一种适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器的制作方法

本实用新型属于余热回收利用发电技术领域，涉及一种适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器。

背景技术：

余热是指受历史、技术、理念等因素的局限性，在已投运的工业企业耗能装置中，原始设计未被合理利用的显热和潜热；常见的余热包括高温废气余热、冷却介质余热、废气废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。

余热的回收利用途径很多，一般来说，最好的利用途径就是根据余热的品质，按照温度高低顺序不同按阶梯利用；有机朗肯循环(简称ORC)发电技术可以利用汽轮机、燃气机等发电机组无法使用的低品位余热，变废为宝，降低能耗，实现能源的梯级利用。

ORC发电系统主要包括蒸发器、膨胀机、发电机、冷凝器、工质泵等部件，其中冷凝器是ORC发电系统中一个重要的部件。现有的冷凝器大多传热效率较低，应用在ORC发电系统中往往难以维持其稳定高效的运行，特别是在蒸汽余热型ORC发电系统中，系统热效率和稳定性格外重要。

技术实现要素：

为了解决现有的冷凝器应用在ORC发电系统中效率低、稳定性差的技术问题，本实用新型提供一种适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器。

本实用新型的技术解决方案是：一种适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器，其特殊之处在于：包括圆柱状的管壳；

管壳的一个端面上沿径向设置第一管板，第一管板的外侧安装第一封头；第一管板与第一封头之间形成第一冷却腔；第一冷却腔内安装有一个轴向的分程隔板，所述分程隔板将第一冷却腔分割为上、下两个冷却腔；位于上方的冷却腔连通冷却水出口，位于下方的冷却腔连通冷却水入口；

管壳的另一个端面上沿径向设置第二管板，第二管板的外侧安装第二封头；第二管板与第二封头之间形成第二冷却腔；

管壳的内部设置有多个轴向的冷凝管和多个径向的弓形折流板；所述冷凝管密集排布，依次穿过第一管板、弓形折流板和第二管板后形成连通第一冷却腔和第二冷却腔的管束；所述管束分为上、中、下三层，相邻的两层管束之间间隔一段距离；所述弓形折流板相互间隔一段距离，将管壳内部划分为多个区域；在轴向视角下，相邻的两个弓形折流板在旋转60°或者90°后可相互重合；

所述管壳的顶部设置一个靠近第二封头的气态工质入口，管壳的底部设置一个靠近第一封头的液态工质出口。

上述液态工质出口处设置有一个截面为Y字型的防涡挡板，所述防涡挡板将液态工质出口分割成三个局部出口，防止因液体工质形成涡流而产生气蚀。

上述弓形折流板的外部轮廓由直线段和弧线段构成，其中弧线段处的板面上设置有多个大小不同的缺口，给气态、液态工质留出了一定的流动空间，改变了固有流场，解决了折流板可能带来的换热死区问题，提高了系统的换热效率。

上述弓形折流板上的缺口数量为三个，间隔90°设置。

上述第一管板和第二管板的底部均设置有突出管壳的延伸支撑段，用来支撑本体，而不需要鞍座支撑

上述第一封头和第二封头的底部均设置有放水口。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型将管束分层后形成多个管程，工质在凝结的过程中将经历N种相态变化，最终在既定位置达到过冷态结果；将一二级冷凝同时在一台设备中实现，增强了传热系数，提高传热效率。

(2)本实用新型在液位线上下一定空间内不布置冷凝管，留出液位空间，防止液位的上下波动影响冷却水与工质的换热过程，提高了系统稳定性。

(3)本实用新型在液态工质出口处设置一个防涡挡板，有效的防止液体工质形成涡流，从而有效的预防了气液混合态工质进入泵中，避免产生气蚀。

(4)本实用新型在弓形折流板的弧线段上设置多个缺口，给气态、液态工质留出了一定的流动空间，改变了固有流场，解决了折流板可能带来的换热死区问题，提高了系统的换热效率。

(5)本实用新型中的管板除了固定管束外，还被用来支撑本体，而不需要鞍座支撑，这样为系统的总装提供了更多的空间，有利于ORC发电系统的整体结构更加紧凑。

附图说明

图1为本实用新型冷凝器的较佳实施例结构示意图。

图2为本实用新型管壳内部管束的较佳实施例轴向分布示意图。

图3为本实用新型弓形折流板的较佳实施例结构示意图。

图4为防涡挡板的较佳实施例结构示意图。

图5为本实用新型第一管板和第二管板的较佳实施例结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型提供一种适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器，其较佳实施例的结构包括圆柱状的管壳1。

管壳1的一个端面上沿径向设置第一管板2，第一管板2的外侧安装第一封头3，第一管板2与第一封头3之间形成第一冷却腔4。第一冷却腔4内安装有一个轴向的分程隔板5，分程隔板5将第一冷却腔4分割为上、下两个冷却腔。其中，位于上方的冷却腔连通冷却水出口6，位于下方的冷却腔连通冷却水入口7。

管壳1的另一个端面上沿径向设置第二管板8，第二管板8的外侧安装第二封头9，第二管板8与第二封头9之间形成第二冷却腔10。

管壳1的内部设置有多个轴向的冷凝管11和多个径向的弓形折流板12。冷凝管11密集排布，依次穿过第一管板2、弓形折流板12和第二管板8后形成连通第一冷却腔4和第二冷却腔10的管束。弓形折流板12相互间隔一段距离，将管壳内部划分为多个区域。在轴向视角下，相邻的两个弓形折流板在旋转60°或者90°后可相互重合，即相邻弓形折流板的弓形开口位置呈正三角形或者正方形对称分布。

管壳1的顶部设置一个靠近第二管板8的气态工质入口13，管壳的底部设置一个靠近第一管板2的液态工质出口14。第一封头3和第二封头9的底部均设置有放水口15。

参见图2，本实用新型将管束分为上、中、下三层，相邻的两层管束之间间隔一段距离。管束分层后形成多个管程，工质在凝结的过程中将经历N种相态变化，最终在既定位置达到过冷态结果。这样便将一二级冷凝同时在一台设备中实现，增强了传热系数，提高传热效率。另外，本实用新型在液位线上下一定空间内不布置冷凝管，留出液位空间，防止液位的上下波动影响冷却水与工质的换热过程，提高了系统稳定性。

参见图3，弓形折流板12的外部轮廓由直线段121(即弓形开口处)和弧线段122构成，其中弧线段122处的板面上设置有多个大小不同的缺口123，给气态、液态工质留出了一定的流动空间，改变了固有流场，解决了折流板可能带来的换热死区问题，提高了系统的换热效率。本实施例中，弓形折流板上的缺口数量为三个，间隔90°设置。

参见图4，液态工质出口上14设置有一个截面为Y字型的防涡挡板17，防涡挡板17将液态工质出口分割成三个局部出口，这样可以有效的防止液体工质形成涡流，从而有效的预防了气液混合态工质进入泵中，避免产生气蚀。

参见图5，第一管板和第二管板的底部均设置有突出于管壳1外边缘的延伸支撑段16，用于支撑整个冷凝器，而不需要额外加工和安装鞍座，这样为系统的总装提供了更多的空间，有利于ORC发电系统的整体结构更加紧凑。