一种汽轮机配套的鼓泡除氧式冷凝器的制作方法

本实用新型属于汽轮机冷凝技术领域，尤其涉及一种汽轮机配套的鼓泡除氧式冷凝器。

背景技术：

目前国内汽轮机很多，配套的冷凝设备也多种多样。部分小功率汽轮机系统简单、空间有限、使用条件特殊，应用范围小，而且系统上没有专用的除氧设备。

所以本次开发设计冷凝器不仅能满足适应各种工作环境及功能要求、能满足系统含氧量要求，还能满足基础平台不固定时如发生倾斜、摇摆时冷凝器强度、刚度和稳定性的要求。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

针对现有存在的技术问题，本实用新型提供一种汽轮机配套的鼓泡除氧式冷凝器，不仅能够适应各种工作环境和满足对系统含氧量的要求，而且还能够满足基础平台不固定时如发生倾斜或摇摆时对冷凝器强度、刚度和稳定性的要求。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

一种汽轮机配套的鼓泡除氧式冷凝器，包括椭圆形冷凝器主体、设置在所述椭圆形冷凝器主体两端的第一椭圆形水室装置和第二椭圆形水室装置、设置在所述椭圆形冷凝器主体顶部的低压缸排汽入口装置、设置在所述椭圆形冷凝器主体底部的支撑装置和凝结出水装置；

所述低压缸排汽入口装置能够将汽轮机排出的蒸汽通入所述椭圆形冷凝器主体的内部进行热交换用以冷凝；

所述椭圆形冷凝器主体内的凝结水能够通过所述凝结出水装置除氧并排入外界。

优选地，所述椭圆形冷凝器主体包括：冷凝器壳体、布置在所述冷凝器壳体内部的冷却管束、设置在所述冷凝器壳体两端部的第一管板装置和第二管板装置；

所述第一管板装置和所述第二管板装置结构相同。

优选地，所述冷凝器壳体为一椭圆形壳体；

所述冷凝器壳体的顶部设有进汽口，所述低压缸排汽入口装置固定设置在所述进汽口处；

所述低压缸排汽入口装置上还设有连接法兰；

所述冷凝器壳体的两端部均设有水室连接法兰；

所述第一椭圆形水室装置通过所述水室连接法兰与所述第一管板装置用螺栓固定设置在所述冷凝器壳体的两端；

所述第二椭圆形水室装置通过所述水室连接法兰与所述第二管板装置用螺栓固定设置在所述冷凝器壳体的两端。

优选地，所述冷却管束包括第一冷却管束组和第二冷却管束组；

所述第一冷却管束组的两端通过所述第一管板装置分别固定设置在所述冷凝器壳体的两端部，并与所述冷凝器壳体两端的第一椭圆形水室装置连通；

所述第二冷却管束组的两端通过所述第二管板装置分别固定设置在所述冷凝器壳体的两端部，并与所述冷凝器壳体两端的第二椭圆形水室装置连通。

优选地，所述第一管板装置包括第一管板组和第二管板组；

所述第一管板组和所述第二管板组结构相同，并对称设置在所述冷凝器壳体的两端部；

所述第一管板组和所述第二管板组均为双管板结构；

所述第一椭圆形水室装置包括第一水室和第二水室；

所述第一水室和所述第二水室对称设置在所述冷凝器壳体的两端。

优选地，所述第二管板装置包括第三管板组和第四管板组；

所述第二椭圆形水室装置包括第三水室和第四水室；

所述第一管板装置和所述第二管板装置以所述冷凝器壳体的长轴为中心相互对称设置在所述冷凝器壳体的两端部。

优选地，所述支撑装置包括四组支撑蝶形弹簧和两个防摇滑动支撑；

所述四组支撑蝶形弹簧设置于所述椭圆形冷凝器主体的底部；

所述椭圆形冷凝器主体通过所述四组支撑蝶形弹簧和两个防摇滑动支撑放置在基础平台上。

优选地，所述凝结出水装置包括壳体和设置在所述壳体内的带鼓泡除氧的冷凝器热井；

所述壳体上设有除氧蒸汽入口和凝结水出口；

所述除氧蒸汽入口与所述带鼓泡除氧的冷凝器热井连通；

所述凝结水出口与所述带鼓泡除氧的冷凝器热井连通。

优选地，还包括高压旁路减温减压装置；

所述高压旁路减温减压装置设置在所述低压缸排汽入口装置的侧面，并能够通过所述低压缸排汽入口装置与所述椭圆形冷凝器主体的内部连通。

优选地，对称设置在所述冷凝器壳体两端的所述第一水室和所述第二水室分别设有进水口和出水口；

对称设置在所述冷凝器壳体两端的所述第一水室和所述第二水室均设有水室人孔；

对称设置在所述冷凝器壳体两端的所述第三水室和所述第四水室分别设有进水口和出水口；

对称设置在所述冷凝器壳体两端的所述第三水室和所述第四水室均设有水室人孔。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种汽轮机配套的鼓泡除氧式冷凝器，不仅能够适应各种工作环境和满足对系统含氧量的要求，而且还能够满足基础平台不固定时如发生倾斜或摇摆时对冷凝器强度、刚度和稳定性的要求。

它的主要作用是用循环冷却水使汽轮机排出蒸汽凝结，在汽轮机排汽口建立并维持所需要的真空，并回收纯净的凝结水以供锅炉给水。同时还要对凝结水进行除氧以达到小的含氧量，回收机组启停和正常运行中的系统疏水，接收系统旁路蒸汽。

附图说明

图1为本实用新型一种汽轮机配套的鼓泡除氧式冷凝器的结构示意图；

图2为本实用新型一种汽轮机配套的鼓泡除氧式冷凝器的俯视图；

图3为本实用新型一种汽轮机配套的鼓泡除氧式冷凝器的左视图；

图4为本实用新型一种汽轮机配套的鼓泡除氧式冷凝器中管板组处的连接结构图；

图5为本实用新型一种汽轮机配套的鼓泡除氧式冷凝器中冷却管的布管图；

图6为本实用新型一种汽轮机配套的鼓泡除氧式冷凝器中除氧热井的结构示意图。

【附图标记说明】

1：椭圆形冷凝器主体；2：低压缸排汽入口装置；201：连接法兰；

3：凝结出水装置；301：凝结水出口；302：除氧蒸汽入口；

4：第一管板装置；401：内管板；402：外管板；

5：第一椭圆形水室装置；501：进水口；502：出水口；503：水室人孔；

6：高压旁路减温减压装置；7：支撑装置；8：连接法兰；9：固定螺栓；10：冷却管束；11：空气抽出口。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

如图1所示：本实施例中公开了一种汽轮机配套的鼓泡除氧式冷凝器，包括椭圆形冷凝器主体1、设置在所述圆椭形冷凝器主体1两端的第一椭圆形水室装置5和第二椭圆形水室装置、设置在所述椭圆形冷凝器主体1顶部的低压缸排汽入口装置2、设置在所述椭圆形冷凝器主体底部的支撑装置7和凝结出水装置3。

所述低压缸排汽入口装置2能够将汽轮机排出的蒸汽通入所述椭圆形冷凝器主体1的内部进行热交换用以冷凝。

所述椭圆形冷凝器主体1内的凝结水能够通过所述凝结出水装置3 除氧并排入外界。

椭圆形冷凝器主体

如图2和图3所示：本实施例中所述的椭圆形冷凝器主体1包括：冷凝器壳体、布置在所述冷凝器壳体内部的冷却管束10、设置在所述冷凝器壳体两端部的第一管板装置4和第二管板装置。

所述第一管板装置4和所述第二管板装置结构相同。

此外，应详细说明的：所述冷凝器壳体为一椭圆形壳体。

这里所所述冷凝器壳体的顶部设有进汽口，所述低压缸排汽入口装置2固定设置在所述进汽口处；

所述低压缸排汽入口装置2上还设有连接法兰8；

其中，所述冷凝器壳体的两端部均设有水室连接法兰。

所述第一椭圆形水室装置5通过所述水室连接法兰和所述第一管板装置4用螺栓固定设置在所述冷凝器壳体的两端；所述第二椭圆形水室装置通过所述水室连接法兰和所述第二管板装置用螺栓固定设置在所述冷凝器壳体的两端。

应说明的是：本实施例中所述的水室连接法兰与本实施例中所述的水室装置匹配，并起到连接固定的作用。另外，需要说明的是：这里所述的水室连接法兰通过固定螺栓9固定设置在所述冷凝器壳体上。

这里应重点说明的是：本实施例中所述的汽轮机配套的鼓泡除氧式冷凝器的实质为单壳体(冷凝器壳体)、单流程、冷却水双进双出、带鼓泡除氧热井的表面式冷凝器。

因此本实施例中所述的管板装置、冷却管束、椭圆形水室装置均为双份配置，大大地提高了冷凝器的工作效率。

因此，应说明的是，本实施例中所述的冷却管束10包括第一冷却管束组和第二冷却管束组。

这里所述的第一冷却管束组和所述第二冷却管束组均设置在所述冷凝器壳体内，并用于冷却水蒸气。

所述第一冷却管束组的两端通过所述第一管板装置4分别固定设置在所述冷凝器壳体的两端部，并与所述冷凝器壳体两端的第一椭圆形水室装置5连通。

这里所述的第一冷却管束和第二冷却管束的管束内部均用于流通所述第一水室内的循环水。

所述第二冷却管束组的两端通过所述第二管板装置分别固定设置在所述冷凝器壳体的两端部，并与所述冷凝器壳体两端的第二椭圆形水室装置连通。

应说明的是：这里所述的第三冷却管束和所述第四冷却管束的功能和作用相同。

相应地，本是实施例中所述的第一管板装置4包括第一管板组和第二管板组。

其次，这里所述的第一管板组和所述第二管板组结构相同，并对称设置在所述冷凝器壳体的两端部。

详细地，如图4所示：所述第一管板组和所述第二管板组均为双管板结构。其中，所述第一管板组包括内管板401和外管板402；所述第一椭圆形水室装置5包括第一水室和第二水室。

本实施例中所述第一水室和所述第二水室对称设置在所述冷凝器壳体的两端。

相应地，所述第二管板装置包括第三管板组和第四管板组。

所述第二椭圆形水室装置包括第三水室和第四水室。

如图所示：所述第一管板装置4和所述第二管板装置相互对称设置在所述冷凝器壳体的两端部。

支撑装置

本实施例中所述的支撑装置7包括四组支撑蝶形弹簧和两个防摇滑动支撑。所述四组支撑蝶形弹簧设置于所述椭圆形冷凝器主体1的底部。

所述椭圆形冷凝器主体1通过所述四组支撑蝶形弹簧和两个防摇滑动支撑放置在基础平台上。

凝结出水装置

如图6所示：本实施例中所述凝结出水装置3包括壳体和设置在所述壳体内的带鼓泡除氧的冷凝器热井。

所述壳体上设有除氧蒸汽入口302和凝结水出口301。

所述除氧蒸汽入口302与所述带鼓泡除氧的冷凝器热井连通；所述凝结水出口301与所述带鼓泡除氧的冷凝器热井连通。

高压旁路减温减压装置

为了增加本实施中所述冷凝器的功能和用途，本实施例中所述的冷凝器还包括高压旁路减温减压装置6。

具体地，所述高压旁路减温减压装置6设置在所述低压缸排汽入口装置2的侧面，并能够通过所述低压缸排汽入口装置2与所述椭圆形冷凝器主体1的内部连通。

这里的连通是指能够令水蒸气通过所述高压旁路减温减压装置6通入所述冷凝器壳体的内部，用于冷凝。

最后应说明的：对称设置在所述冷凝器壳体两端的所述第一水室和所述第二水室分别设有进水口501和出水口502。

对称设置在所述冷凝器壳体两端的所述第一水室和所述第二水室均设有水室人孔503。

对称设置在所述冷凝器壳体两端的所述第三水室和所述第四水室分别设有进水口501和出水口502。

对称设置在所述冷凝器壳体两端的所述第三水室和所述第四水室均设有水室人孔503。

应说明的是：这里的进水口501和出水口502用于通入和流出循环水。

此外，还应说明的是：冷凝器是汽轮机辅助设备中最主要的设备之一，它的主要作用是用循环冷却水使汽轮机排出蒸汽凝结，在汽轮机排汽口建立并维持所需要的真空，并回收纯净的凝结水以供锅炉给水。同时还要对凝结水进行除氧以达到小的含氧量，回收机组启停和正常运行中的系统疏水，接收系统旁路的蒸汽。

本实施例中的冷凝器实质上为单壳体、单流程、冷却水双进双出、带鼓泡除氧热井的表面式冷凝器。

应说明的是：这里的冷凝器采用与汽轮机顺向或横向布置形式，冷凝器外形为椭圆形结构，采用双管板，椭圆形封头水室(接下来的水室均用水室代指)，底部支撑采用蝶形弹簧支撑并在冷却管束的进出口方向设置防摇滑动支撑，在底部中心位置设有带除氧功能的鼓泡除氧式热井。

这里的冷凝器是由喉部、上部、下部、前水室、后水室、鼓泡除氧式热井、蝶形弹簧支座、防摇滑动支撑以及冷凝器附件等主要部套组成的全焊结构。

冷凝器喉部为钢结构，四周由钢板焊成，顶部采用法兰与低压缸连接，内部采用一定数量的钢管及工字钢组成桁架支撑，因此整个喉部的刚性较好。其中系统旁路减温减压器、再循环水、补水等均布置在喉部，通过喷水管雾化后排入冷凝器。

壳体(以下的壳体是指冷凝器壳体)为由钢板焊接的椭圆形结构，由左右对称的两部分组成。前后管板将壳体分割成三段，中间为汽侧部分，两端为前、后水室。

这里所述的汽测是指壳体内除冷却管束10所述占的空间。

如图5所示：壳体的汽侧内布置着管束(管束为向心式三角形排列)，对称布置。

在每组管束中心均设置有空冷区。

主凝结区的管子采用Φ16×1.2的冷却管，空冷区及顶部外围的管子由于容易受到腐蚀和冲刷，所以采用Φ16×1.5的冷却管，外管板采用复合板。此外，本实施例中所述的冷凝器还设置空气抽出孔11。

冷却管的两端采用胀接+焊接的方式固定在外管板402上，内管板 401采用普通钢板，内管板401兼做壳体法兰与壳体板进行焊接组成整体。

内管板法兰、外管板和水室法兰通过螺栓连接。冷凝器汽侧下部内布置了支承隔板，用以支承管束，同时避免管子由于汽流引起的激振而发生共振。

隔板管孔中心由近管板两处向冷凝器中心逐步抬高一定尺寸，以补偿冷却管与壳体之间的热膨胀以及利于冷却管上的凝结水滴向两边流下。

此外，在停机时能放尽管中余水。支承隔板通过支撑管与壳体板及底板相焊。

在壳体内还设置了一些挡汽板，防止汽流不均匀流动。在内外管板之间设置取样接管和排水、排汽管，以便运行中检测冷却管与外管板之间的密封性。

为了解决目前国内汽轮机配套冷凝器通用化问题，并满足现代汽轮机系统对含氧量的要求，本实用新型提供了一种适用于各种水质并带鼓泡除氧式冷凝器，除了满足汽轮机组在启动、正常运行、低负荷、旁路、补水等工况下，在汽轮机冷端保持足够的真空，还能满足冷凝器中凝结水出口含氧量均小于7ppb。

这就要求冷凝器不仅要考虑换热性能要求，同时还要考虑整体结构的强度和刚度要求，对于特殊使用情况，如在船上使用时，工作环境复杂多变，风浪的冲击，船体及平台的摇摆对汽轮机组的安全可靠运行有至关重要的影响。

为了防止冷却管与管板间有泄漏污染凝结水，在冷凝器的汽侧与管侧之间设置了双管板结构，外管板采用复合板，复合层的材料与冷却管材料相同，冷却管通过胀+焊的方式与外管板连接，内管板采用只胀接的连接形式，这样有效预防以往单管板结构如出现泄漏就污染水质的问题。

本双管板结构即使有泄漏也只是发生在两管板之间，不会产生污染蒸汽凝结水的问题。

为了防止冷凝器处于特殊工作环境下发生变形，冷凝器壳体及水室均采用椭圆形结构，椭圆形结构具有承压能力较高、内部流动性好、阻力小、内部无流动死区、占用空间小、拆装维修方便等优点。

为了使冷凝器出口冷凝水的含氧量达到7ppb，在壳体下部设置鼓泡除氧热井，其主要结构由蒸汽室、鼓泡除氧段、淋水盘除氧段和水室组成。鼓泡除氧段全部由不锈钢材料组成，有良好的耐腐蚀性能。鼓泡除氧式冷凝器基本原理为：利用压力远比冷凝器压力高、温度远比凝结水饱和温度高的蒸汽，通过管道小孔喷入热井的凝结水中，利用所产生的强烈的鼓泡作用，使蒸汽与凝结水的接触面积显著增加，以使凝结水得到充分的加热，未凝结的蒸汽继续通过孔板向上，在鼓泡板上面与进入热井的喷淋凝结水进行二次混合，从而达到深度除氧的效果。

1)管束的布置是主冷凝器设计的关键与核心。我们采用圆管板向心式管束排列，抽空气区设置在管板的中心，并在局部设置挡汽板。布管的原则是尽量使蒸汽分布均匀，汽阻小，传热效率高，无空气聚集。对于布管的合理性，我们采用二维模拟计算的流场分析，比较真实的反映主冷凝器内的蒸汽流动情况和阻力情况，对于不凝结气体的聚集情况进行真实模拟，对于不合理的地方进行局部结构调整。

2)鉴于冷凝器使用条件特殊，设计时采用椭圆形结构。由于椭圆形结构承压能力高，成型工艺成熟，应用较广。

3)为了防止冷凝器泄漏，采用双管板结构，而且外管板采用复合板，冷却管与管板之间采用胀+焊的连接方式，复合层选择与冷却管相同的材质，保证管板与冷却管较好的焊接性能，防止冷却管与管板连接处发生泄漏。

4)为了更好的分析主冷凝器在实际运行中的各种状态及受力情况，主冷凝器采用三维实体模型设计，并进行整体强度及冲击摇摆模拟计算。

为适应各种使用条件的汽轮机配套的带鼓泡除氧式冷凝器，冷凝器下部、冷凝器上部、喉部连接法兰之间均为焊接连接；其冷却水采用双进双出的形式，冷凝器前水室与冷凝器后水室分别为2个，均为椭圆形结构。冷凝器下部中的内管板兼做法兰和外管板与前后水室法兰通过螺栓连接，冷凝器冷却管与管板采用胀+焊的结构，使冷凝器的汽侧与冷却水侧保证零泄漏。同时，采用双管板结构保证倾斜与摇摆工况下冷凝器管板的强度，防止冷凝器变形；冷凝器通过支撑蝶形弹簧放置于基础平台上，运行时可以通过冷凝器防摇滑动支座来进行限位，防止基础平台倾斜及摇摆时冷凝器发生横向位移；冷凝器上部通过喉部连接法兰与低压缸排汽口进行连接，冷凝器的重量及运行荷载均由低压缸支撑台板来承受。

另外，在冷凝器下部内合理布置有上万根冷却水换热管(管外径Ф16mm，换热管壁厚1.2mm-1.5mm)，通过合理的设计布置换热管束，向心式管束具有较高的凝缩力，蒸汽分布均匀，汽阻小，传热效果高，无空气聚集，可降低凝结水的过冷度。为了在冷凝器里创造良好的凝结水深度除氧的效果，在凝汽器下部下设置带鼓泡除氧的冷凝器热井内布置有鼓泡除氧装置，包括除氧蒸汽进入热井管道、鼓泡板和喷淋板，使喷射出去的蒸汽与通过淋水盘的凝结水进行充分接触，以使凝结水得到充分的加热，从而保证凝结水的含氧量小于7ppb。此类带鼓泡除氧式冷凝器完全满足现代汽轮机冷凝器的需求，能够满足汽轮机组在启动、正常运行、低负荷、旁路、补水等工况下，冷凝水含氧量的要求。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理，这些描述只是为了解释本实用新型的原理，不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。