CN1134609C - 供水加热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种供水加热器，把传热管生成的排泄水，降低其溶解氧浓度后使其流入排泄水冷却部，其中，用管板将水室与主壳体分隔开，在主壳体内收容着由支承板支承着的传热管群，还备有对传热管群生成的排泄水进行热回收的排泄水冷却部；其特征在于，备有在传热管群上使蒸气过剩地流入的稀释冷凝室和使蒸气几乎完全冷凝的不冷凝气体室。

Description

供水加热器
本发明涉及适用于火力、原子能发电厂的供水加热器，特别涉及降低由加热源和被加热源在热交换中生成的不冷凝气体中所含的氧气向蒸气冷凝部溶解(排泄水集合部)的溶解度的供水加热器。
现有技术中，通常，适用于火力、原子能发电厂的供水加热器，用冷凝器使由蒸气透平结束膨张后的透平排气冷凝而变成水，将该冷凝的水作为供水返流到蒸气发生器时，与透平吸气进行热交换，进行再生。其构造如图9至图11所示。图9表示供水加热器的横断面。图10表示图9中A-A方向的断面图。图11表示图9的B部分的放大图。
供水加热器备有由管板1分隔开的半球状水室2和横长筒形的主壳体3。
水室2备有由分隔板4分隔开的供水入口5和供水出口6。供水入口5把从冷凝器(图未示)供给的冷凝水作为供水导入。供水出口6把在主壳体3进行热交换后预热了的供水返流到蒸气发生器(图未示)。
另一方面，主壳体3中收容着管板1和管群，该管群是由支承板7支承着的若干个U字形传热管8构成的。在该管群的中央，设置沿轴方向延伸并备有吸入口9的不冷凝气体弯曲管10。
并且，主壳体3，在其一侧面备有蒸气入口11，该蒸气入口11用于导入作为加热源的透平吸气。在距蒸气入口11一定距离的位置，备有防冲击板12，该防冲击板12用于减低透平吸气对传热管8的冲击力。
主壳体3还备有蒸气冷凝部(冷凝区)13和排泄水冷却部(排泄水区)16。蒸气冷凝部13形成在传热管8的外侧，从蒸气入口11导入的作为加热源的透平吸气，与流经传热管8内的供水进行热交换后成为温度降低了的排泄水，这时，蒸气冷凝部13收集该温度已降低的排泄水(冷凝水)。排泄水冷却部16设置在靠管板1侧，由分隔板14分隔成，从通过排泄水入口15从蒸气冷凝部13导入的排泄水中，再次进行热回收。
排泄水冷却部16中，配置着不同的挡板4，使从蒸气冷凝部13通过排泄水入口15同心地导入的含有气泡17的排泄水蛇行，此间，把该排泄水具有的热传给流经传热管8内的水后，从排泄水出口18排出，例如作为供水的加热源供给其它的供水加热器。
这样，现有的供水加热器，内部备有蒸气冷凝部13和排泄水冷却部16，把作为加热源的透平吸气的热，不遗留地传给供水，有效地利用热，提高热交换率。
但是，在最近的供水加热器中，用作为加热源的透平吸气，与作为被加热源的供水进行热交换时，该蒸气中浓缩的不冷凝气体中所含的氧气浓度成为问题。
不冷凝气体中所含的氧气，一部分溶解于冷凝排泄水中，根据亨利(ヘンリ)定律，当温度一定时，其浓度的高低受氧气压力的影响。如果无视不冷凝气体中所含的氧气，不仅热交换率降低，而且氧气高浓度地溶解到排泄水中，成为各构成部件腐蚀的原因。所以，现有的供水加热器中，如图9和图10所示，把在热交换中被浓缩的不冷凝气体中所含的氧气，收集到设于传热管8中央的不冷凝气体弯曲管10的吸入口9，从这里排出供水加热器外。该不冷凝气体量根据厂的规模而有所不同，通常设定为投入供水加热器的透平吸气量的约0.5至2.5％的范围。
但是，根据最近的研究，即使将不冷凝气体收集到不冷凝气体弯曲管10内并排出供水加热器外，在热交换中，透平吸气冷凝而成为排泄水，在该排泄水中已溶解了高浓度的氧气。下面，详细说明该氧气向排泄水中溶解的机理。
氧气向排泄水中溶解的溶解度，原则上是遵循亨利定律的。但是，当排泄水中卷入了气泡时，溶解的氧气浓度急剧升高。即，当排泄水中卷入了气泡时，该气泡在水压作用下其压力上升，透平吸气受周围排泄水的影响更加快地成为排泄水。溶解在气泡中的不冷凝气体之中，氧气的分压力上升，往排泄水中溶解的溶解度增加。于是，气泡变小，其表面的曲率增大，在表面张力的影响下，气泡的压力更加上升，透平吸气更加冷凝，不冷凝气体更加多地溶解到排泄水内，这样，气泡消失，排泄水中含有高浓度的氧气。
在该研究结果基础上，仔细地观察排泄水的动作。该供水加热器如图11所示，在与流经传热管8内的供水进行热交换过程中，在蒸气冷凝部13生成的排泄水，随着气泡17，通过排泄水入口15和分隔板14(该分隔板14支承着传热管8)的隙，流入排泄水冷却部16。因此，排泄水冷却部16以后的排泄水系统，有可能与高浓度的溶解氧接触，各构成部件可能产生腐蚀。为此，蒸气冷凝部13生成的排泄水随着气泡17流入排泄水冷却部16时，必须减低溶解氧的浓度。
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种供水加热器，该供水加热器中，在排泄水冷却部的附近，设置将不冷凝气体预先稀释的稀释冷凝部，将氧浓度低的排泄水供给排泄水冷却部，使排泄水冷却部不发生腐蚀，保持稳定状态。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种供水加热器，用管板将水室与主壳体分隔开，在主壳体内收容着由支承板支承
着的传热管群，还备有对传热管群生成的排泄水进行热回收的排泄水冷却部；其特征在于，将使蒸气过剩地流入传热管群的稀释冷凝室设置在与向排泄水冷却部的排泄水入口相邻的位置，并沿着设在主壳体上的蒸气入口的铅直方向，利用支承传热管群的支承板，形成为箱状；将使蒸气几乎完全冷凝的不冷凝气体室设置在与稀释冷凝室相邻并与排泄水冷却部相对的位置。
上述稀释冷凝室，在与其头部侧的蒸气入口之间，设有包围传热管群外侧形成的气流导引件。
上述气流导引件，备有蒸气口并且在两端部形成弯折部。
上述稀释冷凝室，备有百叶部，该百叶部与其底部闭塞板相对，由朝着闭塞板倾斜配置的平板形成。
上述稀释冷凝室备有排泄水室，该排泄水室由分隔排泄水冷却部的分隔板和隔板形成。
上述稀释冷凝室，在与不冷凝气体室分隔的支承板上，设有蒸气入口。
上述蒸气入口是蛋形板条箱状。
上述稀释冷凝室，在其底部的闭塞板上设有排泄水出口，将该排泄水出口形成为格子状。
上述闭塞板选用多孔板、网状平板和格子板中的任一种。
设在闭塞板上的排泄水出口，是将备有开口部的平板朝着传热管群配置成倾斜状的百叶部。
上述不冷凝气体室与稀释冷凝室连接，利用支承传热管的支承板，形成为箱状，并且，备有由挡板包围的不冷凝气体收集口。
上述不冷凝气体室，在分隔稀释冷凝室的支承板和相反侧支承板上，备有蒸气入口。
本发明的另一种供水加热器，用管板将水室与主壳体分隔开，在主壳体内收容着由支承
板支承着的传热管群，还备有对传热管群生成的排泄水进行热回收的排泄水冷却部；其特征在于，将使蒸气过剩地流入传热管群的稀释冷凝室设置在与向排泄水冷却部的排泄水入口相邻的位置，并沿着设在主壳体上的蒸气入口的铅直方向，利用支承传热管群的支承板，形成为箱状；将使蒸气几乎完全冷凝的不冷凝气体室设置在与稀释冷凝室相邻并与排泄水冷却部相对的位置；在上述主壳体上设有若干个蒸气入口，还备有与上述不冷凝气体室连接、设置在上述传热管群中央并沿轴方向延伸的不冷凝气体弯管。
上述不冷凝气体弯曲管备有沿着轴方向的吸入口。
本发明的效果：
如上所述，本发明的供水加热器，巧妙地利用支承传热管群的支承板形成稀释冷凝室和不冷凝气体室，并且，在稀释冷凝室的下方设置百叶部，在稀释冷凝室使不冷凝气体与未冷凝蒸气一起流入不冷凝气体室，除去不冷凝气体，在稀释冷凝室，减低与供水的热交换生成的排泄水中所含的溶解氧浓度，并且，用百叶部消灭排泄水中的气泡，使溶解氧浓度低的排泄水流入排泄水冷却部，所以，可防止排泄水系统部件因溶解氧浓度引起的腐蚀。
下面，参照附图，详细说明本发明的实施例。
图1是本发明第1实施例供水加热器的概略横断面图。
图2是图1中的C-C向断面图。
图3是图1中D部分的放大图。
图4是本发明第1实施例之第1变形例供水加热器的概略纵断面图。
图5是本发明第1实施例之第2变形例供水加热器的概略纵断面图。
图6是设置在图5所示闭塞板的排泄水出口处的百叶部的侧面图。
图7是本发明第1实施例之第3变形例供水加热器的概略纵断面图。
图8是本发明第1实施例之第4变形例供水加热器的概略横断面图。
图9是现有的供水加热器的概略横断面图。
图10是图9中A-A向断面图。
图11是图9中B部分的放大图。
图1至图3是表示本发明第1实施例之供水加热器的概略断面图。图1是供水加热器的横断面图。图2是图1中的C-C向断面图。图3是图1中D部分的放大图。
供水加热器，备有由管板19隔开的半球形水室20和横长筒形主壳体21。
水室20备有由分隔板22分隔开的供水入口23和供水出口24。供水入口23把从冷凝器(图未示)供给的冷凝水作为供水导入。供水出口24把在主壳体21进行热交换后预热了的供水返流到蒸气发生器(图未示)。
主壳体21内收容着管板19和管群，该管群是由支承板25、25a
25b、…支承着的若干个U字形传热管26构成的。
主壳体21，在其一侧面备有蒸气入口27，该蒸气入口27用于导入作为加热源的透平吸气。在距蒸气入口27一定距离的位置，备有半圆形的气流导引件28，该气流导引件28包围着作为管群的传热管26的外侧。
主壳体21内，从管板19侧起，依次备有排泄水冷却部29、稀释冷凝室30和不冷凝气体室31。
排泄水冷却部29，由管板19、顶板32、分隔板33和底板34包围成密室状，在底板34上设有排泄水入口35和排泄水出口36。在其内部备有挡板37，该挡板37支承着传热管26，并配置成不同的形式，使流路成为蛇行。
稀释冷凝室30，沿着蒸气入口27的铅直方向，位于气流导引件28(该气流导引件28包围作为管群的传热管26的外侧)的下方，在支承传热管26的支承板25a与相邻的带蒸气入口38的支承板25b之间形成为箱状，使流速加快且使较多量的蒸气(透平吸气)从气流导引件28的两端部流入。另外，该箱状的稀释冷凝室30内设有排泄水室40，该排泄水室40由分隔排泄水冷却部29的分隔板33和在头部侧开口的分隔板39形成。如图2所示，在底部设有沿主壳体21轴向延伸的闭塞板42，该闭塞板42上设有格子状的排泄水出口41。该箱状稀释冷凝室30，还备有与闭塞板42相对的百叶部43。该百叶部43如图3所示，是将平板44a、44b朝着稀释冷凝室30配置成倾斜状而构成的。
另外，如图1所示，不冷凝气体室31，与稀释冷凝室30连接，由稀释冷凝室30的支承板25b和相邻的带蒸气入口45的支承板25c形成为箱状，在其内部设有由挡板46a、46b包围的不冷凝气体收集口47。标记48是分流板，该分流板48使得从蒸气入口27通过气流导引件28分配的蒸气如图中箭头所示地、朝着头部侧传热管26和底部侧传热管26双方分流。
下面说明作用。
供水从供水入口23进入，通过水室20、传热管26反转，流到供水出口24。这时，蒸气(透平吸气)从蒸气入口27流入主壳体21内。如图1所示，蒸气通过气流导引件28如图中箭头所示地分散到传热管26。其中，沿气流导引件28流动的蒸气，如图2所示地，以较快的流速和较多的量流向通路面积窄的稀释冷凝室30底部侧的传热管26。在蒸气与流经传热管26内的供水进行热交换期间，未冷凝的蒸气，与不冷凝气体一起如图1所示地，通过支承板25b的蒸气入口38，流入不冷凝气体室31，在这里被挡板46a、46b形成为蛇行，与传热管26内的供水进行热交换。通过热交换，进一步浓缩了氧气的不冷凝气体，由不冷凝气体收集口47收集后排出供水加热器外。不冷凝气体室31中，从支承板25c的蒸气入口也流入未冷凝的蒸气，其开口面积设定为使各蒸气入口38、45流入的未冷凝蒸气量平衡。
在稀释冷凝室30冷凝了的排泄水，如图2所示地，通过设在闭塞板42上的格子状排泄水出口41被图3所示的百叶部43收集。这时，当气泡49发生时，该气泡49沿着配置成倾斜状的平板44a、44b被收集到排泄水50的自由表面，在这里与排泄水50分离。经实验证明，气泡49分离后，排泄水50中的氧溶解度约降低到现有技术的1/20。
气泡49分离后的排泄水50，通过排泄水入口35流入排泄水冷却部29，被挡板37形成为蛇行，在其蛇行期间与传热管26内的供水进行热交换，进行热回收。
在排泄水冷却部29外侧，与传热管26内的供水进行了热交换后的排泄水50，如图3所示地，从顶板32被收集到设在稀释冷凝室30内的排泄水室40，从这里通过支承传热管26的分隔板33的缝隙，流入排泄水冷却部29。
因此，含浓缩氧气的蒸气不直接从分隔板33和传热管26的缝隙侵入排泄水室40内。
这样，本实施例中，在主壳体21内，利用支承传热管26的支承板25a、25b、25c，形成箱状的稀释冷凝室30和不冷凝气体室31，并且，在稀释冷凝室30内形成排泄水室40，在稀释冷凝室30的底部侧设置百叶部43，使流速较快且多量的蒸气流入稀释冷凝室30内，使其冷凝成为排泄水，使这里的未冷凝蒸气中的不冷凝气体浓度不增加，稀释冷凝室30中产生的冷凝排泄水落下到水面，减低卷入气泡49中的氧气溶解浓度，同时，在百叶部43切实消灭汽泡后流入排泄水冷却部29，所以，可以使排泄水冷却部29保持为氧气浓度低、腐蚀性少的稳定状态。
图4是本发明第1实施例供水加热器的第1变形例的概略纵断面图。
本实施例中，在分隔稀释冷凝室30和不冷凝气体室31的支承板25b上，设有将薄板51a、51b相互组装成斜格的鸡蛋格栅状(蛋形网筐)的蒸气入口51。
本实施例中，由于在支承板25b上备有鸡蛋格栅状的蒸气入口51，可自由配置使未冷凝蒸气从稀释冷凝室30流入不冷凝气体室31的入口部，所以，提高流动效率。
图5是本发明第1实施例供水加热器的第2变形例的概略纵断面图。
本实施例中，将稀释冷凝室30形成为箱状的闭塞板42的排泄水出口55处，备有百叶部53。该百叶部53如图6所示，是把备有开口部54的平板52a、52b朝着传热管26配置成倾斜状而构成的。闭塞板42可采用多孔板、网状平板、格子板中的任何一种。
这样，本实施例中，由于在闭塞板42的排泄水出口55备有百叶部53，即使排泄水中含有气泡，该气泡也被格子状等的闭塞板42消灭，并且，使排泄水在无气泡的稳定状态下流入冷却部29。
图7是本发明第1实施例供水加热器的第3变形例的概略纵断面图。
本实施例中，在包围作为管群的传热管26外侧的气流导引件28上，形成口径较小的蒸气口56，并且，在两端部形成朝着蒸气入口38的弯折部57a、57b。
这样，本实施例中，由于在气流导引件28上备有蒸气口56，在两端部形成弯折部57a、57b，所以，限制了不与传热管接触而直接地流入不冷凝气体室31的蒸气入口38的蒸气，在稀释冷凝室30使更多的蒸气成为排泄水。
图8是本发明第1实施例供水加热器的第4变形例的概略横断面图。与第1实施例中相同的部分注以相同标记，其重复说明从略。
本实施例中，在主壳体21的一侧面，备有另一个蒸气入口58，并且，在作为管群的传热管26的中央，设有沿轴方向延伸的不冷凝气体弯曲管60，该不冷凝气体弯曲管沿着轴方向备有吸入口59。
主壳体21一侧面上的另一蒸气入口58，其设置位置这样定：即，与蒸气入口27的关系是，流入的蒸气量在热交换方面平衡。流入该另一蒸气入口58的作为加热源的蒸气，可以是透平吸气，也可以是其它机器的排气。另外，设置在传热管26中央的不冷凝气体弯曲管60，用于除去未被不冷凝气体室31捕捉的部分的不冷凝气体。
这样，本实施例中，在主壳体21的一侧面设有若干个蒸气入口57、58，该蒸气入口57、58的间距设定原则是使流入的蒸气量平衡。并且，在U字形传热管26的中央，设置不冷凝气体弯曲管60，可除去未被不冷凝气体室31捕捉的不冷凝气体。因此，能够以蒸气的局部停滞少的平衡状态与供水进行热交换，使溶解氧浓度低的排泄水流入排泄水冷却部29，将排泄水冷却部29保持为腐蚀少的稳定状态。

Claims (14)

1.一种供水加热器，用管板将水室与主壳体分隔开，在主壳体内收容着由支承板支承着的传热管群，还备有对传热管群生成的排泄水进行热回收的排泄水冷却部；其特征在于，将使蒸气过剩地流入传热管群的稀释冷凝室设置在与向排泄水冷却部的排泄水入口相邻的位置，并沿着设在主壳体上的蒸气入口的铅直方向，利用支承传热管群的支承板，形成为箱状；将使蒸气几乎完全冷凝的不冷凝气体室设置在与稀释冷凝室相邻并与排泄水冷却部相对的位置。
2.如权利要求1所述的供水加热器，其特征在于，稀释冷凝室，在与其头部侧的蒸气入口之间，设有包围传热管群外侧形成的气流导引件。
3.如权利要求2所述的供水加热器，其特征在于，气流导引件，备有蒸气口并且在两端部形成弯折部。
4.如权利要求1所述的供水加热器，其特征在于，稀释冷凝室，备有百叶部，该百叶部与其底部闭塞板相对，由朝着闭塞板倾斜配置的平板形成。
5.如权利要求4所述的供水加热器，其特征在于，稀释冷凝室备有排泄水室，该排泄水室由分隔排泄水冷却部的分隔板和隔板形成。
6.如权利要求4所述的供水加热器，其特征在于，稀释冷凝室，在与不冷凝气体室分隔的支承板上，设有蒸气入口。
7.如权利要求6所述的供水加热器，其特征在于，蒸气入口是蛋形板条箱状。
8.如权利要求1所述的供水加热器，其特征在于，稀释冷凝室，在其底部的闭塞板上设有排泄水出口，将该排泄水出口形成为格子状。
9.如权利要求8所述的供水加热器，其特征在于，闭塞板选用多孔板、网状平板和格子板中的任一种。
10.如权利要求8所述的供水加热器，其特征在于，设在闭塞板上的排泄水出口，是将备有开口部的平板朝着传热管群配置成倾斜状的百叶部。
11.如权利要求4所述的供水加热器，其特征在于，不冷凝气体室与稀释冷凝室连接，利用支承传热管的支承板，形成为箱状，并且，备有由挡板包围的不冷凝气体收集口。
12.如权利要求11所述的供水加热器，其特征在于，不冷凝气体室，在分隔稀释冷凝室的支承板和相反侧支承板上，备有蒸气入口。
13.一种供水加热器，用管板将水室与主壳体分隔开，在主壳体内收容着由支承板支承着的传热管群，还备有对传热管群生成的排泄水进行热回收的排泄水冷却部；其特征在于，将使蒸气过剩地流入传热管群的稀释冷凝室设置在与向排泄水冷却部的排泄水入口相邻的位置，并沿着设在主壳体上的蒸气入口的铅直方向，利用支承传热管群的支承板，形成为箱状；将使蒸气几乎完全冷凝的不冷凝气体室设置在与稀释冷凝室相邻并与排泄水冷却部相对的位置；在上述主壳体上设有若干个蒸气入口，还备有与上述不冷凝气体室连接、设置在上述传热管群中央并沿轴方向延伸的不冷凝气体弯管。
14.如权利要求13所述的供水加热器，其特征在于，不冷凝气体弯曲管备有沿着轴方向的吸入口。
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