CN116761928A - 凭借直接接触式热交换器技术的压盖冷凝器滑座系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种包括作为压盖冷凝器(20)的直接接触式热交换器的压盖冷凝器滑座系统，该压盖冷凝器滑座系统被构造成收集和冷凝来自蒸汽涡轮密封系统的蒸汽，其中，蒸汽涡轮密封系统设置有空气缓冲密封装置(16)，该空气缓冲密封装置将蒸汽涡轮轴润滑油系统与蒸汽涡轮密封系统分开。
Description
技术领域
本公开涉及一种包括基于直接接触式热交换器技术的压盖冷凝器的压盖冷凝器滑座系统。本文所公开的实施方案具体地涉及经改进的热力机器，诸如蒸汽涡轮和/或发动机发电机或机械驱动站，其中，直接接触式热交换器被配置成充当压盖冷凝器。
背景技术
压盖冷凝器滑座系统用于使来自蒸汽涡轮密封系统(也称为压盖密封系统)的蒸汽冷凝，尤其是渗漏通过蒸汽涡轮的轴上的密封件的第一区段的蒸汽。具体地，如果涡轮向真空系统排气，则有必要向密封件注入密封蒸汽，以防止涡轮的低压端被吸入大气中。这种来自低压端的密封蒸汽以及来自高压端的正常渗漏将趋向于渗漏出来并且吹向轴承壳体。为了降低发生这种导致润滑油系统中出现积水的渗漏的可能性，使用压盖冷凝器滑座系统在轴密封件的外部区段处抽吸非常轻微的真空(通常为1或2英寸汞柱)。通常，压盖冷凝器壳侧压力为0.96bara。
压盖冷凝器滑座系统包括用于使蒸汽冷凝的小型热交换器以及用于提取蒸汽流的不可冷凝部分的排出装置。另外，压盖冷凝器滑座系统还包括消声器、管道、过滤器、阀门、仪器以及结构支撑件。
用于使来自蒸汽涡轮密封系统的蒸汽冷凝的热交换器(也称为压盖冷凝器)通常是水冷却式管壳式热交换器，其中，冷却水流过各个管，并且蒸汽在各个管上方流动(通过壳)。在收集冷凝物的壳的底部处设置有出口。
API标准612也要求使用管壳式热交换器作为压盖冷凝器，该API标准是与油气(石油、石化和天然气)市场领域中的蒸汽涡轮及其辅助设备相关的标准规范。其有效性和应用在世界范围内得到公认，并且其在油气技术中的适用性可以用作最终用户的直接保险标准。根据API 612规范，冷凝器标准方案应具有标称壁厚不小于1.25毫米(0.050英寸)且直径至少为15.88毫米(0.625英寸)的黄铜管或铜镍管、钢壳，以及在管侧上具有水的固定管板。根据所采用的冷却水的类型，可以选择替代形式的材料。
然而，尽管被配置成管壳式热交换器的压盖冷凝器的可靠性高，但是这种方案也存在许多缺点，例如：
a)占有面积和体积大、重量和成本高；
b)热交换容量低；
c)由于过度设计程度，因此对设备使用造成限制；
d)在管束受损的情况下，需要对管进行堵塞，使热交换容量降低；
e)管束的存在导致增加组件的复杂性；因此
f)安装和维护成本高。
直接接触式热交换器不用作压盖冷凝器，因为这种方案无法通过密封蒸汽涡轮机油来保证不发生任何潜在的冷却流体的污染。实际上，直接接触式热交换器无法满足使冷却流体和工艺流体完全分开的要求。
发明内容
根据本发明，提议将直接接触式热交换器用作热力机器(诸如蒸汽涡轮和/或发动机发电机或机械驱动站)的压盖冷凝器，尤其用在油气领域中。为此，将直接接触式热交换器与蒸汽涡轮控制系统一起使用，以通过密封蒸汽涡轮油来避免冷却流体发生任何潜在的污染。
因此，在一个方面，本文所公开的主题涉及一种包括基于直接接触式热交换器技术的压盖冷凝器的压盖冷凝器滑座系统，所述压盖冷凝器滑座系统连接到设有密封缓冲系统的蒸汽涡轮，以通过空气阻止发生任何潜在的污染。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，将容易地获得对本发明所公开的实施方案及其许多伴随的优点的更全面的理解，这同样变得更好理解，其中：
图1示出根据本公开的示例性实施方案的蒸汽涡轮密封系统和相关的压盖冷凝器滑座系统的示意图；
图2示出根据本公开的示例性实施方案的蒸汽涡轮密封系统的压盖密封件的示意图；
图3示出根据本公开的示例性实施方案的密封系统空气缓冲密封装置的示意图，该密封系统空气缓冲密封装置被布置成围绕用于蒸汽涡轮轴的轴承的油密封件，该油密封件用于与包括作为压盖冷凝器的直接接触式热交换器的压盖冷凝器系统联接；
图4示出根据本公开的示例性实施方案的用于蒸汽涡轮轴的轴承的油密封件的示意图，该油密封件用于与包括作为压盖冷凝器的直接接触式热交换器的压盖冷凝器系统联接；
图5示出根据本公开的示例性实施方案的包括作为压盖冷凝器的直接接触式热交换器的压盖冷凝器系统的示意图；并且
图6示出包括作为压盖冷凝器的直接接触式热交换器的压盖冷凝器系统的管道和仪器图(P&ID)的示意图。
具体实施方式
根据一个方面，本主题涉及一种压盖冷凝器滑座系统，该压盖冷凝器滑座系统包括作为压盖冷凝器的直接接触式热交换器。
根据另一个方面，所述压盖冷凝器滑座系统连接到设有密封缓冲系统的蒸汽涡轮，以通过空气阻止来自蒸汽涡轮密封系统且被引导到压盖冷凝器的蒸汽发生任何潜在的污染。
现在参考附图，图1示出设置有压盖密封件5和压盖密封件6的涡轮轴10，压盖密封件5和压盖密封件6各自包括多个密封件区段7。排放到真空系统、密封蒸汽中的涡轮通过蒸汽线路2注入到密封件5和密封件6中，以防止涡轮的低压端被吸入大气中。压盖冷凝器20滑座系统用于在压盖密封件5和压盖密封件6的外部区段7处抽吸非常轻微的真空(通常为1或2英寸汞柱)。来自大气环境的空气也被吸入压盖密封件5和压盖密封件6的外部区段7中，并且通过相应的蒸汽和空气排出线路4被抽吸朝向压盖冷凝器20滑座系统。图1还示出空气缓冲密封线路1，该空气缓冲密封线路在图3和图4中详细示出。
图2详细示出压盖密封件5，其中，每个区段7设置有迷宫式密封件8。图2还示出位于每个区段7和轴10之间的腔分别与蒸汽线路2的连接以及与蒸汽和空气排出线路4的连接。
图3示出空气缓冲密封装置，允许对用于使蒸汽涡轮轴10的轴承15润滑的油系统进行外部阻隔。该图示出迷宫式油密封件11，该迷宫式油密封件将包含润滑油的内部油腔14与外部空气腔13保持分开，从而避免外部空气腔13中发生任何油渗漏。外部空气腔设置有迷宫式空气密封件12。这样，只有来自外部迷宫式密封件12的残余空气被引导到压盖冷凝器并且通过被构造成能够作为真空发生器的排出装置26排放。
图4示出双迷宫式油密封件解决方案的示例，其中，通过迷宫式油密封件11使双油腔14与相应的空气腔13保持分开。
参照图5和图6，根据本公开的示例性实施方案的压盖冷凝器滑座系统包括直接接触式压盖冷凝器20，该直接接触式压盖冷凝器设置有入口21，该入口用于来自气体涡轮密封系统的空气和蒸汽混合流。在直接接触式压盖冷凝器20的顶部上设置有用于水的入口22，该水用于通过直接接触使蒸汽冷凝。为了尽最大程度地提高其功效，通过喷雾嘴29喷射水。在直接接触式压盖冷凝器20的底部处收集来自冷凝物出口23的冷凝物。
残余蒸汽连同空气一起通过出口24被抽吸到直接接触式压盖冷凝器20的较高区域中，并且通过排出装置26被引导到消声器27并且随后被引导到大气中。最后，排出装置是真空发生器，尤其是通过蒸汽入口28的蒸汽供给动力的文丘里蒸汽操作泵。
该压盖冷凝器滑座系统包括压力指示器30和温度指示器31，并且由钢制结构25支撑。
包括基于直接接触技术的压盖冷凝器的压盖冷凝器滑座系统拥有优于基于管壳技术的压盖冷凝器的许多优点，包括：
-几何结构更简单且更容易制造，因为直接接触式热交换器解决方案基于其中发生冷凝的简单容器。不需要管束。
-布局更紧凑且灵活，因为直接接触式热交换器类型的效率比传统管壳式布局更高。根据具体需求，通过优化诸如容器直径、长度和流动方向之类的易于确定的参数，可以开发出合适的设计。
-由于采用垂直布局减小了占有面积，因此安装成本更低，并且由于不存在管束极大地减少了在其寿命期间发生的任何潜在的容器损坏，因此维护成本更低。
-由于更简单的系统能够保证热效率，因此具有性能可靠性。可以通过替换喷雾器来提高性能或容易清洁。此外，消除了由于管结垢导致的任何永久性能降低。
-在各种石化应用中实现可靠且节省成本的生产，与管壳式解决方案相比，实现在15％至30％范围内的成本效益，这取决于材料和尺寸类别。
-全材料适用性，范围从碳钢到不锈钢，再到Cu/Ni钢，这取决于特定的水类型。
-符合主要设计和制造规范，因为可以不受限制地应用压力容器规范。
-相对于标准方法，完全保持了压盖系统的P&ID，因为不需要出口冷却水线路。
虽然已经依据各种特定实施方案描述了本发明的各方面，但对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离本权利要求的实质和范围的情况下，多种修改、变化和省略是可能的。
Claims (5)
1.一种包括直接接触式热交换器(20)的压盖冷凝器系统，所述压盖冷凝器系统被配置为收集和冷凝来自蒸汽涡轮密封系统的蒸汽，其中，所述直接接触式热交换器(20)是带有竖直轴的圆柱形柱，包括在所述柱的下部中的用于来自所述蒸汽涡轮密封系统的空气和蒸汽混合流的入口(21)以及在所述柱的顶部处的用于冷却水的入口(22)、在所述柱的底部处的冷凝物出口(23)以及在所述柱的上部中的残余蒸汽和空气出口(24)。
2.根据权利要求1所述的压盖冷凝器滑座系统，其中，用于冷却水的所述入口(22)设置有喷雾嘴(29)。
3.根据权利要求1所述的压盖冷凝器滑座系统，其中，所述残余蒸汽和空气出口(24)连接到被构造成能够作为真空发生器的排出装置(26)。
4.根据权利要求3所述的压盖冷凝器滑座系统，其中，所述排出装置(26)是通过蒸汽入口(28)的蒸汽供给动力的文丘里蒸汽操作泵。
5.根据权利要求3所述的压盖冷凝器滑座系统，其中，所述排出装置(26)连接到消声器(27)的下游。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |