专利名称：汽轮机凝汽器排管的制作方法
技术领域：
本发明涉及凝汽器的冷却管管束排列方式领域，具体是一种适应于各种功率等级 的汽轮机组配置的凝汽器排管方式。
背景技术：
目前，国内外电站汽轮机所配置的凝汽器，其制造厂家设计、制造的电站凝汽器分 别采用了风格不同的凝汽器管束排布方式。上世纪，国产三排汽200MW机组凝汽器，采用外围带状式(见图1)、卵状排管(见图 2)，由于设计年代早，用的是五十年代初技术成果，相对比较落后。经国内实验比较，卵状排 管较外围带状式总体换热系数高，相对较好。但根据70年代日本对卵状排管的水模型试 验及东方汽轮机有限公司数值计算表明，整个管束热负荷分布不均，总体传热系数低，汽阻 大。随着我国火电机组容量的增大，以及我国核电事业的发展，国内凝汽器制造厂家 纷纷与国外公司进行技术合作。90年代初，东方汽轮机有限公司采用的凝汽器排管方式之 一是BD模块式排管(见图3 )，该种排管随后在火电300MW、600MW、1000MW等级机组的凝汽器 上运行。该BD模块式排管由于其细长结构的限制，在管板尺寸一定的条件下、排管的数量 十分有限，使得排管容积率较小，不适用于核电汽轮机等场合。
发明内容
本发明目的在于提供一种总体换热系数高、换热性能好、适用面广的汽轮机凝汽 器的排管方式。本发明所采用的技术方案是
一种汽轮机凝汽器排管，所述排管是轴线平行设置的若干根冷却管，构成空气冷却区 和主凝结区两部分相互独立的含管区，主凝结区环绕空气冷却区布置；所述含管区的包络 线在垂直于冷却管轴线的平面上的投影形成一个“火炬”状的图形，所述空气冷却区设置在 “火炬”的中下部，主凝结区的排管构成若干个相对于“火炬”中心线左右对称的“火苗”，称 为凝汽器排管的主干管束，相邻的主干管束在“火炬”宽度方向上具有间隙，构成蒸汽通道。所述主干管束沿“火炬”高度方向向下扩展，其宽度递增，在主干管束厚度达到其 顶部厚度的2倍处分裂为两个等厚度的支叉管束，两支叉管束之间留出无管区，形成汽一 气混合物通道，合围至空气冷却区。所述相邻两主干管束对应的支叉管束在其下部相接交汇。所述“火炬”中心线最外侧的两支叉管束在空气冷却区下方交汇，且该交汇处底部 设有对称缺口，构成蒸汽通道。所述“火炬”中心线最内侧的两支叉管束不交汇，两者之间设置有贯通的蒸汽通道。所述支叉管束交汇处的管束布置厚度与各支叉管束的厚度相当。
所述空气冷却区沿“火炬”高度方向上部分的轮廓形状为三角形，其外围与主凝结 区之间设置有与该三角形两侧边相对应的倒“V”形挡板，该挡板顶部具有不凝结气体的出 口，连接抽空气管道。本发明所产生的有益效果是
本发明在设计思想上给凝汽器冷却管束设计一种新的排布方式，经过“凝汽器汽相流 场大型数值计算程序”对汽侧进行全流场计算，得到汽相流速分布图、蒸汽压降、空气浓度、 传热系数、热负荷等分布图，从而对凝汽器排管进行最优化的设计。本发明突破了目前所采 用的凝汽器排管方式，使得凝汽器蒸汽路径短，计算表明流动阻力小，蒸汽主通道通畅；流 场平稳；热负荷均勻；与刚进入凝汽器的蒸汽直接接触的管子数量增多，提高凝汽器传热 系数，提高管束的热交换性能；同时，“火炬”状排管可使大型凝汽器在端管板的尺寸受限的 情况下增大管子容积率，扩展了此种结构的凝汽器排管的使用范围，使凝汽器技术进一步 提高。本发明所公布的凝汽器排管可适用于各种功率等级的汽轮机凝汽器排管，而且特别 适用于机组功率为1000MW以上等级的核电汽轮机凝汽器。
图1为国产三排汽200MW凝汽器外围带状排管示意图； 图2为国产三排汽200MW凝汽器卵状排管示意图3为BD模块式排管示意图； 图4为本发明的汽轮机凝汽器的排管示意图中标号表示1-主干管束、2-蒸汽通道、3 8-支叉管束、9 10-管束交汇处、 11-底部管束、12-蒸汽通道、13-抽空气管道、14-空气冷却区、15-汽一气混合物通道、 16-挡板、17-蒸汽通道、18-缺口、19-冷却管、20-蒸汽通道、21-凝汽器端管板。
具体实施例方式如图4所示，本发明是一种汽轮机凝汽器的排管。排管是间距均勻、轴线平行设置 的若干根冷却管19，冷却管19构成空气冷却区14和主凝结区两部分相互独立的含管区，主 凝结区环绕空气冷却区14布置。本发明的凝汽器排管，设计了一种新的凝汽器冷却管束的排布方式其含管区的 包络线在垂直于冷却管19轴线的平面上的投影的轮廓形状为火炬状，即含管区在垂直于 冷却管19轴线的截面轮廓形状为左右对称的火炬状，该投影面(截面)与凝汽器端管板21 平行。空气冷却区14设置在“火炬”的中下部，主凝结区的排管构成若干个相对于“火炬” 中心线左右对称的“火苗”。或者说，含管区的包络线在垂直于冷却管19轴线的平面上的投影的轮廓形状为 左右对称的多支烛台状，则空气冷却区14设置在“烛台”底座处，主凝结区的排管构成若干 个相对于“烛台”中心线左右对称的“烛托”。或者说，含管区的包络线在垂直于冷却管19轴线的平面上的投影的轮廓形状为 左右对称的小麦叶根状，则空气冷却区14设置在“小麦叶根”底部中心，主凝结区的排管构 成若干个相对于“小麦叶根”中心线左右对称的“小麦分叶”。本实施例中，主凝结区相对于“火炬”中心线具有六个左右对称的“火苗”，称为凝汽器排管的主干管束1，相邻的主干管束1在“火炬”宽度方向上具有间隙，构成蒸汽通道2 或蒸汽通道17，主凝结区外侧与凝汽器侧板间形成蒸汽通道20。相邻主干管束间的各蒸汽 通道的间距大小保持基本一致。每个主干管束1沿高度方向向下扩展，在管束厚度达到其顶部厚度的2倍处分裂 为两个等厚度的支叉管束3 8。主干管束1分叉后，分出的两支叉管束之间留出的无管区 15形成汽一气混合物通道，合围至空气冷却区14。相邻两支叉管束4 5、6 7在其下部 9、10相接交汇，其中排管中心线最外侧两支叉管束8在空气冷却区14的正下方(即主凝 结区的底部)交汇，并在底部管束11处设有两条相对于“火炬”中心线左右对称的缺口作为 蒸汽通道12。排管中心线最里侧的两支叉管束3是不交汇的，并在中心线处留有缺口 18， 该缺口 18与蒸汽通道17接通，使该两支叉管束3之间具有贯通的蒸汽通道17。排管的所 有交汇处9 11所含管束布置厚度与各支叉管束厚度相当。空气冷却区14设置在排管的中心偏下部位，是一个独立的含管区。空气冷却区14 的管束排列方式下部为多边形含管区，上部为三角形含管区。在空气冷却区14的三角形含 管区的外围与支叉管束3之间设有倒“V”形挡板16，该倒“V”形挡板16的顶部设有不凝 结气体的出口，接通抽空气管道13，抽空气管道13穿过缺口 18进入蒸汽通道17，接出凝汽
本发明的工作方式汽轮机排汽进入凝汽器后，先经过蒸汽通道2、17、20、12全面 进入“火炬”状凝汽器管束，与冷却管19进行充分热交换，未凝结的汽一气混合物经无管区 15流向空气冷却区14，有助于汽一气混合物在抽出凝汽器前的进一步冷却，使汽一气混合 物中的蒸汽充分凝结，有利于提高凝汽器性能，改善抽气装置的工作条件，最终不凝结的气 体经抽空气管道13穿过蒸汽通道17抽出凝汽器。
权利要求
1.一种汽轮机凝汽器排管，所述排管是轴线平行设置的若干根冷却管，构成空气冷却 区和主凝结区两部分相互独立的含管区，主凝结区环绕空气冷却区布置；其特征在于所 述含管区的包络线在垂直于冷却管轴线的平面上的投影形成一个“火炬”状的图形，所述空 气冷却区设置在“火炬”的中下部，主凝结区的排管构成若干个相对于“火炬”中心线左右 对称的“火苗”，称为凝汽器排管的主干管束，相邻的主干管束在“火炬”宽度方向上具有间 隙，构成蒸汽通道。
2.根据权利要求1所述的汽轮机凝汽器排管，其特征在于所述主干管束沿“火炬”高 度方向向下扩展，其宽度递增，在主干管束厚度达到其顶部厚度的2倍处分裂为两个等厚 度的支叉管束，两支叉管束之间留出无管区，形成汽一气混合物通道，合围至空气冷却区。
3.根据权利要求2所述的汽轮机凝汽器排管，其特征在于所述相邻两主干管束对应 的支叉管束在其下部相接交汇。
4.根据权利要求3所述的汽轮机凝汽器排管，其特征在于所述“火炬”中心线最外侧 的两支叉管束在空气冷却区下方交汇，且该交汇处底部设有对称缺口，构成蒸汽通道。
5.根据权利要求3所述的汽轮机凝汽器排管，其特征在于所述“火炬”中心线最内侧 的两支叉管束不交汇，两者之间设置有贯通的蒸汽通道。
6.根据权利要求3所述的汽轮机凝汽器排管，其特征在于所述支叉管束交汇处的管 束布置厚度与各支叉管束的厚度相当。
7.根据权利要求1所述的汽轮机凝汽器排管，其特征在于所述空气冷却区沿“火炬” 高度方向上部分的轮廓形状为三角形，其外围与主凝结区之间设置有与该三角形两侧边相 对应的倒“V”形挡板，该挡板顶部具有不凝结气体的出口，连接抽空气管道。
全文摘要
本发明提供了一种汽轮机凝汽器排管，所述排管是轴线平行设置的若干根冷却管，构成空气冷却区和主凝结区两部分相互独立的含管区，主凝结区环绕空气冷却区布置；所述含管区的包络线在垂直于冷却管轴线的平面上的投影形成一个“火炬”状的图形，所述空气冷却区设置在“火炬”的中下部，主凝结区的排管构成若干个相对于“火炬”中心线左右对称的“火苗”，称为凝汽器排管的主干管束，相邻的主干管束在“火炬”宽度方向上具有间隙，构成蒸汽通道。本发明提高了凝汽器热交换性能，使凝汽器技术进一步提高；并扩展了凝汽器排管的使用范围，可适用于各种功率等级的汽轮机组所配置的凝汽器排管，特别适用于机组功率为百万千瓦以上等级的核电凝汽器。
文档编号F28B1/06GK102121797SQ20111005903
公开日2011年7月13日 申请日期2011年3月13日 优先权日2011年3月13日
发明者刘伟龙, 周进, 张水桃, 徐成勇, 许晔, 陈建, 鲁前奎 申请人:东方电气集团东方汽轮机有限公司