一種具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束，該管束包括兩個主凝區(qū)和設在兩個窄帶順流主凝區(qū)之間的空冷區(qū)，主凝區(qū)和空冷區(qū)均由冷卻水管叉排而成，主凝區(qū)外緣設有多個傾斜向上的漸縮形蒸汽引導通道，內緣設有多個傾斜向下的未凝氣體匯集通道，蒸汽引導通道和未凝氣體匯集通道交錯布置將主凝區(qū)分隔成折轉的窄形飄帶，空冷區(qū)整體呈狹長型，由上梯形和下梯形組成，蒸汽沿途經引導通道均勻順流到主凝區(qū)冷凝，剩余未凝氣體經未凝氣體匯集通道流入狹長型空冷區(qū)進一步冷卻。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明汽阻小、冷凝充分、出口空氣濃度高，可以使抽氣設備在低抽氣壓力下將未凝氣體抽走，不致抬高凝汽器壓力。
【專利說明】一種具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種凝汽器管束，尤其是涉及一種具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束。

【背景技術】
[0002]大型電站凝汽器的作用是將汽輪機排出的乏汽冷凝成水并在汽輪機的排汽口建立與維持一定的真空值。大型電站凝汽器的換熱性能對機組的能耗有較大影響，而凝汽器冷卻管管束布置的合理性對凝汽器的換熱性能有著重要影響。
[0003]目前，電站凝汽器管束布置的型式有多種型式，典型的有:教堂窗式管束、山形管束、向心式管束、AT型管束、垂直均衡流動式管束、將軍帽式管束、輻射穗狀管束、雙菱形式管束、帶狀管束、卵形管束等。盡管這些管束曾經擔負過或者現(xiàn)在依然擔負著維持電站系統(tǒng)冷端的任務，但這些管束布置型式還是不同程度地存在一些不足，如有些蒸汽流經管束區(qū)的平均流程長，汽阻火，過冷度大:有些熱負荷不均勻，存在局部渦流區(qū)和空氣積聚區(qū)，總傳熱系數較低；有些管束的容積率低，需要較大的布管區(qū)域和殼體空間。這些不足的存在使得電站機組的實際運行真空度偏離設計真空度，能耗偏高。因此在當今節(jié)能至上的能源利用的大環(huán)境下，有必要研發(fā)更為合理的凝汽器管束布置型式，使電站機組節(jié)能效益明顯。
[0004]分析已有的凝汽器管束布置型式發(fā)現(xiàn):(I)人多數凝汽器管束都布置有讓“新鮮”蒸汽從下往上流過凝結的管束；(2)大多數凝汽器主凝區(qū)的外緣缺少將“新鮮”蒸汽引入管束深處的引導通道:(3)幾乎所有的凝汽器主凝區(qū)的內緣都沒有將凝結后剩余的未凝氣體引向匯集主通道的引導通道。上述三種情況中的第一種情況會使得原本從上往下流的“新鮮”蒸汽要經過180度的調頭才能流進凝結管束，這無疑增大了蒸汽流過主凝區(qū)的汽阻，另夕卜，從傳熱角度分析，從下往上流動的蒸汽不利于凝結液從冷卻管表面上的掉落，也降低了傳熱效果。第二、第三種情況則都會加大蒸汽在管束區(qū)流動、凝結路程上的阻力，增大主凝區(qū)的汽阻?？傊鲜鋈N布管情況都會不同程度的增大主凝區(qū)汽阻，增大過冷度，表明主凝區(qū)的布管還有一定的改進空間。
[0005]此外，已有的凝汽器管束的布置大都沒有對空冷區(qū)的設計給予深入的研究，而是在設計陳述中將更多的設計思考花在了主凝區(qū)管束的布置上，只是從管束布置的完整性上給出了相應的空冷區(qū)形狀。目前，常見的空冷區(qū)形狀較為單一，多為單純的矩形或梯形。但，事實上，盡管凝汽器主凝區(qū)擔負著凝結蒸汽的重任，空冷區(qū)冷卻空氣、提高空氣濃度的任務也不可小覷。這是因為如果空冷區(qū)不能夠將未凝氣體進一步凝結、冷卻，提高抽氣口空氣濃度，減小最終未凝氣體的體積流量的話，凝汽器下游的容積式設備一真空泵將不能把未凝結氣體全部抽走，未抽走未凝氣體的堆積必然會抬高凝汽器的壓力。因此，空冷區(qū)的設計要從使得空冷區(qū)具備提高空氣濃度，減小未凝氣體容積量的功能的角度加以深入考慮。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種冷凝蒸汽充分的具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0008]一種具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束，該管束包括兩個窄帶順流主凝區(qū)和設在兩個主凝區(qū)之間的空冷區(qū)，所述主凝區(qū)和空冷區(qū)均由冷卻水管叉排而成，所述主凝區(qū)外緣設有多個傾斜向上的漸縮形蒸汽引導通道，內緣設有多個傾斜向下的未凝氣體匯集通道，所述管束還包括用于阻止蒸汽直接短路至空冷區(qū)的擋汽板，所述擋汽板兩端分別與主凝區(qū)底部連接。
[0009]所述主凝區(qū)中央設有未凝氣體豎直匯集主通道，該未凝氣體豎直匯集主通道與未凝氣體匯集通道連通。
[0010]所述擋汽板與空冷區(qū)之間設有未凝氣體水平匯集主通道，該未凝氣體水平匯集主通道通過未凝氣體豎直匯集主通道與未凝氣體匯集通道連通。
[0011]所述蒸汽引導通道和未凝氣體匯集通道的傾角均為60度，相鄰兩個蒸汽引導通道的間距為冷卻水管管間間距的5?10倍，相鄰兩個未凝氣體匯集通道的間距為冷卻水管管間間距的5?10倍。
[0012]所述蒸汽引導通道由第一寬通道和第一窄通道組成，所述第一寬通道的寬度為冷卻水管管間間距的2?3倍，所述第一窄通道的寬度為冷卻水管管間間距的I?2倍，所述蒸汽引導通道的深度與沿其傾斜方向排管寬度之比為0.4?0.6，所述第一寬通道與第一窄通道的長度比為0.8?1.2。
[0013]所述未凝氣體匯集通道為直通道或漸縮通道，所述直通道寬度為冷卻水管管間間距的I?2倍，所述漸縮通道由第二寬通道和第二窄通道組成，所述第二寬通道的寬度為冷卻水管管間間距的2?3倍，所述第二窄通道的寬度為冷卻水管管間間距的I?2倍，所述未凝氣體匯集通道深度與沿其傾斜方向排管寬度之比為0.4?0.6，所述第二寬通道與第二窄通道的長度比為0.8?1.2。
[0014]所述空冷區(qū)上方設有抽氣口，所述空冷區(qū)和抽氣口外側設有中間擋汽板。
[0015]所述空冷區(qū)形狀為雙梯形，由上梯形和下梯形組成，所述上梯形和下梯形均為等腰梯形，面積比為0.8?1.2，所述上梯形的下底角為85度?90度，下梯形的下底角為60度。
[0016]所述空冷區(qū)中冷卻水管的數目為管束總冷卻水管數目的6?8%。
[0017]所述管束為冷卻水單管程結構或上下對分冷卻水雙管程結構，所述上下對分冷卻水雙管程結構管束的中部設有多個Z字形分程擋汽板。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0019]I)主凝區(qū)下部沒有讓新鮮蒸汽從下往上流過的管束，減小了主凝區(qū)汽阻；
[0020]2)蒸汽從上至下沿途經主凝區(qū)外緣的蒸汽引導通道均勻順流到主凝區(qū)深處，未凝氣體經主凝區(qū)內緣的匯集通道匯順流至匯集主通道，上凝區(qū)蒸氣流動順暢，汽阻小，凝結水過冷度小。
[0021]3)蒸汽在空冷區(qū)大口徑流入，入口阻力??；空冷區(qū)整體狹長，保證了小流量情況下氣體的流速，傳熱系數大，冷卻效果明顯，空氣濃度高；與按HEI標準選配的真空泵聯(lián)合運行時，能夠保證未凝氣體被抽氣設備抽走，不致抬高凝汽器壓力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實施例一的單流程平衡順流式凝汽器中間剖面結構示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實施例一的單流程平衡順流式凝汽器管束示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明實施例一的單流程平衡順流式凝汽器管束的蒸汽引導通道和未凝氣體匯集通道的局部放大圖；
[0025]圖4為本發(fā)明實施例一的單流程平衡順流式凝汽器管束的空冷區(qū)的局部放大圖；
[0026]圖5為本發(fā)明實施例一的主凝管束區(qū)和空冷管束區(qū)的冷卻管排列次序圖；
[0027]圖6為本發(fā)明實施例二的雙流程平衡順流式凝汽器中間剖面結構示意圖；
[0028]圖7為本發(fā)明實施例三的單流程平衡順流式凝汽器中間剖面結構示意圖(四個管束模塊)；
[0029]圖8為本發(fā)明的實施例四的雙流程平衡順流式凝汽器中間剖面結構示意圖(四個管束模塊)；
[0030]其中:1、凝汽器殼體，2、左側主蒸汽通道，3、中間主蒸汽通道，4、右側主蒸汽通道，5、主凝區(qū)，6、蒸汽引導通道，7、未凝氣體匯集通道，8、豎直匯集主通道，9、擋汽板，10、空冷區(qū)，11、上梯形，12、下梯形，13、未凝氣體水平匯集主通道，14、中間擋汽板，15、抽氣口，16、Z字形分程擋汽板。

【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0032]實施例一:
[0033]本實施例為冷卻水單管程結構，如圖1所示，該凝汽器的管束部分由兩個相同的本發(fā)明的管束呈左右對稱排列而成。左邊模塊管束的外圍與凝汽器殼體I左側面形成左側主蒸汽通道2，兩管束模塊之間形成中間主蒸汽通道3，右邊模塊管束的外圍與凝汽器殼體右側面形成右側主蒸汽通道4。主蒸汽通道寬度的設置應以蒸汽在該處的流速為70?90m/s為宜，過大的或者過小的主蒸汽通道寬度蒸汽流場的不合理，引起換熱的降低或汽阻的增加。
[0034]在圖1中，以左邊的管束為例，將管束分為Al區(qū)、A2區(qū)、B區(qū)和C區(qū)，其中Al區(qū)和A2區(qū)蒸汽是在管束內的主凝區(qū)5，B區(qū)為匯集未凝氣體的通道，C區(qū)為未凝氣體在管束內的冷卻區(qū)(即空冷區(qū)10)。蒸汽在主凝區(qū)5被大部分冷凝，剩余的汽氣混合物由B區(qū)匯集，再在空冷區(qū)10內繼續(xù)冷卻和冷凝，最終剩余的未凝氣體經抽空管由真空泵抽出。
[0035]如圖2至圖4所示，管束包括兩個窄帶順流主凝區(qū)5和設在兩個主凝區(qū)5之間的空冷區(qū)10，主凝區(qū)5和空冷區(qū)10均由多根冷卻水管交叉排列而成，主凝區(qū)5外緣設有多個傾斜向上的漸縮形蒸汽引導通道6，內緣設有多個傾斜向下的未凝氣體匯集通道7，管束還包括用于阻止蒸汽直接短路至空冷區(qū)的擋汽板9，擋汽板9兩端分別與兩個主凝區(qū)5底部連接，蒸汽引導通道6和未凝氣體匯集通道7交錯布置，將管束的連通區(qū)域分隔成如折轉的窄形飄帶。主凝區(qū)5中央設有未凝氣體豎直匯集主通道8，該未凝氣體豎直匯集主通道8與未凝氣體匯集通道7連通。
[0036]擋汽板9與空冷區(qū)10之間設有未凝氣體水平匯集主通道13，該未凝氣體水平匯集主通道13通過該未凝氣體豎直匯集主通道8與未凝氣體匯集通道7連通?？绽鋮^(qū)10由上梯形11和下梯形12兩個區(qū)域組成，下梯形形似于“喇叭口”，上梯形11形似于“煙囪”，空冷區(qū)整體呈現(xiàn)狹長形狀?？绽鋮^(qū)10和抽氣口 15外側設有中間擋汽板14，中間擋汽板14將空冷區(qū)圍成一個獨立的區(qū)域。管束布置使得蒸汽通過管束外緣的蒸汽引導通道6均勻順流到主凝區(qū)10，經由主凝區(qū)5冷凝后，未冷凝氣體匯集至未凝氣體匯集通道7、再依次經由未凝氣體豎直匯集主通道8和未凝氣體水平匯集主通道13，進而從空冷區(qū)10的底部流入空冷區(qū)10。在空冷區(qū)10進一步凝結，而在空冷區(qū)10中仍然未能凝結的氣體，最終經抽氣口 15由真空泵抽出。
[0037]蒸汽引導通道6的傾斜角度為60度，蒸汽引導通道6由第一寬通道和第一窄通道組成，第一寬通道的寬度為冷卻水管管間間距的3倍,即為沿布管線抽掉3排換熱管后的管間間距，第一窄通道的寬度為冷卻水管管間間距的2倍，即為沿布管線抽掉2排換熱管后的管間間距，蒸汽引導通道6的總深度與通道傾斜方向最大排管寬度的比為0.4?0.6，第一寬通道和第一窄通道的長度比為0.8?1.2。相鄰兩個蒸汽引導通道6間的間距為8排換熱管。
[0038]未凝氣體匯集通道7的傾斜角度為60度，未凝氣體匯集通道7設有四排，每排包括有四個直通道形未凝氣體匯集通道7和四個漸縮形未凝氣體匯集通道7，其中四個直通道形未凝氣體匯集通道7分布于主凝區(qū)上方，四個漸縮形未凝氣體匯集通道7分布于下方，直通道形未凝氣體匯集通道7為沿布管線抽掉2排換熱管后的管間間距，漸縮形未凝氣體匯集通道7由第二寬通道和第二窄通道組成，第二寬通道的寬度為沿布管線抽掉3排換熱管后的管間間距，第二窄通道的寬度為沿布管線抽掉2排換熱管后的管間間距，未凝氣體匯集通道7的總深度與通道傾斜方向最大排管寬度的比為0.4?0.6，第二寬通道和第二窄通道的長度比為0.8?1.2。相鄰兩個未凝氣體匯集通道7間的間距為8排換熱管。
[0039]狹長的雙梯形空冷區(qū)的換熱面積(或管束根數)取凝汽器總換熱面積(或總管束根數)的7.8% ;上梯形面積Sll與下梯形面積S12的面積比為S11/S12 = 0.8。
[0040]空冷區(qū)上梯形夾角β為85度，下梯形夾角α為60度，下梯形底邊處為約15米/秒。
[0041]如圖5所示，主凝區(qū)5和空冷區(qū)10均由節(jié)距相同的呈匯三角形排列的管子排列而成，s表示管間間距。
[0042]實施例二:
[0043]本實施例與實施例一中相同之處不再敘述，僅敘述不同之處。
[0044]本實施例中管束為上下對分的冷卻水雙管程結構，如圖6所示，管束的中部設有多個Z字形分程擋汽板16。
[0045]實施例三:
[0046]本實施例與實施例一中相同之處不再敘述，僅敘述不同之處。
[0047]如圖7所示，本實施例中凝汽器的管束部分由四個如本發(fā)明的管束組成，管束均為冷卻水單管程結構。
[0048]實施例四:
[0049]本實施例與實施例二中相同之處不再敘述，僅敘述不同之處。
[0050]如圖8所示，本實施例中凝汽器的管束部分由四個管束為如本發(fā)明的管束組成，管束均為上下對分的冷卻水雙管程結構，管束的中部設有多個Z字形分程擋汽板16。
【權利要求】
1.一種具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束，該管束包括兩個窄帶順流主凝區(qū)和設在兩個主凝區(qū)之間的空冷區(qū)，所述主凝區(qū)和空冷區(qū)均由冷卻水管叉排而成，其特征在于，所述主凝區(qū)外緣設有多個傾斜向上的漸縮形蒸汽引導通道，內緣設有多個傾斜向下的未凝氣體匯集通道，所述管束還包括用于阻止蒸汽直接短路至空冷區(qū)的擋汽板，所述擋汽板兩端分別與兩個主凝區(qū)底部連接。
2.根據權利要求1所述的一種具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束，其特征在于，所述主凝區(qū)中央設有未凝氣體豎直匯集主通道，該未凝氣體豎直匯集主通道與未凝氣體匯集通道連通。
3.根據權利要求2所述的一種具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束，其特征在于，所述擋汽板與空冷區(qū)之間設有未凝氣體水平匯集主通道，該未凝氣體水平匯集主通道通過未凝氣體豎直匯集主通道與未凝氣體匯集通道連通。
4.根據權利要求1所述的一種具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束，其特征在于，所述蒸汽引導通道和未凝氣體匯集通道的傾角均為60度，相鄰兩個蒸汽引導通道的間距為冷卻水管管間間距的5?10倍，相鄰兩個未凝氣體匯集通道的間距為冷卻水管管間間距的5?10倍。
5.根據權利要求1所述的一種具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束，其特征在于，所述蒸汽引導通道由第一寬通道和第一窄通道組成，所述第一寬通道的寬度為冷卻水管管間間距的2?3倍，所述第一窄通道的寬度為冷卻水管管間間距的1?2倍，所述蒸汽引導通道的深度與沿其傾斜方向排管寬度之比為0.4?0.6，所述第一寬通道與第一窄通道的長度比為0.8?1.2。
6.根據權利要求1所述的一種具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束，其特征在于，所述未凝氣體匯集通道為直通道或漸縮通道，所述直通道寬度為冷卻水管管間間距的1?2倍，所述漸縮通道由第二寬通道和第二窄通道組成，所述第二寬通道的寬度為冷卻水管管間間距的2?3倍，所述第二窄通道的寬度為冷卻水管管間間距的1?2倍，所述未凝氣體匯集通道深度與沿其傾斜方向排管寬度之比為0.4?0.6，所述第二寬通道與第二窄通道的長度比為0.8?1.2。
7.根據權利要求1所述的一種具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束， 其特征在于，所述空冷區(qū)上方設有抽氣口，所述空冷區(qū)和抽氣口外側設有中間擋汽板。
8.根據權利要求1所述的一種具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束，其特征在于，所述空冷區(qū)形狀為雙梯形，由上梯形和下梯形組成，所述上梯形和下梯形均為等腰梯形，面積比為0.8?1.2，所述上梯形的下底角為85度?90度，下梯形的下底角為60度。
9.根據權利要求1所述的一種具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束，其特征在于，所述空冷區(qū)中冷卻水管的數目為管束總冷卻水管數目的6?8%。
10.根據權利要求1所述的一種具有雙梯形空冷區(qū)的窄帶順流式凝汽器管束，其特征在于，所述管束為冷卻水單管程結構或上下對分冷卻水雙管程結構，所述上下對分冷卻水雙管程結構管束的中部設有多個Z字形分程擋汽板。
【文檔編號】F28B9/08GK104266501SQ201410550669
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權日:2014年10月17日
【發(fā)明者】張莉, 何堅忍, 姚秀平, 程浩然, 劉江, 王富華, 宋建濤 申請人:上海電力學院, 深圳協(xié)同動力技術有限公司