CN115095397A - 一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置及分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于蒸汽高效利用领域，具体公开一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置及分离方法，该装置包括：筒体、上封头、多孔板、侧板、湿蒸汽进口、下封板、下封头、腿式支座、过热蒸汽出口、上封板、分离单元和疏水聚集系统；上封头、下封头固定连接于筒体的上方和下方，腿式支座固定连接于下封头的下方，筒体的两侧固定连接有湿蒸汽进口和过热蒸汽出口；上封板和下封板与筒体形成密闭的进气室；在上封板与下封板之间设有与其连接的多孔板；在多孔板面向过热蒸汽出口的一侧安装有分离单元；分离单元的底部连接有疏水聚集系统。本发明装置可对汽轮机高压缸排汽进行分离除湿，转换为可直接使用的辅助蒸汽，提高机组热能的利用率。

Description

一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置及分离方法

技术领域

本发明属于蒸汽高效利用领域，具体涉及一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置及分离方法。

背景技术

国内的M310类压水堆核电机组正常运行时的辅助蒸汽来源于机组蒸汽转换系统，蒸汽转换系统利用从主蒸汽母管抽取部分主蒸汽加热除盐水以产生辅助蒸汽。用高参数的主蒸汽来加热常温除盐水生产的辅助蒸汽，生产出的辅助蒸汽不仅压力、温度远低于主蒸汽，流量还少于抽取的主蒸汽流量。抽取的这部分主蒸汽没有经过汽轮机作功，其做功能力没有得到充分利用，影响了机组出力，降低了机组效率。

若将这部分主蒸汽先引入汽轮机高压缸做功、再利用高压缸排汽作为辅助蒸汽，可以提高主蒸汽的利用效率、提高机组出力。但高压缸排汽的参数虽与厂用辅助蒸汽参数相近，但湿度较大，抽出的高压缸排汽不能直接用作辅助蒸汽，必须先采取除湿措施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置及分离方法，该装置可对汽轮机高压缸排汽进行分离除湿，从而将其转换为可供辅助蒸汽系统直接使用的辅助蒸汽，提高机组热能的利用率。

实现本发明目的的技术方案：。

一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，所述装置包括：筒体、上封头、多孔板、侧板、湿蒸汽进口、下封板、下封头、腿式支座、过热蒸汽出口、上封板、分离单元和疏水聚集系统；上封头固定连接于筒体的上方，下封头固定连接于筒体的下方，腿式支座固定连接于下封头的下方，筒体的两侧分别固定连接有湿蒸汽进口和过热蒸汽出口；在筒体内的上部和下部分别固定连接有上封板和下封板，上封板和下封板与筒体形成密闭的进气室；在上封板与下封板之间设有多孔板，多孔板与上封板、下封板和筒体固定连接；侧板与筒体、上封板、下封板固定连接；在多孔板面向过热蒸汽出口的一侧安装有分离单元；分离单元的底部连接有疏水聚集系统。

所述分离单元包括分离模块、上隔板、中隔板和下隔板，上隔板位于分离模块与上封板之间，分离模块与上封板通过上隔板连接，下隔板位于分离模块与下封板之间，分离模块与下封板通过下隔板连接，中隔板位于多个分离模块之间，多个分离模块通过中隔板连接。

所述分离模块包括：框架、波纹板、单元进口、单元内部疏水空间、疏水口和单元出口，框架四周为封闭结构，框架两侧面分别设有单元进口和单元出口，框架内上部安装有波纹板，下部形成单元内部疏水空间，单元内部疏水空间底部设有疏水口，疏水口与疏水聚集系统相连。

所述疏水聚集系统包括疏水管、疏水盒和疏水出口接管组件，疏水管连接于分离模块的底部，疏水盒安装于疏水管的下方，疏水出口接管组件安装于下封头的底部。

所述装置还包括防冲挡板，防冲挡板安装于筒体内侧对应湿蒸汽进口的位置，防冲挡板与筒体连接。

所述装置还包括内衬板，内衬板安装于筒体内侧湿蒸汽进口周围，内衬板与上封板和下封板连接。

所述筒体下部设有观察孔。

所述下封头底部设有液位计接管。

所述筒体或上封头外周安装有吊耳。

一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置进行蒸汽分离除湿的方法，具体包括以下步骤：

步骤(1)、核电厂发电机组中，汽轮机高压缸入口处的新蒸汽处于饱和状态，这部分蒸汽在汽轮机高压缸中膨胀后变为湿蒸汽，被抽取进入高压缸排汽分离装置的湿蒸汽进口；

步骤(2)、湿蒸汽进入装置后首先受到防冲挡板的阻挡，吸收部分能量，避免高能量蒸汽直接冲击多孔板导致设备损坏；

步骤(3)、所述步骤(2)中经过防冲挡板的湿蒸汽继续通过多孔板，确保蒸汽沿着竖直方向较好的分布；

步骤(4)、经多孔板初步分布后的湿蒸汽进入分离模块，利用分离模块的结构特点改变水蒸汽的流动方向，将湿蒸汽中的水甩在分离器壁上；

步骤(5)、经过分离模块除湿后的蒸汽经过热蒸汽出口排出，继续为轴封系统和辅助蒸汽系统的所有用户供汽，也可以为相邻机组供汽；

步骤(6)、所述步骤(4)中分离出的水经疏水管排至疏水盒中并保持一定的水封；

步骤(7)、所述步骤(6)中的疏水在正常运行工况下送至汽水分离再热器右侧壳体疏水箱，然后送至冷凝水管路中(除氧器前)，除氧器上的控制阀控制壳体疏水箱液位，疏水在被送入冷凝水管路前，需要用泵从疏水箱中抽出；

步骤(8)、所述步骤(6)中的疏水在紧急情况下(瞬时或启动)送至冷凝器中，由控制阀控制壳体疏水箱液位。

本发明的有益技术效果在于：

1、本发明的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，可以使新蒸汽先在高压缸做功发电再从高压缸排汽中抽出，在装置中实现将参数相近的高压缸排汽经分离除湿后转换为辅助蒸汽所要求的参数，既能满足辅助蒸汽要求，又能提升机组出力，提高电厂热经济性。

2、本发明的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，将主蒸汽疏水引入参数相近的汽水分离再热器壳侧疏水箱，可高效利用充分利用疏水能量，提升机组热能的利用率；

3、本发明的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，通过将核电厂部分高压缸排汽转换为辅助蒸汽，可以使主蒸汽先在高压缸做功，提高核电厂汽轮机的发电功率，充分利用了蒸汽热量，提升机组热能的利用率；

4、本发明的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，将除湿后的高压缸排汽正常运行供给轴封系统，不同于以往采用主蒸汽作轴封蒸汽的方法，增加了高压缸进汽，充分利用了蒸汽热量，提升机组热能的利用率；

5、本发明的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置结构简单，系统设置简便，后期运维成本较低，充分利用了蒸汽和疏水的热量，能保证各工况下分离器的安全可靠运行，提高机组的安全性和经济性。

附图说明

图1为本发明所提供的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置的结构示意图；

图2为本发明所提供的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置中分离模块的结构示意图；

图3为本发明所提供的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置应用于核电厂工艺系统的流程图。

图中：1-吊耳；2-上封头；3-多孔板；4-侧板；5-中隔板；6-防冲挡板；7-湿蒸汽进口；8-内衬板；9-下封板；10-观察孔；11-下隔板；12-下封头；13-腿式支座；14-疏水出口接管组件；15-液位计接管；16-疏水盒；17-疏水管；18-过热蒸汽出口；19-分离模块；20-上隔板；21-上封板；22-框架；23-波纹板；24-单元进口；25-单元内部疏水空间；26-疏水口；27-单元出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，包括：筒体、吊耳1、上封头2、多孔板3、侧板4、中隔板5、防冲挡板6、湿蒸汽进口7、内衬板8、下封板9、观察孔10、下隔板11、下封头12、腿式支座13、疏水出口接管组件14、液位计接管15、疏水盒16、疏水管17、过热蒸汽出口18、分离模块19、上隔板20和上封板21。

上封头2固定连接于筒体的上方，用于封闭筒体上部；下封头12固定连接于筒体的下方，用于封闭筒体下部，并为筒体形成疏水储存空间；腿式支座13固定连接于下封头12的下方，用于装置的支撑。

筒体的两侧分别设有湿蒸汽进口7和过热蒸汽出口18，湿蒸汽进口7和过热蒸汽出口18与筒体固定连接，湿蒸汽进口7用于将高压缸排汽引入装置，过热蒸汽出口18用于将除湿后的过热蒸汽送至辅助蒸汽系统。

在筒体内的上部和下部分别固定连接有上封板21和下封板9，上封板21和下封板9与筒体形成密闭的进气室，上封板21用于封闭进汽室上部，下封板9用于封闭进汽室下部。

在上封板21与下封板9之间设有多孔板3，多孔板3与上封板21、下封板9和筒体固定连接，用于初步分布蒸汽。

侧板4与筒体、上封板21、下封板9固定连接，用于隔断筒体内部空间。

在多孔板3面向过热蒸汽出口18的一侧安装有分离单元，侧板4为分离单元等提供支撑，上封板21和下封板9确保湿蒸汽进入分离单元，多孔板3确保蒸汽进入分离单元前沿着竖直方向较好的分布。

分离单元包括分离模块19、上隔板20、中隔板5和下隔板11，在本实例中分离单元包括两个分离模块19，两个分离模块19呈上下分布，两个分离模块19之间通过中隔板5连接，中隔板5用于封闭进汽室两个分离单元19之间空隙，确保湿蒸汽进入分离单元；位于上方的分离模块19与上封板21之间通过上隔板20连接，上隔板20用于封闭进汽室上封板21和分离单元之间空隙，确保湿蒸汽进入分离单元；位于下方的分离模块19与下封板9之间通过下隔板11连接，下隔板11用于封闭进汽室下封板和分离单元之间空隙，确保湿蒸汽进入分离单元。

分离模块19的底部连接有疏水管17，疏水管17下方设有疏水盒16，通过疏水管17确保疏水排至疏水盒16中并通过疏水盒16聚集疏水。

下封头12的底部安装有疏水出口接管组件14，疏水出口接管组件14与疏水盒16连接，用于将疏水盒16中收集的疏水送至壳体疏水箱或凝汽器中。

如图2所示，分离模块19包括：框架22、波纹板23、单元进口24、单元内部疏水空间25、疏水口26和单元出口27，框架22四周为封闭结构，框架22两侧面分别设有单元进口24和单元出口27，框架22内上部安装有波纹板23，下部形成单元内部疏水空间25，单元内部疏水空间25底部设有疏水口26，疏水口26与疏水管17相连。经多孔板3初步分布后的湿蒸汽从单元进口24进入，经波纹板23分离后，产生的疏水进入单元内部疏水空间25，蒸汽从单元出口27排出。模块疏水口26通过与疏水管17相连，将分离出的疏水送入疏水盒16中。模块内的波纹板23采用带钩波纹板，分离效率高，临界流速大。模块与模块以及模块与侧板内件之间采用完全焊接，以避免气体短路。分离模块波纹板23材料为奥氏体不锈钢，其它与湿蒸汽接触的部件材料为铁素体不锈钢。

分离模块19分离湿蒸汽中的水以达到除湿效果，通过改变水蒸汽的流动方向将水甩在分离器壁上，然后排至相应的疏水聚集系统中。

在筒体内侧对应湿蒸汽进口7的位置安装有防冲挡板6，防冲挡板6与筒体连接，防冲挡板6用于对进入的湿蒸汽进行阻挡，吸收进口湿蒸汽的部分能量，防止蒸汽直接冲击多孔板3造成设备损坏。

在筒体内侧湿蒸汽进口7周围安装有内衬板8，内衬板8与上封板21和下封板9连接，内衬板8用于封闭进汽室进气侧部，确保湿蒸汽进入分离单元。

在筒体下部设有观察孔10，用于供运维人员观察容器内部情况。

在下封头12底部设有液位计接管15，用于连接液位计。

在筒体或上封头2外周安装有吊耳1，用于设备本体的运输起吊及翻转操作。在本实施例中，在上封头2的上部对称安装有两个吊耳1，在筒体的下部安装有一个吊耳1。

本发明的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置在某核电厂工艺系统应用的流程图如图3所示，汽轮机高压缸排汽口分为并联两路，一路通往汽水分离再热器，另外一路通往高压缸排汽分离装置。高压缸排汽分离装置的过热蒸汽出口18与机组辅助蒸汽系统相连，下方疏水出口接管组件14分为并联的两路，一路接入壳体疏水箱，一路接入凝汽器。

采用本发明的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置进行蒸汽分离除湿的方法，具体包括以下步骤：

步骤(1)、核电厂发电机组中，汽轮机高压缸入口处的新蒸汽处于饱和状态，这部分蒸汽在汽轮机高压缸中膨胀后变为湿蒸汽，被抽取进入高压缸排汽分离装置的湿蒸汽进口7；

步骤(2)、湿蒸汽进入装置后首先受到防冲挡板6的阻挡，吸收部分能量，避免高能量蒸汽直接冲击多孔板3导致设备损坏；

步骤(3)、所述步骤(2)中经过防冲挡板6的湿蒸汽继续通过多孔板3，确保蒸汽沿着竖直方向较好的分布；

步骤(4)、经多孔板3初步分布后的湿蒸汽进入分离模块19，利用分离模块19的结构特点改变水蒸汽的流动方向，将湿蒸汽中的水甩在分离器壁上；

步骤(5)、经过分离模块19除湿后的蒸汽经过热蒸汽出口18排出，继续为轴封系统和辅助蒸汽系统的所有用户供汽，也可以为相邻机组供汽；

步骤(6)、所述步骤(4)中分离出的水经疏水管17排至疏水盒16中并保持一定的水封；

步骤(7)、所述步骤(6)中的疏水在正常运行工况下送至汽水分离再热器右侧壳体疏水箱，然后送至冷凝水管路中(除氧器前)，除氧器上的控制阀控制壳体疏水箱液位，疏水在被送入冷凝水管路前，需要用泵从疏水箱中抽出；

步骤(8)、所述步骤(6)中的疏水在紧急情况下(瞬时或启动)送至冷凝器中，由控制阀控制壳体疏水箱液位。

此外，本发明的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置在不同工况下的运行方式如下：

1)预热

因为装置每年需要的启动次数很少，运行前可以不进行预热，但需要满足热梯度要求。

2)启动

高压缸汽轮机排汽管道一打开(在实际负载为0％的情况下)，装置就可以开始吸收蒸汽(如需要)。压力滑动变化(与负荷成比例)，温度也随负荷的滑动提高。

3)升负荷

需关注汽水分离再热器壳侧疏水箱液位以及本装置液位，避免液位超量程。

4)卸载/辅机故障减负荷

需关注汽水分离再热器壳侧疏水箱液位以及本装置液位，避免液位超量程。

5)汽轮机跳闸，厂内供电运行

跳闸将迅速关闭汽轮机及汽水分离再热器、高排分离器的进气口。

在孤岛运行工况下，发电机没有连接电网，只有一些辅助设备有输入，在这种情况下，制备能力受限于小负荷。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (10)

1.一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，其特征在于，所述装置包括：筒体、上封头(2)、多孔板(3)、侧板(4)、湿蒸汽进口(7)、下封板(9)、下封头(12)、腿式支座(13)、过热蒸汽出口(18)、上封板(21)、分离单元和疏水聚集系统；上封头(2)固定连接于筒体的上方，下封头(12)固定连接于筒体的下方，腿式支座(13)固定连接于下封头(12)的下方，筒体的两侧分别固定连接有湿蒸汽进口(7)和过热蒸汽出口(18)；在筒体内的上部和下部分别固定连接有上封板(21)和下封板(9)，上封板(21)和下封板(9)与筒体形成密闭的进气室；在上封板(21)与下封板(9)之间设有多孔板(3)，多孔板(3)与上封板(21)、下封板(9)和筒体固定连接；侧板(4)与筒体、上封板(21)、下封板(9)固定连接；在多孔板(3)面向过热蒸汽出口(18)的一侧安装有分离单元；分离单元的底部连接有疏水聚集系统。

2.根据权利要求1所述的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，其特征在于，所述分离单元包括分离模块(19)、上隔板(20)、中隔板(5)和下隔板(11)，上隔板(20)位于分离模块(19)与上封板(21)之间，分离模块(19)与上封板(21)通过上隔板(20)连接，下隔板(11)位于分离模块(19)与下封板(9)之间，分离模块(19)与下封板(9)通过下隔板(11)连接，中隔板(5)位于多个分离模块(19)之间，多个分离模块(19)通过中隔板(5)连接。

3.根据权利要求2所述的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，其特征在于，所述分离模块(19)包括：框架(22)、波纹板(23)、单元进口(24)、单元内部疏水空间(25)、疏水口(26)和单元出口(27)，框架(22)四周为封闭结构，框架(22)两侧面分别设有单元进口(24)和单元出口(27)，框架(22)内上部安装有波纹板(23)，下部形成单元内部疏水空间(25)，单元内部疏水空间(25)底部设有疏水口(26)，疏水口(26)与疏水聚集系统相连。

4.根据权利要求3所述的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，其特征在于，所述疏水聚集系统包括疏水管(17)、疏水盒(16)和疏水出口接管组件(14)，疏水管(17)连接于分离模块(19)的底部，疏水盒(16)安装于疏水管(17)的下方，疏水出口接管组件(14)安装于下封头(12)的底部。

5.根据权利要求4所述的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，其特征在于，所述装置还包括防冲挡板(6)，防冲挡板(6)安装于筒体内侧对应湿蒸汽进口(7)的位置，防冲挡板(6)与筒体连接。

6.根据权利要求5所述的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，其特征在于，所述装置还包括内衬板(8)，内衬板(8)安装于筒体内侧湿蒸汽进口(7)周围，内衬板(8)与上封板(21)和下封板(9)连接。

7.根据权利要求6所述的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，其特征在于，所述筒体下部设有观察孔(10)。

8.根据权利要求7所述的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，其特征在于，所述下封头(12)底部设有液位计接管(15)。

9.根据权利要求8所述的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，其特征在于，所述筒体或上封头(2)外周安装有吊耳(1)。

10.一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离方法，采用根据权利要求9所述的一种核电厂用汽轮机高压缸排汽的分离装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤(1)、核电厂发电机组中，汽轮机高压缸入口处的新蒸汽处于饱和状态，这部分蒸汽在汽轮机高压缸中膨胀后变为湿蒸汽，被抽取进入高压缸排汽分离装置的湿蒸汽进口(7)；

步骤(2)、湿蒸汽进入装置后首先受到防冲挡板(6)的阻挡，吸收部分能量，避免高能量蒸汽直接冲击多孔板(3)导致设备损坏；

步骤(3)、所述步骤(2)中经过防冲挡板(6)的湿蒸汽继续通过多孔板(3)，确保蒸汽沿着竖直方向较好的分布；

步骤(4)、经多孔板(3)初步分布后的湿蒸汽进入分离模块(19)，利用分离模块(19)的结构特点改变水蒸汽的流动方向，将湿蒸汽中的水甩在分离器壁上；

步骤(5)、经过分离模块(19)除湿后的蒸汽经过热蒸汽出口(18)排出，继续为轴封系统和辅助蒸汽系统的所有用户供汽，也可以为相邻机组供汽；

步骤(6)、所述步骤(4)中分离出的水经疏水管(17)排至疏水盒(16)中并保持一定的水封；

步骤(7)、所述步骤(6)中的疏水在正常运行工况下送至汽水分离再热器右侧壳体疏水箱，然后送至冷凝水管路中(除氧器前)，除氧器上的控制阀控制壳体疏水箱液位，疏水在被送入冷凝水管路前，需要用泵从疏水箱中抽出；

步骤(8)、所述步骤(6)中的疏水在紧急情况下(瞬时或启动)送至冷凝器中，由控制阀控制壳体疏水箱液位。

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