CN109084597B - 一种蒸汽动力装置抽气系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蒸汽动力装置技术领域，公开了一种蒸汽动力装置抽气系统，该抽气系统包括：一级主抽气器、二级主抽气器、汽封抽气器和集成冷却器；集成冷却器内部设有相互独立的一级冷却段、汽封冷却段和二级冷却段；一级主抽气器的入口与冷凝器抽气管路相连、出口与一级冷却段入口相连，二级主抽气器的入口与一级冷却段的出口相连、出口与二级冷却段的入口相连，汽封抽气器的入口与汽封冷却段的出口相连、出口与二级冷却段的入口相连，汽封冷却段的入口连接轴封抽气管路。本发明提供的一种蒸汽动力装置组合抽气系统，便于集中对抽气器提供工作蒸汽以及回收冷凝疏水，从而大大减少安装占用空间，降低系统管路复杂度，降低系统设计难度。

Description

一种蒸汽动力装置抽气系统

技术领域

本发明涉及蒸汽动力装置技术领域，特别是涉及一种蒸汽动力装置抽气系统。

背景技术

目前，船舶、电站等大多利用汽水循环过程提供动力。在锅炉内给水被加热产生蒸汽；蒸汽推动汽轮机转动，输出功率；做功后的蒸汽在冷凝器内被冷却成凝水；凝水通过水泵增压后，排往锅炉。以此循环，提供源源不断的动力。在汽水循环动力装置中，通常设置主抽气器和汽封抽气器这两种抽气器。

主抽气器是凝汽设备的重要组成部分，其主要任务是不断抽除从真空系统不严密处漏入的空气和未凝结的汽气混合物，建立并维持冷凝器内高度真空，确保汽轮机组正常可靠地运行。汽封抽气器的主要功能是抽出各设备轴封泄漏的蒸汽和漏入的空气，使泄漏的蒸汽冷凝回收，以减少凝水损失；漏入的空气排往环境。

汽水循环动力装置，漏入的空气将造成以下危害：增加凝水的含氧量，加速设备、管路附件的腐蚀；漏入的空气将极大的抑制冷凝器的蒸汽冷凝过程，大大的降低汽动力装置的效率，有文献记载，蒸汽中含有1％的不凝结气体，蒸汽冷凝过程的换热性能将降低60％。

在目前的汽水循环动力装置中，主抽气器和汽封抽气器往往需要占用较大的安装空间，容易造成系统管路异常复杂，增加了系统设计的难度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种蒸汽动力装置抽气系统，用于解决或部分解决在目前的汽水循环动力装置中，主抽气器和汽封抽气器往往需要占用较大的安装空间，容易造成系统管路异常复杂，增加系统设计难度的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种蒸汽动力装置抽气系统，该抽气系统包括：一级主抽气器、二级主抽气器、汽封抽气器和集成冷却器；所述集成冷却器内部设有相互独立的一级冷却段、二级冷却段和汽封冷却段；所述一级主抽气器的入口与冷凝器抽气管路相连、出口与一级冷却段入口相连，所述二级主抽气器的入口与一级冷却段的出口相连、出口与二级冷却段的入口相连，所述汽封抽气器的入口与汽封冷却段的出口相连、出口与二级冷却段的入口相连，所述汽封冷却段的入口连接轴封抽气管路。

在上述方案的基础上，所述集成冷却器包括：管式冷却器；所述集成式冷却器内部空间分为管侧和壳侧，所述管侧流动冷却介质。

在上述方案的基础上，所述集成冷却器包括：第一冷却器和第二冷却器；所述第一冷却器的一端和第二冷却器的一端通过封头连接且管侧相连通，设置第一管板将所述第一冷却器和所述第二冷却器的壳侧分别分隔为两部分，所述第一冷却器内第一管板朝向封头的一侧与第二冷却器内第一管板朝向封头的一侧连通形成一级冷却段；所述第一冷却器内第一管板的另一侧为汽封冷却段，所述第二冷却器内第一管板的另一侧为二级冷却段。

在上述方案的基础上，所述冷却介质为冷却水；所述第一冷却器的另一端设置冷却水出口，所述第二冷却器的另一端设置冷却水进口。

在上述方案的基础上，在所述第一冷却器和所述第二冷却器的另一端设置第二管板，在所述第一冷却器的另一端、所述第二管板背离所述第一冷却器的一侧连接冷却水出口接头，在所述第二冷却器的另一端、所述第二管板背离所述第二冷却器的一侧连接冷却水进口接头。

在上述方案的基础上，所述一级冷却段、二级冷却段和汽封冷却段分别设置有疏水口。

在上述方案的基础上，在所述二级冷却段的入口处设置混合气进口。

在上述方案的基础上，所述一级主抽气器、二级主抽气器以及汽封抽气器分别包括喷管和混合室，所述混合室设置有入口和出口，所述喷管入口连接工作蒸汽管路，所述喷管出口与混合室相连。

(三)有益效果

本发明提供的一种蒸汽动力装置抽气系统，设置一级主抽气器、二级主抽气器以及汽封抽气器，既能抽出冷凝器内的汽气混合物维持冷凝器内的高真空，同时能抽出各设备轴封处漏入的空气且实现轴封处泄露蒸汽的回收；设置集成冷却器将三个抽气器组合集成设计，便于集中对抽气器提供工作蒸汽以及回收冷凝疏水，可只用设置一套蒸汽、凝水管路和冷却介质管路，从而大大减少安装占用空间，降低系统管路复杂度，降低系统设计难度；另外，设置二级冷却段以及将汽封抽气器从轴封处抽出的汽气混合物先经过汽封冷却段再经过二级冷却段，可实现蒸汽的充分冷凝回收，实现工质的循环利用，减少工质的浪费。

附图说明

图1为本发明实施例的一种蒸汽动力装置抽气系统的整体结构示意图。

附图标记说明：

1—一级主抽气器； 2—二级主抽气器； 3—汽封抽气器；

4—一级冷却段； 5—汽封冷却段； 6—二级冷却段；

7—冷凝器抽气管路； 8—轴封抽气管路； 9—封头；

10—第一管板； 11—冷却水出口； 12—冷却水进口；

13—第二管板； 14—冷却水出口接头； 15—冷却水进口接头；

16—疏水口； 17—混合气进口； 18—工作蒸汽管路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例根据本发明提供一种蒸汽动力装置抽气系统，该抽气系统包括：一级主抽气器1、二级主抽气器2、汽封抽气器3和集成冷却器；所述集成冷却器内部设有相互独立的一级冷却段4、二级冷却段6和汽封冷却段5；所述一级主抽气器1的入口与冷凝器抽气管路7相连、出口与一级冷却段4入口相连，所述二级主抽气器2的入口与一级冷却段4的出口相连、出口与二级冷却段6的入口相连，所述汽封抽气器3的入口与汽封冷却段5的出口相连、出口与二级冷却段6的入口相连，所述汽封冷却段5的入口连接轴封抽气管路8。

本实施例提供的一种蒸汽动力装置抽气系统，主要将主抽气器以及汽封抽气器3集成设计，以减少占用空间，降低系统设计难度。主抽气器包括一级主抽气器1和二级主抽气器2，主要用于抽出冷凝器内漏入的空气和不凝的汽气混合物，以维持冷凝器内的真空环境。

汽封抽气器3主要用于抽出设备轴封泄露的蒸汽以及漏入的空气。该抽气系统主要通过设置集成冷却器进行集成组合设计。因为抽气器在抽气运行时需要利用工作蒸汽，因此为了实现工作蒸汽的冷凝回收以及轴封泄露蒸汽的回收，需要设置冷却器。该抽气系统通过设置一个集成冷却器来同时实现对三个抽气器的抽气冷却。

该集成冷却器内部设置为三个相互独立的冷却段，分别作为一级冷却段4、二级冷却段6和汽封冷却段5。其中，一级主抽气器1的入口与冷凝器抽气管路7相连，用于将冷凝器中漏入的空气以及不凝气体抽出。一级主抽气器1的出口与一级冷却段4的入口相连。一级主抽气器1抽出的气体以及工作蒸汽在一级冷却段4进行冷却凝结。

一级冷却段4排出的气汽混合物，在二级主抽气器2的作用下被抽至二级冷却段6中进行二次冷却凝结以保证蒸汽充分冷凝回收，避免工质浪费。

在对设备轴封处泄露蒸汽以及漏入气体抽气时，汽封抽气器3作为抽气动力，先将从轴封处抽出的汽气混合物经过汽封冷却段5进行冷却凝结。然后汽封抽气器3将汽封冷却段5未凝结的汽气混合物送至二级冷却段6进行继续充分的冷却凝结。

经过三次冷却，汽气混合物中的蒸汽含量非常少，蒸汽基本得以冷凝回收利用。在二级冷却段6出口处排出漏入冷凝器以及轴封处的不凝结气体。

本实施例提供的一种蒸汽动力装置抽气系统，设置一级主抽气器1、二级主抽气器2以及汽封抽气器3，既能抽出冷凝器内的汽气混合物维持冷凝器内的高真空，同时能抽出各设备轴封处漏入的空气且实现轴封处泄露蒸汽的回收；设置集成冷却器将三个抽气器组合集成设计，便于集中对抽气器提供工作蒸汽以及回收冷凝疏水，可只用设置一套蒸汽、凝水管路和冷却介质管路，可大大减少安装占用空间，降低系统管路复杂度，降低系统设计难度；另外，设置二级冷却段6以及将汽封抽气器3从轴封处抽出的汽气混合物先经过汽封冷却段5再经过二级冷却段6，可实现蒸汽的充分冷凝回收，实现工质的循环利用，减少工质的浪费。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述集成冷却器包括：管式冷却器；所述集成式冷却器内部空间分为管侧和壳侧，所述管侧流动冷却介质。

集成冷却器可采用管式冷却器。集成冷却器为管式冷却器时，内部分为管侧和壳侧两部分空间。管侧即为冷却器内部冷却管内侧；壳侧即为冷却管外侧、冷却器壳体内侧。管侧用于流动冷却介质，壳侧用于流动待冷却工质。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述集成冷却器包括：第一冷却器和第二冷却器；所述第一冷却器的一端和第二冷却器的一端通过封头9连接且管侧相连通，设置第一管板10将所述第一冷却器和所述第二冷却器的壳侧分别分隔为两部分，所述第一冷却器内第一管板10朝向封头9的一侧与第二冷却器内第一管板10朝向封头9的一侧连通形成一级冷却段4；所述第一冷却器内第一管板10的另一侧为汽封冷却段5，所述第二冷却器内第一管板10的另一侧为二级冷却段6。

本实施例基于上述实施例，对集成冷却器的具体设置即分段进行了说明。集成冷却器包括第一冷却器和第二冷却器，第一冷却器和第二冷却器的冷却管即管侧串联连通设置。

可将第一冷却器和第二冷却器并排放置，利用封头9将二者的一端连接起来。封头9可同时覆盖在第一冷却器和第二冷却器的一端端部。封头9在第一冷却器和第二冷却器的一端对二者的壳侧空间进行封闭阻挡使二者的壳侧空间相互分隔开，但二者的管侧相连通。即冷却介质从第一冷却器或者第二冷却器管侧的一端可流入另一冷却器的一端。

第一管板10设置在第一冷却器和第二冷却器两端之间。即第一冷却器和第二冷却器同时穿过第一管板10。第一管板10将第一冷却器的壳侧分为两段，即第一管板10朝向封头9一侧的一段以及第一管板10另一侧的一段。第一管板10同时将第二冷却器的壳侧也分为了两段，即第一管板10朝向封头9一侧的一段以及第一管板10另一侧的一段。

设置第一管板10将集成冷却器分为了四个独立部分，现将第一冷却器中第一管板10与封头9之间的壳侧空间与第二冷却管中第一管板10与封头9之间的壳侧空间连通，可通过管道相连，该两部分连通为一体作为一级冷却段4。

第一冷却器中第一管板10另一侧的壳侧空间作为汽封冷却段5；第二冷却器中第一管板10另一侧的壳侧空间作为二级冷却段6。设置第一管板10将集成冷却器分隔形成三个独立段，且第一管板10同时与第一冷却器和第二冷却器相连，可对第一冷却器和第二冷却器进行固定，使二者连接更加牢固稳定。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述冷却介质为冷却水；所述第一冷却器的另一端设置冷却水出口11，所述第二冷却器的另一端设置冷却水进口12。

集成冷却器管侧的冷却介质可为冷却水。将第一冷却器的另一端即远离封头9的一端设置为冷却水出口11，将第二冷却器的另一端设置为冷却水进口12。即冷却水从第二冷却器的另一端进入，从第二冷却器的一端流入第一冷却器的一端，然后从第一冷却器的另一端流出。

即冷却水先流经二级冷却段6，然后流经一级冷却段4，最后流经汽封冷却段5后流出。该种冷却水流向能够较好的适应各冷却段内待冷却工质与冷却介质的温差，可较好的实现蒸汽的冷凝，提高冷却器的换热效率。

在上述实施例的基础上，进一步地，在所述第一冷却器和所述第二冷却器的另一端设置第二管板13，在所述第一冷却器的另一端、所述第二管板13背离所述第一冷却器的一侧连接冷却水出口接头14，在所述第二冷却器的另一端、所述第二管板13背离所述第二冷却器的一侧连接冷却水进口接头15。

可在第一冷却器和第二冷却器的另一端设置第二管板13。第二管板13同时与第一冷却器的另一端和第二冷却器的另一端连接。第二管板13对第一冷却器和第二冷却器另一端的壳侧空间进行封闭。

在第一冷却器另一端，可设置冷却水出口接头14与第二管板13相连，即第一冷却器另一端、第二管板13和冷却水出口接头14依次相连。冷却水出口接头14具有开口，作为冷却水出口11。

在第二冷却器另一端，可设置冷却水进口接头15与第二管板13相连，即第二冷却器另一端、第二管板13和冷却水进口接头15依次相连。冷却水进口接头15具有开口，作为冷却水进口12。

设置第二管板13，既便于连接冷却水进口接头15和冷却水出口接头14，同时将第一冷却器和第二冷却器连接在一起，对二者进行固定，使二者连接牢固稳定。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述一级冷却段4、二级冷却段6和汽封冷却段5分别设置有疏水口16。

在一级冷却段4、二级冷却段6和汽封冷却段5分别设置疏水口16，对冷凝疏水进行回收利用。疏水口16可设置在冷却器的壳体上。

进一步地，在一级冷却段4、二级冷却段6和汽封冷却段5可分别设置至少一个折流板。设置折流板可使壳侧工质沿一定的流向进行流动，便于与管侧冷却介质充分进行对流换热，提高冷却效率。

在上述实施例的基础上，进一步地，在所述二级冷却段6的入口处设置混合气进口17。

因为二级主抽气器2需要将一级冷却段4出口的汽气混合物抽至二级冷却段6进行二次冷却。汽封抽气器3同时将从汽封冷却段5出口处的汽气混合物抽至二级冷却段6进行继续冷却。在二级冷却段6入口具有两股气流形成混合气。

在二级冷却段6入口设置混合气进口17，可为用于混合气混合的腔室，便于气流的稳定，以及便于混合气顺利进入二级冷却段6内。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述一级主抽气器1、二级主抽气器2以及汽封抽气器3分别包括喷管和混合室，所述混合室设置有入口和出口，所述喷管入口连接工作蒸汽管路18，所述喷管出口与混合室相连。

一级主抽气器1、二级主抽气器2以及汽封抽气器3分别包括喷管和混合室。混合室设置有入口，即为冷凝器抽气、一级冷却段4出口汽气混合物或者汽封冷却段5出口汽气混合物的入口。

混合室同时与喷管相连，喷管用于向混合室内喷入高速流动的工作蒸汽，以在混合室内形成负压，从而进行抽气。工作蒸汽以及抽出的汽气混合物均通过混合室出口流出。

工作蒸汽管路18为辅助蒸汽管路，主要用于为各抽气器的运行提供工作蒸汽。进一步地，喷管可为拉法尔喷管。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种蒸汽动力装置抽气系统主要包括一级主抽气器1、二级主抽气器2、汽封抽气器3和集成冷却器。各抽气器的工作蒸汽来自于蒸汽系统，工作蒸汽在拉法尔喷管内高速流动，形成负压，提供抽气动力。

一级主抽气器1用于抽出冷凝器内漏入的空气。工作蒸汽在一级主抽气器1经过拉法尔喷管高速流动，形成负压，进入一级主抽气器1混合室；冷凝器内的气汽混合物在负压的作用下，同时进入混合室。

一级主抽气器1从冷凝器抽出的气汽混合物，在一级主抽气器1混合室内，工作蒸汽和冷凝器混合气混合后，排往集成冷却器中的一级冷却段4。集成冷却器冷却管内是低温的冷却水，冷却管外是气汽混合物。一级冷却段4的气汽混合物中的蒸汽被冷却成一级主抽疏水，疏水被回收利用。没有被完全冷却的蒸汽和不凝结气体组成气汽混合物，在工作蒸汽高速流动形成负压的作用下进入二级主抽气器2混合室，然后排往二级冷却段6。

汽封抽气器3用于抽出各设备从轴封及阀杆密封处泄漏的蒸汽和从轴封端漏入的空气。

从设备轴封处抽出的汽封混合气首先进入汽封冷却段5，冷却水在管内流动，气汽混合物在管外被冷却出一级汽封抽疏水，疏水被回收利用。未被完全冷却的蒸汽和不凝结气体在工作蒸汽高速流动形成负压的作用下进入汽封抽气器3混合室，然后同样排往二级冷却段6。

二级主抽气器2混合室排出的气汽混合物与汽封抽气器3混合室排出的气汽混合物进入二级冷却段6，低温的冷却水在管内流动，气汽混合物中的蒸汽在管外被冷凝成二级疏水，疏水被回收利用。经过三次冷却，气汽混合物种的蒸汽含量非常少，与不凝结气体(如空气)一起排往大气环境。

各抽气器均包括混合室和拉法尔喷管。工作蒸汽通过拉法尔喷管高速流入混合室内，形成负压，从而抽出真空设备内的气体。

该抽气系统对现有汽水循环动力装置的主抽气器、汽封抽气器3进行集成设计，提出一种组合式集成抽气系统，该抽气系统既能抽出冷凝器内的气汽混合物，维持冷凝器内的高真空；同时能抽出各设备轴封处漏入的空气。相比于主抽气器和汽封抽气器3两个独立设备，该抽气系统所需安装空间大大缩小。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种蒸汽动力装置抽气系统，其特征在于，包括：一级主抽气器、二级主抽气器、汽封抽气器和集成冷却器；所述集成冷却器内部设有相互独立的一级冷却段、二级冷却段和汽封冷却段；

所述一级主抽气器的入口与冷凝器抽气管路相连、出口与一级冷却段入口相连，所述二级主抽气器的入口与一级冷却段的出口相连、出口与二级冷却段的入口相连，所述汽封抽气器的入口与汽封冷却段的出口相连、出口与二级冷却段的入口相连，所述汽封冷却段的入口连接轴封抽气管路；

所述集成冷却器包括：第一冷却器和第二冷却器；所述第一冷却器的一端和第二冷却器的一端通过封头连接且管侧相连通，设置第一管板将所述第一冷却器和所述第二冷却器的壳侧分别分隔为两部分，所述第一冷却器内第一管板朝向封头的一侧与第二冷却器内第一管板朝向封头的一侧连通形成一级冷却段；所述第一冷却器内第一管板的另一侧为汽封冷却段，所述第二冷却器内第一管板的另一侧为二级冷却段。

2.根据权利要求1所述的蒸汽动力装置抽气系统，其特征在于，所述集成冷却器包括：管式冷却器；所述集成式冷却器内部空间分为管侧和壳侧，所述管侧流动冷却介质。

3.根据权利要求2所述的蒸汽动力装置抽气系统，其特征在于，所述冷却介质为冷却水；所述第一冷却器的另一端设置冷却水出口，所述第二冷却器的另一端设置冷却水进口。

4.根据权利要求3所述的蒸汽动力装置抽气系统，其特征在于，在所述第一冷却器和所述第二冷却器的另一端设置第二管板，在所述第一冷却器的另一端、所述第二管板背离所述第一冷却器的一侧连接冷却水出口接头，在所述第二冷却器的另一端、所述第二管板背离所述第二冷却器的一侧连接冷却水进口接头。

5.根据权利要求1至4任一所述的蒸汽动力装置抽气系统，其特征在于，所述一级冷却段、二级冷却段和汽封冷却段分别设置有疏水口。

6.根据权利要求1至4任一所述的蒸汽动力装置抽气系统，其特征在于，在所述二级冷却段的入口处设置混合气进口。

7.根据权利要求1至4任一所述的蒸汽动力装置抽气系统，其特征在于，所述一级主抽气器、二级主抽气器以及汽封抽气器分别包括喷管和混合室，所述混合室设置有入口和出口，所述喷管入口连接工作蒸汽管路，所述喷管出口与混合室相连。

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