一种电厂凝汽器补水雾化系统的制作方法

本实用新型涉及火力发电厂水冷机组领域，特别是涉及一种凝汽器补水雾化系统和方法。

背景技术：

电厂运行生产过程中存在着蒸汽和凝结水的损失，为补充这些损失造成的发电厂工质减少，会在锅炉、汽轮机设备及其热力系统中补充除盐水。补充水通常有两种方式进入热力系统：一种是进入除氧器，一种是进入凝汽器。

现有的补水技术中，是使补充水在凝汽器喉部实现雾化，使低温的化学补充水(20～25℃)与高温的汽轮机排汽(35℃以上)在凝汽器喉部内实现混合换热、部分汽轮机排汽在凝汽器喉部提前凝结，从而使汽轮机排入凝汽器冷却管区域的汽量减少，这样，在冷却管内冷却水量、水温不变的情况下，对提高凝汽器的真空有利。但在实际运行中发现，现有装置在补水时，由于水流是沿着凝汽器喉部补水管上的几排喷水小孔喷出的，这些小孔沿补水管长度方向排列，小孔直径均为3mm～5mm，在补水压力的作用下，补水以柱状喷出。柱状的水流射流速度快，喷射距离远，而换热面积却较小，以致低温的补水与高温排汽在凝汽器喉部无法得到充分的混合换热，不能使汽轮机排汽在喉部得到最大程度的凝结。

汽轮机供热应用中，一种是向工业用汽单位的工艺过程供蒸汽。此时蒸汽不再回到电厂。这样，电厂动力装置就更需要大量补水，否则，蒸汽动力装置中的水会越来越少，无法运行。一般情况下，这股补水量是比较大的。并且采用目前的补水技术，由于设计补水量对应于系统的正常发电运行状况，无法满足作为供热提供应用时，对应于大量的系统补水量的实际需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种合理利用凝汽器的内部换热空间，提高换热效率，实现大量补水接入的凝汽器补水系统。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种电厂凝汽器补水雾化系统，包括管路、阀门、雾化装置，雾化装置安装在凝汽器喉部内；从补水泵来的脱盐水管路从凝汽器喉部外侧接入，与凝汽器补水雾化系统连接；其特征在于：雾化装置布置了若干层喷嘴组件；每一层喷嘴组件上安装有多个雾化喷嘴，管路跟电厂脱盐水系统连接，利用水泵将一定压力和流速的脱盐水以雾化水幕方式，从喷嘴中喷出，若干层喷嘴组件所 形成的水幕，各层水幕密度，从上层至下层逐级减小。

进一步地，雾化装置包括N+1层喷嘴组件，N层喷嘴组件用于运行，1层喷嘴组件备用，N≥2。

进一步地，同一层喷嘴组件所形成的水幕密度采用梯级分布，位于中心设置水幕密度最大，沿中心向外径向逐级减小，在边缘设置水幕密度最小。

进一步地，位于下层的喷嘴组件设置在凝汽器管束中间部位，具有与位于上层的喷嘴组件不相同的平面的结构和尺寸。

进一步地，每层喷嘴组件包括多个环形或网格型管，同一层喷嘴组件的管路结构是不均匀的梯级分布的平面结构。

进一步地，每一层具有多个子层结构，该多个子层结构，具有逐级减小变化的结构尺寸。

进一步地，每层喷嘴组件的管路之间设有调整切换阀门，通过调整切换阀门调节各层之间相互连通关系。

进一步地，每层喷嘴组件包括多个环形或网格型管，在环形或网格型管上以设定间距安装一定数量的喷嘴，位于中心的管路上单位长度上喷嘴数量最多，位于边缘的管路上单位长度上喷嘴数量最少，从中心到边缘梯级减小数量。

进一步地，各层喷嘴组件管路上安装喷嘴数量、喷嘴型号、喷嘴材料、和安装型式是不相同的。

本实用新型采用将补水接入多层雾化喷洒注入，实现了供热应用时的凝汽器大量补水，既实现了充足补水量，也提高了凝汽器内部换热效率。

附图说明

图1为系统的结构示意图。

图2为单层管路连接结构示意图。

图3为水幕密度梯级分布示意图。

图4为本实用新型的改进结构一示意图。

图5为本实用新型的改进结构二示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述，应当理解，此处所描述的内容仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

电厂凝汽器补水雾化系统，通常包括管路、阀门、仪表、雾化装置等。凝汽器补水雾化系统安装在凝汽器喉部内。从补水泵来的脱盐水，从凝汽器喉部外侧接入，与凝汽 器补水雾化系统连接。在机组需要补水时，打开阀门、起动水泵，脱盐水依次经过管路、阀门、雾化装置，被雾化成水雾的脱盐水喷洒到凝汽器喉部，混入汽轮机排汽中，随汽轮机汽流进入凝汽器管束。补水雾化成水雾，大大减小了水滴对管束的冲刷，补水还可以对汽轮机排汽起到冷却作用。

对于生产设计的凝汽器，补水雾化系统可以是凝汽器产品本身结构；对于已经使用中的凝汽器，如果进行施工汽轮机供热蒸汽项目，需要大量补水，可以施工改造凝汽器喉部，在喉部增设补水雾化系统。补水雾化系统设计是核心。补水雾化系统是通过多层密度变化的雾化喷嘴组实现的，可有效利用凝汽器内部空间，不影响进入凝汽器内部的排汽汽流，有效实现大流量补水及内部换热过程。

如图1中的凝汽器补水装置结构示意图。

在凝汽器喉部布置的雾化装置包括数层喷嘴组。30多℃左右的饱和蒸汽从汽轮机排入凝汽器喉部。从补水泵来的脱盐水，从凝汽器喉部外侧接入，与凝汽器补水雾化系统连接。在机组需要补水时，打开阀门、起动水泵，脱盐水依次经过管路、阀门、雾化装置，被雾化成水雾的脱盐水喷洒到凝汽器喉部，混入汽轮机排汽中，随汽轮机汽流进入凝汽器管束。

雾化装置主要布置在凝汽器喉部，由N+1层管路组成，N层管路(喷嘴组)运行，N≥2，1层备用，管路上安装喷嘴，管路跟脱盐水系统连接，利用水泵将一定压力和流速的脱盐水以雾化水幕方式，从一个个喷嘴中喷出。

优选的，N可取2层，2层喷嘴组件用于运行，1层喷嘴组件备用。

每一层喷嘴组件具有类似的结构，由管路构成特定形状，圆形或矩形，与凝汽器喉部的截面形状相匹配。这里举例圆形结构进行说明，每一层的管路结构如图2所示，采用呈正交的两主管路构成单层结构本体，并连接多层环形管，在环形管上以设定间距安装一定数量的喷嘴。最上层的一条主管路用于从外部通入冷却水。两主管路交叉部位用于连接多层间的垂直连接管。各层喷嘴组件，由管路和雾化喷嘴组成。喷嘴安装在管路上。

每层喷嘴组件所形成的水幕具有一定密度，对于各层水幕密度，既可以是相同的，也可以是不相同的，如可选上层密度高，下层密度逐级减小，适应于与排汽进行换热过程中从上至下的换热量变化需求。

同一层喷嘴组件所形成的水幕，其密度既可以是均匀布置的，也可以是呈梯级分布。如图3所示，内部整个换热截平面的水幕密度可采用梯级分布，位于中心的汽轮机排汽流速最大，需要相应的设置水幕密度最大，沿中心向外径向逐级减小，在内部边缘汽轮 机排汽流速最小，需要相应的设置水幕密度最小。可根据工况需要设置3-5级梯级分布。

水幕密度可采用梯级分布可采用多种具体实现方式。

方式一，多层喷嘴组其径向尺寸从上层向下层逐渐变大，如图1所示，多层设置的径向尺寸不同的喷嘴组件可实现水幕密度在整个换热截平面上的梯级分布；

方式二，为了实现部件生产标准化，如图4所示，可将多层喷嘴组中的每一层都制作成具有2-3个子层的标准结构和大小的喷嘴组，每一个标准喷嘴组中进行分层设置，多个子层可采用径向尺寸变化方式，可实现水幕密度在整个换热截平面上的梯级分布；

方式三，进一步为了方便制作与安装，可将多层喷嘴组设计成相同的标准大小，在每一层的构成管路上调整其安装喷嘴组的数量多少，将构成管路分布3-5级同心圆区间，位于中心的同心圆区间的管路上单位长度上喷嘴数量最多，位于边缘的同心圆区间的管路上单位长度上喷嘴数量最少，从中心到边缘梯级减小数量。

优选的，如图5所示，如果在凝汽器喉部的布置空间不充足时，还可进一步将1-3层喷嘴组件布置进入凝汽器主体内两侧管束的中间空间。设置在凝汽器内部的喷嘴组件与喉部的喷嘴组件具有不相同的平面的结构和尺寸，适应于凝汽器内部的空间形状，并且不影响内部的排汽与管束间的换热。

如图2所示，在每层喷嘴组件中包括多个环型管(对应于圆形的喷嘴组件)或网格型管(对应于矩形的喷嘴组件，图中未示出)。各层喷嘴组件所采用的环型或网格型管道尺寸，既可以是相同的，也可以是不相同的，根据所安装喷嘴数量进行调整。每层喷嘴组件的管路之间设有调整切换阀门，通过调整切换阀门可以调节连通关系，既可以是连通的，也可以是不连通的。

喷嘴组件的每个环形或网格型管，从外部通入喷淋水。在环形或网格型管上以设定间距安装一定数量的喷嘴。喷嘴选用螺旋喷嘴，以螺纹、法兰或焊接的方式固定在输水管路上，材质选用316L，精密铸造工艺。喷雾角度选用60度、90度、120度、150度、170度，空心或实心锥喷雾均可。

螺旋喷嘴喷出的锥形水幕的锥高、底圆直径均与水压和流速相对应，因此，每个喷嘴的水幕底圆直径(尺寸)可视为已知，喉部的截面积也是已知的。据此可以计算出每一层布置的螺旋喷嘴的数量。在管路上布置足够的喷嘴组，补充脱盐水以雾化水幕方式，从一个个喷嘴喷出，形成雾化水幕裙层。

各层喷嘴组件管路上安装喷嘴，既可以是单位长度上安装数量形成均布的，也可以是变化的。各层喷嘴组件管路上所安装喷嘴总数量，既可以是相同的，也可以是不相同 的。

各层喷嘴组件管路上安装喷嘴材料和安装固定型式，既可以是相同的，也可以是不相同的。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的解释，并不用于限制本实用新型，尽管对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。