CN115597396A - 一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器 - Google Patents

Abstract

一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器，它涉及汽轮机乏汽回收技术领域。本发明解决了现有的百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的单压三壳体凝汽器存在三个凝汽器壳体均运行在相同的背压下，导致蒸汽负荷不均匀的问题。本发明的低压凝汽器、中压凝汽器和高压凝汽器由左至右依次横向布置，低压凝汽器、中压凝汽器和高压凝汽器均为相同结构的表面式凝汽器，表面式凝汽器包括凝汽器主体和管束模块，管束模块水平设置在凝汽器主体内部，凝汽器主体内腔与管束模块之间形成凝汽器壳侧，管束模块两端与凝汽器主体外部联通形成凝汽器管侧。本发明用于回收汽轮机乏汽，建立背压的表面式凝汽器。

Description

一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器

技术领域

本发明涉及汽轮机乏汽回收技术领域，具体涉及一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器。

背景技术

在常规单压单流程凝汽器中，汽轮机排汽的较大部分是在靠近冷却水进口段的管束上凝结的，因为这里的冷却水温度较低。随着冷却水在冷却管内的流动，冷却水的温度逐渐升高，因而管束上凝结的蒸汽负荷逐渐降低。在靠近冷却水出口段的管束上，蒸汽负荷最低，因为其中冷却水温度较高。所以，在这种凝汽器中，沿管束长度方向上，蒸汽负荷是不均匀的。对双流程的凝汽器，或者虽然是单流程，但同一壳体内两个对称管束冷却管内的冷却水流方向相反时，则可在一定程度上减轻这种蒸汽负荷的不均匀性。

当汽轮机组出力超过百万千瓦甚至更高时，由于叶片长度的限制，往往需要采用三个排汽缸。相应的，需要配置三个凝汽器壳体。根据厂房布置的需要以及综合评估，三个凝汽器壳体可采取纵向布置或横向布置，但三个凝汽器壳体都运行在相同的背压下(简称单压三壳体凝汽器)，上述问题始终存在。

综上所述，现有的百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的单压三壳体凝汽器存在三个凝汽器壳体均运行在相同的背压下，导致蒸汽负荷不均匀的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的单压三壳体凝汽器存在三个凝汽器壳体均运行在相同的背压下，导致蒸汽负荷不均匀的问题，进而提供一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器。

本发明的技术方案是：

一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器，它包括低压凝汽器1、中压凝汽器2和高压凝汽器3，低压凝汽器1、中压凝汽器2和高压凝汽器3由左至右依次横向布置，低压凝汽器1、中压凝汽器2和高压凝汽器3均为相同结构的表面式凝汽器，表面式凝汽器包括凝汽器主体和管束模块，管束模块水平设置在凝汽器主体内部，凝汽器主体内腔与管束模块之间形成凝汽器壳侧，管束模块两端与凝汽器主体外部联通形成凝汽器管侧，低压凝汽器1、中压凝汽器2和高压凝汽器3的凝汽器壳侧顶部均与汽轮机排汽端联通，低压凝汽器1的凝汽器管侧进水端与外部水源连接，低压凝汽器1的凝汽器管侧出水端通过连接管道与中压凝汽器2的凝汽器管侧进水端连接，中压凝汽器2的凝汽器管侧出水端通过连接管道与高压凝汽器3的凝汽器管侧进水端连接，高压凝汽器3的凝汽器管侧出水端与外部水源连接，低压凝汽器1的凝汽器壳侧底部的凝结水输出端通过连接管道与中压凝汽器2的凝汽器壳侧底部的凝结水输入端连接，中压凝汽器2的凝汽器壳侧底部的凝结水输出端通过连接管道与高压凝汽器3的凝汽器壳侧底部的凝结水输入端连接，高压凝汽器3的凝汽器壳侧底部的凝结水输出端与外部凝结水回收装置连接。

进一步地，每个表面式凝汽器的凝汽器主体包括凝汽器壳体4、凝汽器热井5和凝汽器喉部6，凝汽器喉部6、凝汽器壳体4和凝汽器热井5由上至下依次设置，凝汽器热井5与凝汽器壳体4为一体式结构，凝汽器喉部6与凝汽器壳体4焊接连接。

进一步地，低压凝汽器1、中压凝汽器2和高压凝汽器3的凝汽器壳体4均刚性或者弹性支撑在凝汽器基础上。

进一步地，每个表面式凝汽器的管束模块的数量为四个，四个管束模块以矩形阵列的方式水平设置在凝汽器壳体4内部。

进一步地，每个管束模块包括凝汽器前水室7、凝汽器换热管束8和凝汽器后水室9，凝汽器前水室7和凝汽器后水室9分别安装在凝汽器壳体4的前后两端，凝汽器换热管束8水平安装在凝汽器壳体4内部，凝汽器换热管束8两端分别与凝汽器前水室7和凝汽器后水室9联通。

进一步地，低压凝汽器1前侧的四个凝汽器前水室7通过连接管道与外部水源连接，低压凝汽器1后侧的四个凝汽器后水室9通过连接管道与中压凝汽器2后侧的四个凝汽器后水室9连接，中压凝汽器2前侧的四个凝汽器前水室7通过连接管道与高压凝汽器3前侧的四个凝汽器前水室7连接，高压凝汽器3后侧的四个凝汽器后水室9通过连接管道与外部水源连接。

进一步地，每个凝汽器换热管束8包括两个管板10和多个换热管11，两个管板10分别相对安装在表面式凝汽器的前后两端，管板10上加工有多个换热管装配孔，多个换热管11两端分别密封插装在两个管板10上的多个换热管装配孔内，换热管11内腔与两端对应的凝汽器前水室7和凝汽器后水室9联通。

进一步地，每个凝汽器换热管束8还包括若干管支撑板12，两个管板10之间沿换热管11长度方向均匀设有若干管支撑板12，管支撑板12上加工有多个换热管装配孔，多个换热管11分别插设在管支撑板12的多个换热管装配孔内。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、通过本发明的实施，能够显著改善凝汽器换热性能，降低运行平均背压，从而提高了机组的效率；当机组发出功率相同时，多压凝汽器还能降低凝汽器及冷端系统的投资。此外，本发明将低压凝汽器壳体的凝结水导入高压凝汽器壳体，使其得到高压蒸汽的加热，这样提高了给水回热系统的初始温度，可以进一步提高循环热效率。而四进四出的设计，显著增强了三压凝汽器在百万千瓦以上出力的机组上的适应性和灵活性，突破了零部件生产的瓶颈，并有助于实现三压凝汽器管束模块的穿管发货，显著减少现场安装工作量，提升设备质量。

2、为了提升凝汽器性能，本发明采用三压设计，冷却水将依次流过低压凝汽器1、中压凝汽器2和高压凝汽器3的凝汽器壳体4，由于对每个凝汽器壳体4来说冷却水温都不一样，因此，形成了三个凝汽器壳体4依次运行在三个不同的背压下。这样设计的好处是，在低压凝汽器1的凝汽器壳体4内，冷却水温较低，而蒸汽饱和温度也较低；在高压凝汽器3的凝汽器壳体4内，冷却水温较高，而蒸汽饱和温度也较高；中压则居于前两者之间。所以，三压凝汽器壳体从根本上改善了蒸汽负荷的不均匀性，从而提高了凝汽器的传热性能，这样，也就提高了机组的经济性。

附图说明

图1是本发明的百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器的结构示意图；

图2是本发明的凝汽器换热管束8的结构示意图；

图3是本发明的三压凝汽器的冷却水流程示意图；

图4是本发明的具体实施方式四中冷却水为双进双出形式的示意图。

图中：低压凝汽器1；中压凝汽器2；高压凝汽器3；凝汽器壳体4；凝汽器热井5；凝汽器喉部6；凝汽器前水室7；凝汽器换热管束8；凝汽器后水室9；管板10；换热管11；管支撑板12。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器，它包括低压凝汽器1、中压凝汽器2和高压凝汽器3，低压凝汽器1、中压凝汽器2和高压凝汽器3由左至右依次横向布置，低压凝汽器1、中压凝汽器2和高压凝汽器3均为相同结构的表面式凝汽器，表面式凝汽器包括凝汽器主体和管束模块，管束模块水平设置在凝汽器主体内部，凝汽器主体内腔与管束模块之间形成凝汽器壳侧，管束模块两端与凝汽器主体外部联通形成凝汽器管侧，低压凝汽器1、中压凝汽器2和高压凝汽器3的凝汽器壳侧顶部均与汽轮机排汽端联通，低压凝汽器1的凝汽器管侧进水端与外部水源连接，低压凝汽器1的凝汽器管侧出水端通过连接管道与中压凝汽器2的凝汽器管侧进水端连接，中压凝汽器2的凝汽器管侧出水端通过连接管道与高压凝汽器3的凝汽器管侧进水端连接，高压凝汽器3的凝汽器管侧出水端与外部水源连接，低压凝汽器1的凝汽器壳侧底部的凝结水输出端通过连接管道与中压凝汽器2的凝汽器壳侧底部的凝结水输入端连接，中压凝汽器2的凝汽器壳侧底部的凝结水输出端通过连接管道与高压凝汽器3的凝汽器壳侧底部的凝结水输入端连接，高压凝汽器3的凝汽器壳侧底部的凝结水输出端与外部凝结水回收装置连接。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的每个表面式凝汽器的凝汽器主体包括凝汽器壳体4、凝汽器热井5和凝汽器喉部6，凝汽器喉部6、凝汽器壳体4和凝汽器热井5由上至下依次设置，凝汽器热井5与凝汽器壳体4为一体式结构，凝汽器喉部6与凝汽器壳体4焊接连接。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的低压凝汽器1、中压凝汽器2和高压凝汽器3的凝汽器壳体4均刚性或者弹性支撑在凝汽器基础上。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的每个表面式凝汽器的管束模块的数量为四个，四个管束模块以矩形阵列的方式水平设置在凝汽器壳体4内部。如此设置，区别于常规的单压三壳体凝汽器，对于三压凝汽器来说，所有冷却水将一次性依次通过低压、中压、高压凝汽器壳体，而不是均分到三个凝汽器壳体，因此，这会导致同样的流速下，单个凝汽器壳体换热管根数达到三倍。为了保障凝汽器主要零部件，如管板的生产、运输，本发明还采取特殊设计，实现冷却水四进四出，则将显著降低每块管板上的换热管根数。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

考虑半侧运行检修的需要，每个凝汽器壳体4也可以设计为对分形式。即设置两组独立的凝汽器换热管束8。则对于三压凝汽器来说，冷却水为双进双出，如图4所示。

具体实施方式五：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的每个管束模块包括凝汽器前水室7、凝汽器换热管束8和凝汽器后水室9，凝汽器前水室7和凝汽器后水室9分别安装在凝汽器壳体4的前后两端，凝汽器换热管束8水平安装在凝汽器壳体4内部，凝汽器换热管束8两端分别与凝汽器前水室7和凝汽器后水室9联通。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的低压凝汽器1前侧的四个凝汽器前水室7通过连接管道与外部水源连接，低压凝汽器1后侧的四个凝汽器后水室9通过连接管道与中压凝汽器2后侧的四个凝汽器后水室9连接，中压凝汽器2前侧的四个凝汽器前水室7通过连接管道与高压凝汽器3前侧的四个凝汽器前水室7连接，高压凝汽器3后侧的四个凝汽器后水室9通过连接管道与外部水源连接。如此设置，冷却水由低压凝汽器1的凝汽器壳体4前侧的四个凝汽器前水室7连接的外部管道导入，经过联通的换热管，与汽轮机乏汽换热升温后，由低压凝汽器1的凝汽器壳体4后侧的四个凝汽器后水室9出来；经过连接的管道，导入中压凝汽器2的凝汽器壳体4后侧的四个凝汽器后水室9，管道的连接采取近端水室与近端水室连接，远端水室与远端水室连接；冷却水经过中压凝汽器2的凝汽器壳体4内的换热管，继续与汽轮机乏汽换热升温后，再由中压凝汽器2的凝汽器壳体4前侧的四个凝汽器前水室7出来；同样的，经过连接的管道，导入高压凝汽器3的凝汽器壳体4前侧的四个凝汽器前水室7，管道的连接采取近端水室与近端水室连接，远端水室与远端水室连接；冷却水经过高压凝汽器3的凝汽器壳体4内的换热管，再一次与汽轮机乏汽换热升温后，最终由高压凝汽器3的凝汽器壳体4后侧的四个凝汽器后水室9接出，流入外部管道。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

上述所述的每个凝汽器壳体中，均能组成四个完整的管束模块，包括前侧的凝汽器前水室7和后侧的凝汽器后水室9，以及与其连接的管板10；换热管11和管支撑板12。每个管束模块均可在制造厂内完全组装好之后再发往发电厂。四个管束模块在现场拼装组成完成的凝汽器壳体。

具体实施方式七：结合图3说明本实施方式，本实施方式的每个凝汽器换热管束8包括两个管板10和多个换热管11，两个管板10分别相对安装在表面式凝汽器的前后两端，管板10上加工有多个换热管装配孔，多个换热管11两端分别密封插装在两个管板10上的多个换热管装配孔内，换热管11内腔与两端对应的凝汽器前水室7和凝汽器后水室9联通。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图3说明本实施方式，本实施方式的每个凝汽器换热管束8还包括若干管支撑板12，两个管板10之间沿换热管11长度方向均匀设有若干管支撑板12，管支撑板12上加工有多个换热管装配孔，多个换热管11分别插设在管支撑板12的多个换热管装配孔内。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

工作原理

结合图1至图3说明本发明的一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器的工作原理：冷却水由低压凝汽器1的凝汽器壳体4前侧的四个凝汽器前水室7连接的外部管道导入，经过联通的换热管，与汽轮机乏汽换热升温后，由低压凝汽器1的凝汽器壳体4后侧的四个凝汽器后水室9出来；经过连接的管道，导入中压凝汽器2的凝汽器壳体4后侧的四个凝汽器后水室9，管道的连接采取近端水室与近端水室连接，远端水室与远端水室连接；冷却水经过中压凝汽器2的凝汽器壳体4内的换热管，继续与汽轮机乏汽换热升温后，再由中压凝汽器2的凝汽器壳体4前侧的四个凝汽器前水室7出来；同样的，经过连接的管道，导入高压凝汽器3的凝汽器壳体4前侧的四个凝汽器前水室7，管道的连接采取近端水室与近端水室连接，远端水室与远端水室连接；冷却水经过高压凝汽器3的凝汽器壳体4内的换热管，再一次与汽轮机乏汽换热升温后，最终由高压凝汽器3的凝汽器壳体4后侧的四个凝汽器后水室9接出，流入外部管道。

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 (8)

1.一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器，其特征在于：它包括低压凝汽器(1)、中压凝汽器(2)和高压凝汽器(3)，低压凝汽器(1)、中压凝汽器(2)和高压凝汽器(3)由左至右依次横向布置，低压凝汽器(1)、中压凝汽器(2)和高压凝汽器(3)均为相同结构的表面式凝汽器，表面式凝汽器包括凝汽器主体和管束模块，管束模块水平设置在凝汽器主体内部，凝汽器主体内腔与管束模块之间形成凝汽器壳侧，管束模块两端与凝汽器主体外部联通形成凝汽器管侧，低压凝汽器(1)、中压凝汽器(2)和高压凝汽器(3)的凝汽器壳侧顶部均与汽轮机排汽端联通，低压凝汽器(1)的凝汽器管侧进水端与外部水源连接，低压凝汽器(1)的凝汽器管侧出水端通过连接管道与中压凝汽器(2)的凝汽器管侧进水端连接，中压凝汽器(2)的凝汽器管侧出水端通过连接管道与高压凝汽器(3)的凝汽器管侧进水端连接，高压凝汽器(3)的凝汽器管侧出水端与外部水源连接，低压凝汽器(1)的凝汽器壳侧底部的凝结水输出端通过连接管道与中压凝汽器(2)的凝汽器壳侧底部的凝结水输入端连接，中压凝汽器(2)的凝汽器壳侧底部的凝结水输出端通过连接管道与高压凝汽器(3)的凝汽器壳侧底部的凝结水输入端连接，高压凝汽器(3)的凝汽器壳侧底部的凝结水输出端与外部凝结水回收装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器，其特征在于：每个表面式凝汽器的凝汽器主体包括凝汽器壳体(4)、凝汽器热井(5)和凝汽器喉部(6)，凝汽器喉部(6)、凝汽器壳体(4)和凝汽器热井(5)由上至下依次设置，凝汽器热井(5)与凝汽器壳体(4)为一体式结构，凝汽器喉部(6)与凝汽器壳体(4)焊接连接。

3.根据权利要求2所述的一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器，其特征在于：低压凝汽器(1)、中压凝汽器(2)和高压凝汽器(3)的凝汽器壳体(4)均刚性或者弹性支撑在凝汽器基础上。

4.根据权利要求2或3所述的一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器，其特征在于：每个表面式凝汽器的管束模块的数量为四个，四个管束模块以矩形阵列的方式水平设置在凝汽器壳体(4)内部。

5.根据权利要求4所述的一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器，其特征在于：每个管束模块包括凝汽器前水室(7)、凝汽器换热管束(8)和凝汽器后水室(9)，凝汽器前水室(7)和凝汽器后水室(9)分别安装在凝汽器壳体(4)的前后两端，凝汽器换热管束(8)水平安装在凝汽器壳体(4)内部，凝汽器换热管束(8)两端分别与凝汽器前水室(7)和凝汽器后水室(9)联通。

6.根据权利要求5所述的一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器，其特征在于：低压凝汽器(1)前侧的四个凝汽器前水室(7)通过连接管道与外部水源连接，低压凝汽器(1)后侧的四个凝汽器后水室(9)通过连接管道与中压凝汽器(2)后侧的四个凝汽器后水室(9)连接，中压凝汽器(2)前侧的四个凝汽器前水室(7)通过连接管道与高压凝汽器(3)前侧的四个凝汽器前水室(7)连接，高压凝汽器(3)后侧的四个凝汽器后水室(9)通过连接管道与外部水源连接。

7.根据权利要求6所述的一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器，其特征在于：每个凝汽器换热管束(8)包括两个管板(10)和多个换热管(11)，两个管板(10)分别相对安装在表面式凝汽器的前后两端，管板(10)上加工有多个换热管装配孔，多个换热管(11)两端分别密封插装在两个管板(10)上的多个换热管装配孔内，换热管(11)内腔与两端对应的凝汽器前水室(7)和凝汽器后水室(9)联通。

8.根据权利要求7所述的一种百万千瓦以上出力的汽轮机组所配套的三压凝汽器，其特征在于：每个凝汽器换热管束(8)还包括若干管支撑板(12)，两个管板(10)之间沿换热管(11)长度方向均匀设有若干管支撑板(12)，管支撑板(12)上加工有多个换热管装配孔，多个换热管(11)分别插设在管支撑板(12)的多个换热管装配孔内。

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