CN114251952B - 一种用于凝汽器的导流结构及导流方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于凝汽器的导流结构及导流方法，属于火力发电汽轮机凝汽器装置技术领域；该结构包括壳体，该壳体的上部设置有凝汽器喉部，所述凝汽器喉部连通于低压缸排汽口；所述壳体设置有冷却液进口以及冷却液出口，在壳体内部设置有热交换管，该热交换管连通冷却液进口和冷却液出口以形成用于冷却液流通的液体通路；本发明的一种用于凝汽器的导流结构及导流方法解决了传统导流效果不佳的问题，尤其是基于传统结构在实际运行中将导致在壳体内部更大量的蒸汽横向流动，反而造成更大的汽阻问题，借助导流板与隔板的设计能够有效的使冷却效果更好，热利用效率也更高，实现高效率的冷却效果。

Description

一种用于凝汽器的导流结构及导流方法

技术领域

本发明涉及一种用于凝汽器的导流结构及导流方法，属于火力发电汽轮机凝汽器装置技术领域。

背景技术

凝汽器是汽轮机冷端系统最重要的设备，其性能直接影响机组的出力以及机组的能耗水平。凝汽器通常由喉部、以及喉部下方的壳体组成。汽轮机排汽通过喉部进行扩容后进入壳体内部，与换热管内的循环水换热，形成真空；因此提高凝汽器的换热系数，提高凝汽器的性能，降低机组运行背压在凝汽器的设计中尤为重要。

凝汽器壳侧汽阻是衡量凝汽器的一项重要指标，由于凝汽器喉部设备以及支撑结构众多，内部流场比较紊乱，通过在喉部结构中增加导流对凝汽器换热管上方的流场进行优化的方法成为降低汽阻的手段，流场优化后提高了凝汽器的整体换热系数，故而能使得凝汽器运行时背压更低，机组运行更加经济。

通过国内资料文献的检索，已经有很多机构和单位进行了这方面的研究，例如均匀出口流场的凝汽器喉部导流装置（ZL201920411237 .7），在喉部低压加热的侧面布置了多块导流板，并均布，使得凝汽器喉部下截面的蒸汽流速相近，达到流场优化的目的。但是这些手段并没有根本上带来流场优化的目的，甚至还起到了反作用，主要问题如下：

1、这类研究都基本针对凝汽器喉部进行分析，忽略了凝汽器壳体的内部结构和流场，分析比较片面。

2、通过研究分析，凝汽器壳体内部在冷凝过程中，由于凝结水温度不同，换热管方向的换热能力不同，凝结的蒸汽量也不同；如果按照喉部底部截面上的流场分布均匀方式增加的导流板，在实际运行中将导致在壳体内部更大量的蒸汽横向流动，反而造成更大的汽阻问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于凝汽器的导流结构及导流方法，结合凝汽器壳体的循环水流向，蒸汽的非均布的凝结状态，在喉部进行导流板的匹配，才能最大限度的优化流场，减小凝汽器的汽阻，提高凝汽器的整体换热水平，达到节能降耗的目的，并可用于新机设计和老机组的节能改造，结构简单，安装方便，效果明显。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于凝汽器的导流结构，包括壳体，该壳体的上部设置有凝汽器喉部，所述凝汽器喉部连通于低压缸排汽口；

所述壳体设置有冷却液进口以及冷却液出口，在壳体内部设置有热交换管，该热交换管连通冷却液进口和冷却液出口以形成用于冷却液流通的液体通路；

在凝汽器的内部设置有若干的导流板，在壳体内部还设置有若干的隔板，蒸汽通过低压缸排汽口进入到凝汽器喉部，并通过导流板进入到隔板隔离出的空间内以实现换热冷却。

进一步的，所述隔板等间距设置，以使壳体内腔分隔为若干个相等的空间，从而形成用于冷却的冷却腔体。

进一步的，所述导流板包括设置于靠近低压缸排汽口的竖直部，所述竖直部以竖直的方向设置于喉部内侧，还包括设置于竖直部下方且与竖直部连接为一体的弧形部以降低其对蒸汽的阻力。

进一步的，所述弧形部沿着竖直方向呈弧形结构以降低对蒸汽的阻力和用于蒸汽的导流。

进一步的，所述导流板设置于凝汽器喉部内部，沿冷却液进口和冷却液出口的方向，其产生的间隔逐级变小。

进一步的，所述导流板沿冷却液进口和冷却液出口的方向布置，导流板与凝汽器喉部的侧壁形成多个导流通道，该导流通道对应多个隔板所隔离出的冷却腔体。

进一步的，所述导流板沿冷却液进口和冷却液出口的方向布置，导流板与凝汽器喉部的侧壁形成多个导流通道，该导流通道与隔板所隔离出的冷却腔体一对一匹配。

进一步的，所述导流板延伸至隔板顶部处，或者，所述导流板延伸至凝汽器喉部的中部。

一种用于凝汽器的导流方法，包括以下步骤：

a、采用隔板将凝汽器的壳体内部腔体分割为若干个相等的冷却容腔，冷却容腔依次为A1、A2、A3、A4……An；凝汽器内部沿冷却液进口和冷却液出口的方向上每个冷却容腔依次凝结的蒸汽量为Q1、Q2、Q3、Q4……Qn；

b、在凝汽器的内部设置若干的导流板，通过导流板将凝汽器内部沿冷却液进口和冷却液出口的方向分割出若干导流通道，导流通道的导流量依次为B1、B2、B3、B4……Bn；

c、将导流板分为竖直部和弧形部，竖直部和弧形部为一体成型，同时，弧形板沿着竖直方向呈弧形，以用于蒸汽的导流。

进一步的，在步骤b中，凝结量Q1>Q2>Q3>Q4……Qn-1>Qn；在设置导流板时，其分割的导流通道的导流量B1>B2>B3>B4……B-1>Bn，以实现导流通道逐级减小的设置；设置方法为满足B1/Q1、B2/Q2、B3/Q3、B4/Q4……Bn/Qn比值为同一常数。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的一种用于凝汽器的导流结构及导流方法解决了传统导流效果不佳的问题，尤其是基于传统结构在实际运行中将导致在壳体内部更大量的蒸汽横向流动，反而造成更大的汽阻问题，借助导流板与隔板的设计能够有效的使冷却效果更好，热利用效率也更高，实现高效率的冷却效果；

2、通过本发明的一种用于凝汽器的导流结构及导流方法，以凝汽器换热管的凝结量作为导流分配的原则，最大限度的降低了凝汽器的汽阻，提高凝汽器的整体换热水平，降低了机组的运行背压，达到节能降耗的目的，对于老机组的供热升级改造十分便利。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的结构示意图。

图中标记：1-壳体，2-凝汽器喉部，3-低压缸排汽口，4-冷却液进口，5-冷却液出口，6-导流板，61-竖直部，62-弧形部，7-隔板。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

一种用于凝汽器的导流结构，如图1 所示，包括壳体1，该壳体1的上部设置有凝汽器喉部2，所述凝汽器喉部2连通于低压缸排汽口3；

所述壳体1设置有冷却液进口4以及冷却液出口5，在壳体1内部设置有热交换管，该热交换管连通冷却液进口4和冷却液出口5以形成用于冷却液流通的液体通路；

在凝汽器的内部设置有若干的导流板6，在壳体1内部还设置有若干的隔板7，蒸汽通过低压缸排汽口3进入到凝汽器喉部2，并通过导流板进入到隔板隔离出的空间内以实现换热冷却。

本实施例中，凝汽器属于汽轮机领域中常用的装置，而凝汽器的作用是用于蒸汽的冷却，作为具体的描述，在本结构的设计中，低压缸排汽口排出的蒸汽进入到凝汽器喉部中，由于凝汽器喉部具有用于导流的导流板，蒸汽会随着导流板的方向流动，并进入到壳体内腔内，在进入壳体内腔后，与换热管进行热交换实现冷却。蒸汽在冷却后会形成水滴，并汇集在凝汽器的底部，然后通过水管以及水泵将水抽出再次利用。

基于上述具体结构的设计基础上，作为进一步的设计，所述隔板7等间距设置，以使壳体内腔分隔为若干个相等的空间，从而形成用于冷却的冷却腔体。在结构的设计上，从冷却液入口到冷却液出口方向上，由于冷却液通路中冷却液（冷却水）的温度逐渐升高，每个冷却腔体的换热效果逐渐降低，并且，能够明确得到的对应每个冷却腔体的凝结量为Q1、Q2、Q3、Q4……Qn,凝结量满足换热条件，Q1>Q2>Q3>Q4……Qn-1>Qn ，n为自然数。通过该方式能够有效的为接下来导流板的导流量的设计提供了重要的依据。

基于上述具体结构的设计基础上，所述导流板6包括设置于靠近低压缸排汽口3的竖直部61，所述竖直部以竖直的方向设置于喉部内侧，还包括设置于竖直部下方且与竖直部连接为一体的弧形部62以降低其对蒸汽的阻力。由于喉部是一个类似于锥形结构，而在进汽口处能够按照比例进行分割，但是进入到下部后，其不能够有效的保证其分割效果。尤其是接下来是要蒸汽引入到指定的隔板，同时借助弧形结构还能够有效的降低板体结构带给蒸汽的阻力。

进一步的，作为更加具体的设计，所述弧形部62沿着竖直方向呈弧形结构以降低对蒸汽的阻力和用于蒸汽的导流。

在上述具体的结构设计上，导流板的设计不仅可以根据多个冷却容腔的凝结量来进行分割设计，也可以逐一对应，作为其中一种具体的方式，所述导流板6沿冷却液进口4和冷却液出口5的方向布置，导流板与凝汽器喉部的侧壁形成多个导流通道，该导流通道对应多个隔板所隔离出的冷却腔体。

结合上述具体结构设计的基础上，作为一个导流通道对应一个冷却容腔来进行设计，作为更加具体的设计，在上述具体结构的设计基础上，所述导流板6设置于凝汽器喉部2内部，沿冷却液进口4和冷却液出口5的方向，其产生的间隔逐级变小。

更加具体的，所述导流板6沿冷却液进口4和冷却液出口5的方向布置，导流板与凝汽器喉部的侧壁形成多个导流通道，该导流通道与隔板所隔离出的冷却腔体一对一匹配。

在上述具体的结构设计基础上，所述导流板6延伸至隔板顶部处，或者，所述导流板6延伸至凝汽器喉部的中部。

作为优选的，所述导流板6延伸至凝汽器喉部的中部。在本具体的设计当中，主要的是基于蒸汽在低压缸排汽口处的流速在90m/s左右，且进入到喉部后由于喉部的扩容，蒸汽的流速依然在60m/s。在此情况下，横向的流动相对忽略不计，从而有效的解决了横向流动造成更大的汽阻问题。

实施例2

一种用于凝汽器的导流方法，采用实施例1的一种用于凝汽器的导流结构，包括以下步骤：

a、采用隔板将凝汽器的壳体内部腔体分割为若干个相等的冷却容腔，冷却容腔依次为A1、A2、A3、A4……An；凝汽器内部沿冷却液进口和冷却液出口的方向上每个冷却容腔依次凝结的蒸汽量为Q1、Q2、Q3、Q4……Qn；

b、在凝汽器的内部设置若干的导流板，通过导流板将凝汽器内部沿冷却液进口和冷却液出口的方向分割出若干导流通道，导流通道的导流量依次为B1、B2、B3、B4……Bn；

c、将导流板分为竖直部和弧形部，竖直部和弧形部为一体成型，同时，弧形板沿着竖直方向呈弧形，以用于蒸汽的导流。

在上述具体的设计基础上，作为更加具体的，在步骤b中，凝结量Q1>Q2>Q3>Q4……Qn-1>Qn；在设置导流板时，其分割的导流通道的导流量B1>B2>B3>B4……B-1>Bn，以实现导流通道逐级减小的设置；设置方法为满足B1/Q1、B2/Q2、B3/Q3、B4/Q4……Bn/Qn比值为同一常数。

结合上述具体设计：

1、机组运行中，汽轮机排汽通过低压缸排汽口排入凝汽器喉部，凝汽器壳体内采用隔板将凝汽器壳体空间分割为等距的换热空间；汽轮机排汽进入凝汽器壳体与冷却水换热，由于冷却液进口侧水温低，换热时对数均温大，蒸汽凝结量较大，而冷却水出口侧水温较高，蒸汽的凝结量较小，使得隔板分割开的空间蒸汽冷却能力不同，每垮凝结量不同。导流板对喉部蒸汽量按照对应的每垮凝结量的多少进行不等量分配，最大限度的降低了蒸汽在凝汽器内部的横向流动，提高了凝汽器的换热能力，降低了汽轮机运行背压。

2、机组变工况运行中，汽轮机排汽量变化，在凝汽器壳体中的每个中间隔板的凝结量仍然遵循原换热比例，蒸汽通过导流板7的分配后仍然和每垮凝结量相匹配，在变工况运行中仍然能维持良好的导流特性，降低汽轮机运行背压。

综上所述：

1、本发明的一种用于凝汽器的导流结构及导流方法解决了传统导流效果不佳的问题，尤其是基于传统结构在实际运行中将导致在壳体内部更大量的蒸汽横向流动，反而造成更大的汽阻问题，借助导流板与隔板的设计能够有效的使冷却效果更好，热利用效率也更高，实现高效率的冷却效果；

2、通过本发明的一种用于凝汽器的导流结构及导流方法，以凝汽器换热管的凝结量作为导流分配的原则，最大限度的降低了凝汽器的汽阻，提高凝汽器的整体换热水平，降低了机组的运行背压，达到节能降耗的目的，对于老机组的供热升级改造十分便利。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种用于凝汽器的导流结构，其特征在于：包括壳体（1），该壳体（1）的上部设置有凝汽器喉部（2），所述凝汽器喉部（2）连通于低压缸排汽口（3）；

所述壳体（1）设置有冷却液进口（4）以及冷却液出口（5），在壳体（1）内部设置有热交换管，该热交换管连通冷却液进口（4）和冷却液出口（5）以形成用于冷却液流通的液体通路；

在凝汽器的内部设置有若干的导流板（6），在壳体（1）内部还设置有若干的隔板（7），蒸汽通过低压缸排汽口（3）进入到凝汽器喉部（2），并通过导流板进入到隔板隔离出的空间内以实现换热冷却；

在具体的导流方法中：

a、采用隔板将凝汽器的壳体内部腔体分割为若干个相等的冷却容腔，冷却容腔依次为A1、A2、A3、A4……An；凝汽器内部沿冷却液进口和冷却液出口的方向上每个冷却容腔依次凝结的蒸汽量为Q1、Q2、Q3、Q4……Qn；

b、在凝汽器的内部设置若干的导流板，通过导流板将凝汽器内部沿冷却液进口和冷却液出口的方向分割出若干导流通道，导流通道的导流量依次为B1、B2、B3、B4……Bn；

c、将导流板分为竖直部和弧形部，竖直部和弧形部为一体成型，同时，弧形板沿着竖直方向呈弧形，以用于蒸汽的导流；

步骤b中，凝结量Q1>Q2>Q3>Q4……Qn-1 >Qn；在设置导流板时，其分割的导流通道的导流量B1>B2>B3>B4……B-1>Bn，以实现导流通道逐级减小的设置；设置方法为满足B1/Q1、B2/Q2、B3/Q3、B4/Q4……Bn/Qn比值为同一常数。

2.如权利要求1所述的一种用于凝汽器的导流结构，其特征在于：所述隔板（7）等间距设置，以使壳体内腔分隔为若干个相等的空间，从而形成用于冷却的冷却腔体。

3.如权利要求1所述的一种用于凝汽器的导流结构，其特征在于：所述导流板（6）包括设置于靠近低压缸排汽口（3）的竖直部（61），所述竖直部以竖直的方向设置于喉部内侧，还包括设置于竖直部下方且与竖直部连接为一体的弧形部（62）以降低其对蒸汽的阻力。

4.如权利要求3所述的一种用于凝汽器的导流结构，其特征在于：所述弧形部（62）沿着竖直方向呈弧形结构以降低对蒸汽的阻力和用于蒸汽的导流。

5.如权利要求1所述的一种用于凝汽器的导流结构，其特征在于：所述导流板（6）设置于凝汽器喉部（2）内部，沿冷却液进口（4）和冷却液出口（5）的方向，其产生的间隔逐级变小。

6.如权利要求1所述的一种用于凝汽器的导流结构，其特征在于：所述导流板（6）沿冷却液进口（4）和冷却液出口（5）的方向布置，导流板与凝汽器喉部的侧壁形成多个导流通道，该导流通道对应多个隔板所隔离出的冷却腔体。

7.如权利要求1所述的一种用于凝汽器的导流结构，其特征在于：所述导流板（6）沿冷却液进口（4）和冷却液出口（5）的方向布置，导流板与凝汽器喉部的侧壁形成多个导流通道，该导流通道与隔板所隔离出的冷却腔体一对一匹配。

8.如权利要求1所述的一种用于凝汽器的导流结构，其特征在于：所述导流板（6）延伸至隔板顶部处，或者，所述导流板（6）延伸至凝汽器喉部的中部。