CN213982466U - 一种蒸汽疏水管道的伴热器 - Google Patents

Abstract

一种蒸汽疏水管道的伴热器，包括伴热器内管，所述伴热器内管外侧设置有伴热器外管，伴热器内管与伴热器外管之间形成腔室，伴热器外管的下部与伴热器内管下部焊接连接，伴热器外管的上部连接外管端盖，外管端盖位于伴热器内管外侧，所述外管端盖上半部分为中空环形腔室，腔室边缘开设一个进汽孔，腔室底部沿环向均匀分布多个导流孔，导流孔与腔室相通，位于伴热器外管下侧开有出汽孔，出汽孔与腔室相通。本实用新型在不明显影响机组整体效率和出力的前提下，避免疏水管道焊缝因温度交变而产生的疲劳失效，以解决蒸汽疏水管道热疲劳问题。

Description

一种蒸汽疏水管道的伴热器

技术领域

本实用新型涉及核电及火电厂运维技术领域，特别涉及一种蒸汽疏水管道的伴热器。

背景技术

压水堆核电厂的汽轮机是饱和蒸汽汽轮机，汽轮机抽汽湿度大，机组运行过程中，在主蒸汽及汽轮机抽汽管道中存在较多的疏水。为保证蒸汽管道与设备安全，提高蒸汽系统效率，必须及时将蒸汽系统中的疏水排出，因此核电厂大量使用了具有疏水阻汽功能的疏水器及疏水阀，火电厂蒸汽系统也设置了一定量的疏水器。主蒸汽及汽轮机抽汽管道温度和压力比较高，疏水器内部及其前面管道内的压力温度都比较高；疏水通过疏水器排往凝汽器，凝汽器是温度和压力较低。疏水器及疏水阀间歇性开启疏水会引发其后管道冷热交变产生热应力，致使薄弱环节开裂泄漏，核电及核电厂均发生多起蒸汽疏水管热疲劳失效事故。

把疏水器及疏水阀后管道的交变热应力控制在许用疲劳应力之下，是解决其发生热疲劳失效的有效方法。目前降低疏水管道热疲劳风险的主要方法有：

(1)疏水器结构优化，提高疏水的流畅性、流场的稳定性及温度分布的均匀性；

(2)管道结构优化，改进疏水管道的支吊架布置、三通及弯头结构、管道直径及壁厚等，从结构形式及空间布置等方面降低管道热应力水平；

(3)管道材质优化，不同材料在高温环境下的热膨系数、弹性模量及疲劳强度不同，筛选更加合适的疏水管道材质也是降低热疲劳风险的重要手段；

(4)热力系统优化，通过热力系统优化，降低疏水量、减少疏水频率或提高疏水流畅性，也是降低管道热疲劳风险的一种手段。

以上方法(1)(2)(4)的作用主要是在一定程度上缓解管道热应力，由于改造工作量较大，需提前经过复杂的热力及结构力学仿真分析，用以验证实施方案的有效性，并确保不会对原系统功能产生不可接受的影响。方法(3)主要是通过提高材料抗疲劳水平来降低疲劳失效的风险，效果相对有限。

发明内容

为了克服以上技术问题，本实用新型的目的在于提供一种蒸汽疏水管道的伴热器，在不明显影响机组整体效率和出力的前提下，避免疏水管道焊缝因温度交变而产生的疲劳失效，以解决蒸汽疏水管道热疲劳问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种蒸汽疏水管道的伴热器，包括伴热器内管1，所述伴热器内管1外侧设置有伴热器外管2，伴热器内管1与伴热器外管2之间形成腔室，伴热器外管2的下部与伴热器内管1下部焊接连接，伴热器外管2的上部连接外管端盖3，外管端盖3位于伴热器内管1外侧，所述外管端盖3上半部分为中空环形腔室，腔室边缘开设一个进汽孔，腔室底部沿环向均匀分布多个导流孔，导流孔与腔室相通，位于伴热器外管2下侧开有出汽孔，出汽孔与腔室相通。

所述伴热器外管2与外管端盖3螺纹连接。

所述伴热器内管1与伴热器外管2的腔室通过支撑件8相对固定，所述支撑件8在管内相隔同等距离多个分布。

所述外管端盖3上设置有压紧盖4，所述外管端盖3、压紧盖4 与伴热器内管1之间设置有双楔形密封圈5。

所述密封圈5一端楔形面被外管端盖3上部紧固，另一端被压紧盖4紧固；外管端盖3与压紧盖4用压紧螺栓6和压紧螺母7定位连接。

所述压紧盖4与伴热器外管端盖3用压紧螺栓和压紧螺母定位连接。

所述伴热器内管1、伴热器外管2与外管端盖3为可分离结构，安装时伴热器外管2与疏水器下游管道焊接连接，外管端盖3与疏水器上游管道机械紧固连接。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型伴热的热源来自电厂高参数蒸汽系统的过热蒸汽，冷却后排向电厂低参数汽水系统，通过不同系统之间的压差提供动力，不需安装泵、风机、锅炉等能动设备，且冷却后的蒸汽再次返回电厂热力循环系统，节约能源，安全可靠。

(2)与电加热伴热管相比，本专利且不涉及电气设备，且利用电厂原有系统蒸汽进行疏水管伴热，运行和维护成本大大降低。

(3)核电厂高参数蒸汽系统的介质温度与热疲劳敏感的疏水管内疏水介质温度差异很小，通过高参数蒸汽系统抽汽来给疏水管道伴热，能够有效避免间歇性疏水带来的疏水器后焊缝温度交变问题，从根本上降低热疲劳应力，最大程度的保护管道及焊缝。

(4)本实用新型采用管中管形式，可以使被伴热管道充分得到保护。安装前，伴热器外管、内管、外管端盖为独立结构，安装时分开安装，方便简捷，且可拆卸，可以定期检查维修。

附图说明

图1为伴热器系统原理示意图；

图2为伴热器的结构示意图；

图3为伴热器的结构剖面示意图；

图4为A—A处断面图；

图5为B—B处断面图。

1-伴热器内管(被伴热疏水管)、2-伴热器外管、3-伴热器外管端盖、4-压紧盖、5-双楔形密封圈、6-压紧螺栓、7-压紧螺母、8-支撑件。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1，本实用新型伴热器安装在可能发生疲劳的蒸汽疏水管段上，通过从电厂过热度和压力较高的蒸汽系统(如核电厂汽水分离再热器出口、火电厂主蒸汽管道等)引入过热蒸汽，然后进入伴热器加热疏水管道，被冷却的过热蒸汽排入低参数汽水系统(如核电厂3号低加抽汽管道、火电厂冷再热管道等)，高参数系统与低参数系统由于压力差而自动产生蒸汽流动，被冷却的过热蒸汽排入低参数系统进行余热利用。

请参阅图1至图5，一种蒸汽疏水管道的伴热器，通过从电厂过热度和压力较高的蒸汽系统引入过热蒸汽，然后进入伴热器加热疏水管道，在系统压差作用下被冷却的过热蒸汽自动排入低参数汽水系统进行余热利用，伴热器结构包括伴热器内管1、伴热器外管2、伴热器外管端盖3、压紧盖4、双楔形密封圈5、压紧螺栓6、压紧螺母7、支撑件8。伴热器内管1与外管2之间有支撑件8。

伴热器伴热器外管2的下部与伴热器内管1(被加热疏水管道) 焊接连接，伴热器进口端与被加热疏水管道机械紧固连接，紧固端通过双楔形密封圈进行密封。伴热器外管2与外管端盖3通过螺纹连接；伴热器外管端盖3及压紧盖4与管道之间有双楔形密封圈5；压紧盖4与伴热器外管端盖3用压紧螺栓6和压紧螺母7定位连接。

伴热器内管1、外管2、外管端盖3为可分离结构。伴热器内管 1与伴热器外管2通过支撑件8相对固定，支撑件8在管内相隔同等距离多个分布，使内外管基本保持同轴、并限制内管在气流作用的振动幅度。

安装时，支撑件8直接焊接在伴热器内管1上，然后从疏水器后的疏水管道上套装伴热器外管2，伴热器外管2与伴热器内管1焊接。

支撑件8数量根据疏水器长度视情况而定，在管内等间距多个分布。

安装时，把外管端盖3、双楔形密封圈5以及压紧盖4套装在疏水器前的疏水管道上，外管端盖3通过螺纹连接安装到伴热器外管2 上，使焊缝处在伴热器内部。

最后，伴热器外管端盖3与外接管道之间用双楔形密封圈5进行密封，并用压紧螺栓6和压紧螺母7定位连接，施加预紧力，使得双楔形密封圈5径向与轴向同时受力，防止蒸汽泄漏。

伴热器外管端盖3上半部分为中空腔室，边缘开有一个引入过热蒸汽的进汽孔，腔室底面沿轴向对称分布多个导流孔，图中设计为8 个。用以保证蒸汽均匀进入换热器内部，提高流动的稳定性及换热的均匀性。伴热器外管端盖3下半部分开设内螺纹，与外管通过螺纹连接并密封。

工作时，高温蒸汽通过进汽孔进入端盖腔室，然后通过导流孔均匀进入伴热器给管道加热，从出汽孔出来，使得伴热器始终处于加热状态。

Claims (6)

1.一种蒸汽疏水管道的伴热器，其特征在于，包括伴热器内管(1)，所述伴热器内管(1)外侧设置有伴热器外管(2)，伴热器内管(1)与伴热器外管(2)之间形成腔室，伴热器外管(2)的下部与伴热器内管(1)下部焊接连接，伴热器外管(2)的上部连接外管端盖(3)，外管端盖(3)位于伴热器内管(1)外侧，所述外管端盖(3)上半部分为中空环形腔室，腔室边缘开设一个进汽孔，腔室底部沿环向均匀分布多个导流孔，导流孔与腔室相通，位于伴热器外管(2)下侧开有出汽孔，出汽孔与腔室相通。

2.根据权利要求1所述的一种蒸汽疏水管道的伴热器，其特征在于，所述伴热器外管(2)与外管端盖(3)螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种蒸汽疏水管道的伴热器，其特征在于，所述伴热器内管(1)与伴热器外管(2)的腔室通过支撑件(8)相对固定，所述支撑件(8)在管内相隔同等距离多个分布。

4.根据权利要求1所述的一种蒸汽疏水管道的伴热器，其特征在于，所述外管端盖(3)上设置有压紧盖(4)，所述外管端盖(3)、压紧盖(4)与伴热器内管(1)之间设置有双楔形密封圈(5)。

5.根据权利要求4所述的一种蒸汽疏水管道的伴热器，其特征在于，所述密封圈(5)一端楔形面被外管端盖(3)上部紧固，另一端被压紧盖(4)紧固；外管端盖(3)与压紧盖(4)用压紧螺栓(6)和压紧螺母(7)定位连接。

6.根据权利要求1所述的一种蒸汽疏水管道的伴热器，其特征在于，所述伴热器内管(1)、伴热器外管(2)与外管端盖(3)为可分离结构，安装时伴热器外管(2)与疏水器下游管道焊接连接，外管端盖(3)与疏水器上游管道机械紧固连接。

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