專利名稱:蒸汽發(fā)生器的供水加熱裝置的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于蒸汽發(fā)生器的供水加熱裝置，特別是關(guān)于發(fā)電廠中用它產(chǎn)生的蒸汽來驅(qū)動一個或多個汽輪機。
為了提高能量效率，供給蒸汽發(fā)生器的水先在熱交換器或加熱器中預(yù)熱，加熱器則利用在系統(tǒng)(如干燥器或冷凝器)的各管路出口處回收的冷凝水和泄漏蒸汽作為加熱源。
把冷凝水供給加熱器有利于整個裝置的能量平衡，用此方法回收的可用熱量在使用的熱量中占有很大的比例(15-25%)。
通常，加熱器有一個細(xì)長的壓力外殼，在靠近外殼的一端至少有一個冷凝水進口管。經(jīng)驗表明由于流進的流體是湍流，它一般會在加熱器中膨脹，使和冷凝水進口管鄰近部分的壓力殼內(nèi)壁遭受猛烈的沖蝕，較快地導(dǎo)致了壁厚的減少。
為了解決這個問題，有人提出對外殼內(nèi)部進行改進。正對著冷凝水進口管安上一塊擋板用它來消耗從此管噴進的冷凝水流的部分動能。但是，實際上冷凝水在外殼壁上的流速仍然很高，沖蝕現(xiàn)象仍然存在。
在另一個解決這個問題的先有技術(shù)中，外殼壁由抗蝕的合金鋼制成。但是這個解決辦法需要很高的加工成本，所用的合金材料昂貴，且不易加工。
本發(fā)明的一個目的是要克服這些缺點，具體地是通過對流進加熱裝置壓力外殼的冷凝水流路徑進行特殊安排的裝置來實現(xiàn)的。
本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器供水裝置包括一個壓力外殼，一個熱交換器，供水從熱交換器中流過，至少有一個水平冷凝水進口管，及至少在所述外殼的下部有一個冷凝水出口管，一個雙層孔壁裝置同所述的至少一個冷凝水進口管相接。此雙層孔壁裝置包括一個具有園筒側(cè)壁的內(nèi)開孔壁，以及圍繞內(nèi)孔壁并有一端與其相接的外孔壁，兩個孔壁有一個公共底壁，它構(gòu)成了一塊正對著內(nèi)孔壁的擋板。兩孔壁上開孔部分所形成的通道區(qū)在橫截面的大部分園周上兩孔壁的開孔并不是相互對著的。
因而從第一級開孔壁通道區(qū)徑向流出的流體在軸向偏移一個位置，再從第二級開孔壁的通道區(qū)泄漏出去。
這樣布置可對冷凝水中包含的水和蒸汽二相混合物進行很好的分離，有利于蒸汽向上泄出及液相水向下流動。這樣布置的結(jié)果減低了冷凝水的流量，因而降低了其沿外殼內(nèi)壁的流速。通道區(qū)作此巧妙安排也促進了流進的冷凝水的動能損耗。所以這種布置大大地改善了沿殼壁流體的流動狀態(tài)，所獲得的速度分布適合構(gòu)成殼壁材料的性質(zhì)，結(jié)果降低了殼壁被沖蝕或被腐蝕的危險。
在本發(fā)明的一個最佳實施例中，園管構(gòu)成了內(nèi)孔壁，在其中部有軸向限定的通道區(qū);而用套筒形成了外孔壁，它包括一個整個面上都開有孔眼的圓筒，但圓筒中部被一個無孔套罩或折流板所覆蓋，套罩覆蓋的圓弧和橫截面的中心所形成的角度大于180°。
這個設(shè)計可以對不同形狀的套罩進行試驗，根據(jù)每種裝置的特殊情況確定最佳工作狀態(tài)。
本發(fā)明的特性和優(yōu)點將通過下面對帶有附圖的例子的說明中提到。
圖1是表示汽輪機蒸汽饋給系統(tǒng)的簡化原理圖。
圖2是蒸汽發(fā)生器的供水加熱器的正視圖。
圖3和圖4分別是根據(jù)本發(fā)明制作的裝置的縱向和橫向剖面圖。
圖5和圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的圖。圖5是沿圖6中剖面線Ⅴ-Ⅴ所截得的縱向剖面圖，圖6是橫截面圖。
在相當(dāng)簡化的原理圖1中，汽輪機蒸汽饋給系統(tǒng)包括一個蒸汽發(fā)生器1，水箱3中的水由泵2抽出，經(jīng)過預(yù)熱器或加熱器4加熱后供給蒸汽發(fā)生器1。從發(fā)生器1出口出來的蒸汽通過高壓汽輪機5，從高壓汽輪機5排出來的蒸汽經(jīng)干燥器7處理后再饋入低壓汽輪機6;但是有一定量的蒸汽從高壓汽輪機里泄漏出來，通過5′進入加熱器4。而且，從干燥器7中出來的冷凝液通過7′與加熱器進口相連，而加熱器的出口4′與供水箱接觸。
從低壓汽輪機6排出來的蒸汽經(jīng)冷凝器8冷凝，冷凝器8的出口與供水箱3相接。
在加熱器4中，從高壓汽輪機5泄漏出來的蒸汽和從干燥器7中排出來的冷凝水釋放其部分所帶能量來加熱供給蒸汽發(fā)生器1的水。
這種類型的加熱器可使此系統(tǒng)總的能量效率得以提高。
在實際中，此裝置可以包括一系列的泄漏口和干燥器。
在圖2中，加熱器4包括一個水平放置的封閉的圓柱型外殼10。外殼10的一端11是一個橢圓底，在靠近此底的中央有一個冷凝水進口管12，第二個冷凝水進口管13放在低一些的位置上。
外殼10的另一端14上有一個供水進口15及出口16，它們同流有被加熱的供水的菱形針狀管組17相連接。
外殼的上部有二個泄漏蒸汽進口18，在下部有一冷凝水出口管道19。
在靠近端11處有一個冷凝水進入?yún)^(qū)域，該區(qū)域在軸向由溢流槽限定，在溢流槽的下游側(cè)保持一定深度的水，專門為防止蒸汽通過冷凝水出口19泄漏出去。
在圖3和圖4所示的實施例中，本發(fā)明的加熱器包括二個冷凝水進口管，一個稱為主要管口的進口管布置在此外殼的水平軸稍高一點的水平面上，另一個稱為輔助管的進口管13布置在水平軸的下面。本發(fā)明的加熱器的關(guān)鍵在于利用雙層開孔壁裝置的每條管路來優(yōu)化進入加熱器的冷凝水流的條件。
因此本發(fā)明與主要管12有關(guān)的是
-一根軸向限定帶有圓柱形側(cè)壁的水平圓管20，其一端21與管12連接。此管特征在于處在外殼10內(nèi)的中部通道區(qū)22上有孔眼;以及
-一個側(cè)壁25為圓柱形的套筒23，其直徑比圓管20大，且和圓管同軸放置，套筒的一端26同圓管20相接。這個圓周壁或稱圓筒25是由整個面上都有孔眼的薄金屬板圍成，圓壁的一部分用矩形或弧形的無孔金屬板套罩24蓋住，在橫截面上覆蓋部分的圓弧對應(yīng)的角為180°或更大。
套罩24的軸向長度小于圓筒25的長度，且等于或大于圓管20中央開孔部分22的長度。
由一塊平板組成的擋板27與冷凝水進口的軸線相垂直，它又是圓管20和套筒23在它們28和29端的公共底。
安裝上采用大家熟悉的方法，用擋塊30將這個結(jié)構(gòu)固定，再用一根擋板31從中間固定住擋板30，擋板31則連在加熱器的外殼上。
類似地，另一個雙層開孔壁裝置包括一個圓管32和套筒33和擋板34，此裝置同輔助冷凝水進口管13相接，而進口管13同稱之為高速型干燥器的排水出口相接，套筒33只有上部才有孔眼，而圓管在套筒的長度之內(nèi)部分均開有孔眼。
此結(jié)構(gòu)被固定的部件35固定住溢流槽的上游側(cè)上。
在工作時，是大家熟悉的方式，在菱形針狀管組17中環(huán)流的供水被泄漏蒸汽加熱，泄漏蒸汽在管組17壁上冷卻和冷凝。通過冷凝水進口12和13高速流進外殼10的冷凝水一般會膨脹，結(jié)果有部分冷凝水被汽化。
裝在圓筒25上的套罩24，面對著圓管中部的開孔部22，這樣的布置對進來的流體發(fā)生影響。冷凝水沖擊擋板22后向上和向側(cè)向流去，呈之形急變的路徑，此路徑有助于蒸汽的分離，分離出的蒸汽上升，而水由于自身的重量下降，這種裝置還能消耗一部分流入的冷凝水的動能。
在圖4中，A和B表示徑向平面，由此二平面決定被套罩24覆蓋三分之二的外孔壁的圓周面積，套罩圓周所對的是內(nèi)孔壁上的通道區(qū)22。結(jié)果，從內(nèi)開孔壁中直接泄漏出的一部分冷凝水液相被限制在由兩平面A和B所決定的角度之內(nèi);因而這部分液相會作必要的碰撞，在它到達外殼壁之前已形成液體，流入由溢流槽36所確定的正常水位為C-C面的液體中。在外開孔壁通道區(qū)涌出的液相剩余部分將至少一次地軸向改變方向，因而其動能消耗很大。這就解釋了為什么會極大地減少對外殼壁的沖蝕和侵蝕原因。
關(guān)于輔助管13的裝置可以簡單些，因為通入這個進口的液體速率一般較低，且此裝置一般浸在溢流槽36的上游側(cè)的水中。因為外孔壁的通道區(qū)預(yù)先被限定在它的上半部分，這樣就可以避免任何液相從靠近此裝置并位于其下面的方向上直接泄漏出去。
對帶有這種結(jié)構(gòu)的進口裝置進行流體力學(xué)的研究表明在靠近的外殼內(nèi)壁處的速度分布是好的，即使是用普通質(zhì)量的鋼制作的外殼其使用壽命也較長。
圖5和圖6所示的實施例不同于前面一個，它在外殼垂直的徑向平面的每一側(cè)各放一個進口管，對于此二進口管，大部分流進的冷凝水流體基本上被均分。在該種情況下，分別將連在這兩個進口管上的外層開孔壁用兩個不同形狀的套罩覆蓋。
兩裝置的不同組件采用相同的參考號表示，在號的后面用a和b以表區(qū)別，此參考號已經(jīng)在圖3和4實施例中說明過。
軸向限定的通道區(qū)22位于內(nèi)孔壁20a中部和20b中部，外孔壁上各有一個套罩24a和24b仍然蓋住外開孔壁的三分之二圓周;但是在這種情況下，如圖5所示，在鄰近殼壁的側(cè)面上由套罩覆蓋成的無孔止區(qū)從中間區(qū)一直延伸到外孔壁的兩端，這個止區(qū)弧面所應(yīng)的角度大約為90°，止區(qū)阻止冷凝水向上流出，這樣就達到了保護鄰近外殼10內(nèi)壁的目的，在兩旁相對的側(cè)壁的兩個通道區(qū)41、42對應(yīng)著內(nèi)孔壁20a或20b的無眼孔部分。
在下側(cè)(圖6所示)，向下的通道區(qū)對該裝置的中央偏移一個角度;因此例如限定外孔壁23a的向下通道區(qū)的平面Aa和Ba逆時針偏移一定的角度，而另一裝置的平面Ab和Bb偏移一個相反的角度。結(jié)果，由限制平面決定沿如圖中用箭頭表示的Da和Db與向向下流動的冷凝水其平均流向是指向最低處中央部位E，而中央部位E是外殼壁的最遠(yuǎn)處。
因此可以避免從兩裝置中釋放出來的冷凝水流直接沖擊其鄰近的外殼壁部分。
當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于通過舉例所說明的具體實施例。特別地，圓筒表面并非一定要整個開孔并被整個覆蓋，組成外開孔壁的圓筒只在預(yù)定的通道區(qū)開孔也照樣產(chǎn)生很好的效果。而且，整套設(shè)備可以包括一系列的加熱器按順序串聯(lián)起來;例如，圖5和圖6所示的此類加熱器可以接在如圖3和4所示的加熱器的出口，接受從后者輸出來的冷凝水。
權(quán)利要求
1、蒸汽發(fā)生器的供水加熱裝置包括一個壓力外殼，一個有供水流過的熱交換器。至少有一個水平冷凝水進口管，至少在所述的外殼低部有一個冷凝水出口，一個同所述的至少有一個冷凝水進口管相連接的雙層孔壁裝置。此裝置包括一個帶有圓柱形側(cè)面的內(nèi)孔壁，圍繞著內(nèi)孔壁，有一個一端與內(nèi)孔壁相連接的外孔壁，兩個孔壁的公共底構(gòu)成了一塊擋板，其面對著內(nèi)孔壁。兩個孔壁的通道區(qū)上開有孔眼，通道區(qū)在大部分橫截面的圓周上并不相互面對。
2、根據(jù)權(quán)利要求
1中的加熱裝置，其中所述的內(nèi)孔壁在中部有一個在軸向上限定了的通道區(qū)。
3、根據(jù)權(quán)利要求
1中的加熱裝置，其中外開孔壁包括一個圓筒，圓筒除了止區(qū)外均開有孔眼，止區(qū)包括著圓筒周邊的大部分面對內(nèi)開孔壁的通道區(qū)域。
4、根據(jù)權(quán)利要求
3中的加熱裝置，其中所述的止區(qū)包括靠近外殼側(cè)面正對著內(nèi)開孔壁無孔眼部分的軸向延伸部分。
5、根據(jù)權(quán)利要求
3的加熱器，其中所述的通道區(qū)是在外孔壁上通過用適當(dāng)?shù)奶渍謥聿糠值馗采w四周均開有孔眼的圓筒，未蓋住部分形成通道區(qū)。
6、根據(jù)權(quán)利要求
1中的加熱裝置，其中所說的外孔壁通道區(qū)被限制在兩徑向面之間所形成的角度之內(nèi)，此角小于180°。
7、根據(jù)權(quán)利要求
1中的加熱裝置，裝有雙層開孔壁的進口裝置的二個冷凝水進口管，并分置在所說的外殼徑向垂直平面的兩側(cè)，向下通道區(qū)有一個平均流向，液流流向是指向所說的垂直平面與外殼壁相交所決定的線上。
8、根據(jù)權(quán)利要求
1中的加熱裝置，還包括一個輔助冷凝水進口管，對應(yīng)在加熱裝置的某一部位，一般是浸在水中的，一個雙層孔壁裝置與進口管相接，雙層孔壁裝置包括一個四周都開孔的內(nèi)開孔壁及只在上半部開孔的外形孔壁。
專利摘要
一種蒸汽發(fā)生器的供水加熱裝置包括一個壓力外殼，內(nèi)有供水流過的熱交換器。至少有一個水平冷凝水進口管，以及在殼下部至少有一個冷凝水出口管。與冷凝水進口管相聯(lián)接的雙層開孔壁裝置包括具有圓周壁的內(nèi)孔壁，以及圍繞該內(nèi)孔壁的外孔壁，外開孔壁一端與內(nèi)孔壁相連接。兩開孔壁的公共底板構(gòu)成了一塊擋板，正對著內(nèi)孔壁。兩開孔壁上的通道區(qū)開有孔眼，這些孔眼在大部分橫截面的圓周上不相互正對著。
文檔編號F24H9/12GK86102780SQ86102780
公開日1986年10月22日 申請日期1986年4月23日
發(fā)明者格拉德·曼塞爾 申請人:法國電力公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan