CN110121618B - 减温器及其使用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减温器。其具有管部分(3)和布置在管部分(3)中并且附着于其上的衬管部分(4)。管部分(3)具有内壁表面(33)，衬管部分(4)具有外壁表面(43)。在内壁表面(33)和外壁表面(43)之间形成间隙(6)。管部分(3)和衬管部分(4)各自具有用于连接蒸汽供应的入口端(31、41)和蒸汽的出口端(32、42)。减温器设有布置为将水供应至衬管部分(4)内的注水装置(2)。衬管部分(4)的入口端(31)具有向外延伸的壁部(44)，形成外圆周外区(45)，其中区(45)可接触管部分(3)的内壁表面(33)。根据本发明，提供了多个开口(47)，其布置为允许蒸汽进入由内壁表面(33)与外壁表面(43)之间的间隙(6)形成的空间。本发明还涉及减温器的使用。

Description

减温器及其使用

技术领域

本发明涉及一种减温器，包括管部分和布置在管部分中并且附着于其上的衬管部分，管部分具有内壁表面，并且衬管部分具有外壁表面，其中在内壁表面和外壁表面之间至少沿着衬管部分的轴向延伸部分的大部分形成间隙，其中管部分和衬管部分各自具有连接蒸汽供应的入口端和蒸汽的出口端，并且其中减温器设有布置为将水供应至衬管部分内的注水装置，衬管部分的入口端具有向外延伸的壁部，形成外圆周接触区，其中所述接触区与管部分的内壁表面接触。

根据本发明的第二方面，其涉及本发明的减温器的使用。

在本申请中，将布置有注水装置的管部分和衬管部分看作减温器的一部分。

在本申请中，除非另有明确说明，“轴向”和“周向”的术语涉及管部分的轴向延伸部分。正常情况下，管部分呈圆形，其中周向为圆形。然而，不排除诸如椭圆形的其它可能的形状。

背景技术

在蒸汽驱动发电厂中，通常使用过热蒸汽来使涡轮机运行。为了避免损坏涡轮机或使其过热，重要的是控制供应的蒸汽的温度。该领域的发展要求供应温度更高的过热蒸汽。这样，提高了对包括减温器的设备的要求。

本文中的减温器用于降低过热蒸汽的温度。减温器将冷却用水喷洒到供应管中的过热蒸汽流中。当与蒸汽混合时，水蒸发，并且因此从蒸汽带走热能以使其冷却。将水注入蒸汽供应管，该段在内部设有衬管部分。

衬管部分的作用是保护蒸汽管部分在注水区免受过热蒸汽的高温。由于过热蒸汽的温度可相当高，诸如高于600℃，因此水与蒸汽之间的温差将会很高，给蒸汽管部分带来压力。

在US 9038993中公开了减温器的代表性示例，其描述了对应于本申请的权利要求1的前序部分的减温器。在US 2421761、US 4421069和CN 102748747 中公开了减温器的其他示例。

发明内容

根据例如US 9038993中表示的现有技术，一个严重问题是，暴露于过热蒸汽的衬管部分与外管部分之间的温差很高。这种温差对于外管部分的衬管部分的合适安装和注水装置的安装来说会是个威胁。

本发明的一个目的是解决该问题，因此消除或至少减小由于管部分与衬管部分之间的过高温差导致故障的风险。

根据本发明，该问题得到如下解决：在权利要求1的前序部分说明的那种减温器包括在该权利要求的特征部分中说明的特定特征。因此，在衬管部分的入口端设置了至少一个开口，其布置为允许蒸汽进入由所述内壁表面与所述外壁表面之间的间隙形成的空间。

开口将打开流入的蒸汽与衬管部分与管部分之间的空间之间的连通。因此少量流入的蒸汽将流过开口并且与管部分的内壁接触。管部分的温度因此将升高，结果，其相对于衬管部分的温差将降低。这样将减小上述类型的损坏的风险，并且如果根据流过的蒸汽部分的大小适当调整开口，则可能消除该风险。由于无论怎样，仅会有少量蒸汽将进入管部分与衬管部分之间的空间，因此，管部分的变热会比较温和，而不会导致使其过热的风险。

根据本发明的减温器的优选实施例，所述至少一个开口是指多个开口。

通过多个开口，管部分的变热将更均匀和更好地得到控制。优选地，开口的数量为四个。

根据进一步优选的实施例，开口在周向上均匀地分布。

开口的均匀分布将进一步有助于均匀加热。

根据更优选的实施例，各个开口形成在管部分的内壁表面与所述接触区中的凹部之间。

虽然开口可形成为管部分的内壁中的凹部或者穿过壁部的钻孔，但是由于机加工将更简单，因此本实施例具有制造方面的优点。

根据更优选的实施例，开口的总周向延伸长度在接触区的周向长度的5-20％的范围内。

为了获得合适量的蒸汽流入间隙中和均匀地加热，该范围通常将是合适的。

根据更优选的实施例，在垂直于管部分的轴向延伸部分的截面中，开口的总流动通过面积在管部分与衬管部分之间的所述空间的总横截面积的1-10％的范围内。

另外，该实施例表示了相对于将进入间隙中的蒸汽量的优化方案，以实现管部分的合适和受控制的变热。

根据更优选的实施例，壁部从衬管部分的入口端朝着管部分的内壁表面倾斜地向外延伸，并且在朝着管部分的入口端的方向上变宽。

通过壁部的这种倾斜延伸，进入衬管部分的蒸汽流的速度在注水的区域中将加快。这使得从水滴至蒸汽的热转移更加有效。

根据更优选的实施例，壁部与衬管部分的轴向的角度在15°与45°之间的范围内。

注水装置的喷嘴优选地布置在靠近衬管部分的入口端。通过该范围内的角度，蒸汽流的加速相对于该区域的合适注水位置将是优选的。通常情况下，倾斜方向遵循直线，即，如果衬管部分是圆柱形(这是通常情况)，则壁部是圆锥形。在某些情况下，倾斜方向可遵循曲线，例如抛物线。在这种情况下，所述角度与曲线的平均角有关，该曲线对应于从接触区至所述壁部连接衬管部分的轴向导向部分的位置的线的方向。

根据更优选的实施例，衬管部分通过邻近衬管部分的出口端的夹持连接装置附着于管部分，其中夹持连接装置紧固于管部分的内壁表面，并且具有毗邻衬管部分的外壁表面的内表面。可以预见，这种新的附着原理可以独立于衬管前端的设计而使用。因此，可单独申请保护，例如通过分案申请。

在出口端进行衬管部分的附着的优点在于，此处衬管部分与管部分之间的温差最小。与更靠近入口端(诸如邻近该端)进行紧固相比，这样使得管部分的紧固位置的应力较小。这种紧固可为焊接。利用衬管部分与管部分之间的夹持连接装置，得到比其它方式更稳健和牢靠的连接。

根据更优选的实施例，夹持连接装置包括至少一个轴向导向的开口，用于在夹持连接装置的两个轴向侧之间建立连通。

通过夹持连接装置中的一个或多个开口，在入口端，少量蒸汽可流入管部分之间的间隙并且从其流出，并且在出口处与主蒸汽流汇合。为了通过蒸汽对管部分进行充分加热，使得蒸汽从所述间隙流出当然是有利的。根据该实施例，布置这种流出避免将蒸汽浪费至外部。

根据更优选的实施例，夹持连接装置包括至少两个单元，所述至少两个单元的各个周向端部在周向上通过周向间隙分离，所述间隙形成所述至少一个轴向延伸的开口。

将夹持连接装置分为多个部分，尤其是两部分，这样，有利于将衬管部分安装至夹持连接装置。并且这样以一种简单的方式形成周向间隙。

根据更优选的实施例，衬管部分的外壁表面和夹持连接装置的内表面成型为提供彼此间的轴向锁定。

因此，衬管部分将按照有利方式轴向固定。衬管部分相对于管部分由于温差导致的任何长度的增加将在入口端发生，在入口端接触区可以相对于管部分的内壁表面自由滑动。与诸如通过强力挤压的其它替代方式相比，通过形状构造设置轴向锁定导致应力更小。

根据更优选的实施例，通过衬管部分的外壁表面的至少一个向外延伸的突起和夹持连接装置的内表面中的针对每个突起的对应形状和位置的凹部形成轴向锁定。

这是一种获得轴向锁定的简单方式。

根据更优选的实施例，仅形成一个突起作为周向延伸的凸缘。

这种凸缘和对应的凹槽对于制造来说是有利的。

根据本发明的第二方面，如下地实现了所述目标：使用本发明的减温器，尤其是根据其任一个优选实施例的减温器，将蒸汽供应至例如涡轮机的机器。

本发明的这种使用分别从与本发明的减温器及其优选实施例的优点相似的优点中获益，所述优点已在上面描述。

在从属权利要求中列出了本发明的上述优选实施例。应该理解，通过描述的优选实施例的特征的任何可能的组合以及通过这些与下面对示例的描述中所描述的特征的任何可能的组合可构成更多的优选实施例。

附图说明

图1是从出口端观看根据本发明的减温器的端视图；

图2是沿着图1的线II-II的剖面；

图3是沿着图2的线III-III的剖面，但是省略了一些细节；

图4是图1-图3的减温器的衬管部分的入口端的透视图；

图5是沿着图4的线V-V的剖面。

具体实施方式

图1和图2示出了根据本发明的示例的减温器。减温器由减温器管部分1 和注水装置2构成。减温器具有外部的管部分3。在管部分3内部有衬管部分4。该示例中的管部分3和衬管部分4二者均为圆形并同轴。在操作时，管部分2 是供应管的一部分,用于将过热蒸汽供应至涡轮机。

注水装置2用于将水喷洒至减温器管部分1中，以冷却在其中流动的过热蒸汽。注水装置的入口21连接至水源。水从入口21流入围绕减温器管部分1 的环形水管22中。

水通过多个喷嘴24进入衬管部分4内，这些喷嘴24穿过管部分3和衬管部分4。在示例中，喷嘴24的数量是四个，并且它们沿着圆周方向均匀分布。每个喷嘴24配备有雾化器23，用于以小水滴的形式提供水。喷嘴24在轴向上邻近衬管部分24的入口端41。

轴向导向的水分布管(图中未示出)在管部分3外侧从环形水管22延伸至每个雾化器23/喷嘴24。

水从入口21经环形水管22、分布管、雾化器23和喷嘴24供应至流经衬管部分4的蒸汽中，以使得蒸汽冷却。

管部分3的内径大于衬管部分4的外径。因此，通过管部分3的内壁表面 33和衬管部分4的外壁表面43形成间隙6。间隙比较小。对于直径为约700mm 的管部分3，间隙6应该大约为10至20mm。

在其入口端41，衬管部分4具有圆锥形部分44，该圆锥形部分沿着一定角度α向外延伸至管部分3的内壁表面33，并且优选地沿着圆周接触区域与其接触。圆锥形部分44的大端朝着管部分3的入口端31，因此减小蒸汽流动方向的直径。圆锥形部分示为与衬管部分的轴线形成约30°(优选在20°至40°内) 的角度α。

现在参照图3，其为沿着图2的线III-III截取的局部剖面，可以看出，圆锥形部分44可沿着圆周外区45与管部分3的内壁表面33接触。在沿着外区45 的四个均匀分布位置，可能形成的接触区由于锥形部分44中的凹部46而断开。因此，在凹部46与管部分3的内壁表面33之间形成小开口47。当管部分3的入口端31连接至供应过热蒸汽的管时，多数蒸汽将流经衬管部分4的内部，此时其在到达管部分3的出口端32之前与注入的水混合。然而，少量蒸汽将流动通过开口47进入管部分3与衬管部分4之间的间隙6。因此，蒸汽在一定程度上使管部分3变热。

作为另外一种选择，可通过在管部分的内壁表面33的可接触外区45的区域中形成凹部来获得开口。作为另外一种选择，通过穿过圆锥形部分44的钻孔来获得开口。在本发明的范围，开口的数量当然可以不为四个，并且开口的周向延伸长度以及它们在流动方向的区域大小也可变化。还应理解，圆锥形部分44可为形状非圆锥的壁部，并且作为通过与外区45的接触来定位前端41的替代选择，可通过喷嘴装置24来实现这种定位。

图4示出了衬管部分4与至管部分3的连接。在衬管部分的出口端42附近实现这种连接。将夹持连接装置5焊接至管部分3的内壁表面33并且使其夹住衬管部分4周围。该示例中的夹持连接装置5由两个独立的单元5a、5b构成。在单元5a、5b彼此相遇的两个位置，形成小的周向间隙，因此在轴向上形成开口51a、51b。这些开口中的至少一个延伸至间隙6中，因此允许进入间隙的蒸汽在衬管部分4的出口端从间隙逸出。优选地，所述开口51a、51b二者延伸至间隙中，以为间隙中的蒸汽提供两个流动路径。因此，在衬管部分4出口端42，设置至少一个开口51a、51b，其被布置为允许蒸汽流出所述内壁表面33与所述外壁表面43之间的间隙(6)形成的空间并且进入衬管部分4的端部的管部分3。可设置额外开口以在开口变堵塞的情况下备用和/或实现期望的流率。虽然如上所述，在单元5a、5b相遇之处设置小的周向间隙可方便地形成开口，但是可形成基本在轴向上从所述间隙按照其它方式延伸的开口，例如通过在夹持连接装置或者内壁或外壁表面中的一个或多个中钻孔或凹槽等。

图5是夹持连接装置5和邻近元件的放大剖面。衬管部分4的外壁表面43 设有径向延伸的突起48。突起48可为沿着整个圆周延伸的凸缘。夹持连接装置的内侧具有对应形状的凹部52，以使得突起48插入凹部52中，因此提供衬管部分4的轴向锁定。

本发明不限于上述示例，而是可在权利要求的范围内变化。例如，可使用一种不同夹持连接装置5，其形式为可旋转连接构件，例如使衬管部分4设有沿着内周对称布置的多个凸缘部分，在它们之间具有对应间隙，并且管部分3具有对应的布置方式，通过首先将衬管部分4沿轴向插入管部分3中实现内部配合，其中所述间隙和凸缘部分允许管部分移动以实现内部配合。然后，衬管部分4可旋转，以根据卡口连接原理使得凸缘部分进入管部分的凸缘部分中的凹部中。

Claims (16)

1.一种减温器，包括管部分(3)和布置在管部分(3)中并且附着于其上的衬管部分(4)，管部分(3)具有内壁表面(33)并且衬管部分(4)具有外壁表面(43)，其中在内壁表面(33)和外壁表面(43)之间，至少沿着衬管部分(4)的轴向延伸部分的大部分形成间隙(6)，其中管部分(3)和衬管部分(4)各自具有连接蒸汽供应的入口端(31、41)和蒸汽的出口端(32、42)，并且其中减温器设有布置为将水供应至衬管部分(4)内的注水装置(2)，衬管部分(4)的入口端(41)具有向外延伸的壁部(44)，形成外圆周区(45)，其中所述外圆周区(45)邻近于或者接触管部分(3)的内壁表面(33)，其中在衬管部分(4)的入口端(41)设有至少一个开口(47)，其布置为允许蒸汽进入由所述内壁表面(33)与所述外壁表面(43)之间的间隙(6)形成的空间，所述至少一个开口(47)是多个开口，并且，其特征在于，衬管部分(4)通过邻近衬管部分(4)的出口端(42)的夹持连接装置(5)附着于管部分(3)，其中夹持连接装置(5)紧固至管部分(3)的内壁表面(33)并且具有毗邻衬管部分(4)的外壁表面(43)的内表面。

2.根据权利要求1所述的减温器，其中，开口(47)在周向上均匀分布。

3.根据权利要求1所述的减温器，其中，每个开口(47)形成在所述内壁表面(33)与所述外圆周区(45)中的一个外圆周区凹部(46)之间。

4.根据权利要求1所述的减温器，其中，开口(47)的总周向延伸长度在接触区的周向长度的5-20％的范围内。

5.根据权利要求1所述的减温器，其中，在垂直于管部分的轴向延伸部分的截面中，开口(47)的总流动通过面积在所述空间的总横截面积的1-10％的范围内。

6.根据权利要求1所述的减温器，其中，在衬管部分(4)的出口端(42)设有至少一个轴向延伸的出口端开口(51a、5lb)，其布置为允许蒸汽离开由所述内壁表面(33)与所述外壁表面(43)之间的间隙(6)形成的空间。

7.根据权利要求1所述的减温器，其中，所述壁部(44)从衬管部分(4)的入口端(41)朝着管部分(3)的内壁表面(33)倾斜地向外延伸，并且在朝着管部分(3)的入口端(31)的方向上变宽。

8.根据权利要求7所述的减温器，其中，所述壁部(44)相对于衬管部分(4)的轴向的角度(α)在15°与45°之间的范围内。

9.根据权利要求7所述的减温器，其中，所述壁部(44)相对于衬管部分(4)的轴向的角度(α)在25°与35°之间。

10.根据权利要求1所述的减温器，其中，夹持连接装置(5)包括在夹持连接装置(5)的两个轴向侧之间建立连通的至少一个轴向延伸的出口端开口(51a、51b)。

11.根据权利要求10所述的减温器，其中，夹持连接装置(5)包括至少两个单元(5a、5b)，所述至少两个单元(5a、5b)的各个周向端部通过周向间隙分离，其中周向间隙形成所述至少一个所述轴向延伸的出口端开口(51a、51b)。

12.根据权利要求10所述的减温器，其中，衬管部分(4)的外壁表面(43)和夹持连接装置(5)的内表面成型为提供彼此间的轴向锁定。

13.根据权利要求12所述的减温器，其中，通过衬管部分(4)的外壁表面(43)的至少一个向外延伸的突起(48)和夹持连接装置(5)的内表面中的针对每个突起对应成型和定位的内壁表面凹部(52)形成所述轴向锁定。

14.根据权利要求13所述的减温器，其中，仅有一个形成为周向延伸的凸缘的突起(48)。

15.根据权利要求13或14所述的减温器，其中，所述夹持连接装置(5)为可旋转连接构件，衬管部分(4)设有沿着内周对称布置的多个凸缘部分，在它们之间具有对应间隙，并且管部分(3)具有对应的布置方式；其中所述间隙和凸缘部分允许管部分沿轴向移动以使所述管部分在所述减温器中适应，然后，衬管部分(4)可旋转，使得凸缘部分进入内壁表面凹部(52)中以形成卡口连接。

16.一种用于将蒸汽供应至机器的根据权利要求1-15中的任一项所述的减温器的使用。

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