一种高背压凝汽器的制作方法

本发明涉及换热器领域，特别是涉及一种高背压凝汽器。

背景技术：

目前,我国电力系统仍然是高能耗产业，电力系统的节能降耗是我国节能减排的重要途径。而热电联产是电力系统节能降耗的重要途径之一，其中高背压供热的节能效果最为显著。凝汽式机组，高背压供热通过提高低压缸排汽压力和排汽温度，加热热网循环水达到供热目的。

现有的凝汽器管束设计凝汽效果不理想甚至存在涡流死区，壳侧流阻过大和过冷度大，汽阻不均、存在跨区流动，计算传热系数不理想，存在不同凝结程度的汽流相互掺合甚至漏气，有管束布置不够紧凑使投资明显增加和改造机组由于壳体结构尺寸受限无法采用。

低压缸排汽压力和温度的提高使得凝汽器内温度更高，由于冷却管和壳体材料不同，两者之间会产生更大的热膨胀差，所产生的应力也更大。如果使用现有凝汽器，凝汽器壳体和冷却管以及前后水室将产生变形或者损伤。高背压凝汽器中为了避免热膨胀带来的隐患，采取加装波形膨胀节的方式，保证凝汽器更加安全、可靠。当前普通波形膨胀节的波纹管全部裸露在外，无任何保护措施，且强度低，运输安装时很容易损坏波纹管。

传统的水室是平盖型。平盖型水室内部型线不够平滑，极易在平盖与水室壳体拼接处产生涡流及涡流死区，对机组效率及经济性产生负面影响。传统水室选用的普通碳钢材料和平盖型的结构，用于高背压凝汽器水室设计会造成壳板厚度过大，浪费材料，增大加工难度和加工成本等问题。传统水室设计在水室表面拉大筋板整体加强，既浪费了材料又使得加工运输极为不便。传统的对水室焊接接头的无损检测不能确保高背压凝汽器水室焊接接头的质量。

传统的平盖型水室由于其使用的材料、壳板的厚度、壳体拼接焊缝和平盖与壳体搭接部位焊缝的应力集中，使得其根本无法满足高背压凝汽器水室的承压需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述现有凝汽器管束布置不合理，波形膨胀节 容易损坏，凝汽器水室不满足高背压水室要求，从而导致凝汽器的节能效果不明显的问题，本发明提出一种高背压凝汽器。

本发明采用的技术方案如下：

一种高背压凝汽器，包含凝汽器壳体3和连接于凝汽器壳体3上的凝汽器喉部2，凝汽器壳体3外连接有凝汽器前端板管和凝汽器后端管板，凝汽器壳体内固定有中间板管25，其特征在于，凝汽器喉部2连接有具有保护装置的波形膨胀节7，所述凝汽器前端板管上有全弧形前水室4，所述凝汽器后端管板上连接有全弧形后水室5，全弧形后水室5与凝汽器壳体3之间的波形膨胀节7具有保护装置，凝汽器壳体3内的中间管板25上有管束。

所述的一种高背压凝汽器，水室的壳体10为弧形钢板拼焊成的全弧形容器，全弧形容器与带状法兰焊接连接构成全弧形水室，该全弧形水室上设置有人孔11，人孔11一端焊接于全弧形水室上，另一端是人孔盖板，全弧形水室上有放气孔12。

所述的一种高背压凝汽器，所述波纹管13连接有导流板A14和导流板B15，导流板A14、导流板B15上固定有加强板组A16、加强板组B17和保护罩18。

所述的一种高背压凝汽器，所述凝汽器中间管板的管束区上部以管板中心线分为对称的两侧，每一侧都由M状管束区19构成，所述M状管束区下侧，设有倒三角管束区20，所述凝汽器中间管板管板面下部曲折管束21关于管板中心线呈左右对称布置。管板面下部外侧曲折弯管区22关于管板面中心线左右对称，空冷区两侧管束区23关于管板面中心线左右对称布置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

一种高背压凝汽器采用特有型式的波形膨胀节补偿因壳体和换热管材料不一致带来的胀差，保证凝汽器的安全运行。所述高背压凝汽器前、后水室均采用“蒙古包”型全弧形水室，相比普通水室不仅结构强度高承压性好而且通过设置特定型式的加强筋、加强环使得水室壳体材料厚度并不比普通水室厚，节约成本。同时全弧形水室相比普通水室流线顺畅无涡流区不藏泥沙，胶球清洗装置收球率高，循环水水阻小。所述高背压凝汽器采用新型布管方式，该布管方式具有换热效率高、气阻小、凝结水过冷度低等优点，其汽流流场均匀无涡流、热负荷分布 均匀，换热系数可以比普通布管方案提高换热系数20％以上，比HE I计算值高10％-20％，机组节能效果明显。高背压供热通过提高低压缸排汽压力和排汽温度，加热热网循环水达到供热目的。由于采用了上述技术方案的组合，高背压凝汽器的节能效果非常明显。

附图说明

图1是本发明高背压凝汽器外形图；

图2是高背压水室的主视图；

图3是波形膨胀节局部放大图；

图4是波形膨胀节前视图；

图5是波形膨胀节A-A面的剖视图

图6是管板示意图；

图中标记：1-凝汽器喉部膨胀节节，2-凝汽器喉部，3-凝汽器壳体，4-前水室，5-后水室，6-抽空气管，7-波形膨胀节，8-凝汽器支座，9-后水室支座，10-水室壳体，11-人孔，12-放气孔，13-波纹管，14-导流板A，15-导流板B，16-加强板组A，17-加强板组B，18-保护罩，19-M状管束区，20-倒三角管束区，21-管板面下部曲折管束，22-管板面下部外侧曲折弯管区，23-空冷区两侧管束区，24-空冷区，25-中间管板。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1、图3、图6对本发明作详细说明。

如图1所示，一种高背压凝汽器，包含凝汽器壳体3和连接于凝汽器壳体3上的凝汽器喉部2，凝汽器壳体3外连接有凝汽器前端板管和凝汽器后端管板，凝汽器壳体内固定有中间板管25，其特征在于，凝汽器喉部2连接有具有保护装置的波形膨胀节7，所述凝汽器前端板管上有全弧形前水室4，所述凝汽器后端管板上连接有全弧形后水室5，全弧形后水室5与凝汽器壳体3之间的波形膨胀节7具有保护装置，凝汽器壳体3内的中间管板25上有管束。

所述水室，采用的材料为压力容器用钢，优选的水室材料是压力容器用Q345R钢，通过拼合焊接制造成类似“蒙古包”形的全弧形结构，其两端通过人字形焊缝焊接，并根据不同的工况选定壳体厚度。连接板与带状法兰固定连接。在水室的应力集中区域加装加强筋以保证其承压性及强度；参照压力容器标准提高对水室焊接接头的无损检测等级以确保焊接接头质量。

在前水室上壳体加强筋设在壳体的四个角处的人字形焊缝上，用以对人字形焊缝进行加固。全弧形水室壳体上的两端和中间部位各设置一根环形筋板。吊耳设置在水室壳体上。进水管和排水管焊接在水室壳体的顶部，在水室壳体与进水管之间设有加加强筋板，并在进水管入口处设置格栅板，在水室壳体与排水管之间设有加强筋板。水室中间设有中间隔板，在加强板处设置中间隔板加强筋，中间隔板25的一端与所述水室壳体10的内壁连接，另一端与连接板固定连接。连接板与带状法兰固定连接。水室壳体10上的中间隔板25分隔开的两个腔室上，各设置一个人孔5，方便检修。在进水管8对侧的壳体上设置一个放气孔12。所述的一种用于高背压凝汽器的水室，全弧形水室壳体四个角的人字形焊缝处设置有壳体加强筋。水室内壁的中部位置设有纵向支撑管1。

在后水室上壳体加强筋设在壳体的四个角处的人字形焊缝上，用以对人字形焊缝进行加固。全弧形水室壳体上的两端和中间部位各设置一根环形筋板，水室内壁的中部位置设三根纵向支撑管。并在水室壳体上设置人孔。在水室的一端设置放气孔12。

如图3所示，一种高背压凝汽器用波形膨胀节，包括一侧与波纹管13连接的导流板A-14，一侧与波纹管连接的导流板B-15，设于波纹管13开口侧的内套，内套与导流板之间连接有内套垫块，膨胀节的两侧之间连接有临时支撑杆，波纹管13的一侧连接加强板组A-16的一侧，波纹管另一侧连接加强板组B-17的一侧，加强板组A-16与导流板A-14连接，加强板组B-17与导流板B-15连接，临时支撑板一侧连接导流板A-14，临时支撑板另一侧连接导流板B-15。加强板组A-16的另一侧焊接在高背压凝汽器壳体上，加强板组B-17的另一侧焊接在加强板组上。保护罩18焊接在任意一组加强板组上，保护罩的位置位于加强板组A-16和加强板组B-17之间的位置，保护罩18未焊接的一侧延伸至超过该侧加强板组靠近波纹管一侧的边缘。

如图6所示的一种新型布管方式，换热管穿过中间管板的管孔与两端管板连接，换热管与两端管板的连接可以是胀接或者胀接加焊接。

管束设置在凝汽器中间管板25上，凝汽器中间管板25的管板下部以轴线为中心的位置设有空冷区24，所述凝汽器中间管板25的管束区上部以管板中心线分为对称的两侧，每一侧都由M状管束区19构成，所述M状管束区19下侧，设有倒三角管束区20，所述凝汽器中间管板管板面下部曲折管束22关于管板中心线呈左右对称布置。

管板面下部外侧曲折弯管区22关于管板面中心线左右对称，空冷区两侧管束区23关于管板面中心线左右对称布置。空冷区的顶部设有水平的空冷区挡汽板C、空冷区一侧有空冷区挡汽板B，另一侧有空冷区挡汽板A，空冷区挡汽板B与管束中心线成37°角，空冷区挡汽板C与管束中心线成37°角，所述三个空冷区挡汽板使得空冷区构成一个渐缩的区域，空冷区12与空冷区上的管束构成渐缩空冷管束区。渐缩空冷管束区的上部水平的空冷区挡汽板C20上设有一个抽空气管10。渐缩空冷管束区内设有不锈钢挡汽板，不锈钢挡汽板安装在凝汽器前端管板和凝汽器后端管板之间，不锈钢挡汽板形状为波形。

凝汽器中间管板25上由不锈钢挡汽板和空冷区挡汽板A以及空冷区挡汽板B所围成的区域内设有空冷通流孔，空冷通流孔在矩形区域里间隔布置，其数量是空冷区所布置的管数总量的3％-5％。凝汽器中间管板25上管束布管方式是上下对分冷却水双管程或者是冷却水单管程。

当凝汽器中间管板25上管束布管方式是上下对分冷却水双管程时，凝汽器中间管板25管板中部设置上层多孔淋水板和下层多孔淋水板，并在上层多孔淋水板和下层多孔淋水板的外侧设有分程挡汽板。

在所述凝汽器中，汽轮机排出的蒸汽从凝汽器管束的最外围换热管管间进入新型布管方式管束，蒸汽在上部管束被冷却而冷凝使得蒸汽流速迅速下降，然后在管板“莲花座状”管束区继续被冷却而冷凝，然后从渐缩空冷管束区的底部流向渐缩空冷管束区被进一步被冷却，最后剩余的少量的汽气混合物经渐缩空冷管束区上部的抽空管由真空泵抽出，使得凝汽器维持一定的真空度。凝汽器管束可以是上下对分冷却水双管程，也可以是冷却水单管程。所述的凝汽器管束为上下对分冷却双管程时，在上下对分的凝汽器管束管板中部设置有上下两层多孔淋水 板用以缓冲上部管束凝结水对下部管束的冲刷和除氧，在上下两层多孔淋水板外侧设置有分程挡汽板用以维持蒸汽流线，避免出现气流扰动。