CN113686166B - 一种大长径比侧向进汽凝汽器的空冷区布置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽轮机凝汽器。技术方案是：一种大长径比侧向进汽凝汽器的空冷区布置方法，包括：(1)将部分或全部换热管的靠着两端管板的部分区域用挡板包围形成两个空冷区，所述空冷区处于远离凝汽器进汽口一侧；每个空冷区设置抽气口，用于将凝汽器内的气汽混合物往外抽出；(2)所述挡板的一侧边沿与凝汽器周向壳体内壁保持间距，从而形成气汽混合物进入空冷区的入口，挡板的其余侧边沿分别与凝汽器内壁以及中间隔板密封连接；(3)每个中间隔板的周边均与凝汽器的周向壳体内壁保持距离，作为气汽混合物往空冷区流动的通道。按照该方法制造的侧向进汽凝汽器应具有换热效率高、能耗较低、结构简单以及制造成本较低的特点。

Description

一种大长径比侧向进汽凝汽器的空冷区布置方法
技术领域
本发明涉及一种汽轮机凝汽器，尤其是配套轴向排汽汽轮机的大长径比(大于3)侧向进汽凝汽器的空冷区布置方法。
背景技术
侧向进汽凝汽器(该凝汽器的进汽口直接连通汽轮机的排汽口；进汽口的进汽方向与凝汽器的长度方向相互垂直且均平行于水平面)因为维持真空的需要，需设置一定数量的管子(即换热管)用于对抽吸的气汽混合物进行冷却，以便为抽真空设备建立较低的抽吸温度而获得预定的吸入压力，引导进入凝汽器的汽流顺畅地向换热管两端流动和冷却，从而降低汽轮机的排汽阻力并维持凝汽器的运行压力。这些换热管也称为空冷管，用于预先对待抽出的气汽混合物进行冷却，空冷管在凝汽器内布置的区域称为空冷区。因轴向排汽汽轮机多为低压进汽甚至有负压进汽的机型，对排汽压力即凝汽器的冷凝压力(即进入凝汽器进汽口的进汽压力)变化极为敏感。同时，低压进汽往往流量较大，也使得侧向进汽凝汽器的面积比较大。受制于运输的尺寸限制，往往会使得侧向进汽凝汽器的长径比超过3.5甚至更高，采用通常的空冷区布置，换热面积和抽气装置的容量都需要额外的考虑。
常规的侧向进汽凝汽器(如图3、图4所示)的换热管分为主冷区管子和空冷区管子，侧向进汽凝汽器的抽气侧设置空冷区挡管(包围着多根管子的管道)，空冷区挡管贯穿凝汽器的所有中间隔板；档管内设置若干左右折流板，并布置抽气口。一般空冷区在管板中呈上下对称的布置，正对着进汽口；同时在每个空冷区的中间设置抽气口，从管板两端的空间向侧向进汽凝汽器中心吸入气汽混合物，然后从中间引入的抽气口中抽出。对于长径比大的侧向进汽凝汽器，由于空冷区较长，空冷区内折流板较多，会造成侧向进汽凝汽器在规定抽吸容量下抽吸能力不足，而导致汽轮机的排汽压力超过设计值；或者为了维持侧向进汽凝汽器正常排汽压力，而配置更大容量的抽气装置，进而产生更多的能耗。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种大长径比侧向进汽凝汽器的空冷区布置方法，按该方法制造的侧向进汽凝汽器应具有换热效率高、能耗较低、结构简单以及制造成本较低的特点。
本发明采用的技术方案是：
一种大长径比侧向进汽凝汽器的空冷区布置方法，包括：
(1)将部分或全部换热管的靠着两端管板的部分区域用挡板包围形成两个空冷区，所述空冷区处于远离凝汽器进汽口一侧；每个空冷区设置抽气口，用于将凝汽器内的气汽混合物往外抽出；
(2)所述挡板的一侧边沿与凝汽器周向壳体内壁保持间距，从而形成气汽混合物进入空冷区的入口，挡板的其余侧边沿分别与凝汽器内壁以及中间隔板密封连接；
(3)每个中间隔板的周边均与凝汽器的周向壳体内壁保持距离，作为气汽混合物往空冷区流动的通道。
每个空冷区包含多块中间隔板时，这些中间隔板位于空冷区内的部位全部开设内联孔，以便从一个抽气口中抽出空冷区内的气汽混合物。
所述抽气口设置在凝汽器的外圆周面上，并且位于每个空冷区的中间位置。
所述挡板由平板翻折而成；平板的平面平行于凝汽器的长度方向布置。
本发明的有益效果是：
1、换热管长度方向的两端由于无法正向面对进入凝汽器的进汽口，因此换热效率较低。本发明将空冷区全部设置在换热管的长度方向两端(空冷区占用换热管长度的比例可根据需要选定)，原先位于凝汽器中部正向面对进入凝汽器进汽口的部分空冷区就能作为主冷区，因而能够有效提升凝汽器的整体的换热效率，还能更好地利用细长型凝汽器中换热管两端的换热面积(被包围在空冷区的换热管不再是单纯的空冷管，也参与主冷区的换热)。
2、换热管中间段没有挡管的遮挡，汽轮机的排汽能更多的在进汽冲击区进入侧向进汽凝汽器进行冷却，并减少向凝汽器长度方向两端扩散的蒸汽流量，从而减少蒸汽的流动阻力和减轻抽气装置的负荷，降低抽气装置维持同等排汽压力的能耗和装置配置。
3、进汽口覆盖区域没有挡管的遮挡，汽轮机的排汽进入凝汽器时受到的冲击流场阻力更小。
4、气汽混合物进出空冷区的距离更短，气汽混合物能够尽快到达空冷区，并尽快抽出，能更好地维持凝汽器的真空，降低抽气装置的能耗和配置。
5、空冷区内不设折流板，并且空冷区内气汽混合物的流向与换热管的轴线呈正交状态，气汽混合物的流动阻力较小，有利于换热效率的提高。
6、在换热管两端包围的空冷区结构简单，占用管板的布置空间更小，也使得中间隔板的开孔空间更大，这样更有利于蒸汽向凝汽器长度方向两端扩散。
7、空冷区的挡板不在管子中间区域，内部不再设置折流板，易于空冷区的施工，使用的材料更少；生产成本也得以降低。
附图说明
图1为本发明实施例的主视结构示意图(剖视图)。
图2为本发明实施例的左视结构示意图(为图面清晰，图中省略全部换热管，位于凝汽器左右两端管板外侧的水室也予以省略)。
图3为现有侧向进汽凝汽器的主视结构示意图。
图4为现有侧向进汽凝汽器的左视结构示意图(为图面清晰，图中省略全部换热管，位于凝汽器左右两端管板外侧的水室也予以省略)。
具体实施方式
下面结合附图并通过附图所示实施例对本发明作进一步说明。
图3、图4所示的侧向进汽凝汽器内布置着相当数量换热管，包括主冷区2000个管子和空冷区220个管子共2220个管子，并且布置着相互平行且两两间隔一定距离的若干个中间隔板；所有的管子均一一贯穿所有的中间隔板后，两端连接管板上的接头且与管板外侧的水室连通，以在工作时通入冷凝水对进入凝汽器的蒸汽进行冷凝。
空冷区管子在凝汽器内采用挡管包围，挡管内置有折流板(图中显示是单边设置，16块折流板)。挡管贯穿凝汽器的9块中间隔板，并在管板两端断开形成气汽混合物入口，抽气口布置在凝汽器轴向的中部上下的位置。
侧向进汽凝汽器的换热管，包括挡管内的空冷区换热管和主冷区换热管，合计为2220根换热管。挡管的插入使得主冷区换热管的布管范围较接近进汽口，插入管群的挡管也使得排汽的阻力较大。
本发明的改进之处在于(参见图1、图2)：选择靠近每一端管板的2块中间隔板的间隔(间隔为管板至第二块中间隔板之间的距离，长度约占管子总长的20％)并用挡板包围远离凝汽器进汽口侧的550个管子(所包围的管子数量可以根据需要确定)作为空冷区；其中第一块中间隔板的位于上下挡板之间的部位开内联孔(使得两个隔板之间互通)，第二块用于封闭空冷区。按长度和需要的面积计算出需要包围的管子数量隔作空冷区，必要时在挡板上开导流孔作为气汽混合物的吸入口。凝汽器两个管板端各设有一个空冷区(作为推荐；每根管子在两个空冷区内的长度之和约占管子总长的40％；也可根据需要另行确定)。抽气口设置在凝汽器的外圆周面上，并位于靠近空冷区中部的位置(推荐抽气口水平抽取空冷区内的气汽混合物)。
所述挡板平行于凝汽器的长度方向布置；挡板的一侧边沿(图1中显示的是下侧边沿)与凝汽器周向壳体内壁保持间距，从而形成气汽混合物入口；挡板的其余侧边沿分别与凝汽器内壁以及中间隔板密封连接(图1中可知：挡板的左侧边沿与凝汽器周向壳体内壁密封连接，位于凝汽器长度方向两端的两侧边沿分别与管板内壁以及中间隔板密封连接)。
每个中间隔板的周边均与凝汽器的周向内壁(即圆周面内壁)保持距离，作为气汽混合物往空冷区流动的通道。
进一步地，所述挡板由平板翻折而成(图中显示翻折成三个平面)；平板的平面平行于凝汽器的长度方向布置。
进一步地，若每个空冷区包含多块中间隔板时，这些中间隔板位于空冷区内的部位全部开设内联孔，以便从一个抽气口中抽出空冷区内的气汽混合物。
对于长径比大的侧向进汽凝汽器或者较长的大型侧向进汽凝汽器，本发明所述空冷区的布置方式对凝汽器换热效率的提高、排汽阻力的降低、抽气装置能耗的降低和装置配置的轻量化能起到显著的效果，也更好地解决了细长形换热器两端换热效果差的问题，使得侧向进汽凝汽器获得更高的热力性能。同时这种空冷区的结构简单，使得整个布管区域可以更紧凑，使侧向进汽凝汽器可以获得更低的成本和更好的性能，降低系统的运行能耗，提高产品的竞争力。
图中箭头表示蒸汽(气汽混合物)的运动方向。
本发明的工作原理是：
由轴向排汽汽轮机排汽口输出的排汽(蒸汽)，进入凝汽器的进汽口后，首先与正向面对的所有的换热管进行热交换；由于排汽正对的区域没有空冷区挡管，排汽进入凝汽器的阻力更小，能更多地冷却进入的蒸汽。抽气口设置在空冷区封闭的长度方向的中间位置，更接近气汽混合物的吸入口，空冷区中不设置折流板，抽吸阻力小。气汽混合物通过挡板的入口进入空冷区，主要流动方向是沿换热管的径向流动，换热效果更好。空冷区内部不设折流板，挡板和空冷区的热管的安装更加容易。
经测算，采用本发明提供的空冷区布置方法，侧向进汽凝汽器可以提升换热效率3％以上，降低排汽阻力约10％，减少抽气阻力约50％。

Claims (4)

1.一种大长径比侧向进汽凝汽器的空冷区布置方法，包括：
(1)将部分或全部换热管的靠着两端管板的部分区域用挡板包围形成两个空冷区，所述空冷区处于远离凝汽器进汽口一侧；每个空冷区设置抽气口，用于将凝汽器内的气汽混合物往外抽出；
(2)所述挡板的一侧边沿与凝汽器周向壳体内壁保持间距，从而形成气汽混合物入口，挡板的其余侧边沿分别与凝汽器内壁以及中间隔板密封连接；
(3)每个中间隔板的周边均与凝汽器的周向壳体内壁保持距离，作为气汽混合物往空冷区流动的通道。
2.根据权利要求1所述的大长径比侧向进汽凝汽器的空冷区布置方法，其特征在于：每个空冷区包含多块中间隔板时，这些中间隔板位于空冷区内的部位全部开设内联孔，以便从抽气口中抽出空冷区内的气汽混合物。
3.根据权利要求2所述的大长径比侧向进汽凝汽器的空冷区布置方法，其特征在于：所述抽气口设置在凝汽器的外圆周面上，并且位于每个空冷区的中间位置。
4.根据权利要求3所述的大长径比侧向进汽凝汽器的空冷区布置方法，其特征在于：所述挡板由平板翻折而成；平板的平面平行于凝汽器的长度方向布置。
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