放热工质入口、放热工质出口。其特征在于：
给水预热部分采用给水喷雾式混合换热，蒸发温度通过安装在蒸汽引出管上的压力调整阀 控制，过冷度较大的蒸汽发生器给水通过设置在内外筒体上部空间的给水分配环管上的雾化喷嘴雾化为细小水滴，迅速被由设置在内外筒体上部空间的蒸汽分配环管上喷出的蒸汽加热为饱和水，然后沿套筒间形成的给水环形下降通道，经内筒底部与管板间的间隙进入内筒的加热管束区域，吸热变为湿蒸汽，部分湿蒸汽穿过内筒上封盖引入设置在内外筒体上部空间的蒸汽分配环管中，通过其上分布的蒸汽排汽孔去加热雾化喷嘴喷出的给水，剩余的湿蒸汽通过不锈钢丝网进入蒸汽引出管，在蒸汽引出管上安装有压力调整阀。
进一步地，蒸汽发生器的给水分配环管上的雾化喷嘴雾化为细小水滴，雾化喷嘴均匀安装于水平给水分配环管的下侧，喷嘴轴线与给水分配环管的轴线垂直与给水分配环管的水平中分面的夹角为α：45°≤α≤90°。
进一步地，所述内筒上封盖是弧形结构。
进一步地，所述内筒上封盖是沿圆周方向等距离垂直引出至少五根与蒸汽分配环管的管径相同的短管，将蒸汽送入蒸汽分配环管中。
进一步地，所述蒸汽分配环管上分布有蒸汽排汽孔位于蒸汽分配环的管顶部，蒸汽排汽孔的中心轴线垂直于蒸汽分配环管的水平中分面。
实施上述本发明所提供的一种喷雾混合给水预热蒸发的自然循环蒸汽发生器，特点是在蒸汽发生器内增设有喷雾混合式给水预热段，该预热段利用蒸汽发生器内蒸发受热面产生的部分湿饱和蒸汽加热经喷嘴雾化后的给水，不仅能将给水温度提高到接近蒸发受热面的蒸发温度，而且使给水预热部分的换热效果提高了20倍左右，同时减小了换热成本，并通过设置在蒸汽引出管上的压力调整阀，保证蒸汽发生器内的蒸发温度为所要求的温度。
本发明用于各种给水过冷度较大的蒸汽发生器，均可改善传热效果，减小传热面积，进一步降低成本。
附图说明
图1是本发明蒸汽发生器的整体结构示意图。
图2是本发明图1的雾化喷嘴的位置结构示意图。
图3是本发明图1的蒸汽分配环管上的排汽孔位置结构示意图。
图中：1：内外筒体上部空间；2：给水分配环管；3：雾化喷嘴；4：蒸汽分配环管；5：给水环形下降通道；6：内筒上封盖；7：蒸汽排汽孔；8：蒸汽引出管；9：压力调整阀；10：不锈钢丝网；11：外筒上封盖；12：防震条；13：管朿支撑板；14：管束围板；15：管束；16：管板；17：隔板；18：放热工质入口；19：放热工质出口；20：水平中分面。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式做出 进一步的说明。
如附图所述，实施上述本发明所提供的一种喷雾混合给水预热蒸发的自然循环蒸汽发生器，该自然循环蒸汽发生器包括有内外筒体上部空间1、给水分配环管2、雾化喷嘴3、蒸汽分配环管4、给水环形下降通道5、内筒上封盖6、蒸汽排汽孔7、蒸汽引出管8、压力调整阀9、不锈钢丝网10、外筒上封盖11、防震条12、管朿支撑板13、管束围板14、管束15、管板16、隔板17、放热工质入口18、放热工质出口19、水平中分面20；其中的构成在于：该自然循环蒸汽发生器的给水预热部分是采用给水喷雾式混合换热结构，蒸发温度通过安装在蒸汽引出管8上的压力调整阀 9控制并调节，过冷度较大的蒸汽发生器给水是通过设置在内外筒体上部空间1的给水分配环管2上的雾化喷嘴3雾化为细小水滴，迅速被由设置在内外筒体上部空间1的蒸汽分配环管4上喷出的蒸汽加热为饱和水，然后沿套筒间形成的给水环形下降通道5，经内筒底部与管板间的间隙进入内筒的加热管束区域，吸热变为湿蒸汽，部分湿蒸汽穿过弧形结构的内筒上封盖6引入设置在内外筒体上部空间1的蒸汽分配环管4中，通过其上分布的蒸汽排汽孔7去加热雾化喷嘴3喷出的给水，剩余的湿蒸汽通过不锈钢丝网10进入蒸汽引出管8，在蒸汽引出管8上安装有压力调整阀9。
其中的蒸汽发生器的给水分配环管2上的雾化喷嘴3雾化为细小水滴，雾化喷嘴3均匀安装于水平给水分配环管2的下侧，喷嘴轴线与给水分配环管的轴线垂直，与给水分配环管2的水平中分面20的夹角为α：45°≤α≤90°。
其中的内筒上封盖6是沿圆周方向等距离垂直引出至少五根与蒸汽分配环管4的管径相同的短管，将蒸汽送入蒸汽分配环管4中；该蒸汽分配环管4上分布有蒸汽排汽孔7位于蒸汽分配环管4的管顶部，蒸汽排汽孔7的中心轴线垂直于蒸汽分配环管4的水平中分面20。
在上述实施方式中，采用套筒式自然循环蒸汽发生器，其内筒的蒸发受热面由倒置式U 形管束组成，在内外筒体形成的夹层上部留有足够的空间布置给水分配环管和蒸汽分配环管，其高度应满足换热所需的空间，给水分配环管上装雾化喷嘴，蒸汽分配环管上布排汽孔，过冷度较大或很大的给水通过布置在夹层上部空间的雾化喷嘴雾化为细小水滴，再由内筒汽空间引入蒸汽分配环管中的湿饱和蒸汽，将水加热至夹层上部空间压力下对应的饱和水温，该饱和水温度只略低于内筒换热管束的蒸发温度，因为蒸汽从内筒流向夹层上部空间的过程存在着压力损失，设计中应尽量减小这一损失，被湿饱和蒸汽加热的给水通过两筒体间形成的环形下降通道，靠与内筒侧湿饱和蒸汽的密度差流向套筒底部与管板间的间隙进入蒸发区域，放热工质通过管板进入管内流动，汽水在管外流动，另外，内筒的上封盖要采用弧形，其弧度应能保证内筒封盖上不积液，给水能顺利地流入环形下降通道。
上述具体实施方式使给水预热部分的换热效果提高了20倍左右，同时减小了换热面积，节约了成本，并通过设置在蒸汽引出管上的压力调整阀，保证蒸汽发生器内的蒸发温度为所要求的温度。
本自然循环蒸汽发生器适用于各种给水过冷度较大的蒸汽发生器，以进一步改善传热效果，减小传热面积，降低成本。
Claims (1)
1.一种喷雾混合给水预热蒸发的自然循环蒸汽发生器，包括有内外筒体上部空间、给水分配环管、雾化喷嘴、蒸汽分配环管、给水环形下降通道、内筒上封盖、蒸汽排汽孔、蒸汽引出管、压力调整阀、不锈钢丝网、外筒上封盖、防震条、管朿支撑板、管束围板、管束、管板、隔板、放热工质入口和放热工质出口；其特征在于：
给水预热部分采用给水喷雾式混合换热，蒸发温度通过安装在蒸汽引出管（8）上的压力调整门（9）控制，过冷度较大的蒸汽发生器给水通过设置在内外筒体上部空间（1）的给水分配环管（2）上的雾化喷嘴（3）雾化为细小水滴，迅速被由设置在内外筒体上部空间（1）的蒸汽分配环管（4）上喷出的蒸汽加热为饱和水，然后沿套筒间形成的给水环形下降通道（5），经内筒底部与管板间的间隙进入内筒的加热管束区域，吸热变为湿蒸汽，部分湿蒸汽穿过内筒上封盖（6）引入设置在内外筒体上部空间（1）的蒸汽分配环管（4）中，通过其上分布的蒸汽排汽孔（7）去加热雾化喷嘴（3）喷出的给水，剩余的湿蒸汽通过不锈钢丝网（10）进入蒸汽引出管（8），在蒸汽引出管（8）上安装有压力调整阀（9）；
所述雾化喷嘴（3）是均匀安装于水平给水分配环管（2）的下侧，喷嘴轴线与给水分配环管的轴线垂直，与给水分配环管（2）的水平中分面（20）的夹角为α：45°≤α≤90°；
所述内筒上封盖（6）是弧形结构，并沿圆周方向等距离垂直引出至少五根与蒸汽分配环管（4）的管径相同的短管，将蒸汽送入蒸汽分配环管（4）中；
所述蒸汽分配环管（4）上分布有蒸汽排汽孔（7）位于蒸汽分配环管（4）的管顶部，蒸汽排汽孔（7）的中心轴线垂直于蒸汽分配环管（4）的水平中分面（20），并在蒸汽引出管（8）上安装压力调整阀（9）。
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