一种用于电力系统的冷凝器及冷凝系统的制作方法

1.本发明属于冷凝器技术领域，更具体地，涉及一种用于电力系统的冷凝器及冷凝系统。


背景技术：

2.火力发电厂是利用高温高压蒸汽在汽轮机中膨胀做功，来对外输出电力的。冷凝器是用来冷凝汽轮机排汽的设备，汽轮机的排汽进入冷凝器的冷凝管中进行冷凝，产出冷凝水。在冷凝器的使用过程中，当蒸汽介质在冷凝管内与冷却水换热产生冷凝水时，易在冷凝管内壁形成水垢，增加了热阻，影响换热效率。另外，水垢和冷凝水附着在冷凝管的内壁上，时间长了容易使冷凝管内壁发生腐蚀，严重时会造成冷凝管泄露，影响冷凝器的使用。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种用于电力系统的冷凝器及冷凝系统，该冷凝器的冷凝管倾斜设置，有利于冷凝水的流动，减少冷凝水在冷凝管内壁上的附着时间和附着量，并且在冷凝管内设置有清理机构，清理机构能够在驱动机构的驱动下在冷凝管内移动，通过刷毛清理冷凝管内壁上的冷凝水和水垢，避免水垢的堆积和冷凝管的腐蚀。
4.为了实现上述目的，本发明提供一种用于电力系统的冷凝器，该冷凝器包括：
5.外壳；
6.多个冷凝管，多个所述冷凝管在竖直方向上层叠设置在所述外壳的内部，所述冷凝管为环状，所述冷凝管倾斜设置使得所述冷凝管的一端高于另一端；
7.蒸汽管路，与所述冷凝管的所述一端连接；
8.冷凝水管路，与所述冷凝的所述另一端连接；
9.清理机构，设置于所述冷凝管内部，包括环形的芯线，所述芯线的两侧设置有多个第一连接柱，所述第一连接柱的外端连接有第二连接柱，所述第二连接柱与所述第一连接柱连接在所述冷凝管的截面上形成h形支撑结构，所述第一连接柱和所述第二连接柱上设置有放射状的刷毛，所述刷毛的外端与所述冷凝管的内壁相配合；
10.驱动机构，与所述清理机构连接，所述驱动机构能够驱动所述清理机构沿所述冷凝管的轴线做环形运动；
11.控制单元，与所述驱动机构连接。
12.可选地，所述外壳的顶部设置有冷却水喷淋机构，所述冷却水喷淋机构包括：
13.冷却水管，贯穿所述外壳的顶部；
14.分水装置，设置在所述外壳的内部，与所述冷却水管处于所述外壳内部的一端连接，所述分水装置通过多个喷头向多个所述冷凝管的外壁上喷淋冷却水。
15.可选地，所述外壳的底部设置有集水槽，所述集水槽为喇叭状，所述集水槽的底部设置有排水管。
16.可选地，所述冷却水管上设置有第一调节阀，所述排水管上设置有第二调节阀，所述集水槽底部设置有第一温度传感器，所述集水槽内设置有液位计，所述第一调节阀、第二调节阀、所述第一温度传感器和液位计与所述控制单元电性连接，所述控制单元能够根据所述第一温度传感器的监测结果控制所述第一调节阀的开度并根据液位计的监测结果控制所述第二调节阀的开度。
17.可选地，所述蒸汽管路包括蒸汽主管和多个蒸汽分支管，多个所述蒸汽分支管的一端与所述蒸汽主管连接，多个所述蒸汽分支管的另一端分别与多个所述冷凝管的所述一端连接；所述冷凝水管路包括冷凝水主管和多个冷凝水分支管，多个所述冷凝水分支管的一端与所述冷凝水主管连接，多个所述冷凝水分支管的另一端分别与多个所述冷凝管的所述另一端连接。
18.可选地，还包括清洗剂加注管，所述蒸汽分支管的所述一端高于其另一端，所述清洗剂加注管的一端与所述蒸汽主管连接。
19.可选地，所述驱动机构包括：
20.转动圆盘，设置于所述冷凝管的内部靠近所述外壳中心的一侧；
21.多个驱动片，设置在所述转动圆盘的外周上，所述驱动片的一端与所述转动圆盘的外周连接，所述驱动片的另一端上开设有v形槽，所述驱动片随着所述转动圆盘转动时能够与所述第二连接柱干涉，进而带动所述清理机构在所述冷凝管内移动；
22.驱动电机，设置于所述冷凝管的上侧，所述驱动电机的输出端贯穿所述冷凝管的外壁与所述转动圆盘相连接。
23.可选地，所述芯线、所述第一连接柱和所述第二连接柱由不锈钢丝制成，所述刷毛的材料为尼龙。
24.可选地，所述排水管的外端连接有第一排水管和第二排水管，所述第一排水管与电厂供暖系统的一端连接，所述电厂供暖系统的另一端与所述冷却水管连接，所述第一排水管上设置有第三调节阀，所述电厂供暖系统内设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器和所述第三调节阀与所述控制单元连接；所述第二排水管与余热锅炉连接，所述第二排水管上设置有第四调节阀，所述第四调节阀与所述控制单元连接。
25.本发明还提供一种冷凝系统，该系统包括：
26.上述的电力系统冷凝器；
27.所述电力系统冷凝器的所述冷凝水管路与蒸发器连接。
28.本发明提供一种用于电力系统的冷凝器及冷凝系统，其有益效果在于：
29.1、该冷凝器的冷凝管倾斜设置，有利于冷凝水的流动，减少冷凝水在冷凝管内壁上的附着时间和附着量，并且在冷凝管内设置有清理机构，清理机构能够在驱动机构的驱动下在冷凝管内移动，通过刷毛清理冷凝管内壁上的冷凝水和水垢，避免水垢的堆积和冷凝管的腐蚀；
30.2、该冷凝器能够通过控制单元根据第一温度传感器测得的温度调节第一调节阀的开度，进而准确地调控冷却水的用量，既能保证冷凝效果又可以节约冷却水的用量；
31.3、该冷凝器具有第一排水管和第二排水管，两个排水管分别能够将使用过的冷却水输送至电厂供暖系统和余热锅炉，而经过电厂供暖系统后的水又可以作为冷却水使用，不仅可以满足电厂的供暖需求，又可以进一步节约冷却水，同时由于第一温度传感器的存
在，当经过电厂供暖系统后的水作为冷却水进入该冷凝器后，控制单元又可以根据第一温度传感器测得的温度变化来调节第一调节阀的开度，减少冷却水的用量；
32.4、该冷凝器还设置有清洗剂加注管，方便进行清洗剂的加注，为方便清洗剂流入各个冷凝管，蒸汽分支管倾斜设置，同时配合清洗机构对冷凝管内壁的清理，提高对冷凝管的清理效果。
33.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
34.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
35.图1示出了根据本发明的一个实施例的一种用于电力系统的冷凝器的结构示意图。
36.图2示出了根据本发明的一个实施例的一种用于电力系统的冷凝器的一个冷凝管的俯视结构示意图。
37.图3示出了根据本发明的一个实施例的一种用于电力系统的冷凝器的清理机构和驱动机构的结构示意图。
38.图4示出了根据本发明的一个实施例的一种用于电力系统的冷凝器的转动圆盘的结构示意图。
39.图5示出了根据本发明的一个实施例的一种用于电力系统的冷凝器的工作原理图。
40.附图标记说明：
41.1、外壳；2、冷凝管；3、蒸汽管路；4、冷凝水管路；5、清理机构；6、芯线；7、第一连接柱；8、第二连接柱；9、刷毛；10、驱动机构；11、冷却水管；12、分水装置；13、集水槽；14、排水管；15、第一调节阀；16、第二调节阀；17、第一温度传感器；18、液位计；19、蒸汽主管；20、蒸汽分支管；21、冷凝水主管；22、冷凝水分支管；23、清洗剂加注管；24、转动圆盘；25、驱动片；26、v形槽；27、驱动电机；28、第一排水管；29、第二排水管；30、电厂供暖系统；31、第三调节阀；32、第二温度传感器；33、余热锅炉；34、第四调节阀；35、蒸发器。
具体实施方式
42.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
43.本发明提供一种用于电力系统的冷凝器，该冷凝器包括：
44.外壳；
45.多个冷凝管，多个冷凝管在竖直方向上层叠设置在外壳的内部，冷凝管为环状，冷凝管倾斜设置使得冷凝管的一端高于另一端；
46.蒸汽管路，与冷凝管的一端连接；
47.冷凝水管路，与冷凝的另一端连接；
48.清理机构，设置于冷凝管内部，包括环形的芯线，芯线的两侧设置有多个第一连接柱，第一连接柱的外端连接有第二连接柱，第二连接柱与第一连接柱连接在冷凝管的截面上形成h形支撑结构，第一连接柱和第二连接柱上设置有放射状的刷毛，刷毛的外端与冷凝管的内壁相配合；
49.驱动机构，与清理机构连接，驱动机构能够驱动清理机构沿冷凝管的轴线做环形运动；
50.控制单元，与驱动机构连接。
51.具体的，冷凝管的倾斜设置使得冷凝管内的冷凝水易于排水，减少冷凝水在冷凝管内的停留时间，减少冷凝水对冷凝管内壁的腐蚀，清理机构由芯线、第一连接柱和第二连接柱组成骨架结构，在第一连接柱和第二连接柱的外端上均设置有刷毛，在一个示例中，刷毛包括刷毛柱干和刷毛分支，每个刷毛柱干的外周上呈放射状设置有多个刷毛分支，刷毛柱干和刷毛分支的外端均与冷凝管的内壁接触，当骨架机构沿冷凝管的轴线循环移动时，刷毛能够在冷凝管的内壁上滑动，对冷凝管的内壁进行清理并使得附着在冷凝管内壁上的液滴尽快流出。
52.可选地，外壳的顶部设置有冷却水喷淋机构，冷却水喷淋机构包括：
53.冷却水管，贯穿外壳的顶部；
54.分水装置，设置在外壳的内部，与冷却水管处于外壳内部的一端连接，分水装置通过多个喷头向多个冷凝管的外壁上喷淋冷却水。
55.具体的，该冷凝器以冷却水作为冷源，冷却水用水泵输送至冷去水管，然后通过分水装置分流进入多个喷头，通过喷头向冷凝管喷淋，在冷凝管的外壁上实现换热，使得冷凝管内的蒸汽冷凝形成冷凝水。
56.可选地，外壳的底部设置有集水槽，集水槽为喇叭状，集水槽的底部设置有排水管。
57.具体的，集水槽能够收集经过换热的冷却水，经过换热的冷却水温度升高，收集在集水槽内方便后续使用。
58.可选地，冷却水管上设置有第一调节阀，排水管上设置有第二调节阀，集水槽底部设置有第一温度传感器，集水槽内设置有液位计，第一调节阀、第二调节阀、第一温度传感器和液位计与控制单元电性连接，控制单元能够根据第一温度传感器的监测结果控制第一调节阀的开度并根据液位计的监测结果控制第二调节阀的开度。
59.具体的，第一调节阀能够控制冷却水的流量，进而控制冷却水的用量，液位计能够监测集水槽内的液位，当液位到达设定值时，控制单元控制第二调节阀打开一定开度，进行排水，避免换热后的水聚集过多，并且排出的水可以进一步利用；第一温度传感器能够监测换热后的水的水温，控制单元内设定有水温阈值，当水温高于水温阈值的最大值时，控制单元判定冷却效果变差，需要增加冷却水的用量，进而控制单元控制第一调节阀开度变大，当水温低于水温阈值的最小值时，控制单元判定冷却水冗余，需要减少冷却水的用量，进而控制单元控制第一调节阀开度变小，避免冷却水浪费。
60.可选地，蒸汽管路包括蒸汽主管和多个蒸汽分支管，多个蒸汽分支管的一端与蒸汽主管连接，多个蒸汽分支管的另一端分别与多个冷凝管的一端连接；冷凝水管路包括冷
凝水主管和多个冷凝水分支管，多个冷凝水分支管的一端与冷凝水主管连接，多个冷凝水分支管的另一端分别与多个冷凝管的另一端连接。
61.具体的，冷凝水分支管的一端低于其另一端，有利于冷凝水向下流动进入冷凝水主管，冷凝水分支管的另一端连接在冷凝管的最低点处，可以有利于冷凝管内有刷毛刷下的液滴在冷凝管的最低点汇聚后由冷凝水分支管导出，提高冷凝水的排出效率。
62.可选地，还包括清洗剂加注管，蒸汽分支管的一端高于其另一端，清洗剂加注管的一端与蒸汽主管连接。
63.具体的，清洗剂加注管用于定期通向冷凝管内加注清洗剂，清洗剂可以为研磨类清洗剂或化学防腐类清洗剂等，清洗剂与清理机构配合使用能够更好地清理冷凝管的内壁，提高冷凝效果和该冷凝器的使用寿命，降低维修维护费用；蒸汽分支管路的倾斜设置使得清洗剂的加注更加容易，同时没有在冷凝管上另外开孔作为清洗剂加注口，减少冷凝管上的开孔可以提高该冷凝器的可靠性。
64.可选地，驱动机构包括：
65.转动圆盘，设置于冷凝管的内部靠近外壳中心的一侧；
66.多个驱动片，设置在转动圆盘的外周上，驱动片的一端与转动圆盘的外周连接，驱动片的另一端上开设有v形槽，驱动片随着转动圆盘转动时能够与第二连接柱干涉，进而带动清理机构在冷凝管内移动；
67.驱动电机，设置于冷凝管的上侧，驱动电机的输出端贯穿冷凝管的外壁与转动圆盘相连接。
68.具体的，多个驱动片均布在转动圆盘的外周上，驱动电机的输出端从冷凝管的上侧进入冷凝管内，并通过动密封实现密封效果，避免冷凝水的泄露；驱动电机带动转动圆盘转动的同时带动多个驱动片转动，各个驱动片之间的角度间隔与芯线上沿芯线的轴向设置的多个第一连接柱的间隔相匹配，在驱动片转动时，每个驱动片上的v形槽的槽壁能够与一个第二连接柱干涉，v形槽内能够容纳变形后的刷毛，通过多个驱动片依次连续地推动多个第二连接柱，使得清理机构在冷凝管内沿冷凝管轴线移动，移动的同时，刷毛张开支撑在冷凝管的内壁上并对冷凝管的内壁进行清理。
69.可选地，芯线、第一连接柱和第二连接柱由不锈钢丝制成，刷毛的材料为尼龙。
70.具体的，芯线与冷凝管的中轴线适配设置，为环形，尼龙制成的刷毛既有一定硬度又有一定的柔性，可以在经过驱动片时塑性变形，在冷凝管内恢复。
71.可选地，排水管的外端连接有第一排水管和第二排水管，第一排水管与电厂供暖系统的一端连接，电厂供暖系统的另一端与冷却水管连接，第一排水管上设置有第三调节阀，电厂供暖系统内设置有第二温度传感器，第二温度传感器和第三调节阀与控制单元连接；第二排水管与余热锅炉连接，第二排水管上设置有第四调节阀，第四调节阀与控制单元连接。
72.具体的，第一排水管和第二排水管分别连接电厂供暖系统，和余热锅炉，在不需要供暖的时候，开启第四调节阀，集水槽内的水能够进入余热锅炉，加热后仍然可以用于发电，提高发电厂能源利用率，提高发电效率；当需要使用电厂供暖系统时，开启第三调节阀，集水槽内的水能够进入电厂供暖系统中散热，起到供暖作用，节约能源，并且经过电厂供暖系统散热后的水还可以作为冷却水回流入冷却水管内，节约冷却水；在此过程中，控制单元
依然根据水温阈值控制第一调节阀的开度，充分利用由电厂供暖系统回流的冷却水，节约通过泵打入的冷却水的用量。
73.本发明还提供一种冷凝系统，该系统包括：
74.上述的电力系统冷凝器；
75.电力系统冷凝器的冷凝水管路与蒸发器连接。
76.实施例
77.如图1至图5所示，本发明提供一种用于电力系统的冷凝器，该冷凝器包括：
78.外壳1；
79.多个冷凝管2，多个冷凝管2在竖直方向上层叠设置在外壳1的内部，冷凝管2为环状，冷凝管2倾斜设置使得冷凝管2的一端高于另一端；
80.蒸汽管路3，与冷凝管2的一端连接；
81.冷凝水管路4，与冷凝2的另一端连接；
82.清理机构5，设置于冷凝管2内部，包括环形的芯线6，芯线6的两侧设置有多个第一连接柱7，第一连接柱7的外端连接有第二连接柱8，第二连接柱8与第一连接柱7连接在冷凝管2的截面上形成h形支撑结构，第一连接柱7和第二连接柱8上设置有放射状的刷毛9，刷毛9的外端与冷凝管2的内壁相配合；
83.驱动机构10，与清理机构5连接，驱动机构10能够驱动清理机构5沿冷凝管2的轴线做环形运动；
84.控制单元，与驱动机构10连接。
85.在本实施例中，外壳1的顶部设置有冷却水喷淋机构，冷却水喷淋机构包括：
86.冷却水管11，贯穿外壳1的顶部；
87.分水装置12，设置在外壳1的内部，与冷却水管11处于外壳1内部的一端连接，分水装置12通过多个喷头向多个冷凝管2的外壁上喷淋冷却水。
88.在本实施例中，外壳1的底部设置有集水槽13，集水槽13为喇叭状，集水槽13的底部设置有排水管14。
89.在本实施例中，冷却水管11上设置有第一调节阀15，排水管14上设置有第二调节阀16，集水槽13底部设置有第一温度传感器17，集水槽13内设置有液位计18，第一调节阀15、第二调节阀16、第一温度传感器17和液位计18与控制单元电性连接，控制单元能够根据第一温度传感器17的监测结果控制第一调节阀15的开度并根据液位计18的监测结果控制第二调节阀16的开度。
90.在本实施例中，蒸汽管路3包括蒸汽主管19和多个蒸汽分支管20，多个蒸汽分支管20的一端与蒸汽主管19连接，多个蒸汽分支管20的另一端分别与多个冷凝管2的一端连接；冷凝水管路4包括冷凝水主管21和多个冷凝水分支管22，多个冷凝水分支管22的一端与冷凝水主管21连接，多个冷凝水分支管22的另一端分别与多个冷凝管2的另一端连接。
91.在本实施例中，还包括清洗剂加注管23，蒸汽分支管20的一端高于其另一端，清洗剂加注管23的一端与蒸汽主管19连接。
92.在本实施例中，驱动机构10包括：
93.转动圆盘24，设置于冷凝管2的内部靠近外壳1中心的一侧；
94.多个驱动片25，设置在转动圆盘24的外周上，驱动片25的一端与转动圆盘24的外
周连接，驱动片25的另一端上开设有v形槽26，驱动片25随着转动圆盘24转动时能够与第二连接柱8干涉，进而带动清理机构5在冷凝管2内移动；
95.驱动电机27，设置于冷凝管2的上侧，驱动电机27的输出端贯穿冷凝管2的外壁与转动圆盘24相连接。
96.在本实施例中，芯线6、第一连接柱7和第二连接柱8由不锈钢丝制成，刷毛9的材料为尼龙。
97.在本实施例中，排水管14的外端连接有第一排水管28和第二排水管29，第一排水管28与电厂供暖系统30的一端连接，电厂供暖系统30的另一端与冷却水管11连接，第一排水管28上设置有第三调节阀31，电厂供暖系统内设置有第二温度传感器32，第二温度传感器32和第三调节阀31与控制单元连接；第二排水管29与余热锅炉33连接，第二排水管29上设置有第四调节阀34，第四调节阀34与控制单元连接。
98.本发明还提供一种冷凝系统，该系统包括：
99.上述的电力系统冷凝器；
100.电力系统冷凝器的冷凝水管路4与蒸发器35连接。
101.综上，本发明提供的用于电力系统的冷凝器使用时，蒸汽主管19与电力系统的汽轮机的排汽端连接，蒸汽通过多个蒸汽分支管20进入多个冷凝管2内，同时冷却水在水泵的作用下通过冷却水喷淋机构喷淋在冷凝管2上，使得冷凝管2内部的蒸汽冷凝成冷凝水，并通过冷凝水管路4流出至蒸发器35；喷淋下落的冷却水温度升高并由集水槽13收集，当集水槽13内液位到达设定值时液位计18将液位信息传输至控制单元，控制单元控制第二调节阀16开启进行排水，根据需要可以同时开启第三调节阀31和/或第四调节阀34，当开启第三调节阀31时第一排水管28打开，水流流向电厂供暖系统30，经过电厂供暖系统30的水温度下降，可以将该水再次作为冷却水打入冷却水喷淋机构，而此时控制单元会通过集水槽13内的水温控制第一调节阀15的开度减小，以减少冷却水的泵入；当开启第四调节阀34时，第二排水管29打开，水流流向余热锅炉33，利用余热锅炉33加热水，仍然可以用于发电，提高能源的利用率和发电效率。
102.在该冷凝器的运行过程中，开启驱动机构10，驱动电机10能够带动转动圆盘25转动，转动圆盘25通过其外周上的多个驱动片25与清理机构5上的多个第二连接柱8干涉，驱动清理机构5在冷凝管2内移动，同时通过刷毛9实现对冷凝管2的内壁的清刷，一方面刷毛9能够刷下附着在冷凝管2内壁上附着的液滴，有利于冷凝水的排出，减少附着时间，减少腐蚀，另一方面刷毛9能够清理冷凝管2内壁上的水垢，避免水垢堆积，影响换热效率。
103.另外，还可以定期通过清洗剂加注管23向冷凝管2内加注清洗剂，清洗剂与清理机构5配合使用能够更好地清理冷凝管2的内壁，提高冷凝效果和该冷凝器的使用寿命，降低维修维护费用。
104.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。