[發明專利]一種傘形空冷區的雙仿生樹形管束式凝汽器

有效

• 申請號: 201110154427.3
• 申請日: 2011-06-09
• 公開（公告）號: CN102261855A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 孟繼安
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F28B1/06
• 分類號: F28B1/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于大型電站換熱器技術領域，具體涉及一種傘形空冷區的雙仿生樹形管束式凝汽器，特別是大型電站的水冷式凝汽器中的冷卻管管束的空冷區管束布置呈一個“傘”字形以及主冷卻管管束布置呈2個仿生的樹形結構的一種傘形空冷區的雙仿生樹形管束式凝汽器。

背景技術

電廠凝汽器是火力發電、核電機組的重要組成部件，其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。大型電站水冷式凝汽器冷卻管管束布置的合理與否對蒸汽凝結過程有重要影響，并對其換熱性能以及機組的能耗有較大的影響。管束布置不合理將造成蒸汽流場的不合理，由此帶來熱負荷分布不均勻、局部空氣積聚、流動阻力過大、過冷度大、不同凝結程度的汽流相互摻合甚至漏汽(未經冷凝的蒸汽直接進入空冷區)等。因而設計管束布置來獲得合理的蒸汽流場分布是凝汽器設計的重要內容，合理的管束布置是凝汽器性能保證的基礎。目前凝汽器熱力設計一般采用HEI標準進行計算，但HEI標準中未考慮管束布置的影響，凝汽器管束布置設計可能使機組性能實際無法達到按HEI標準設計的設計性能，特別是對于改造機組受限較多的情況更為突出。事實上，目前發電機組的實際運行真空度普遍偏離設計真空度1-3kPa，能耗明顯偏高，其主要原因之一就是凝汽器管束布置不合理造成的。研究表明，不合理的凝汽器管束布置的實際凝汽器真空度與按HEI標準進行計算的真空度可能相差1kPa以上，直接顯著影響機組的出力和經濟性。采用合理的管束布置的凝汽器，其機組節能效益明顯。

目前大型電站水冷式凝汽器管束布置的型式，最為典型的有教堂窗式管束布置型式、山形管束布置型式(或者稱為TEPEE布管技術)、向心式管束布置型式、AT型管束布置型式、垂直均衡流動式管束布置型式、將軍帽式管束布置型式、輻射穗狀管束布置型式、雙菱形式管束布置型式等。經過數值模擬分析表明，這些管束布置型式均不同程度存在一些不足，如有些凝汽效果不理想甚至存在渦流死區，有些殼側流阻過大和過冷度大，有些存在不同凝結程度的汽流相互摻合甚至漏汽，有些管束布置不夠緊湊使投資明顯增加或者改造機組由于殼體結構尺寸受限無法采用。例如，專利文獻DE4141132-C2(德國)和ZL01206563.3(中國)公開了一種非常類似的雙山形管束布置，數值模擬分析表明，該管束布置的汽阻不均、存在跨區流動、在接水盤處存在明顯的漏汽，其數值模擬計算的傳熱系數比按HEI標準設計要低10％以上，如果漏汽比較嚴重則其計算傳熱系數比按HEI標準設計要低20％以上。數值分析表明，不合理的凝汽器管束布置，其換熱系數要比按HEI標準進行計算值低10-20％，有些(如雙菱形式管束布置型式等)甚至達30％以上，顯著影響機組的出力和經濟性。

專利文獻201010197078.9公開的《一種仿生雙連樹形管束式凝汽器》，其特征在于：是一種布置在凝汽器中間管板上的換熱管在所述中間管板上呈仿生雙連樹形布置的仿生雙連樹形管束式凝汽器，該凝汽器在所述中間管板面上存在距換熱管束外輪廓線4倍于管中心距的假想分割線，以所述假想分割線和空冷擋汽板為界，將所述管板平面分為仿生雙連樹疏松樹枝管束區、仿生雙連樹密集樹枝管束區、漸縮空冷管束區和仿生雙連樹樹干形中心抽汽區；在所述的仿生雙連樹形管束式凝汽器中，汽輪機排出的蒸汽從仿生雙連樹形管束的最外圍換熱管管間進入仿生雙連樹形管束，蒸汽在最外圍管束的仿生雙連樹形管束區的仿生疏松樹枝區被冷卻而冷凝使得蒸汽流速迅速下降，然后在仿生雙連樹密集管束區繼續被冷卻而冷凝，再經仿生雙連樹樹干形中心抽汽區收集，然后從漸縮空冷管束區的底部流向漸縮空冷管束區被進一步被冷卻，最后剩余的少量汽氣混合物經漸縮空冷管束區上部的抽空管道由真空泵抽出，使得凝汽器維持一定的真空度。專利文獻201010197078.9基本克服了前述目前大型電站水冷式凝汽器管束布置的型式的不足。數值模擬和工業應用表明，專利文獻201010197078.9所述大型電站水冷式凝汽器的換熱性能不僅滿足HEI標準要求，而且其換熱系數要比按HEI標準計算的值高出10以上％。但專利文獻201010197078.9(對比文獻1)也在某些情況下存在一些不足，即該結構的抽空管道通常從凝汽器上部的喇叭形接頸處接出連接至抽真空設備，一方面其抽空管道長度相對于抽空管道從凝汽器下部接出的要長一些，因而抽空管道所產生的氣阻相對較大，另一方面該結構的抽空管道中的汽氣混合物由凝汽器上部的蒸汽再熱，也一定程度上影響凝汽器的性能。

發明內容