本發(fā)明涉及一種用于軸向排汽汽輪機(jī)的側(cè)向進(jìn)汽的凝汽器的換熱管的布置結(jié)構(gòu)，具體是一種排汽阻力低，結(jié)構(gòu)緊湊的適合汽輪機(jī)排汽從側(cè)面進(jìn)入凝汽器的換熱管(以下簡(jiǎn)稱(chēng)管子)布置結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著余熱利用及生物質(zhì)能發(fā)電等低熱值蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的需求的增加，軸向排汽汽輪機(jī)在裝置中的使用越來(lái)越廣泛，為之配套的側(cè)向進(jìn)汽的凝汽器的使用也越來(lái)越多。軸向排汽的汽輪機(jī)本來(lái)利用的蒸汽品質(zhì)就比較低，為了更充分地利用低品質(zhì)蒸汽的熱力性能，要求凝汽器的排汽阻力更低，從而能獲得更低的排汽真空，發(fā)揮余熱的最大效能。為此，對(duì)側(cè)向進(jìn)汽的凝汽器的熱力性能和結(jié)構(gòu)性能提出了更高的要求。

目前，側(cè)向進(jìn)汽凝汽器的布管方式主要沿用與向下排汽汽輪機(jī)相適應(yīng)的上進(jìn)汽凝汽器的排列方式(冷卻水下進(jìn)上出布置，通過(guò)凝汽器兩端的水室進(jìn)出)，如圖3所示。但是因?yàn)檫M(jìn)汽口在側(cè)面(右側(cè))，為了使蒸汽易于擴(kuò)散，要騰出擴(kuò)散空間，相鄰管子(即換熱管)的排列采用等邊三角形排列的方式，凝汽器兩端的水室均無(wú)法布置左右對(duì)稱(chēng)的管板，在下部左右對(duì)稱(chēng)的空冷區(qū)一側(cè)離排汽口太近，對(duì)空氣的抽出不利，抽氣管路布置在凝汽器內(nèi)部，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，給排汽增加了額外的阻力。一般冷凝器的布管要考慮主冷區(qū)管子、空冷區(qū)管子、水室橫隔板通道、蒸汽擴(kuò)散槽等的布置。相鄰管子以等邊三角形的方式布置在凝汽器的腔體內(nèi)，并組成合適的管束形狀，管束中的若干個(gè)擴(kuò)散槽軸線k與凝汽器的水平中心線h構(gòu)成30°的夾角，能覆蓋的進(jìn)汽口范圍比較窄，最外側(cè)的擴(kuò)散槽指向排汽口的中間(未能有效覆蓋排汽口的范圍)，分割相同數(shù)量(總數(shù)和排數(shù))管子的擴(kuò)散槽的數(shù)量就比較多。因?yàn)檎羝娜肟谠趥?cè)面，蒸汽進(jìn)入的速度較高(一般在80～100m/s)，蒸汽擴(kuò)散(擴(kuò)散角度一般為10°～15°)與擴(kuò)散槽軸線的布置方向(與水平方向夾角為30°)以及每排管子之間間隙的布置方向(與水平方向夾角為30°)不匹配，為了使進(jìn)入的蒸汽容易擴(kuò)散和減少阻力，這種布置需要較大的蒸汽擴(kuò)散空間。因此，凝汽器腔體內(nèi)可供布管的空間就被壓縮了；或者說(shuō)容積同樣大小的凝汽器內(nèi)，這種布置的阻力就比較大。

另一種方式如圖4所示，為了使凝汽器內(nèi)兩端的管板對(duì)稱(chēng)，采用冷卻水側(cè)進(jìn)側(cè)出(左進(jìn)右出)的結(jié)構(gòu)，抽氣管路布置在管束中間，擴(kuò)散槽軸線k與水平方向夾角為60°布置，相鄰管子等邊三角形布置；其抽氣管路布置在凝汽器內(nèi)部，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，增加了排汽的阻力，這種結(jié)構(gòu)更適合1流程的較大型的凝汽器，否則空冷區(qū)就不完全在冷端。

以上兩種方式，一種擴(kuò)散槽軸線30°布置，一種擴(kuò)散槽軸線60°布置，而且相鄰管子等邊三角形布置，與排汽的擴(kuò)散角(10～15°)不一致，形成的管束高速擴(kuò)散截面小，排汽阻力較大，抽氣口布置復(fù)雜增加了排汽阻力。形成的管束形狀，或?qū)е陆Y(jié)構(gòu)不夠緊湊(圖3所示結(jié)構(gòu))，或者不適合雙流程或較小型凝汽器的需要(圖4所示結(jié)構(gòu))。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)的側(cè)向進(jìn)汽凝汽器的布管結(jié)構(gòu)，可以在相同尺寸的管板范圍內(nèi)布置更多的換熱管，或者在同樣尺寸的凝汽器和同樣的換熱管數(shù)量下，排汽的阻力更低，排汽冷凝效果更好，確保側(cè)向進(jìn)汽凝汽器能在設(shè)計(jì)的真空壓力下運(yùn)行，保證側(cè)向進(jìn)汽凝汽器的換熱效率。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

側(cè)向進(jìn)汽凝汽器的布管結(jié)構(gòu)，包括定位于凝汽器腔體內(nèi)的若干個(gè)管束，管束之間為利于蒸汽流通的擴(kuò)散槽，相鄰擴(kuò)散槽的軸線均平行排列；其特征在于：所述擴(kuò)散槽的軸線與凝汽器的橫向中心線形成10～15°的夾角，以與凝汽器右端進(jìn)氣口輸入的蒸汽擴(kuò)散角相匹配。

每個(gè)管束包括多個(gè)排列整齊的管子，相鄰管子正三角布置且組成若干個(gè)管排，相鄰管排之間形成若干個(gè)與凝汽器橫向中心線為10～15°夾角的小擴(kuò)散槽，以加速氣流導(dǎo)通。

所有管子的兩端分別固定在凝汽器兩端的管板上。

凝汽器的進(jìn)汽口位于凝汽器的右端。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明具有以下有優(yōu)點(diǎn)：1、進(jìn)汽口被擴(kuò)散槽充分覆蓋，使布管可以布置到更外端，提高凝汽器腔體內(nèi)的布管率。2、較小的擴(kuò)散角，更接近汽流方向，減少汽輪機(jī)排汽進(jìn)入管束內(nèi)部的阻力，提高了換熱效率。3、充分利用管子的間隙(小擴(kuò)散槽)，增加了擴(kuò)散空間，從而可以更少更窄地布置擴(kuò)散槽，減少了凝汽器腔體的尺寸也使布管更便捷。管束對(duì)稱(chēng)排列，結(jié)構(gòu)性更好。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的凝汽器橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的凝汽器橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為現(xiàn)有的一種凝汽器橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為現(xiàn)有的另一種凝汽器橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是圖1中的a部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

本實(shí)施例中，2000mm直徑的凝汽器腔體內(nèi)布置2220根20mm的管子，管子間距30mm，所有管子的兩端分別固定在凝汽器兩端的管板上。

本發(fā)明提供的側(cè)向進(jìn)汽凝汽器的布管結(jié)構(gòu)，凝汽器的進(jìn)汽口位于凝汽器的右端，凝汽器腔體內(nèi)定位著若干個(gè)管束(圖1、圖2中，每個(gè)管束由粗雙點(diǎn)劃線圍成，其中包含多個(gè)管子；為圖面清晰，部分管束只畫(huà)粗雙點(diǎn)劃線，省略其中的管子)，管束之間為利于蒸汽流通的擴(kuò)散槽，相鄰擴(kuò)散槽的軸線均相互平行排列(凝汽器橫截面圖中，所有的管子均垂直于圖面布置，相鄰擴(kuò)散槽的軸線相互平行排列)；這些均與現(xiàn)有凝汽器的布管結(jié)構(gòu)類(lèi)同。

本發(fā)明的改進(jìn)在于：所述擴(kuò)散槽的軸線與凝汽器的橫向中心線h(即凝汽器進(jìn)氣口的橫向中心線)形成15°的夾角，以與凝汽器右端進(jìn)氣口輸入的蒸汽擴(kuò)散角相匹配(如圖5所示，圖中的水平線平行于凝汽器的橫向中心線h)。

每個(gè)管束包括多個(gè)排列整齊的管子，相鄰管子正三角布置且組成若干個(gè)管排(即若干排管子)，管排之間形成若干個(gè)與凝汽器橫向中心線為15°夾角的小擴(kuò)散槽(擴(kuò)散槽軸線xk)，以加速氣流導(dǎo)通。

本發(fā)明中的擴(kuò)散槽的角度為15°，最外側(cè)的擴(kuò)散槽覆蓋到排汽口的最外側(cè)(500mm左右)，分割同樣寬度的管束(每個(gè)管束中布置6個(gè)管排)只要4個(gè)擴(kuò)散槽(k1、k2、k3、k4)。同時(shí)，管束中小擴(kuò)散槽軸線與水平中心線夾角為15°的布置方式使管排之間的間隙(小擴(kuò)散槽)能更好地疏散高速的汽輪機(jī)乏汽，使排汽阻力降到更低，冷凝器的冷凝效果更佳。

本發(fā)明中，所有擴(kuò)散槽都正對(duì)著排汽口方向，擴(kuò)散空間的要求大大降低(擴(kuò)散半徑約為500mm)同樣是帶狀分布的管子，結(jié)構(gòu)可以更緊湊。冷凝器的腔體直徑可以做得更小。這樣可以用更低的成本和更好的性能參與競(jìng)爭(zhēng)。

本發(fā)明布置的管束，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，便于冷凝器兩側(cè)的水室水平或垂直對(duì)分，也便于雙流程水室橫隔板的布置，又能根據(jù)功能需要選擇管束區(qū)域的使用(空冷區(qū)和主冷區(qū))。

以上布管方式，可使側(cè)向進(jìn)汽凝汽器獲得更高的冷卻性能和更緊湊的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的工作原理是：所提供的布管結(jié)構(gòu)，擴(kuò)散槽軸線與凝汽器橫向中心線的夾角(15°)以及相鄰管排之間的間隙(小擴(kuò)散槽)與凝汽器橫向中心線的夾角(15°)更接近進(jìn)氣口輸入蒸汽的擴(kuò)散角度(一般與凝汽器橫向中心線的夾角10°～15°)。布置在最外側(cè)的擴(kuò)散槽k4也能更好地覆蓋排汽口的范圍，使排汽能更順利地導(dǎo)入擴(kuò)散槽和管子間隙，大大減少排汽阻力。管束中擴(kuò)散槽軸線以及管排之間小擴(kuò)散槽的軸線方向與蒸汽擴(kuò)散方向一致使得管子之間的間隙成為蒸汽快速擴(kuò)散的空間；因而可以調(diào)整(減少)擴(kuò)散槽的寬度，更少(圖1、圖2中擴(kuò)散槽僅只有4-5個(gè))更窄的擴(kuò)散槽就能分布更多數(shù)量的管子；或者說(shuō)同樣多的管子，可減少凝汽器的尺寸而不影響排汽阻力；使凝汽器的冷凝效果達(dá)到更佳狀態(tài)。

而且，不管是冷卻水下進(jìn)上出布置還是側(cè)進(jìn)側(cè)出的布置，管束的布置排列都是上下對(duì)稱(chēng)的，(空冷區(qū))功能卻不對(duì)稱(chēng)。這樣凝汽器兩端管板的互換性得到保證，工藝更簡(jiǎn)單方便，同時(shí)確保了空冷區(qū)的功能需要(永遠(yuǎn)都布置在冷卻水的冷端和排汽口的遠(yuǎn)端，保證了更好地抽取空氣并加以冷卻的需要)。圖1中選左下角為空冷區(qū)，圖2中選左上角為空冷區(qū)，抽氣口布置更簡(jiǎn)單，無(wú)需連接管路。

比較:

經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明可以使總排汽阻力較現(xiàn)有結(jié)構(gòu)下降20％以上，或不增加排汽阻力的前提下減少凝汽器管腔直徑5％以上(管腔橫截面面積下降10％以上)。

圖中還有，凝汽器外殼1，罩殼2。