[發明專利]用于給水加熱器的雙端板低溫冷卻區

無效

• 申請號: 201380070878.6
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN104919263A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 蘭嘉·納蒂格
• 申請（專利權）人: 瑪齊熱能系統有限公司
• 主分類號: F28B9/10
• 分類號: F28B9/10
• 代理公司: 北京市安倫律師事務所 11339
• 代理人: 楊永波

相關申請的交叉引用

本申請針對2013年1月21日提交的第61/754,754號美國臨時申請主張權利。

技術領域

本發明涉及蒸汽發電廠和對具有低溫冷卻區(subcooling?zone)和冷凝區(condensing?zone)的高壓和低壓兩種類型的給水加熱器的建造和使用的改進。

背景技術

在蒸汽發電廠中，給水加熱器被用于逐步提高給水的溫度至鍋爐運行條件的飽和溫度。對給水進行預熱改善了系統的熱力學效率，降低了發電廠運營成本，并減少了對鍋爐金屬的熱沖擊。一個熱力發電廠可以配有大量的給水加熱器。

用于加熱所述給水的能量通常源自從蒸汽渦輪機中抽取的蒸汽。由于本來要用于在渦輪機中做膨脹功(并因此生成電能)的蒸汽并非被用于該目的，所以必須小心的優化所述抽取的蒸汽以獲得最大化的發電廠熱效率。

給水加熱器可以為開放式或封閉式熱交換器。在開放式給水加熱器中，所述抽取的蒸汽可以直接與所述給水加熱器混合從而將其加熱。

封閉式給水加熱器通常具有外殼和管式熱交換器，其中所述給水通過所述管并被在所述外殼內部以及所述管外部流動的渦輪抽取蒸汽加熱。授予Fraser的第2,412,573號美國專利和授予Kawano的第?6,095,238號美國專利公開了此類封閉式系統的示例。在過去幾年中對蒸汽發電廠的改進也有很多，例如授予Sieder的第2,729,430號美國專利和授予Thompson的第?2,812,164號美國專利。

在蒸汽發電廠中，位于鍋爐給水泵的上游的給水加熱器被稱為高壓給水加熱器，而位于鍋爐給水泵的下游的給水加熱器被稱為低壓給水加熱器。

在高壓給水加熱器中，所述渦輪抽取蒸汽具有巨大的過熱量。因此，高壓給水中的給水典型的在三個獨立的分隔空間中分三個階段被加熱：過熱冷卻區；冷凝區；以及低溫冷卻區。在所述低溫冷卻區通過對冷凝的渦輪抽取蒸汽進行低溫冷卻來對所述給水加熱器進行初始加熱；在所述冷凝區通過所述冷凝的渦輪抽取蒸汽對所述給水加熱器進行二次加熱；在所述過熱冷卻區通過所述渦輪抽取蒸汽中的過熱來對所述給水加熱器進行最終加熱。

在低壓給水加熱器中，渦輪排出蒸汽具有較小的過熱量。因此，低壓給水中的給水典型的在兩個獨立的分隔空間中分兩個階段被加熱：冷凝區；以及低溫冷卻區。在所述低溫冷卻區通過對冷凝的渦輪抽取蒸汽進行低溫冷卻來對所述給水加熱器進行初始加熱；在所述冷凝區通過所述冷凝的渦輪抽取蒸汽對所述給水加熱器進行二次加熱和最終加熱。

發明內容

待解決的技術問題如下：在高壓和低壓兩種給水加熱器中，必須防止冷凝區中的抽取蒸汽進入低溫冷卻區。如果抽取蒸汽進入了低溫冷卻區，低溫冷卻區中的冷凝物將會被加熱，而不是被低溫冷卻，因此全部的冷凝物低溫冷卻功能將會失效。在主流的給水加熱器設計中，是通過以下方式將低溫冷卻區與冷凝區隔離開來的：保持水平面高于低溫冷卻區的入口，并在低溫冷卻區的一端使用端板，從而使低溫冷卻區與冷凝區分開。所述端板通常為2”-3”厚，在所述端板上以緊公差(tight?tolerance)鉆出穿透所述端板的管孔。當蒸汽進入管外徑和端板管孔之間的緊湊空間時，所述蒸汽被冷凝并形成水封閉(water?seal)，從而防止蒸汽進入低溫冷卻區。

不適當的管孔鉆孔誤差、過度使用、正常磨損(wear?and?tear)或是這些情況的組合都會增大管外徑和管孔之間的空隙。如果出現這些情況，蒸汽將從冷凝區進入，將冷凝物加熱并降低低溫冷卻區、整個加熱器乃至整個蒸汽發電廠的性能。每過一年，這個問題就會變得更加嚴重，直至效率已降無可降。最終必須替換該加熱器。

本發明的目的就是防止蒸汽通過端板管孔進入低溫冷卻區，因為它是影響給水加熱器性能的一個主要問題。

根據本發明，可以通過以下方式來防止蒸汽進入低溫冷卻區：在低溫冷卻區和冷凝區之間使用兩塊端板，并通過所述兩塊端板之間的水封閉來提供額外保護。根據本發明給水加熱器配有低溫冷卻區，所述低溫冷卻區使用兩塊端板，而不是一塊，所述端板上的管孔也鉆成緊公差。

另外，半圓板被焊接至兩塊端板。扁平板被焊接至所述端板的頂部從而所述兩塊端板之間形成封閉空間。在連接所述兩塊端板的頂板上鉆孔，使得冷凝物可以進入所述封閉空間；在所述圓板的底部鉆孔，用于將冷凝物排出。在本發明的這個方面，通過小幅流動貫穿所述封閉空間的冷凝物形成水墻(water?dam)。所述水墻小幅流動形成水封閉。

所述中間具有水封閉的雙端板的優點在于在冷凝區和低溫冷卻區之間提供了三重隔離層。而現有技術僅有一重隔離層。