CN207600241U - 混合式空冷凝汽器管束及使用该混合式管束的空冷凝汽器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混合式空冷凝汽器管束，包括顺流翅片管和逆流翅片管，顺流翅片管和逆流翅片管并列放置，顺流翅片管设置在用于与空冷凝汽器管束进行热交换的风的上游，所述逆流翅片管设置在用于与空冷凝汽器管束进行热交换的风的下游。本实用新型混合式空冷凝汽器管束通过顺流翅片管为逆流翅片管加热，不需要其它辅助加热设备即能够防止逆流翅片管结冰冻堵，节能、环保；另外，顺流翅片管和逆流翅片管排列紧凑，适用于小型单元。本实用新型还公开了一种空冷凝汽器，该空冷凝汽器包括上述混合式空冷凝汽器管束。

Description

混合式空冷凝汽器管束及使用该混合式管束的空冷凝汽器

技术领域

本实用新型涉及热交换设备领域，具体涉及一种空冷凝汽器，尤其涉及一种使用该混合式空冷凝汽器管束的空冷凝汽器。

背景技术

目前，空冷凝汽器不同于普通的空冷换热器，它是在负压环境下将汽轮机排汽冷凝成凝结水的一种产品，已经广泛应用于冶金、化工、电站等各种工业以及科研和民用等领域，翅片管是空冷凝汽器的核心设备。但是，现有的空冷凝汽器设备体积普遍较大，难以应用于小型单元或者空间。另外，现有的空冷凝汽器的顺流翅片管和逆流翅片管是单独成套的，分为顺流管束和逆流管束。空冷凝汽器在运行过程中，由于多种原因(例如，微量泄露)，空冷凝汽器管束内的气体介质会带入一些非介质不凝气体，非介质不凝气体在管束内会不断积累，越来越多。不断积累的非介质不凝气体会占据管束内部的部分空间，减少了有效换热面积，且对管束内的介质流动产生阻力，从而在管束内形成局部“死区”。由于大部分蒸汽在顺流管束中冷凝，流经逆流管束的蒸汽较少，在严寒(例如，零下20摄氏度以下)时，少部分水蒸汽会流经该“死区”并冷凝成水进而凝固成冰或者直接凝华成冰，引发冻管。冻管将影响排气效果，甚至会造成管子冻裂，排汽效果不足时，空冷凝汽器背压急剧升高，汽轮机运行效率下降。还有，现有空冷凝汽器是按照美国传热协会HEI标准执行的KD系统，顺流和逆流管束分为不同单元运行，不能实现自加热功能。对于单元数量少且使用无缝翅片管的空冷凝汽器，KD系统无法发挥其优势。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种能够应用于小型单元的混合式空冷凝汽器管束，该混合式空冷凝汽器管束无需外部辅助加热装置即能持续加热逆流翅片管，防止逆流翅片管出现冻堵，进而保护空冷凝汽器管束，改善排气效果，进而提升汽轮机运行效率。本实用新型的目的之二在于提供一种采用上述混合式空冷凝汽器管束的空冷凝汽器，该空冷凝汽器具有上述混合式空冷凝汽器管束的所有有点。

本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：

混合式空冷凝汽器管束，包括顺流翅片管和逆流翅片管，所述顺流翅片管和逆流翅片管并列放置，所述顺流翅片管设置在用于与空冷凝汽器管束进行热交换的风的上游，所述逆流翅片管设置在用于与空冷凝汽器管束进行热交换的风的下游。

进一步地，还包括进气腔和排气腔，所述顺流翅片管的入口与所述进气腔连通，所述逆流翅片管的出口与所述排气腔连通，所述顺流翅片管的出口与所述逆流翅片管的入口连通。

进一步地，还包括混合腔，所述混合腔设置有凝结水出口，所述顺流翅片管的出口和所述逆流翅片管的入口分别与所述混合腔连通。

进一步地，还包括支撑板和抽气装置，所述顺流翅片管和所述逆流翅片管垂直穿过所述支撑板，所述抽气装置与所述排气腔连通。

进一步地，所述顺流翅片管设置成三排且彼此并列，所述逆流翅片管设置成一排，所述相邻两排顺流翅片管之间相互错开，所述相邻顺流翅片管和逆流翅片管相互错开。

进一步地，所述顺流翅片管和所述逆流翅片管均包括基管和翅片，所述翅片设置成螺旋缠绕在基管上。

进一步地，所述翅片包括散热片和连接边体，所述散热片与所述连接边体一侧垂直连接，所述连接边体缠绕于基管外壁。

进一步地，所述散热片设置有径向分布的加强筋。

进一步地，所述加强筋为凸棱或者沟槽。

本实用新型的目的之二采用如下技术方案实现：

空冷凝汽器，包括上述任一项所述的混合式空冷凝汽器管束。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于(包括该混合式空冷凝汽器管束的空冷凝汽器包含有该混合式空冷凝汽器管束的所有优点)：

(1)顺流翅片管和逆流翅片管并列放置，且顺流翅片管设置在用于与空冷凝汽器管束进行热交换的风的上游，逆流翅片管设置在用于与空冷凝汽器管束进行热交换的风的下游。换热时，空气先流经顺流翅片管，再流经逆流翅片管，空气经过顺流翅片管后，通过热交换带走大量的热量，温度升高，这样一来相当于将空气加热后再与逆流翅片管换热，由于加热后的空气自身温度较高，与逆流翅片管进行热交换时，能够防止逆流翅片管的温度低于冰点，进而防止逆流翅片管结冰冻堵。

(2)顺流翅片管和逆流翅片管集成到一片管束上，结构相对紧凑，一方面可以通过顺流翅片管加热后的空气维持逆流翅片管的温度，起到防冻的作用；另一方面，还可以通过将顺流翅片管和逆流翅片管设计成并排放置，能够有效缩小混合式空冷凝汽器管束所占空间，使之适用于小型单元。

(3)通过顺流翅片管热交换后产生的热空气加热逆流翅片管，实现自身加热防冻，省去了外部其它辅助加热装置加热逆流翅片管所带来的结构复杂、体积过大、生产成本提高等问题，同时，也实现了热能的高效利用，节能、环保。

附图说明

图1为实用新型空冷凝汽器的整体结构示意图；

图2为图1所示混合式空冷凝汽器管束的结构示意图；

图3为图2所示混合式空冷凝汽器管束的俯视结构示意图；

图4为图3所示混合式空冷凝汽器管束沿A-A线的剖面图；

图5为翅片管的结构示意图；

图6为图5中所示翅片的结构示意图。

图中：01、混合式空冷凝汽器管束；1、顺流翅片管；11、基管；12、翅片；121、散热片；122连接边体；1211、沟槽；1212、撕口；2、逆流翅片管；3、进气腔；4、排气腔；5、混合腔；51、凝结水出口；6、支撑板；7、抽气嘴。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1-2所示，为本实用新型一种实施方式的空冷凝汽器的立体结构示意图，该空冷凝汽器呈倒A字形，包括若干个并排的混合式空冷凝汽器管束01。

如图2所示，为混合式空冷凝汽器管束的立体结构示意图，该混合式空冷凝汽器管束01均包括顺流翅片管1和逆流翅片管2，混合式空冷凝汽器管束01的右下端为汽轮机排气的入口(对应图1中的进气腔3)，混合式空冷凝汽器管束01的右下端还包括逆流翅片管2的排气口(对应图2中的排气腔4)，顺流翅片管1和逆流翅片管2分别从混合式空冷凝汽器管束01的右下端延伸到混合式空冷凝汽器管束01的左上端，顺流翅片管1和逆流翅片管2在混合式空冷凝汽器管束01的左上端连通，此时，顺流翅片管1和逆流翅片管2彼此并列放置，且顺流翅片管1位于混合式空冷凝汽器管束01的底部，逆流翅片管2位于混合式空冷凝汽器管束01的顶部。使用时，A字形混合式空冷凝汽器的A形开口底部设有鼓风机，鼓风机吹出来的风进入A字形开口中并穿过A字形混合式空冷凝汽器的左、右两侧，此时，风向呈正V字形散开(相当于风直接从混合式空冷凝汽器管束01的底部向顶部吹，如图2箭头所示)，由此，风向沿近似垂直于混合式空冷凝汽器管束01的方向先后穿过顺流翅片管1和经逆流翅片管2，顺流翅片管1设在用于与空冷凝汽器管束01进行热交换的风的上游，逆流翅片管2设在用于与空冷凝汽器管束01进行热交换的风的下游，同时，外界冷空气穿过顺、逆流翅片管的过程中进行传热。空气先流经顺流翅片管1，再流经逆流翅片管2，空气经过顺流翅片管1后，空气温度升高，空气再与逆流翅片管2进行热交换时能够加热逆流翅片管2，防止逆流翅片管2的温度低于冰点，进而防止逆流翅片管2结冰冻堵。通过装置中的顺流翅片管1加热逆流翅片管2，无需外部其它辅助加热装置，节能、环保。同时，由于顺流翅片管1和逆流翅片管2结构相对紧凑，有效缩小混合式空冷凝汽器管束所占空间，体积小，使之适用于小型单元。

作为优选的实施方式，如图2所示，该混合式空冷凝汽器管束01还可以包括进气腔3和排气腔4，顺流翅片管1的右端(入口)与进气腔3连通，逆流翅片管2的右端(出口)与排气腔4连通，顺流翅片管1的左端(出口)与逆流翅片管2的左端(入口)连通。当汽轮机产生的高温排气进入进气腔3后，经过进气腔3的蒸汽分配作用进入向左的顺流翅片管1中，此时，顺流翅片管1与鼓风机鼓上来的冷空气之间进行热交换；然后，高温排气经顺流翅片管1左端的出口进入到逆流翅片管2左端的入口，进而输送到逆流翅片管2，此时，逆流翅片管2与下面鼓风机鼓上来的冷空气之间继续进行热交换；最后，未冷凝的少部分排气经逆流翅片管2右端的出气口输送到排气腔4，继而经由排气腔4排出。通过设置的进气腔3能够合理的分配汽轮机高温排气，平衡进入各个顺流翅片管1中的气压及蒸汽流量，使得各个顺流翅片管换热均匀，避免局部低温/高温等热交换不均匀的情况；通过设置排气腔4，方便少部分未冷凝气体的统一排出，同样能够平衡各个逆流翅片管2的气压；高温蒸汽从顺流翅片管1的右端输送到左端主要靠气压推动，高温蒸汽从逆流翅片管2的左端输送到右端排气腔4，除了有气压推动的作用外，热空气自身密度小、浮力大也起到了作用，两种作用力共同协助进入逆流翅片管2中的少部分未冷凝气体介质排出，防止形成“死区”和结冰。

如图1-2所示，该混合式空冷凝汽器管束01还可以包括设置在其底部(即左上端)的混合腔5，混合腔5的底部还可以设置有凝结水出口51，顺流翅片管1的最左端和逆流翅片管2的最左端分别与混合腔5连通，由此，顺流翅片管1和逆流翅片管2在混合腔5中实现相互连通，由于混合腔5处于顺、逆流翅片管的最左端，蒸汽冷凝后产生的凝结水均会沿着顺、逆流翅片管导向混合腔5，进而排出混合式空冷凝汽器外，方便凝结水的收集，同时，混合腔5的容积较大，能够容纳较多的凝结水，避免凝结水堵塞顺、逆流翅片管甚至在顺、逆流翅片管冻结。在本实施例中，凝结水出口51还可以与抽水泵连通，通过抽水泵抽出凝结水能够加速凝结水排出，避免凝结水结冰冻堵的情况发生。

如图2所示，该混合式空冷凝汽器管束01还可以包括支撑板6和抽气装置，支撑板6上设有与顺流翅片管1和逆流翅片管2的管径大小相当的孔，顺流翅片管1和逆流翅片管2均穿垂直过支撑板6(在其它实施例中，顺流翅片管1和逆流翅片管2也可以设置成倾斜穿过支撑板6)，由此，支撑板6起到固定顺流翅片管1和逆流翅片管2的作用，防止顺流翅片管1和逆流翅片管2因受热或者其它原因变形，由此保证顺流翅片管1和逆流翅片管2之间的距离恒定，外界空气经顺流翅片管1加热后，能够立即用来加热逆流翅片管2，避免了逆流翅片管2因形变导致顺流翅片管1和逆流翅片管2之间的距离增大，以至于不能充分加热逆流翅片管2，引发逆流翅片管2冻堵。排气腔4上设有抽气嘴7，抽气装置(例如，可以是抽气泵)通过抽气嘴7与排气腔4连通，由此，通过抽气装置抽出滞留在逆流翅片管2中内的非介质不凝气体，防止非介质不凝气体堆积在逆流翅片管2中，增加蒸汽传动阻力，同时，也避免了非介质不凝气体形成“死区”，逆流翅片管2不断接收来自顺流翅片管1中的高温蒸汽加热，不至于引发局部低温甚至结冰冻堵。

如图3-4所示，为该混合式空冷凝汽器管束01沿A-A线的剖面图，该混合式空冷凝汽器管束01可以包括横向平铺在空冷凝汽器管束01底部的三排顺流翅片管1以及横向平铺在空冷凝汽器管束01顶部的一排逆流翅片管2，相邻两排顺流翅片管1之间以及相邻排顺流翅片管1与逆流翅片管2之间等距分布，此时，三排顺流翅片管1彼此平行并且进一步与一排逆流翅片管2平行，三排顺流翅片管1之间以及顺流翅片管1与逆流翅片管2之间相互错位(保证设置在上游的顺流翅片管1不会挡住风吹向下游的顺流翅片管1，以及保证上游的顺流翅片管1不会挡住风吹向下游的逆流翅片管2，由此，冷风与每一根翅片管充分进行热交换)。经大量的试验探索和严密的热工建模及分析，三排顺流翅片管1能够较好的加热外界冷空气，此时，加热的冷空气经过较短的路程传输到逆流翅片管2并加热逆流翅片管2，既保证了加热的冷空气经过较短的路径到达逆流翅片管2(路径太长容易冷却，热能无法传输到逆流翅片管2)，同时也保证了三排顺流翅片管1周边形成的热空气足以用来维持逆流翅片管2的温度，不至于低至冰点以下，防止冻堵。另外，三排顺流翅片管1之间以及顺流翅片管1与逆流翅片管2之间相互错位，由此避免前排的顺流翅片管1挡住空气流到达后排的顺流翅片管1以及空气流到达后排的逆流翅片管2，不至于在热交换空气与逆流翅片管之间形成“死区”，顺、逆流翅片管均匀与热交换空气接触，提升传热性能；相互错位设计的顺、逆流翅片管可以引导空气流形成弯曲的流向，由此增加空气与单个翅片管之间的接触面积及热交换时间，提升热交换效率(包括冷空气吸收顺流翅片管1扩散出来的热量及逆流翅片管2吸收来自加热后的空气散发出来的热量)。在本实施例中，逆流翅片管2的管径略大于顺流翅片管1的管径，由此，方便通过一排逆流翅片管2收集三排顺流翅片管1中的蒸汽及未凝结气体，同时，管径略大的逆流翅片管2具有较大的管内容积，不易因凝结水冻堵而堵塞逆流翅片管2。在本实施例中，经过大量的试验探索和严密的热工计算，本实施例优选采用顺流翅片管1共98根，逆流翅片管2共26根的排布方式，具有更好的防冻和热交换效果。

如图5所示，为顺流翅片管1和逆流翅片管2的结构示意图，该顺流翅片管1和逆流翅片管2均可以包括基管11和翅片12，基管11内部流通汽轮机的排气，基管11的外侧管壁与翅片12连接并用于传热，翅片12螺旋缠绕基管11。由此，当空气流迎着翅片12流动时，由于设置成螺旋形式，增加空气流穿过翅片12时的阻力，引导空气流改变流向，形成扰流，进而增加空气流与翅片12之间的接触面积，延长热交换时间，提升热交换效率。

如图6所示，为翅片12的结构示意图，该翅片12可以包括呈片状且沿径向(此处径向可以是完全沿基管11横截面的径向分布，亦或是稍倾斜偏离基管11的横截面)方向延伸的散热片121和连接边体122，散热片121与连接边体122的下侧垂直连接，连接边体122缠绕于基管11外壁。由此，通过连接边体122缠绕于基管11外壁，散热片121近似平行于基管11的横截面，当汽轮机排气进入到翅片管时扩散出热量，热量传导至散热片121，进而由散热片121与外界冷空气之间的热交换散发出去；散热片121设置成通过连接边体122缠绕于基管11外壁的方式安装到基管11外壁，安装工序简单，生产成本低。

如图5-6所示，上述散热片121上还可以设置有沿基管11径向(与上述“径向”相同，此处径向可以是完全沿基管11横截面的径向分布，亦或是稍倾斜偏离基管11的横截面)排布的加强筋。加强筋能够强化散热片121的结构强度，防止空气流较强时将散热片121压弯或者压变形，不至于出现散热片121之间因变形导致的相互贴合，保证了散热片121的散热效果。在本实施例中，加强筋可以为凸条或者凸棱，凸条或者凸棱沿基管11圆周方向均匀分布，具有良好的支撑散热片121的作用，防止散热片121弯折变形。在其它实施例中，加强筋还可以为沟槽1211，如图6所示，沟槽1211除了具有上述的固定、支撑作用外，清洗翅片12时，也能通过沟槽1211的导流作用排除污水，方便清洗。无论是凸条、凸棱或者凹槽1211，均能在散热片121表面形成扰流，增加散热片121与空气之间的接触面积，延长热交换时间，提升热交换效率。在本实施例中，凸条、凸棱或者沟槽1211均从散热片121贴合基管11的内缘延伸到外缘，在其它实施例中，凸条、凸棱或者沟槽1211的长度可以适当缩短，具有相同的效果。在本实施例中，如图5所示，沟槽1211的远心端(即最外侧的边缘)还设置有撕口1212，当需要拆卸部分或者全部翅片12时，方便通过外边缘的撕口1212撕开散热片121，快速拆卸部分或者全部翅片12。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.混合式空冷凝汽器管束，包括顺流翅片管和逆流翅片管，其特征在于：所述顺流翅片管和逆流翅片管并列放置，所述顺流翅片管设置在用于与空冷凝汽器管束进行热交换的风的上游，所述逆流翅片管设置在用于与空冷凝汽器管束进行热交换的风的下游。

2.如权利要求1所述的混合式空冷凝汽器管束，其特征在于：还包括进气腔和排气腔，所述顺流翅片管的入口与所述进气腔连通，所述逆流翅片管的出口与所述排气腔连通，所述顺流翅片管的出口与所述逆流翅片管的入口连通。

3.如权利要求2所述的混合式空冷凝汽器管束，其特征在于：还包括混合腔，所述混合腔设置有凝结水出口，所述顺流翅片管的出口和所述逆流翅片管的入口分别与所述混合腔连通。

4.如权利要求3所述的混合式空冷凝汽器管束，其特征在于：还包括支撑板和抽气装置，所述顺流翅片管和所述逆流翅片管垂直穿过所述支撑板，所述抽气装置与所述排气腔连通。

5.如权利要求4所述的混合式空冷凝汽器管束，其特征在于：所述顺流翅片管设置成三排且彼此并列，所述逆流翅片管设置成一排，所述相邻两排顺流翅片管之间相互错开，所述相邻顺流翅片管和逆流翅片管相互错开。

6.如权利要求1-5任一项所述的混合式空冷凝汽器管束，其特征在于：所述顺流翅片管和所述逆流翅片管均包括基管和翅片，所述翅片设置成螺旋缠绕在基管上。

7.如权利要求6所述的混合式空冷凝汽器管束，其特征在于：所述翅片包括散热片和连接边体，所述散热片与所述连接边体一侧垂直连接，所述连接边体缠绕于基管外壁。

8.如权利要求7所述的混合式空冷凝汽器管束，其特征在于：所述散热片设置有径向分布的加强筋。

9.如权利要求8所述的混合式空冷凝汽器管束，其特征在于：所述加强筋为凸棱或者沟槽。

10.空冷凝汽器，其特征在于：包括上述权利要求1、2、3、4、5、7、8或9所述的混合式空冷凝汽器管束。