專利名稱：直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器涉及一種火電站使用的閉式水冷卻器，是基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)中的核心部套。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的火電站使用的閉式水即閉式循環(huán)的除鹽水，用作冷卻介質(zhì)的閉式水，其用戶包括汽輪發(fā)電機(jī)氫冷器、汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水冷卻器、汽機(jī)側(cè)各種水泵的密封水冷卻器、汽機(jī)側(cè)多種水泵電機(jī)的水空冷卻器、軸承冷卻器、小機(jī)主油泵軸承冷卻器、真空泵工作密封水冷卻器、汽輪機(jī)貓爪冷卻器、高壓主汽門冷卻器、中壓聯(lián)合汽門冷卻器、送風(fēng)機(jī)電機(jī)水空冷卻器、控制油站冷卻器、一次風(fēng)機(jī)電機(jī)水空冷卻器、潤(rùn)滑及控制油站冷卻器、引風(fēng)機(jī)電機(jī)水空冷卻器、潤(rùn)滑及控制油站冷卻器、空氣預(yù)熱器軸承油冷卻器、制氫站冷卻器、化學(xué)取樣架冷卻器、磨煤機(jī)軸承油冷卻器、啟動(dòng)爐水循環(huán)泵用冷卻器等，閉式水是保證火電站主 機(jī)和輔機(jī)安全運(yùn)行的重要條件。閉式水吸收的熱量在閉式水冷卻器中由開式循環(huán)水帶走?，F(xiàn)有技術(shù)火電站通常使用的閉式水冷卻器是板式換熱器，也有少數(shù)電站使用管殼式換熱器。板式換熱器和管殼式換熱器均為水水熱交換器，即在換熱板片兩側(cè)、換熱管內(nèi)外偵牝工質(zhì)對(duì)壁面的傳熱方式均為受迫對(duì)流放熱。板式換熱器是一種結(jié)構(gòu)緊湊的高效換熱器，以逆流換熱方式工作，通常其冷端端差為5K，如期望以進(jìn)一步減小冷端端差的方法來(lái)降低閉式水溫度，改善閉式水的冷卻效果，其代價(jià)是增加投資、增加板式換熱器的板片數(shù)。隨世界工業(yè)化的進(jìn)程，淡水資源日益緊張，特別是適合閉式水冷卻器直接使用的低鈣、鎂離子，低氯根、低固形物、低耗氧量的淡水資源更為稀缺，火電站使用海水、城市中水作為開式循環(huán)水或者開式循環(huán)水補(bǔ)充水使用的案例日益增多，板式換熱器的板片和管殼式換熱器的傳熱管的材質(zhì)越用越好，但閉式水冷卻器的平均無(wú)故障小時(shí)數(shù)不升反降。超臨界供熱機(jī)組在我國(guó)已得到廣泛應(yīng)用，由于現(xiàn)有技術(shù)超臨界直流爐啟動(dòng)和熱網(wǎng)供熱工質(zhì)消耗量較大，對(duì)純水(除鹽水或者凝結(jié)水)需求量較大。

發(fā)明內(nèi)容所要解決的技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的是提供一種直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器，解決現(xiàn)有技術(shù)閉式水冷卻器在高溫高濕、高溫干旱氣象條件下的閉式水溫度過(guò)高、能耗過(guò)高、水耗過(guò)高問題；同時(shí)還可以利用熱閉式水放出的熱量制取凝結(jié)水。在高溫高濕或者高溫干旱的氣象條件下，當(dāng)開式循環(huán)水溫度超過(guò)33°C時(shí)，閉式水溫度將超過(guò)38°C，由于閉式水溫度是保證火電站主機(jī)和輔機(jī)安全運(yùn)行的重要條件，閉式水溫度超過(guò)38°C可能引起汽輪發(fā)電機(jī)組限出力。對(duì)我國(guó)南部的火電站一年之內(nèi)會(huì)有較多時(shí)數(shù)開式循環(huán)水溫度超過(guò)33°C ;對(duì)東南亞的火電站開式循環(huán)水溫度超過(guò)33°C可成為常態(tài)；對(duì)采用間接空冷的缺水地區(qū)的火電機(jī)組，一年之內(nèi)也會(huì)有較多時(shí)數(shù)閉式水溫度超過(guò)38 V，現(xiàn)有技術(shù)的汽輪發(fā)電機(jī)組只能以限制出力來(lái)應(yīng)對(duì)。當(dāng)開式循環(huán)水溫度超過(guò)33°C時(shí)，用減小冷端端差的方法來(lái)降低閉式水溫度，不僅代價(jià)巨大而且效果有限?，F(xiàn)有技術(shù)的閉式水冷卻器無(wú)論閉式水側(cè)還是開式水側(cè)通常采取低溫升、高流量的設(shè)計(jì)以保證閉式水側(cè)與開式水側(cè)之間有必要的傳熱溫壓；為提高板式換熱器的傳熱系數(shù)，通常采用高雷諾數(shù)、高紊流度的設(shè)計(jì)，其代價(jià)是高壓差、高能耗；板式換熱器流道的當(dāng)量直徑只有7_左右，為防止流道堵塞，在開式循環(huán)水側(cè)必須配置自清污濾網(wǎng)，又增加了開式循環(huán)水升壓泵的能耗；大容量的板式閉式水冷卻器需要進(jìn)口，價(jià)格昂貴。本實(shí)用新型直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器可在各種氣象條件包括高溫高濕、高溫干旱條件下，提供足量、溫度低于38°C的閉式水，避免因閉式水溫度高而限制汽輪 發(fā)電機(jī)組出力；改善主、輔機(jī)冷卻條件；大幅度降低閉式水系統(tǒng)功耗和投資；同時(shí)還可以利用熱閉式水放出的熱量制取凝結(jié)水。解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案本實(shí)用新型采用在高真空下水蒸發(fā)吸熱的方法，在各種氣象條件包括高溫高濕條件下，提供足量、溫度低于38°C的閉式水，大幅度降低閉式水系統(tǒng)功耗和投資；同時(shí)還可以利用熱閉式水放出的熱量制取凝結(jié)水?，F(xiàn)以一臺(tái)閉式水流量為2000t/h，閉式水溫降7K(45°C降至38°C )的閉式水冷卻器為例說(shuō)明閉式水焓降29. 25kJ/kg,2000t/h共吸熱58. 5X 106kJ/h,如開式循環(huán)水溫升也是7K(33°C升至40°C )，開式循環(huán)水至少需要2000t/h。水在真空狀態(tài)O. OOlMPa(a)到O. 005MPa(a)區(qū)間的汽化潛熱為2484. 38kJ/kg到2323kJ/kg，只要在該真空狀態(tài)區(qū)間下蒸發(fā)23. 8t/h的水，其吸熱量與溫升7K，流量2000t/h的開式循環(huán)水相同。水在真空狀態(tài)O. 00IMPa(a)到O. 005MPa(a)區(qū)間的飽和溫度(也稱沸騰溫度)為6. 97°C到32. 88°C，頗低于38°C ;水的沸騰放熱系數(shù)遠(yuǎn)大于強(qiáng)迫對(duì)流放熱系數(shù)。本實(shí)用新型直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器由外殼(I)、蒸汽引出管A(2)、膜化水進(jìn)水管(3)、膜化水分配聯(lián)箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均壓聯(lián)箱￠)、閉式水進(jìn)口短管(7)、管板(8)、冷卻管束(9)、閉式水出口短管(10)、管板加強(qiáng)板(11)、冷卻管束中間支板(12)、超濾工業(yè)水補(bǔ)水管(13)、膜化水泵(14)、膜化水泵進(jìn)水管(15)、鹽平衡排放閥
(16)、低阻除水器(17)、蒸汽引出管B(IS)和液位傳感器構(gòu)成；外殼⑴的縱斷面為矩形，橫斷面為頂部半圓的高矩形；外殼(I)的側(cè)上部設(shè)置有矩形蒸汽引出管A(2)和蒸汽引出管B(IS);閉式水進(jìn)口短管(7)、管板(8)、管板加強(qiáng)板(11)、冷卻管束(9)、閉式水出口短管
(10)構(gòu)成耐壓I. 2MPa的閉式水流道；冷卻管束(9)的各冷卻管中設(shè)置有螺旋式擾流條；冷卻管束(9)中部設(shè)置有卸載防震的冷卻管束中間支板(12);膜化水進(jìn)水管(3)、膜化水分配聯(lián)箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均壓聯(lián)箱(6)構(gòu)成膜化水分配部套；膜化水泵進(jìn)水管
(15)位于外殼(I)的底部，與膜化水泵(14)的入口相連，膜化水泵(14)的出口與膜化水進(jìn)水管⑶相連；低阻除水器(17)布置在膜化水分配部套上方；鹽平衡排放閥(16)與膜化水泵(14)的出口相連。從超濾工業(yè)水補(bǔ)水管(13)進(jìn)入經(jīng)過(guò)超濾的無(wú)固形物工業(yè)水，在高真空條件下，水膜在冷卻管束(9)的外表面蒸發(fā)吸熱，水蒸汽由蒸汽引出管A(2)和/或蒸汽引出管B(18)引出，制取凝結(jié)水；經(jīng)膜化水泵(14)循環(huán)的膜化水被濃縮，適時(shí)開啟鹽平衡排放閥(16)可維持適當(dāng)?shù)臐饪s倍率。低阻除水器(17)可清除水蒸汽攜帶的含鹽微水滴，以提高凝結(jié)水的品質(zhì)。外殼(I)由不銹鋼復(fù)合碳鋼板焊接構(gòu)成。閉式水進(jìn)口短管(7)、閉式水出口短管 (10)均為圓-矩形轉(zhuǎn)換接頭。管板(8)和管板加強(qiáng)板(11)由不銹鋼復(fù)合碳鋼板焊接構(gòu)成。冷卻管束(9)由鐵素體不銹鋼管組成，與管板(8)以先脹后焊方式連接。膜化水進(jìn)水管(3)、膜化水分配聯(lián)箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均壓聯(lián)箱￠)、膜化水泵(14)、膜化水泵進(jìn)水管(15)均為不銹鋼材質(zhì)。每根膜化水布水管(5)底部開有3列布水小孔。實(shí)用新型的有益效果 在各種氣象條件包括高溫高濕、高溫干旱條件下，提供足量、溫度低于38°C的閉式水，避免出現(xiàn)因閉式水溫度高限制汽輪發(fā)電機(jī)組出力的現(xiàn)象； 適用于直接空冷或者間接空冷高背壓汽輪發(fā)電機(jī)組，避免出現(xiàn)因閉式水溫度高限制汽輪發(fā)電機(jī)組出力的現(xiàn)象，大幅度降低閉式水系統(tǒng)投資； 避免火電站因使用海水、城市中水作為開式循環(huán)水或者開式循環(huán)水補(bǔ)水帶來(lái)的閉式水冷卻器腐蝕、結(jié)垢等不安全因素，避免使用昂貴的鈦板板式換熱器或者雙相不銹鋼板式換熱器； 擺脫大容量板式換熱器進(jìn)口依賴，減少閉式水熱交換器投資； 無(wú)開式循環(huán)水升壓泵功耗，閉式水循環(huán)泵功耗顯著降低； 無(wú)開式循環(huán)水的蒸發(fā)水耗，反而可利用熱閉式水放出的熱量制取凝結(jié)水； 直流式結(jié)構(gòu)便于在冷卻管內(nèi)設(shè)置螺旋式擾流條，提高閉式水對(duì)冷卻管內(nèi)壁的放熱系數(shù)； 雙管板直流式結(jié)構(gòu)，易于大型化，配合大型汽輪發(fā)電機(jī)組應(yīng)用。


圖I為直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器的結(jié)構(gòu)圖。 在圖I中的附圖標(biāo)記I外殼、2蒸汽引出管A、 3膜化水進(jìn)水管、4膜化水分配聯(lián)箱、5膜化水布水管、6膜化水均壓聯(lián)箱、7閉式水進(jìn)口短管、8管板、9冷卻管束、10閉式水出口短管、 11管板加強(qiáng)板、 12冷卻管束中間支板、13超濾工業(yè)水補(bǔ)水管、 14膜化水泵、15膜化水泵進(jìn)水管、16鹽平衡排放閥、17低阻除水器、 18蒸汽引出管B。
具體實(shí)施方式
以下以一臺(tái)閉式水流量為2000t/h，閉式水溫降7K(45°C降至38°C )的閉式水冷卻器為例，結(jié)合圖I進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器。實(shí)用新型的優(yōu)選方式本實(shí)用新型直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器由由外殼(I)、蒸汽引出管A(2)、膜化水進(jìn)水管(3)、膜化水分配聯(lián)箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均壓聯(lián)箱￠)、閉式水進(jìn)口短管(7)、管板(8)、冷卻管束(9)、閉式水出口短管(10)、管板加強(qiáng)板(11)、冷卻管束中間支板(12)、超濾工業(yè)水補(bǔ)水管(13)、膜化水泵(14)、膜化水泵進(jìn)水管(15)、鹽平衡排放閥(16)、低阻除水器(17)、蒸汽引出管B(IS)和液位傳感器構(gòu)成；外殼⑴的縱斷面為矩形，橫斷面為頂部半圓的高矩形；外殼(I)的側(cè)上部設(shè)置有矩形蒸汽引出管A(2)和蒸汽引出管B(18);閉式水進(jìn)口短管(7)、管板(8)、管板加強(qiáng)板(11)、冷卻管束(9)、閉式水出口短管(10)構(gòu)成耐壓I. 2MPa的閉式水流道；冷卻管束(9)的各冷卻管中設(shè)置有螺旋式擾流條；冷卻管束(9)中部設(shè)置有卸載防震的冷卻管束中間支板(12);膜化水進(jìn)水管(3)、膜化水分配聯(lián)箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均壓聯(lián)箱(6)構(gòu)成膜化水分配部套；膜化水泵進(jìn)水管(15)位于外殼(I)的底部，與膜化水泵(14)的入口相連，膜化水泵(14)的出口與膜化水進(jìn)水管⑶相連；低阻除水器(17)布置在膜化水分配部套上方；鹽平衡排放閥(16)與膜化水泵(14)的出口相連。從超濾工業(yè)水補(bǔ)水管(13)進(jìn)入經(jīng)過(guò)超濾的無(wú)固形物工業(yè)水，在高真空條件下，水膜在冷卻管束(9)的外表面蒸發(fā)吸熱，水蒸汽由蒸汽引出管A(2)和/或蒸汽引出管B(18)引出，制取凝結(jié)水；經(jīng)膜化水泵(14)循環(huán)的膜化水被濃縮，適時(shí)開啟鹽平衡排放閥(16)可維持適當(dāng)?shù)臐饪s倍率。鹽平衡排放閥(16)為金屬密封球閥。低阻除水器(17)為不銹鋼材質(zhì)百葉窗式除水器?？汕宄羝麛y帶的含鹽微水滴，以提聞凝結(jié)水的品質(zhì)。外殼(1)由8mm不銹鋼復(fù)合碳鋼板焊接構(gòu)成，也可以用8mm碳鋼板內(nèi)側(cè)熱噴涂O.3mm不銹鋼層替代；外殼(1)外側(cè)焊有加強(qiáng)筋，并有絕熱層全覆蓋。閉式水進(jìn)口短管(7)、閉式水出口短管(10)均為圓-矩形轉(zhuǎn)換接頭，6_碳鋼板金件，內(nèi)表面經(jīng)磷化鈍化處理。管板(8)由20_不銹鋼復(fù)合碳鋼板制造，不銹鋼層> 2mm ;管板加強(qiáng)板(11)可以用30mm碳鋼板內(nèi)側(cè)熱噴涂O. 3mm不銹鋼層替代，管板(8)與管板加強(qiáng)板(11)應(yīng)滿焊連接。冷卻管束(9)由公稱直徑Φ 19X I鐵素體不銹鋼管組成，與管板⑶以先脹后焊方式連接；冷卻管內(nèi)設(shè)置有由IX 16mm鐵素體不銹鋼扁鋼扭制的螺旋式擾流條；冷卻管束(9)公稱總面積880m2。膜化水進(jìn)水管(3)、膜化水分配聯(lián)箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均壓聯(lián)箱(6)、膜化水泵(14)、膜化水泵進(jìn)水管(15)均為不銹鋼材質(zhì)。每根膜化水布水管(5)底部開有3列Φ I布水小孔。
權(quán)利要求1.一種直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器，其特征在于由外殼(I)、蒸汽引出管A(2)、膜化水進(jìn)水管(3)、膜化水分配聯(lián)箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均壓聯(lián)箱￠)、閉式水進(jìn)口短管(7)、管板(8)、冷卻管束(9)、閉式水出口短管(10)、管板加強(qiáng)板(11)、冷卻管束中間支板(12)、超濾工業(yè)水補(bǔ)水管(13)、膜化水泵(14)、膜化水泵進(jìn)水管(15)、鹽平衡排放閥(16)、低阻除水器(17)、蒸汽引出管B(IS)和液位傳感器構(gòu)成；外殼⑴的縱斷面為矩形，橫斷面為頂部半圓的高矩形；外殼(I)的側(cè)上部設(shè)置有矩形蒸汽引出管A(2)和蒸汽引出管B(18);閉式水進(jìn)口短管(7)、管板(8)、管板加強(qiáng)板(11)、冷卻管束(9)、閉式水出口短管(10)構(gòu)成耐壓I. 2MPa的閉式水流道；冷卻管束(9)的各冷卻管中設(shè)置有螺旋式擾流條；冷卻管束(9)中部設(shè)置有卸載防震的冷卻管束中間支板(12);膜化水進(jìn)水管(3)、膜化水分配聯(lián)箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均壓聯(lián)箱(6)構(gòu)成膜化水分配部套；膜化水泵進(jìn)水管(15)位于外殼(I)的底部，與膜化水泵(14)的入口相連，膜化水泵(14)的出口與膜化水進(jìn)水管⑶相連；低阻除水器(17)布置在膜化水分配部套上方；鹽平衡排放閥(16)與膜化水泵(14)的出口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器，其特征是所述的閉式水進(jìn)口短管(7)、閉式水出口短管(10)均為圓-矩形轉(zhuǎn)換接頭?！?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器，其特征是所述的冷卻管束(9)由公稱直徑Φ 19X1鐵素體不銹鋼管組成，與管板(8)以先脹后焊方式連接；冷卻管內(nèi)設(shè)置有由I X 16mm鐵素體不銹鋼扁鋼扭制的螺旋式擾流條。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器，其特征是所述的膜化水進(jìn)水管(3)、膜化水分配聯(lián)箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均壓聯(lián)箱￠)、膜化水泵(14)、膜化水泵進(jìn)水管(15)均為不銹鋼材質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器，其特征是所述的每根膜化水布水管(5)底部開有3列布水小孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器，其特征是所述的低阻除水器(17)為不銹鋼材質(zhì)百葉窗式除水器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器，其特征是所述的鹽平衡排放閥(16)為金屬密封球閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器，其特征是所述的外殼(I)由8mm不銹鋼復(fù)合碳鋼板焊接構(gòu)成,也可以用8mm碳鋼板內(nèi)側(cè)熱噴涂O. 3mm不銹鋼層替代；外殼(I)外側(cè)焊有加強(qiáng)筋，并有絕熱層全覆蓋。
專利摘要本實(shí)用新型直流式基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器涉及一種火電站使用的閉式水冷卻器，是基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)中的核心部套。本實(shí)用新型由外殼、蒸汽引出管、膜化水進(jìn)水管、膜化水分配聯(lián)箱、膜化水布水管、膜化水均壓聯(lián)箱、閉式水進(jìn)口短管、管板、冷卻管束、轉(zhuǎn)向水室、閉式水出口短管、管板加強(qiáng)板、冷卻管束支板、超濾工業(yè)水補(bǔ)水管、膜化水泵、膜化水泵進(jìn)水管、鹽平衡排放閥、低阻除水器和液位傳感器構(gòu)成；冷卻管中設(shè)置有螺旋式擾流條，采用在高真空下水蒸發(fā)吸熱的方法，在高溫高濕、高溫干旱條件下，提供足量溫度低于38℃的閉式水，改善主、輔機(jī)冷卻條件；降低閉式水系統(tǒng)功耗、水耗和投資；還可以利用熱閉式水放出的熱量制取凝結(jié)水。
文檔編號(hào)F28D5/02GK202692760SQ20122030970
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者章禮道 申請(qǐng)人:章禮道