CN113251405A - 蒸汽鼓泡装置和蒸汽动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蒸汽鼓泡装置和蒸汽动力系统。其中，蒸汽鼓泡装置，包括：多层喷嘴管道，多层所述喷嘴管道依序嵌套；相邻嵌套的所述喷嘴管道包括内管道和外管道，所述内管道具有蒸汽入口，所述外管道具有蒸汽出口，所述蒸汽入口和所述蒸汽出口之间具有不规则的迷宫通道，所述迷宫通道的侧壁具有多个不同大小的消声腔室，所述迷宫通道和所述消声腔室之间通过消声孔连通。本发明给出的蒸汽鼓泡装置，降噪性能好，可消除特征频谱、降低大压差蒸汽喷注的噪声，同时，迷宫通道的设置还可避免低流量工况下凝水倒灌的现象，避免低流量“水击”。

Description

蒸汽鼓泡装置和蒸汽动力系统

技术领域

本发明涉及蒸汽动力技术领域，尤其涉及一种蒸汽鼓泡装置和蒸汽动力系统。

背景技术

海洋平台蒸汽动力系统为保证整体循环效率，冷凝压力一般较低，同时，为延缓设备氧化腐蚀，一般需要对凝水进行除氧处理。受限于海洋平台宝贵的空间及重量限制，海洋平台蒸汽动力系统可采用热力除氧装置以对凝水中溶解的氧气进行初步去除，降低凝水中溶氧量。

一般的，热力除氧装置中的蒸汽为新蒸汽或者动力系统运行过程中产生的乏汽，蒸汽压力较凝水压力明显更高，鼓泡除氧过程产生的振动噪声十分突出，一方面，振动噪声可能沿相应声路向海洋平台外部传递，影响海洋平台安静性，对周围环境造成噪声污染，另一方面，振动噪声还将向舱室内部传递，导致舱室内部噪声超标，严重影响平台工作人员生活环境的舒适性。同时高能蒸汽管路及喷注过程产生的振动还可能引发安全问题，尤其是在蒸汽流量较小时，有可能凝水周期性倒灌，诱发“水击”，对整个除氧装置产生破坏。

现有技术中，为缓解蒸汽喷注管路的振动，可采用小孔喷注、多级节流，或在管路外辐射隔振吸声材料。使用小孔喷注、多级节流等手段虽然能一定程度减小蒸汽喷注噪声，但难以到满意效果，并且压降较大，对于振动噪声突出的频谱依然难以消除。

发明内容

本发明提供一种蒸汽鼓泡装置和蒸汽动力系统，用以解决现有技术中使用小孔喷注、多级节流等手段虽然能一定程度减小蒸汽喷注噪声，但难以到满意效果，并且压降较大，对于振动噪声突出的频谱依然难以消除的缺陷，实现消除特征频谱、降低大压差蒸汽喷注的噪声的目标。

本发明提供一种蒸汽鼓泡装置，包括：

多层喷嘴管道，多层所述喷嘴管道依序嵌套；相邻嵌套的所述喷嘴管道包括内管道和外管道，所述内管道具有蒸汽入口，所述外管道具有蒸汽出口，所述蒸汽入口和所述蒸汽出口之间具有不规则的迷宫通道，所述迷宫通道的侧壁具有多个不同大小的消声腔室，所述迷宫通道和所述消声腔室之间通过消声孔连通。

根据本发明提供的一种蒸汽鼓泡装置，所述蒸汽鼓泡装置还包括盖板，所述盖板封盖于多层所述喷嘴管道的一端。

根据本发明提供的一种蒸汽鼓泡装置，最内层的所述喷嘴管道内设有管道隔板，所述管道隔板、所述盖板以及最内层的所述喷嘴管道围合形成有管道末消声腔，所述管道隔板具有管道末消声孔。

根据本发明提供的一种蒸汽鼓泡装置，所述内管道和所述外管道之间设有多个隔板，多个所述隔板不规则排列形成多个蒸汽流通腔和多个所述消声腔室，相邻的所述蒸汽流通腔通过蒸汽联通孔连通，多个所述蒸汽流通腔依序连通形成所述迷宫通道，每一所述消声腔室与其中一所述蒸汽流通腔通过消声孔连通。

根据本发明提供的一种蒸汽鼓泡装置，多层所述喷嘴管道包括第一层喷嘴管道、第二层喷嘴管道以及第三层喷嘴管道，所述第一层喷嘴管道嵌套于所述第二层喷嘴管道，所述第二层喷嘴管道嵌套于所述第三层喷嘴管道。

根据本发明提供的一种蒸汽鼓泡装置，所述第一层喷嘴管道的蒸汽入口为蒸汽注入孔，所述第二层喷嘴管道的蒸汽入口或蒸汽出口包括层间蒸汽通孔，所述蒸汽注入孔的数量具有多个，所述层间蒸汽通孔的数量具有多个，所述蒸汽注入孔和所述层间蒸汽通孔一一对应，并通过所述迷宫通道相连通。

根据本发明提供的一种蒸汽鼓泡装置，所述第二层喷嘴管道的蒸汽入口或蒸汽出口包括层间蒸汽通孔，所述第三层喷嘴管道的蒸汽出口为蒸汽喷注孔，所述层间蒸汽通孔的数量具有多个，所述蒸汽喷注孔的数量具有多个，所述蒸汽喷注孔的数量不少于所述层间蒸汽通孔的数量，每一所述层间蒸汽通孔与至少一所述蒸汽喷注孔对应，并通过所述迷宫通道相连通。

根据本发明提供的一种蒸汽鼓泡装置，最外层的所述喷嘴管道的蒸汽出口为蒸汽喷注孔，所述蒸汽喷注孔位于最外层的所述喷嘴管道的侧下方。

根据本发明提供的一种蒸汽鼓泡装置，所述蒸汽喷注孔的孔径为0.5～2mm。

本发明还提供一种蒸汽动力系统，包括蒸汽来流管路和如上述任一种所述的蒸汽鼓泡装置；

最外层的所述喷嘴管道与所述蒸汽来流管路一体成型；

或，最外层的所述喷嘴管道与所述蒸汽来流管路可拆连接。

本发明提供的蒸汽鼓泡装置和蒸汽动力系统，通过在相邻喷嘴管道之间设迷宫通道，蒸汽在迷宫通道内流动时，多层的迷宫通道使蒸汽压力平缓下降，减小了节流噪声，同时，通过在迷宫通道的侧壁设大小不同的腔室，可消除不同的特定频谱噪声，减小了喷注噪声。相较于现有技术中采用小孔喷注、多级节流等手段而言，本发明给出的蒸汽鼓泡装置，降噪性能好，可消除特征频谱、降低大压差蒸汽喷注的噪声，同时，迷宫通道的设置还可避免低流量工况下凝水倒灌的现象，避免低流量“水击”。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的蒸汽鼓泡装置的纵向截面示意图；

图2是本发明提供的蒸汽鼓泡装置的迷宫管道的平铺结构示意图；

图3是本发明提供的蒸汽动力系统的横向截面示意图；

附图标记：

10a：蒸汽入口； 10b：蒸汽出口； 10c：蒸汽联通孔；

10d：消声孔； 101：迷宫通道； 102：蒸汽流通腔室；

103：消声腔室； 104：隔板； 11：第一层喷嘴管道；

11a：蒸汽注入孔； 12：第二层喷嘴管道； 12a：层间蒸汽通孔；

13：第三层喷嘴管道； 13a：蒸汽喷注孔； 15：盖板；

16：管道末消声腔； 16a：管道末消声孔； 20：蒸汽来流管路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图3描述本发明的蒸汽鼓泡装置和蒸汽动力系统。

请结合参阅图1和图2，其中，蒸汽鼓泡装置，包括：

多层喷嘴管道，多层所述喷嘴管道依序嵌套；相邻嵌套的所述喷嘴管道包括内管道和外管道，所述内管道具有蒸汽入口10a，所述外管道具有蒸汽出口10b，所述蒸汽入口10a和所述蒸汽出口10b之间具有不规则的迷宫通道101，所述迷宫通道101的侧壁具有多个不同大小的消声腔室103，所述迷宫通道101和所述消声腔室103之间通过消声孔10d连通。

此处所说的多层喷嘴管道依序嵌套，即由内至外，喷嘴管道依序包围前一喷嘴管道，且相邻的喷嘴管道之间具有间隙，以便设置上述迷宫通道101。本实施例中，喷嘴管道呈圆管状，多层喷嘴管道同轴布置，以使得相邻喷嘴管道之间各个位置的间距保持恒定，便于设置迷宫通道101，当然，根据需要，多层喷嘴管道也可为偏心布置，或，喷嘴管道的形状也可为柱形等，不作赘述。另外，为了便于描述，此处所说的内管道和外管道是为区别相邻喷嘴管道，内管道是嵌套于外管道内的，这样，此处所说的外管道也可为另一相邻喷嘴管道的内管道，不作赘述。需知的是，蒸汽也是由内向外流动的，最外层的喷嘴管道将蒸汽喷入凝水中，实现除氧。

另外，不规则的迷宫通道101是用作供蒸汽流通的通道，此处不规则意指其形状呈非直线状，可以为蜿蜒盘曲的不规则状，也可为横纵交错的不规则状。

多个消声腔室103大小不一，此处所说的大小为其容腔体积，此处消声孔10d位圆孔，不同大小的消声腔室103可消除不同频谱的振动噪声。

本发明一实施例中，根据蒸汽来流管路20和蒸汽鼓泡装置在除氧过程中产生的特征频率，计算得到消声腔室103的大小和位置，对应设置消声腔室103，以针对消除不同频谱针对噪声。

本实施例中，通过在相邻喷嘴管道之间设迷宫通道101，蒸汽在迷宫通道101内流动时，多层的迷宫通道101使蒸汽压力平缓下降，减小了节流噪声，同时，通过在迷宫通道101的侧壁设大小不同的腔室，可消除不同的特定频谱噪声，减小了喷注噪声。相较于现有技术中采用小孔喷注、多级节流等手段而言，本发明给出的蒸汽鼓泡装置，降噪性能好，可消除特征频谱、降低大压差蒸汽喷注的噪声，同时，迷宫通道101的设置还可避免低流量工况下凝水倒灌的现象，避免低流量“水击”。

请结合参阅图3，本发明一实施例中，所述蒸汽鼓泡装置还包括盖板15，所述盖板15封盖于多层所述喷嘴管道的一端。

该盖板15封盖于多层喷嘴管道的一端，并与多层喷嘴管道相连接，本实施例中为一体成型，以将这多层喷嘴管道固定，该蒸汽鼓泡装置的另一端则用作连通蒸汽来流管路20，蒸汽来流管路20将新蒸汽或乏汽传输至最内层的喷嘴管道，通过所设的盖板15，保证蒸汽仅能从最内层的喷嘴管道的蒸汽入口10a进入，以便进行喷注除氧。根据需要，该盖板15也可为与最为层的喷嘴管道螺纹连接，并与各个喷嘴管道的端部抵接，不作赘述。

当然，在其他实施例中，也可不设盖板15，即该蒸汽鼓泡装置仅有一个入口，供蒸汽进入，不作赘述。

承接上述所设的盖板15，本实施例中，最内层的所述喷嘴管道内设有管道隔板，所述管道隔板、所述盖板15以及最内层的所述喷嘴管道围合形成有管道末消声腔16，所述管道隔板具有管道末消声孔16a。

由于蒸汽是直接朝向盖板15对流的，且管道末消声腔16的体积相较于其他的消声腔室103体积大，通过该管道末消声腔16可降低频率相对较高的噪声，进行初步降噪。本实施例中，该管道末消声孔16a位于管道隔板的中心。

请结合参阅图1和图2，本发明一实施例中，所述内管道和所述外管道之间设有多个隔板104，多个所述隔板104不规则排列形成多个蒸汽流通腔和多个所述消声腔室103，相邻的所述蒸汽流通腔通过蒸汽联通孔10c连通，多个所述蒸汽流通腔依序连通形成所述迷宫通道101，每一所述消声腔室103与其中一所述蒸汽流通腔通过消声孔10d连通。

多个隔板104相互交错布置，得到了多个腔室，其中，将蒸汽入口10a和蒸汽出口10b连通起来的腔室为蒸汽流通腔室102，蒸汽流通的方向为单向，而所形成的腔室中，与蒸汽流通腔室102连通，但不是蒸汽方向流动的腔室即为消声腔室103，通过这种简易结构可快速得到迷宫通道101和大小不一的消声腔室103，结构简单，易于制作，本实施例中，相邻蒸汽流通腔室102的隔板104即设有蒸汽联通孔10c，而消声腔室103与蒸汽流通腔室102之间的隔板104即设有消声孔10d。

具体的，该隔板104上下分别与内管道的外壁和外管道的内壁连接，通过隔板104、内管道的外壁和外管道的内壁围合形成各个腔室，本实施例中，沿喷嘴管道的长度延伸方向设多个间隔布置的横向隔板104，并在相邻的横向隔板104之间设多个间隔布置的纵向隔板104，得到迷宫通道101和消声腔室103。

在另一实施例中，优选的，迷宫通道101可以为树脉状蜿蜒布置，这样，在蒸汽流动的过程中，逐步降压的效果更佳。此外，前述的消声腔室103的形状也可不为方形，如球形等均可，不作赘述。

请结合参阅图1和图3，本发明一实施例中，多层所述喷嘴管道包括第一层喷嘴管道11、第二层喷嘴管道12以及第三层喷嘴管道13，所述第一层喷嘴管道11嵌套于所述第二层喷嘴管道12，所述第二层喷嘴管道12嵌套于所述第三层喷嘴管道13。

本实施例给出了三层喷嘴管道的设置情况，三层喷嘴管道同心布置，第一层喷嘴管道11和第二层喷嘴管道12设有迷宫通道101，第二层喷嘴管道12和第三层喷嘴管道13也设有迷宫通道101，蒸汽自第一层喷嘴管道11内通过第二层喷嘴管道12的层间联通孔流入下一层间隙空间，并最终通过位于第三层喷嘴管道13的蒸汽喷注孔13a流出，降噪性能更佳。

进一步的，所述第一层喷嘴管道11的蒸汽入口10a为蒸汽注入孔11a，所述第二层喷嘴管道12的蒸汽入口10a或蒸汽出口10b包括层间蒸汽通孔12a，所述蒸汽注入孔11a的数量具有多个，所述层间蒸汽通孔12a的数量具有多个，所述蒸汽注入孔11a和所述层间蒸汽通孔12a一一对应，并通过所述迷宫通道101相连通。

本实施例中，一个蒸汽注入孔11a对应一个层间蒸汽通孔12a，并通过迷宫通道101连通，每股迷宫通道101互不连通，保证蒸汽单向流通，以便降低噪声。

具体的，本实施例中，多个蒸汽注入孔11a沿第一层喷嘴管道11的长度方向以及圆周方向阵列排布有多个，对应的，层间喷嘴管道沿第二层喷嘴管道12的长度方向以及圆周方向阵列排布有多个

另外，所述第二层喷嘴管道12的蒸汽入口10a或蒸汽出口10b包括层间蒸汽通孔12a，所述第三层喷嘴管道13的蒸汽出口10b为蒸汽喷注孔13a，所述层间蒸汽通孔12a的数量具有多个，所述蒸汽喷注孔13a的数量具有多个，所述蒸汽喷注孔13a的数量不少于所述层间蒸汽通孔12a的数量，每一所述层间蒸汽通孔12a与至少一所述蒸汽喷注孔13a对应，并通过所述迷宫通道101相连通。

本实施例中，一个层间蒸汽通孔12a可对应至少一个蒸汽喷注孔13a，并通过迷宫通道101连通，每股迷宫通道101互不连通，也即自层间蒸汽通孔12a延伸出的迷宫通道101可分支多个支路与不同的蒸汽喷注孔13a连通，这样，可在多个位置喷注蒸汽，降低不同蒸汽喷注孔13a的蒸汽压力，进一步降噪。

上述蒸汽喷注孔13a为小孔，结合前述迷宫通道101和消声腔室103，进一步降低了喷注噪声。

进一步的，结合上述，第二层喷嘴管道12的蒸汽入口10a或蒸汽出口10b还包括中间进入孔，每一中间进入孔与至少一所述蒸汽喷注孔13a对应，并通过所述迷宫通道101相连通，该迷宫通道101与其他迷宫通道101互不连通。

这样，蒸汽还可直接通过中间进入孔直接进入蒸汽鼓泡装置，而不需从最内层的喷嘴管道进入，提高其蒸汽喷注效率。

本发明给出的多层喷嘴管道的数量大于两层，根据需要，还可设更多中间层，以进一步降压降噪。

请结合参阅图1，本发明一实施例中，最外层的所述喷嘴管道的蒸汽出口10b为蒸汽喷注孔13a，所述蒸汽喷注孔13a位于最外层的所述喷嘴管道的侧下方。

蒸汽喷注孔13a位于最外层喷嘴管道的侧下方，以便于喷注蒸汽，除氧效果好。在一实施例中，最外层喷嘴管道的两侧下方均匀对称设置多个蒸汽喷注孔13a，从而可进一步减小喷嘴蒸汽时的振动噪音。

承接上述，具体的，所述蒸汽喷注孔13a的孔径为0.5～2mm。

通过该尺寸的蒸汽喷注孔13a可缓解振动，降低噪音，优选的，蒸汽喷注孔13a的孔径为1mm。

请结合参阅图3，本发明还提供一种蒸汽动力系统，包括蒸汽来流管路20和蒸汽鼓泡装置；

最外层的所述喷嘴管道与所述蒸汽来流管路20一体成型；

或，最外层的所述喷嘴管道与所述蒸汽来流管路20可拆连接。

最外层的喷嘴管道与蒸汽来流管路20一体成型或可拆连接，以便蒸汽流通至最内层的喷嘴管道内，通过蒸汽鼓泡装置降噪。需知的是，为了避免蒸汽直接进入相邻喷嘴管道之间，相邻喷嘴管道之间通过隔板104与蒸汽来流管道隔开，使蒸汽仅从最内层喷嘴管道内壁的蒸汽入口10a进入。

请结合参阅图3，另外，在一实施例中，最外层喷嘴管道与蒸汽来流管道可拆连接时，优选的，最外层喷嘴管道与蒸汽管道可为螺纹连接，即最外层喷嘴管道的外周有外螺纹，与蒸汽管道的内螺纹螺纹连接，实现固定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种蒸汽鼓泡装置，其特征在于，包括：

多层喷嘴管道，多层所述喷嘴管道依序嵌套；相邻嵌套的所述喷嘴管道包括内管道和外管道，所述内管道具有蒸汽入口，所述外管道具有蒸汽出口，所述蒸汽入口和所述蒸汽出口之间具有不规则的迷宫通道，所述迷宫通道的侧壁具有多个不同大小的消声腔室，所述迷宫通道和所述消声腔室之间通过消声孔连通。

2.根据权利要求1所述的蒸汽鼓泡装置，其特征在于，还包括盖板，所述盖板封盖于多层所述喷嘴管道的一端。

3.根据权利要求2所述的蒸汽鼓泡装置，其特征在于，最内层的所述喷嘴管道内设有管道隔板，所述管道隔板、所述盖板以及最内层的所述喷嘴管道围合形成有管道末消声腔，所述管道隔板具有管道末消声孔。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的蒸汽鼓泡装置，其特征在于，所述内管道和所述外管道之间设有多个隔板，多个所述隔板不规则排列形成多个蒸汽流通腔和多个所述消声腔室，相邻的所述蒸汽流通腔通过蒸汽联通孔连通，多个所述蒸汽流通腔依序连通形成所述迷宫通道，每一所述消声腔室与其中一所述蒸汽流通腔通过消声孔连通。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的蒸汽鼓泡装置，其特征在于，多层所述喷嘴管道包括第一层喷嘴管道、第二层喷嘴管道以及第三层喷嘴管道，所述第一层喷嘴管道嵌套于所述第二层喷嘴管道，所述第二层喷嘴管道嵌套于所述第三层喷嘴管道。

6.根据权利要求5所述的蒸汽鼓泡装置，其特征在于，所述第一层喷嘴管道的蒸汽入口为蒸汽注入孔，所述第二层喷嘴管道的蒸汽入口或蒸汽出口包括层间蒸汽通孔，所述蒸汽注入孔的数量具有多个，所述层间蒸汽通孔的数量具有多个，所述蒸汽注入孔和所述层间蒸汽通孔一一对应，并通过所述迷宫通道相连通。

7.根据权利要求5所述的蒸汽鼓泡装置，其特征在于，所述第二层喷嘴管道的蒸汽入口或蒸汽出口包括层间蒸汽通孔，所述第三层喷嘴管道的蒸汽出口为蒸汽喷注孔，所述层间蒸汽通孔的数量具有多个，所述蒸汽喷注孔的数量具有多个，所述蒸汽喷注孔的数量不少于所述层间蒸汽通孔的数量，每一所述层间蒸汽通孔与至少一所述蒸汽喷注孔对应，并通过所述迷宫通道相连通。

8.根据权利要求1至3任意一项所述的蒸汽鼓泡装置，其特征在于，最外层的所述喷嘴管道的蒸汽出口为蒸汽喷注孔，所述蒸汽喷注孔位于最外层的所述喷嘴管道的侧下方。

9.根据权利要求8所述的蒸汽鼓泡装置，其特征在于，所述蒸汽喷注孔的孔径为0.5～2mm。

10.一种蒸汽动力系统，其特征在于，包括蒸汽来流管路和如权利要求1至9任意一项所述的蒸汽鼓泡装置；

最外层的所述喷嘴管道与所述蒸汽来流管路一体成型；

或，最外层的所述喷嘴管道与所述蒸汽来流管路可拆连接。

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