CN86102780A - 蒸汽发生器的供水加热装置 - Google Patents

Abstract

一种蒸汽发生器的供水加热装置包括一个压力外壳，内有供水流过的热交换器。至少有一个水平冷凝水进口管，以及在壳下部至少有一个冷凝水出口管。与冷凝水进口管相联接的双层开孔壁装置包括具有圆周壁的内孔壁，以及围绕该内孔壁的外孔壁，外开孔壁一端与内孔壁相连接。两开孔壁的公共底板构成了一块挡板，正对着内孔壁。两开孔壁上的通道区开有孔眼，这些孔眼在大部分横截面的圆周上不相互正对着。

Description

本发明是关于蒸汽发生器的供水加热装置，特别是关于发电厂中用它产生的蒸汽来驱动一个或多个汽轮机。

为了提高能量效率，供给蒸汽发生器的水先在热交换器或加热器中预热，加热器则利用在系统（如干燥器或冷凝器）的各管路出口处回收的冷凝水和泄漏蒸汽作为加热源。

把冷凝水供给加热器有利于整个装置的能量平衡，用此方法回收的可用热量在使用的热量中占有很大的比例（15-25%）。

通常，加热器有一个细长的压力外壳，在靠近外壳的一端至少有一个冷凝水进口管。经验表明：由于流进的流体是湍流，它一般会在加热器中膨胀，使和冷凝水进口管邻近部分的压力壳内壁遭受猛烈的冲蚀，较快地导致了壁厚的减少。

为了解决这个问题，有人提出对外壳内部进行改进。正对着冷凝水进口管安上一块挡板用它来消耗从此管喷进的冷凝水流的部分动能。但是，实际上冷凝水在外壳壁上的流速仍然很高，冲蚀现象仍然存在。

在另一个解决这个问题的先有技术中，外壳壁由抗蚀的合金钢制成。但是这个解决办法需要很高的加工成本，所用的合金材料昂贵，且不易加工。

本发明的一个目的是要克服这些缺点，具体地是通过对流进加热装置压力外壳的冷凝水流路径进行特殊安排的装置来实现的。

本发明的蒸汽发生器供水装置包括一个压力外壳，一个热交换器，供水从热交换器中流过，至少有一个水平冷凝水进口管，及至少在所述外壳的下部有一个冷凝水出口管，一个双层孔壁装置同所述的至少一个冷凝水进口管相接。此双层孔壁装置包括一个具有园筒侧壁的内开孔壁，以及围绕内孔壁并有一端与其相接的外孔壁，两个孔壁有一个公共底壁，它构成了一块正对着内孔壁的挡板。两孔壁上开孔部分所形成的通道区在横截面的大部分园周上两孔壁的开孔并不是相互对着的。

因而从第一级开孔壁通道区径向流出的流体在轴向偏移一个位置，再从第二级开孔壁的通道区泄漏出去。

这样布置可对冷凝水中包含的水和蒸汽二相混合物进行很好的分离，有利于蒸汽向上泄出及液相水向下流动。这样布置的结果减低了冷凝水的流量，因而降低了其沿外壳内壁的流速。通道区作此巧妙安排也促进了流进的冷凝水的动能损耗。所以这种布置大大地改善了沿壳壁流体的流动状态，所获得的速度分布适合构成壳壁材料的性质，结果降低了壳壁被冲蚀或被腐蚀的危险。

在本发明的一个最佳实施例中，园管构成了内孔壁，在其中部有轴向限定的通道区;而用套筒形成了外孔壁，它包括一个整个面上都开有孔眼的圆筒，但圆筒中部被一个无孔套罩或折流板所覆盖，套罩覆盖的圆弧和横截面的中心所形成的角度大于180°。

这个设计可以对不同形状的套罩进行试验，根据每种装置的特殊情况确定最佳工作状态。

本发明的特性和优点将通过下面对带有附图的例子的说明中提到。

图1是表示汽轮机蒸汽馈给系统的简化原理图。

图2是蒸汽发生器的供水加热器的正视图。

图3和图4分别是根据本发明制作的装置的纵向和横向剖面图。

图5和图6是根据本发明的另一个实施例的图。图5是沿图6中剖面线Ⅴ-Ⅴ所截得的纵向剖面图，图6是横截面图。

在相当简化的原理图1中，汽轮机蒸汽馈给系统包括一个蒸汽发生器1，水箱3中的水由泵2抽出，经过预热器或加热器4加热后供给蒸汽发生器1。从发生器1出口出来的蒸汽通过高压汽轮机5，从高压汽轮机5排出来的蒸汽经干燥器7处理后再馈入低压汽轮机6;但是有一定量的蒸汽从高压汽轮机里泄漏出来，通过5′进入加热器4。而且，从干燥器7中出来的冷凝液通过7′与加热器进口相连，而加热器的出口4′与供水箱接触。

从低压汽轮机6排出来的蒸汽经冷凝器8冷凝，冷凝器8的出口与供水箱3相接。

在加热器4中，从高压汽轮机5泄漏出来的蒸汽和从干燥器7中排出来的冷凝水释放其部分所带能量来加热供给蒸汽发生器1的水。

这种类型的加热器可使此系统总的能量效率得以提高。

在实际中，此装置可以包括一系列的泄漏口和干燥器。

在图2中，加热器4包括一个水平放置的封闭的圆柱型外壳10。外壳10的一端11是一个椭圆底，在靠近此底的中央有一个冷凝水进口管12，第二个冷凝水进口管13放在低一些的位置上。

外壳10的另一端14上有一个供水进口15及出口16，它们同流有被加热的供水的菱形针状管组17相连接。

外壳的上部有二个泄漏蒸汽进口18，在下部有一冷凝水出口管道19。

在靠近端11处有一个冷凝水进入区域，该区域在轴向由溢流槽限定，在溢流槽的下游侧保持一定深度的水，专门为防止蒸汽通过冷凝水出口19泄漏出去。

在图3和图4所示的实施例中，本发明的加热器包括二个冷凝水进口管，一个称为主要管口的进口管布置在此外壳的水平轴稍高一点的水平面上，另一个称为辅助管的进口管13布置在水平轴的下面。本发明的加热器的关键在于利用双层开孔壁装置的每条管路来优化进入加热器的冷凝水流的条件。

因此本发明与主要管12有关的是：

-一根轴向限定带有圆柱形侧壁的水平圆管20，其一端21与管12连接。此管特征在于处在外壳10内的中部通道区22上有孔眼;以及

-一个侧壁25为圆柱形的套筒23，其直径比圆管20大，且和圆管同轴放置，套筒的一端26同圆管20相接。这个圆周壁或称圆筒25是由整个面上都有孔眼的薄金属板围成，圆壁的一部分用矩形或弧形的无孔金属板套罩24盖住，在横截面上覆盖部分的圆弧对应的角为180°或更大。

套罩24的轴向长度小于圆筒25的长度，且等于或大于圆管20中央开孔部分22的长度。

由一块平板组成的挡板27与冷凝水进口的轴线相垂直，它又是圆管20和套筒23在它们28和29端的公共底。

安装上采用大家熟悉的方法，用挡块30将这个结构固定，再用一根挡板31从中间固定住挡板30，挡板31则连在加热器的外壳上。

类似地，另一个双层开孔壁装置包括一个圆管32和套筒33和挡板34，此装置同辅助冷凝水进口管13相接，而进口管13同称之为高速型干燥器的排水出口相接，套筒33只有上部才有孔眼，而圆管在套筒的长度之内部分均开有孔眼。

此结构被固定的部件35固定住溢流槽的上游侧上。

在工作时，是大家熟悉的方式，在菱形针状管组17中环流的供水被泄漏蒸汽加热，泄漏蒸汽在管组17壁上冷却和冷凝。通过冷凝水进口12和13高速流进外壳10的冷凝水一般会膨胀，结果有部分冷凝水被汽化。

装在圆筒25上的套罩24，面对着圆管中部的开孔部22，这样的布置对进来的流体发生影响。冷凝水冲击挡板22后向上和向侧向流去，呈之形急变的路径，此路径有助于蒸汽的分离，分离出的蒸汽上升，而水由于自身的重量下降，这种装置还能消耗一部分流入的冷凝水的动能。

在图4中，A和B表示径向平面，由此二平面决定被套罩24覆盖三分之二的外孔壁的圆周面积，套罩圆周所对的是内孔壁上的通道区22。结果，从内开孔壁中直接泄漏出的一部分冷凝水液相被限制在由两平面A和B所决定的角度之内;因而这部分液相会作必要的碰撞，在它到达外壳壁之前已形成液体，流入由溢流槽36所确定的正常水位为C-C面的液体中。在外开孔壁通道区涌出的液相剩余部分将至少一次地轴向改变方向，因而其动能消耗很大。这就解释了为什么会极大地减少对外壳壁的冲蚀和侵蚀原因。

关于辅助管13的装置可以简单些，因为通入这个进口的液体速率一般较低，且此装置一般浸在溢流槽36的上游侧的水中。因为外孔壁的通道区预先被限定在它的上半部分，这样就可以避免任何液相从靠近此装置并位于其下面的方向上直接泄漏出去。

对带有这种结构的进口装置进行流体力学的研究表明：在靠近的外壳内壁处的速度分布是好的，即使是用普通质量的钢制作的外壳其使用寿命也较长。

图5和图6所示的实施例不同于前面一个，它在外壳垂直的径向平面的每一侧各放一个进口管，对于此二进口管，大部分流进的冷凝水流体基本上被均分。在该种情况下，分别将连在这两个进口管上的外层开孔壁用两个不同形状的套罩覆盖。

两装置的不同组件采用相同的参考号表示，在号的后面用a和b以表区别，此参考号已经在图3和4实施例中说明过。

轴向限定的通道区22位于内孔壁20a中部和20b中部，外孔壁上各有一个套罩24a和24b仍然盖住外开孔壁的三分之二圆周;但是在这种情况下，如图5所示，在邻近壳壁的侧面上由套罩覆盖成的无孔止区从中间区一直延伸到外孔壁的两端，这个止区弧面所应的角度大约为90°，止区阻止冷凝水向上流出，这样就达到了保护邻近外壳10内壁的目的，在两旁相对的侧壁的两个通道区41、42对应着内孔壁20a或20b的无眼孔部分。

在下侧（图6所示），向下的通道区对该装置的中央偏移一个角度;因此例如限定外孔壁23a的向下通道区的平面Aa和Ba逆时针偏移一定的角度，而另一装置的平面Ab和Bb偏移一个相反的角度。结果，由限制平面决定沿如图中用箭头表示的Da和Db与向向下流动的冷凝水其平均流向是指向最低处中央部位E，而中央部位E是外壳壁的最远处。

因此可以避免从两装置中释放出来的冷凝水流直接冲击其邻近的外壳壁部分。

当然，本发明并不局限于通过举例所说明的具体实施例。特别地，圆筒表面并非一定要整个开孔并被整个覆盖，组成外开孔壁的圆筒只在预定的通道区开孔也照样产生很好的效果。而且，整套设备可以包括一系列的加热器按顺序串联起来;例如，图5和图6所示的此类加热器可以接在如图3和4所示的加热器的出口，接受从后者输出来的冷凝水。

Claims (8)

1、蒸汽发生器的供水加热装置包括一个压力外壳，一个有供水流过的热交换器。至少有一个水平冷凝水进口管，至少在所述的外壳低部有一个冷凝水出口，一个同所述的至少有一个冷凝水进口管相连接的双层孔壁装置。此装置包括一个带有圆柱形侧面的内孔壁，围绕着内孔壁，有一个一端与内孔壁相连接的外孔壁，两个孔壁的公共底构成了一块挡板，其面对着内孔壁。两个孔壁的通道区上开有孔眼，通道区在大部分横截面的圆周上并不相互面对。

2、根据权利要求1中的加热装置，其中所述的内孔壁在中部有一个在轴向上限定了的通道区。

3、根据权利要求1中的加热装置，其中外开孔壁包括一个圆筒，圆筒除了止区外均开有孔眼，止区包括着圆筒周边的大部分面对内开孔壁的通道区域。

4、根据权利要求3中的加热装置，其中所述的止区包括靠近外壳侧面正对着内开孔壁无孔眼部分的轴向延伸部分。

5、根据权利要求3的加热器，其中所述的通道区是在外孔壁上通过用适当的套罩来部分地覆盖四周均开有孔眼的圆筒，未盖住部分形成通道区。

6、根据权利要求1中的加热装置，其中所说的外孔壁通道区被限制在两径向面之间所形成的角度之内，此角小于180°。

7、根据权利要求1中的加热装置，装有双层开孔壁的进口装置的二个冷凝水进口管，并分置在所说的外壳径向垂直平面的两侧，向下通道区有一个平均流向，液流流向是指向所说的垂直平面与外壳壁相交所决定的线上。

8、根据权利要求1中的加热装置，还包括一个辅助冷凝水进口管，对应在加热装置的某一部位，一般是浸在水中的，一个双层孔壁装置与进口管相接，双层孔壁装置包括一个四周都开孔的内开孔壁及只在上半部开孔的外形孔壁。

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