CN111068411A - 一种研究波形板干燥器汽水分离性能的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种研究波形板干燥器汽水分离性能的系统，属于汽水分离领域。该系统由冷凝器、波形板组件、取样冷却器、供水锅炉、蒸汽锅炉、喷头、加药箱、补水箱、电导率仪、阀门、测量仪表和连接各设备的管道组成，供水锅炉产生的饱和水经过单流体喷头变为液滴，与蒸汽锅炉产生的饱和蒸汽混合进入蒸汽混合管道变为湿蒸汽，蒸汽携带者液滴进入试验件本体，经由波形板干燥器分离。被分离的水由疏水管道直接排入地坑，经过分离的湿蒸汽则直接排向大气。在波形板进口、出口以及供水锅炉产生的饱和水进行取样，对浓度进行测量。本发明可针对不同板型的波形板的分离效率以及波形板前后的压降进行测量。

Description

一种研究波形板干燥器汽水分离性能的系统

技术领域

本发明涉及一种研究波形板干燥器汽水分离性能的系统，属于波形板干燥器实验的系统设计领域。

背景技术

蒸汽发生器中，来自传热管束的汽水混合物进入汽水分离器进行初步分离，蒸汽中部分未被分离的水滴离开汽水分离器后进入干燥器。

干燥器组件是汽水分离装置中的细分离部件。作为汽水分离装置的最后一道防线，干燥器的分离性能直接影响着蒸汽发生器出口蒸汽的品质。

若干燥器的性能不能达到要求，蒸汽发生器所提供的蒸汽质量就不能满足蒸汽发生器的可靠性要求，整个汽水分离装置就不能为汽轮机提供品质合格的饱和蒸汽，这关系到汽轮机的安全性和可利用率，直接影响核电站的经济运行。

由于条件的限制，汽水分离器的试验多采用冷态试验的方式，即采用常温常压的空气作为气相工质模拟高温高压的湿蒸汽。由于冷态试验工况和实际运行工况之间参数差距较大，所以需要设计一种可在高温高压下来测量波形板干燥器分离性能的系统。

发明内容

本发明针对现有技术中的干燥器性能测量系统，提供一种能在热态条件下进行试验的系统，可用于对于波形板干燥器选型以及冷态试验对比提供实验数据以及实验依据。

本发明的目的是这样实现的：包括加药箱、补水箱、供水锅炉、蒸汽锅炉、喷雾系统、汽水混合管路、波形板实验件、冷却取样箱、水泵、冷却水池、冷却塔，喷雾系统包括多组设置在汽水混合管道上的单流体喷头和与喷头连接的带阀门的管路，波形板试验件中设置有前部折流板和双沟波形板组件；波形板组件的上段和中段分别设置有与冷却取样箱连接的管路且此管路上设置有流量计和手动调节阀门，波形板组件的上段和中段分别对应双沟波形板组件的后部和前部，波形板组件上端连接有排气管道，排气管道与波形板组件之间设至有压差计，波形板组件与气体混合管道之间的连接管路上设置有流量计和压力表，与喷头连接的带阀门的管路与供水锅炉之间的连接管路设置有温度计、压力表和流量计，蒸汽锅炉与汽水混合管道之间的连接管路设置有阀门和流量计，蒸汽锅炉与冷却取样箱之间设置有带阀门的管路，经过加药处理的原料水经泵增压后进入补水箱，之后进入供水锅炉来提供带离子的饱和水，供水锅炉提供的饱和水经过单流体喷头变为喷雾，由蒸汽锅炉提供的饱和蒸汽进入汽水混合管道并与经由喷头的喷雾混合均匀，混合均匀的蒸汽携带者液滴进入波形板实验件，在进入双沟波形板组件前，通过中段的管路对这部分汽水混合取样至取样冷却箱，双沟波形板将大部分液滴分离，经分离的液滴进入疏水槽并经疏水阀开启时排出实验装置，未被分离的液滴随着蒸汽流动到达双沟波形板后部，通过上段的管路对后部的混合蒸汽进行取样至取样冷却箱。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.冷却取样箱包括取样箱和取样冷却器，三个取样冷却器串联后一端接入水泵和冷却水池、另一端依次连接冷却塔和冷去水池，每个冷却器分别和取样箱连通。

2.双沟波形板组件的板间距可调节。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过对进入供水锅炉的水进行加药处理，可测得到波形板试验件前后的湿蒸汽中的离子浓度；本发明不止能在热态实验工况下，同时也可以在冷态试验工况下进行；其次本发明系统中的整个装置结构紧凑、控制简单、易安装维修；本发明所设计的实验装置，可对波形板的板间距进行调节，不需要通过拆卸试验件上盖或者下盖，可在试验件外部进行板间距的调整，降低了试验工况调节的复杂性，简化了试验装置的可调节装置。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是试验件内部组件示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1和图2，本发明包括加药箱3、补水箱2、供水锅炉4、蒸汽锅炉1、喷雾系统5、汽水混合管路6、波形板实验件7、冷却取样箱、水泵8、冷却水池10、冷却塔11，喷雾系统包括多组设置在汽水混合管道上的单流体喷头和与喷头连接的带阀门的管路，波形板试验件中设置有前部折流板和双沟波形板组件；波形板组件的上段和中段分别设置有与冷却取样箱连接的管路且此管路上设置有流量计和手动调节阀门，波形板组件的上段和中段分别对应双沟波形板组件的后部和前部，波形板组件上端连接有排气管道13，排气管道与波形板组件之间设至有压差计，波形板组件与气体混合管道之间的连接管路上设置有流量计和压力表，与喷头连接的带阀门的管路与供水锅炉之间的连接管路设置有温度计、压力表和流量计，蒸汽锅炉与汽水混合管道之间的连接管路设置有阀门和流量计，蒸汽锅炉与冷却取样箱之间设置有带阀门的管路，经过加药处理的原料水经泵增压后进入补水箱，之后进入供水锅炉来提供带离子的饱和水，供水锅炉提供的饱和水经过单流体喷头变为喷雾，由蒸汽锅炉提供的饱和蒸汽进入汽水混合管道并与经由喷头的喷雾混合均匀，混合均匀的蒸汽携带者液滴进入波形板实验件，在进入双沟波形板组件前，通过中段的管路对这部分汽水混合取样至取样冷却箱，双沟波形板将大部分液滴分离，经分离的液滴进入疏水槽并经疏水阀开启时排出实验装置(图中未画出)，未被分离的液滴随着蒸汽流动到达双沟波形板后部，通过上段的管路对后部的混合蒸汽进行取样至取样冷却箱。冷却取样箱包括取样箱9和取样冷却器12，三个取样冷却器串联后一端接入水泵8和冷却水池10、另一端依次连接冷却塔11和冷去水池，每个冷去器分别和取样箱连通。

本发明依次按下列顺序进行：

A、经过加药处理的原料水经水泵增压后进入补水箱，之后进入供水锅炉来提供带离子的饱和水；

B、供水锅炉提供的饱和水经过单流体喷头变为喷雾；

C、由蒸汽锅炉提供的饱和蒸汽进入汽水混合管道，与经由喷头的喷雾混合均匀；

D、混合均匀的蒸汽携带者液滴进入波形板组件，大部分液滴被波形板分离后进入疏水槽被收集排出波形板组件，未被分离的液滴与蒸汽混合排向大气；

本发明所述的实验系统的工作压力为0.01MPa-0.5MPa，可以在热态工况下进行研究，研究范围广泛。

本发明利用喷头产生的液滴与蒸汽相混合来制造湿蒸汽，作为进入波形板的汽水混合物。

该系统主要包括试验系统主要有三条管线组成：汽水混合管线、取样冷却管线、波形板试验件管线。

该系统中汽水混合管线包括蒸汽锅炉、供水锅炉、补水箱、加药箱、流量计、单流体喷头、阀门及管道组成。

取样冷却管线主要包括冷却水池、流量计、冷却取样箱、水泵、阀门。

波形板试验件管线主要包括针对热态试验所设计的试验件、压差计、疏水管道、排汽管道、疏水阀等组成。

波形板组件前后以及供水锅炉的流质需要被采样收集，用于后续浓度测量。

原料水为加药处理的水，用于后续浓度测量。

取样管线上有流量计、手动调节阀门来控制取样流量，确保等速取样，保证取样的质量。

取样管线上的取样冷却器之后设有取样(收集)箱9，用于收集采集的样品。

汽水混合管线上设有单流体喷头，用于产生液滴，之后与蒸汽混合。

波形板组件试验管线上安装压差计，用于测量波形板前后压降。

本发明的目的是这样实现的：利用加热蒸汽锅炉和供水锅炉分别提供饱和蒸汽以及饱和水，对饱和水进行加药处理并取样进行离子浓度测量，饱和水通过喷头将水打散成为液滴，一定粒径的液滴被喷入汽水混合管道与饱和蒸汽混合后进入波形板干燥器试验件，在经过波形板干燥器的前部折流板之后，进入双沟波形板组件，在进入双沟波形板组件前，对这部分汽水混合取样，取样部分湿蒸汽进入取样冷却箱，并进行离子浓度的测量，双沟波形板将大部分液滴分离，经分离的液滴进入疏水槽并被疏水阀开启排出实验装置，未被分离的液滴随着蒸汽流动到达双沟波形板后部，对后部的混合蒸汽进行取样，取样蒸汽进入取样冷却箱，并对其进行离子浓度测量。通过对饱和水的离子浓度测量以及对双沟波形板干燥器前后的离子浓度测量来计算得到双沟波形板的分离效率。

本发明的汽水混合管线包括蒸汽锅炉、供水锅炉、补水箱、加药箱、流量计、单流体喷头、阀门及管道组成。

上述管线的汽水混合提供饱和水以及饱和蒸汽，补水箱中的水经过加药箱中的药物进行加药处理，之后进入供水锅炉，通过调节阀门以及单流体喷头的喷头开启的数量来调节进入试验件的饱和水流量，并通过流量计进行测量。若流量过小，不足以增加波形板入口处的蒸汽湿度，则增加喷头的开启数量或增大阀门开度；若流量过大，则减少喷头开启数量或降低阀门开度。

本发明的取样冷却管线主要包括冷却水池、流量计、冷却取样器、取样箱、水泵、阀门等。

上述管线的工作流程为：对双沟波形板的进出口以及汽水混合管线上的饱和水进行取样，混合蒸汽或饱和水经过取样管进入冷却取样器，取样冷却器中的冷却水从冷却水池中抽取，经过水泵之后进入取样冷却器。

上述管线上的蒸汽流速需要与进入试验件的蒸汽流速达到一致才能保证等速取样从而保证取样蒸汽的质量，利用流量计对取样的蒸汽流量进测量，若流速大于或小于进入试验件的混合蒸汽流速，则调节阀门开度，将流速调节至一致。

本发明的试验件管线主要包括针对热态试验所设计的试验件、压差计、疏水管道、排汽管道、疏水阀等组成。

上述管线的工作流程为：经过混合的湿蒸汽进入试验件，被试验件分离的液滴汇合在一起经过疏水阀进入疏水管道排出试验件，湿蒸汽则经过排气管道排出试验件进入大气。在试验件前后设置了压差计测量的引压管，对波形板干燥器的压降进行测量。

本发明提供一种小型化可供热态实验的波形板分离效率测量装置(波形板实验件7)，包括：包括双沟波形板组件、波形板前部导流板、波形板下部疏水槽、波形板后部导流板、波形板后部疏水槽、后盖、上盖、压差计、可调节板间距装置、压力传感器及各连接管道和阀门。试验体汽水分离干燥器的分离元件采用双沟波形板，波形板组件前部设有斜挡板，可以改变湿蒸汽流向，同时也能减轻波形板入口蒸汽对水的携带；波形板组件上部设有压紧挡板与硅胶垫，对波形板组件上部进行密封；试验件箱体的前后两侧设有可调节波形板内蒸汽流道间距的螺栓，同时在波形板组建的蒸汽出口处有压紧螺栓，保证在调节间距过程中波形板的水平挪动；汽水分离干燥器的下部设有疏水槽，疏水槽内部有垂直挡板，为了防止已经被分离的水随蒸汽流出试验件；试验件箱体下部设有疏水斜板，减轻疏水的流动对实验系统造成的波动；经过分离的湿蒸汽携带少量液滴在试验件箱体的上部排向大气。

本发明的一种小型化可供热态实验的波形板分离效率测量装置的波形板组件是可调节板间距的双沟波纹板，所述板片所选用的材质为不锈钢，不锈钢对测量所使用的加药原料水有抗应力腐蚀性能；所述双沟波形板板间距调节装置，能够保证在不同的板间距下进行试验，同时设计件结构紧凑，停机维修频率低。

本发明提供了一种可测量波形板干燥器的分离性能实验系统，利用该系统可以高温高压的热态实验工况下对波形板的分离效率进行测量。

试验系统主要有三条管线组成：汽水混合管线、取样冷却管线、波形板试验件管线。汽水混合管线包括蒸汽锅炉、供水锅炉、补水箱、加药箱、流量计、单流体喷头、阀门及管道组成。取样冷却管线主要包括冷却水池、流量计、冷却取样箱、水泵、阀门等。试验件管线主要包括针对热态试验所设计的试验件、压差计、疏水管道、排汽管道、疏水阀等组成。

工作流程：供水锅炉产生的饱和水经过单流体喷头变为液滴，与蒸汽锅炉产生的饱和蒸汽混合进入蒸汽混合管道变为湿蒸汽，蒸汽携带者液滴进入试验件本体，经过波形板干燥器分离。被分离的水由疏水管道直接排入地坑，经过分离的湿蒸汽则直接排向大气。

如图2所示，试验体汽水分离干燥器的分离元件采用双沟波形板，波形板组件前部设有斜挡板，可以改变湿蒸汽流向，同时也能减轻波形板入口蒸汽对水的携带；波形板组件上部设有压紧挡板与硅胶垫，对波形板组件上部进行密封；试验件箱体的前后两侧设有可调节波形板内蒸汽流道间距的螺栓，同时在波形板组建的蒸汽出口处有压紧螺栓，保证在调节间距过程中波形板的水平挪动；汽水分离干燥器的下部设有疏水槽，疏水槽内部有垂直挡板，为了防止已经被分离的水随蒸汽流出试验件；试验件箱体下部设有疏水斜板，减轻疏水的流动对实验系统造成的波动；经过分离的湿蒸汽携带少量液滴在试验件箱体的上部排向大气。

综上，本发明公开了一种研究波形板干燥器汽水分离性能的系统，属于汽水分离领域。该系统由冷凝器、波形板组件、取样冷却器、供水锅炉、蒸汽锅炉、喷头、加药箱、补水箱、电导率仪、阀门、测量仪表和连接各设备的管道组成，供水锅炉产生的饱和水经过单流体喷头变为液滴，与蒸汽锅炉产生的饱和蒸汽混合进入蒸汽混合管道变为湿蒸汽，蒸汽携带者液滴进入试验件本体，经由波形板干燥器分离。被分离的水由疏水管道直接排入地坑，经过分离的湿蒸汽则直接排向大气。在波形板进口、出口以及供水锅炉产生的饱和水进行取样，对浓度进行测量。本发明可针对不同板型的波形板的分离效率以及波形板前后的压降进行测量。

Claims (3)

1.一种研究波形板干燥器汽水分离性能的系统，其特征在于：包括加药箱、补水箱、供水锅炉、蒸汽锅炉、喷雾系统、汽水混合管路、波形板实验件、冷却取样箱、水泵、冷却水池、冷却塔，喷雾系统包括多组设置在汽水混合管道上的单流体喷头和与喷头连接的带阀门的管路，波形板试验件中设置有前部折流板和双沟波形板组件；波形板组件的上段和中段分别设置有与冷却取样箱连接的管路且此管路上设置有流量计和手动调节阀门，波形板组件的上段和中段分别对应双沟波形板组件的后部和前部，波形板组件上端连接有排气管道，排气管道与波形板组件之间设至有压差计，波形板组件与气体混合管道之间的连接管路上设置有流量计和压力表，与喷头连接的带阀门的管路与供水锅炉之间的连接管路设置有温度计、压力表和流量计，蒸汽锅炉与汽水混合管道之间的连接管路设置有阀门和流量计，蒸汽锅炉与冷却取样箱之间设置有带阀门的管路，经过加药处理的原料水经泵增压后进入补水箱，之后进入供水锅炉来提供带离子的饱和水，供水锅炉提供的饱和水经过单流体喷头变为喷雾，由蒸汽锅炉提供的饱和蒸汽进入汽水混合管道并与经由喷头的喷雾混合均匀，混合均匀的蒸汽携带者液滴进入波形板实验件，在进入双沟波形板组件前，通过中段的管路对这部分汽水混合取样至取样冷却箱，双沟波形板将大部分液滴分离，经分离的液滴进入疏水槽并经疏水阀开启时排出实验装置，未被分离的液滴随着蒸汽流动到达双沟波形板后部，通过上段的管路对后部的混合蒸汽进行取样至取样冷却箱。

2.根据权利要求1所述的一种研究波形板干燥器汽水分离性能的系统，其特征在于：冷却取样箱包括取样箱和取样冷却器，三个取样冷却器串联后一端接入水泵和冷却水池、另一端依次连接冷却塔和冷去水池，每个冷却器分别和取样箱连通。

3.根据权利要求1或2所述的一种研究波形板干燥器汽水分离性能的系统，其特征在于：双沟波形板组件的板间距可调节。

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