專利名稱：噴水凝汽器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴水式或直接接觸式冷凝器，特別適用于在由周圍空氣風(fēng)冷的冷卻塔中，通過用冷卻水直接接觸地二次冷卻，冷凝發(fā)電廠的汽輪機(jī)排放的蒸汽的風(fēng)冷式冷凝系統(tǒng)中。
在本身所公知的這種類型的噴水凝汽器中，汽輪機(jī)的排放汽體被導(dǎo)入該凝冷器的一個(gè)混合室內(nèi)，在此宅與冷卻水直接接觸并凝固成水。因此，在運(yùn)行中該混合室的底部充滿了冷卻水和凝結(jié)水的混合物，形成了混合室的水腔。該水腔之上的空間供引入的蒸汽自由流動(dòng)并與噴射的冷卻水直接接觸。正是該混合室的蒸汽腔被一個(gè)按設(shè)計(jì)的水面與該水腔分隔開的。
在混合室內(nèi)，水腔的各壁內(nèi)的許多噴咀以形成水膜的方式把水噴射進(jìn)該凝汽器混合室的蒸汽腔之中。該水腔從一個(gè)在其外壁上有冷卻水進(jìn)口的單個(gè)腔在水平方向接受冷卻水。為使甚至下游遠(yuǎn)處的噴咀也可接收到所需壓力的適量冷卻水，該水腔必須具有相當(dāng)大的流通橫截面積。由于冷凝器的高度有限，因此其中的水腔也受到限制。為水平流進(jìn)冷卻水的合適的流通橫截面積就只能由其水腔的相應(yīng)寬度來保證。因而很不利地是減少了混合室蒸汽腔中垂直流進(jìn)蒸汽的流通橫截面積，引起蒸汽流速增加并使該冷凝器的附屬蒸汽側(cè)向流阻增加，因此引起不需要的過冷。
對于噴水凝汽器，過冷意味著已熱起來的冷卻水溫度達(dá)不到與流進(jìn)的排汽壓力相關(guān)的飽和溫度。因此，在一個(gè)給定的冷凝溫度上，冷卻水與周圍空氣間的溫差減小，因?yàn)橄鄬^冷的回水往返移動(dòng)于該系統(tǒng)的冷卻塔之中，因此，一個(gè)合適的熱消耗會(huì)需要一個(gè)更大的，因此是更昂貴的冷卻塔以防止凝結(jié)溫度的增加及確保該汽輪機(jī)的輸出量不減小。
加大蒸汽流速的另一個(gè)不利的效應(yīng)是由噴咀所產(chǎn)生的水膜易于破裂。水膜破裂意味著縮小熱傳導(dǎo)表面，并因此造成汽水之間的熱傳遞效率降低從而產(chǎn)生不利的過冷。
眾所周知，由于真空會(huì)先在汽輪機(jī)的初級部位中發(fā)生，而在凝汽器中由于不可避免的泄漏，空氣也會(huì)在該混合室內(nèi)的汽腔內(nèi)出現(xiàn)。由于空氣不冷凝，運(yùn)行過程中它與蒸汽的混合物甚至?xí)仍诳諝庵懈鼮闈饪s，這種增大的空氣成份易于阻礙蒸汽和冷卻水之間的熱傳遞。為了限制汽腔內(nèi)的這種空氣濃度的增長，在達(dá)到一定濃度值時(shí)這種空氣和汽的混合物即被排出。該混合物被引至位于混合室的汽腔內(nèi)水腔之下的一個(gè)二次冷卻器內(nèi)。
在此二次冷卻器內(nèi)，蒸汽和空氣的混合物通過一個(gè)氣態(tài)液體入口進(jìn)入，并與冷卻水逆向，向上流動(dòng)，冷卻水從水腔流下并落在滴水盤之間。當(dāng)汽逐漸冷凝的同時(shí)，空氣即被濃化。該混合物在空氣濃化至一定的空氣濃度值時(shí)，即從該二次冷卻器內(nèi)排出，同時(shí)與冷卻水混合一起的冷凝水落入該混合室的水腔。
由于在二次冷卻器內(nèi)，蒸汽和空氣的混合物中的空氣含量比在該凝汽器內(nèi)其他地方大，局部壓力以及該蒸汽的飽和溫度則相對較小。因此離開二次冷卻器的水溫比混合室水腔內(nèi)的已經(jīng)熱起來的冷卻水要低。這樣，來自二次冷卻器的較冷的水與混合室的水腔內(nèi)較熱的水的混合必然使熱起來的冷卻水平均溫度下降，必然引起進(jìn)一步的過冷，并產(chǎn)生如在先已提到的不希望有的結(jié)果。
可以看出，這樣多種的過冷附加到噴水凝汽器，特別是發(fā)電廠的風(fēng)冷冷凝裝置上，不利于運(yùn)行，應(yīng)避免或盡可能減少。此就是本發(fā)明的主要目的。
如前所述，該蒸側(cè)向流阻，亦即過冷的主要原因，取決于水腔的寬度，該寬度要考慮保證具有水平流進(jìn)冷卻水合適的流通橫截面積。然而，假若冷卻水是由下部;而不是從側(cè)路引入噴咀的，那么水腔內(nèi)冷卻水合適的流通橫截面積可通過適當(dāng)減少水腔寬度而得到，如果考慮的是常規(guī)的水腔尺寸，這是很明顯的。當(dāng)它們的高度約為1至1.5米時(shí)，則它們的長度將取6至8米。水平流進(jìn)的冷卻水的水腔流通橫截面積是由該水腔的寬、高乘積所決定的。另一方面，對于垂直方向流動(dòng)，應(yīng)由水腔的寬度和長度的乘積所決定，而不是水腔在相同高度處的水腔高度。很明顯，這應(yīng)該是通常值的一個(gè)倍數(shù)。因此，對于上升冷卻水的流通橫截面積即使其寬度明顯窄于公知裝置，基本上大于冷卻水水平流動(dòng)的普通水腔。所以，對于一個(gè)給定的基本面積，凝汽器的混合腔內(nèi)的下降的蒸汽的流通橫截面積會(huì)增加，因此若那些水膜噴咀供給以垂直上升而非水平流動(dòng)的冷卻水，過冷的主要原因即蒸汽流速會(huì)顯著減小。
同時(shí)，噴咀噴出的水膜長度，以及它們的表面積同樣會(huì)增加，而這意味著過冷進(jìn)一步減弱。
現(xiàn)在不難看出，本發(fā)明的關(guān)鍵構(gòu)思在于，把噴水凝汽器水腔中冷卻水的流向從水平方向改變成垂直方向。這可通過多個(gè)水腔實(shí)現(xiàn)，水腔具有裝有水膜噴咀的較狹長的上部水腔部份以及與冷卻水進(jìn)口連通并給上部水腔部分供應(yīng)上升的冷卻水的較寬的下部水腔部分。
和普通冷卻裝置一樣，該二次冷卻裝置處于一不分開的水腔之下，設(shè)置在兩個(gè)水腔部分匯合之處。
運(yùn)行過程中，該上水腔部分處在混合室的汽腔內(nèi)，而其下水腔部分基本上是浸沒在該水腔中所收集到的水中。該水腔中的水面位置必須被設(shè)計(jì)得能保持二次冷卻器的氣態(tài)流體進(jìn)口不被水堵塞，與現(xiàn)有技術(shù)中的二次冷卻器中的那種狀態(tài)一樣。
從上述解釋的內(nèi)容來看，顯然本發(fā)明是涉及這樣的一種類型的噴水凝汽器，它包括一個(gè)與冷卻水進(jìn)口相連的水腔，能從水腔中以水膜形式把冷卻水噴射進(jìn)凝汽器的混合室中去的設(shè)置在水腔各板壁內(nèi)的多個(gè)噴咀，和一個(gè)二次冷卻器。發(fā)明的特點(diǎn)在于，該水腔被再分成為一個(gè)較窄的上水腔部分以及一個(gè)較寬的下水腔部分，各噴咀從上水腔部分開口進(jìn)入混合室內(nèi)，而下水腔部分與冷卻水進(jìn)口相通，該二次冷卻器位于所述兩個(gè)水腔部分的連接處。
如已說明的那樣，這樣的裝置與具有相同基本面積的普通噴水凝汽器相比，具有附加的相對增大的水膜表面，形成大體能抑制過冷的有利效果。
再分式水腔采用對稱的設(shè)計(jì)，其中較寬的下水腔部分和較窄的上水腔部分具有一個(gè)公用的，或者幾乎是公用的對稱平面，該上水腔部分的兩側(cè)可被二次冷卻器所用。這樣，該二次冷卻器分成兩部分，每一部分都位于下水腔部分的上面，上水腔部分的另一側(cè)。這意味著增加了二次冷卻器的性能。
盡管該二次冷卻器設(shè)置在兩水腔部分的連接處，按公知的方式它可包括，一方面，有一個(gè)連到凝汽器的混合物室的汽腔上的氣態(tài)流體進(jìn)口，以接收蒸汽和空氣的混合物;另一方面，有用作抽吸這種空氣濃化了的混合物的排放出口，以及這兩者間的熱交換裝置，它如同公知裝置上的二次冷卻器的情況一樣。這意思就是，該二次冷卻器也還可設(shè)計(jì)成常規(guī)的形式。
所以，該二次冷卻器的熱交換裝置可作為一種直接接觸式熱交換器，其中從設(shè)置在上水腔部分壁內(nèi)的供水噴咀中噴出下落的冷卻水在流體通道中流動(dòng)，該流體通道是由該氣態(tài)流體進(jìn)口和抽氣出口之間的供水噴咀的下游處的滴水盤所限定的。因此，這種裝置意味著接近常規(guī)的設(shè)計(jì)及通常的運(yùn)行方式。
由于從二次冷卻器中抽出的更冷的冷卻水與大部分混合室的水腔中的冷卻水的混合所引起的過冷可通過防止這種水直接進(jìn)入水腔的辦法減弱。為此目的，可在二次冷卻器的最低處滴水盤之下設(shè)置一個(gè)裝有一個(gè)排水管的水收集盤。這能夠增加導(dǎo)入二次冷卻器的冷卻水量，以及蒸汽和空氣混合物的量。這樣，在蒸汽腔底部，也就是接近混合室中所設(shè)計(jì)的水位處的空氣濃度，也將相對減少，致使過冷相應(yīng)減少。
水收集盤內(nèi)收集到的水，通過排水管再次供給下水腔部分或進(jìn)入混合室的蒸汽腔內(nèi)。
在第一種情況下，該排水管通過泵接至下水腔部分。
在第二種情況下，同樣通過一個(gè)泵并再通過一個(gè)在所設(shè)計(jì)的水位之上，接到凝汽器的混合室的一個(gè)噴咀，也就是進(jìn)入了蒸汽腔。在任一種情況下，都有從二次冷卻器內(nèi)抽出的水直接進(jìn)入混合室的水腔，因此避免了由于直接摻和引起的過冷。
但是，該二次冷卻器的熱交換器可以由一種表面熱交換器以及采用由水腔部分中冷卻水冷卻的帶有導(dǎo)熱表面的熱交換器所組成。這可使該二次冷卻器的各個(gè)熱交換裝置在水側(cè)按順序地與該凝汽器的其他各部件連接起來，并且采用了逆流原理。所以，全部的冷卻水可與流經(jīng)二次冷卻器的蒸汽和空氣的混合物逆向流動(dòng)。因此消除了由于二次冷卻器中的較冷的冷卻水與大部分混合室的水腔中的較熱的水混合所造成的損失，而且過冷現(xiàn)象進(jìn)一步減弱。
最好是，在該蒸汽側(cè)的表面熱交換器的熱傳導(dǎo)表面，通過附加到下水腔部分的冷卻翼片得以擴(kuò)展，相應(yīng)帶性能的增強(qiáng)。該表面熱交換器蒸汽一側(cè)的流體通道內(nèi)的凝結(jié)水向下流進(jìn)該混合室的水腔。其量比帶有直接接觸熱交換裝置的二次冷卻器中水流量約少五十倍，并不足全部冷卻水量的千分之一。因此，實(shí)際上不會(huì)伴有過冷發(fā)生，這是采用表面型熱交換裝置的主要優(yōu)點(diǎn)。
為節(jié)省寶貴的冷凝水，在與二次冷卻器的排氣出口相連接的空氣排放器的通道中，可設(shè)置一個(gè)滴水分離器。這樣，冷凝水會(huì)收集在該滴水分離器之中，而不是與空氣一起被排出，并可再供給冷卻系統(tǒng)。
為此目的，一個(gè)滴水分離器的水出口可通過一個(gè)泵，或是直接連到該下水腔部分，或者通過一個(gè)附加噴射器接至凝汽器的混合室。很明顯，這個(gè)噴射器必被設(shè)置在所設(shè)計(jì)的水位之上。上述任意之一情況下，該混合室的水腔中的大部分冷卻水都減少了直接與更冷的水摻和，相應(yīng)使過冷減少。在空氣排放通道中適當(dāng)高度處設(shè)置有滴水分離器的情況下，可省去泵。
將表面熱交換器和直接接觸式熱交換器相結(jié)合構(gòu)成二次冷卻器的熱交換裝置也是可能的。該二次冷卻器的性能有增強(qiáng)，這種結(jié)合是最好的。
如果在這種結(jié)合中，直接接觸式熱交換器被安置在該表面熱交換器的頂部，并且本身又直接置于該下水腔部分的上方，即能得到一個(gè)簡單的結(jié)構(gòu)。兩個(gè)熱交換器有公用的流體通道，一方面該通道由該直接接觸式熱交換器的滴水盤確定，而另一方面，又由下水腔部分以及該氣態(tài)流體進(jìn)口和排氣出口之間的表面熱交換器的一個(gè)外壁所確定。因此，蒸汽和空氣的混合物首先與流在水腔部分的冷卻水作熱交換，并在此后與在該直接接觸式熱交換器中的冷卻水直接接觸。
該表面熱交換器的熱傳導(dǎo)通道可以裝有附設(shè)到該下水腔部分上的冷卻翼板，該翼板有利于增進(jìn)其性能，如上所提到的關(guān)于具有表面熱交換裝置的二次冷卻器那樣。
本發(fā)明的基本優(yōu)點(diǎn)，也就是將水腔再分為較寬的下水腔部分和較窄的上水腔部分，對于風(fēng)冷式凝汽系統(tǒng)可能有特殊的重要性。風(fēng)冷凝汽系統(tǒng)中冷卻水是通過兩套平行的組合體循環(huán)的，該組合體各由一個(gè)泵裝置及一個(gè)公用軸上的一個(gè)水輪機(jī)裝置所組成。公用軸帶有一個(gè)被指定用來補(bǔ)償水輪機(jī)裝置間的輸出差的電動(dòng)機(jī)。這兩套組合體以各個(gè)50%的容量作為另一套的儲(chǔ)備。假如兩套組合體中的一套放空了，對該凝汽器的供水只能由另一套組合體的水輪機(jī)完成，在此情況下，該冷卻水的輸送量大約為總輸送量的一半。這樣常規(guī)裝置的水腔噴咀就不能正常運(yùn)行，至使造成水膜的表面積減少以及過冷增加。
為避免這種缺點(diǎn)，建議將凝汽器的水腔以水平隔壁再分成兩部分，并且每一部分裝有總數(shù)一半的噴咀，而每一組噴咀由另一套組合體供給冷卻水。這樣，在有部分放空的情況下，工作中的噴咀仍得到適量的水，并且雖然性能減弱，凝汽器仍正常運(yùn)行。
這種解決方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，該噴咀的阻力不會(huì)減少，結(jié)果一個(gè)工作中的水輪機(jī)裝置或一個(gè)相同替代物的節(jié)流閥會(huì)很接近所設(shè)計(jì)的那樣進(jìn)行工作。因此，可能會(huì)比不具有分開式水腔的裝置更為可靠地避免形成氣穴的危險(xiǎn)。
然而，水腔的再分不可避免的是，在一套組合體放空時(shí)，水腔的各部分中的冷卻水就會(huì)通過它們的噴咀被排放進(jìn)凝汽器的混合室之中。因此，水位就可能超過設(shè)計(jì)水位高度，二次冷卻器的氣態(tài)流體進(jìn)口就會(huì)被水堵塞。凝汽器內(nèi)壓力就會(huì)急劇增加并可能觸發(fā)相關(guān)的汽輪機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)，隨后則可能造成發(fā)電廠相應(yīng)部分的工作中斷。
盡管如此，再分式水腔的諸多其他方面的優(yōu)點(diǎn)使得根據(jù)本發(fā)明的凝汽器在基本上更為有利的條件下實(shí)施。這是由于減少了上水腔部分的寬度，所有噴咀裝在那里，因此水即可由那里排出。用減少寬度的上水腔部分排水，因而有相對小的體積，這與有相當(dāng)寬度并有相對更大體積水腔的公知裝置相比，明顯減少了該凝汽器的混合室中水位的升高。這樣，實(shí)際上避免了淹沒該二次冷卻器進(jìn)口和發(fā)電廠裝置工作中斷的問題，而過冷也未有增加。
鑒于以上所作出的解釋，根據(jù)本發(fā)明的凝汽器，不論是上水腔部分還是下水腔部分每個(gè)都可以再分作成對的水腔分部。該下水腔部分的再分部分可有各自的冷卻水進(jìn)口，同時(shí)成組的噴咀應(yīng)從該上水腔部分的另一個(gè)再分部分開口進(jìn)到凝汽器的混合室。
以下將參照表示本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例的附圖，與相類似的已有裝置相比較更詳細(xì)地說明本發(fā)明。附圖中

圖1是局部剖視的普通噴水凝汽器的透視圖。
圖2表示一種圖1所示的相似裝置的剖視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例的透視圖。
圖4是圖3的局部放大圖。
圖5是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。
圖6是圖5的局部放大圖。
圖7表示當(dāng)作實(shí)例的本發(fā)明又一個(gè)最佳實(shí)施例的剖視圖。
圖8是圖7的局部放大圖。
圖9是本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。
圖10是圖9的局部放大圖。
圖11是所示的是本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖12是圖11的局部放大圖。
全部圖中，類似構(gòu)件采用相同標(biāo)號。
圖1所示的是一種傳統(tǒng)的風(fēng)冷式凝汽冷卻系統(tǒng)的噴水凝汽器，例如海倫.愛特(Heller.etal)的美國專利-3，520，521的說明書中所公開的那種。
以總標(biāo)號22表示的凝汽器一個(gè)外殼20，封閉了一個(gè)混合室24。垂直隔壁26將混合室24再分成分部28，其數(shù)目可多于圖中所示，該隔壁也可象圖2中所示那樣布置。
通過一個(gè)進(jìn)口(圖中未示)，汽輪機(jī)的排汽與該凝汽器相連接，從箭頭30表示的上方進(jìn)入混合室24，并在此與冷卻水直接接觸而被冷凝成水。這種水通過一個(gè)進(jìn)口32按箭頭34的方向引入凝汽器22。它流進(jìn)一個(gè)分布室36，并從那里以水平方向進(jìn)入水腔38。水腔38的壁上裝有噴咀40，通過它們水平流進(jìn)的冷卻水以垂直的水膜形式42噴進(jìn)凝汽器22的混合室24之中。這樣噴射的水膜42，在圖2中用十字交叉線表示出來。
在混合室24的頂部的汽腔44里，由于蒸汽被冷凝成水，不斷進(jìn)入的蒸汽與噴射的冷卻水以直接接觸方式相互摻合。這種凝結(jié)水與冷卻水的混合物落入該混合室24底部的水腔46之中并從那里通過出口48按箭頭50的方向抽出。
由于前敘的理由，該凝汽器22裝有一個(gè)二次冷卻器52，作為一種公知的裝置，它設(shè)置在水腔38的下部。這個(gè)二次冷卻器52分別具有一個(gè)用以接受蒸汽和空氣混合物的氣態(tài)流體進(jìn)口54，和一個(gè)用以抽出蒸汽和空氣混合物的排氣出口56。很明顯，如已提及的水腔46內(nèi)的水位58必須設(shè)計(jì)成凝汽器22工作過程中蒸汽和空氣混合物總有進(jìn)入進(jìn)口54的通路，它不得被混合室24內(nèi)的冷卻水堵塞。
在氣態(tài)流體進(jìn)口54和排氣口56之間有若干滴水盤60，在其上游處有噴咀62，而冷卻水即從中噴到滴水盤上。
運(yùn)行中，一方面排放的蒸汽按箭頭30的方向進(jìn)入混合室24;另一方面冷卻水通過進(jìn)口32按箭頭34的方向引進(jìn)分布腔36，在那里它水平方向流進(jìn)水腔成多個(gè)腔38，并從那里由噴咀40以水膜42的形式噴進(jìn)混合室24的汽腔44之中。在此，蒸汽與冷卻水水膜直接接觸，其大部分在水膜的表面凝結(jié)成水。
在蒸汽腔44內(nèi)生成的凝結(jié)水滴落進(jìn)混合室24的水腔46之中，同時(shí)一部分蒸汽與不凝結(jié)的空氣一起通過氣態(tài)流體進(jìn)口54進(jìn)入二次冷卻器52之中。
在水腔46內(nèi)收集到的冷卻水通過出口48按箭頭50的方向再次進(jìn)入冷卻系統(tǒng)。同時(shí)進(jìn)入了二次冷卻器52的保持著蒸汽和空氣的混合物與向下落入按順序安裝的各滴水盤60之中冷卻水成逆流方向上升。在上升的混合物和下落的冷卻水直接接觸的過程中，混合物中蒸汽的大部分冷凝成水，同時(shí)該混合物本身中空氣濃化。與冷卻水一起，凝結(jié)水落下進(jìn)入二次冷卻器52之下的水腔46之中，同時(shí)尚未凝結(jié)的蒸汽和空氣的混合物通過出口56排出。以此降低汽腔44中的易于減少汽水之間所希望的熱傳遞的空氣成份。
可以看出現(xiàn)有技術(shù)狀況中裝置的水腔38具有相當(dāng)大的流通橫截面積，在考慮蒸汽流動(dòng)(箭頭30)時(shí)，像已解釋過的那樣，由于較高蒸汽側(cè)向流阻，這必然伴有增加的過冷。
如圖3、圖4所示，依照本發(fā)明的主要特點(diǎn)，克服這種缺點(diǎn)是通過將水腔38再細(xì)分成一個(gè)較窄的上水腔部分38a和一個(gè)較寬的下水腔部分38b。這兩個(gè)水腔38a和38b匯交于連接處66。通過該處來自下水腔部分38b的冷卻水可進(jìn)入上水腔部分38a。將冷卻水噴進(jìn)混合室24的噴咀40從上水腔部分38a處開口，而下水腔部分38b通過一個(gè)圖中未劃的孔與分布腔36相通。
由于下水腔部分38b，部分或全部地浸沒在混合室24的水腔47內(nèi)，顯然一個(gè)二次冷卻器52則不能像公知裝置中那樣放置在水腔38之下。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一主要特點(diǎn)，它在兩個(gè)水腔部分38a和38b的連接處66占據(jù)了一個(gè)位置。該水腔38的再分為此目的清楚地提供了有益的可能，即由于水腔部分38a和38b的寬度差，上水腔部分38a的側(cè)面留下可隨意安置該二次冷卻器52的地方。
如已解釋過的那樣，如果該兩水腔部分38a和38b有一個(gè)公用的，或接近于公用的對稱面，如示例中的情況，該上水腔部分38a的兩側(cè)面上都安置固定二次冷卻器52。而且該二次冷卻器52也像它原來那樣從頭至尾是分割開的。因此，如圖所示，再分作兩部分的每一部分設(shè)置38a的另一側(cè)面上。
另外，如所例舉的情況，該二次冷卻器52也可像常規(guī)設(shè)計(jì)的那，一方面有一個(gè)連通于混合室24的汽腔44的氣態(tài)流體進(jìn)口54，另一方面有一個(gè)排氣出口56，兩者之間設(shè)有熱交換裝置。
在所示實(shí)施例中，該熱交換裝置是以公知的方式制成的一種直接接觸式熱交換器。它包括有多個(gè)滴水盤60，供給它的冷卻水是來自裝在上水腔部分38a壁板內(nèi)的供水噴咀62。該滴水盤60限定了流體通道64，它與二次冷卻器52的氣態(tài)流體進(jìn)口54和排氣出口56相通。
運(yùn)行中，排放的蒸汽按箭頭30的方向流入混合室24之中，和圖1所示公知裝置的情況一樣。但是，與有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)最大不同在于盛在下水腔38b之中的冷卻水水流從水平方向變成了在水腔部分38a和38b連接處66成垂直方向，致使水流如箭頭68指示的那樣在上水腔部分38a內(nèi)向上流動(dòng)，這樣它就有了相對于通常設(shè)計(jì)的水腔成倍數(shù)的一個(gè)流通橫截面積，并因此帶來在本說明書的開始部分詳細(xì)說明過的有利結(jié)果。
大部分流入的排放蒸汽在汽腔44內(nèi)冷凝成水而且冷凝水集聚在混合室24的水腔46之中，而它的一小部分與空氣混合通過進(jìn)口54由汽腔44按箭頭70所示的方向流入二次冷卻器52中的直接接觸式熱交換器54、60，62、64，之中，其間它與在流體通道64內(nèi)落下的并流落到按順序安裝的滴水盤60的冷卻水相遇。蒸汽逐步凝結(jié)成水，這樣，上升的混合物所含空氣逐漸濃化，致使最后成為空氣濃化的混合物，通過排氣出口56抽出。冷凝的蒸汽與向下流的冷卻水一起進(jìn)入混合室24的水腔46，于該處在那里的大部分水摻和在一起。
圖5和圖6中的實(shí)施例沒有表示出在先描述的實(shí)施例中與之不同的不相干的部件，其中二次冷卻器52中流體通道64內(nèi)落下的冷卻水和冷凝水的混合物被防止直接流進(jìn)混合室的水腔46之中。因此，像已解釋過的那樣，可以避免把從二次冷卻器52中排出的更冷水與汽腔44已加熱而達(dá)到更高溫度的水摻和引起的過冷。
為此目的，該直接接觸交換器54，60，62，64的最下面的滴水盤60之下設(shè)置一個(gè)水收集盤。該水收集盤72有一個(gè)與之連接的排放通道74。排放通道74包括了一個(gè)泵76，通過泵使收集盤72中收集到的水可被或是輸送進(jìn)水腔38a，38b之中，或是經(jīng)噴咀78輸送到混合室24的汽腔44之中，如圖5中用虛線80和實(shí)線82分別表示的那樣。無論那種情況，由水收集盤72排出的水采用旁路管道至水腔46并得以返回混合室24的汽腔44之中。在此處它被流進(jìn)的排放蒸汽加熱至水腔46內(nèi)收集到的水的溫度而不會(huì)導(dǎo)致過冷。
另外，如相關(guān)的圖3和圖4所描述的那樣運(yùn)行。
在前已提及的，公知裝置的水腔38的再分使得能形成象一個(gè)熱交換器一樣的二次冷卻器與表面冷凝器的二次冷卻器52相似。因此，是全部冷卻水，并非只是其一部分可由二次冷卻器通過，這樣可避免來自二次冷卻器52的較冷的冷卻水與較暖的來自該混合室24汽腔44的冷凝水的摻和，因此減弱了過冷。
圖7和圖8表示了具有這種二次冷卻器52的本發(fā)明的實(shí)施例，省去了無關(guān)的細(xì)節(jié)部分。和在先所敘的實(shí)施例一樣，其流體通道64與混合室24的汽腔44通過在所設(shè)計(jì)水位之上的氣態(tài)流體進(jìn)口54相通。但是在該水腔部分38a和38b的連接處66，有連接該流體通道64和排氣出口56的導(dǎo)管86。表面熱交換器的熱交換表面則是該下水腔部分38b的各板壁并由流經(jīng)的冷卻水冷卻。
另外，在此例中，二次冷卻器52的熱傳導(dǎo)表面的擴(kuò)展是通過附加到下水腔部分38b冷卻翼板88，例如可采用諸如焊接方式，增加其熱傳遞表面。
與此例相似，該二次冷卻器52的排氣口56聯(lián)到一個(gè)空氣排放器通道90上，它包括一個(gè)水滴分離器92并引導(dǎo)至一個(gè)未劃出的真空泵。
在現(xiàn)有的實(shí)施例中，該水滴分離器92還有一個(gè)水出口94，它通過泵96和噴咀98接至混合室24的汽腔44，或者是下水腔部分38b，如用實(shí)線100和虛線102分別表示的那樣。標(biāo)號104是該滴水分離器92的一個(gè)空氣出口。
運(yùn)行過程中，水腔部分38a，38b中的冷卻水及在二次冷卻器52中蒸汽和空氣的混合物分別在箭頭68和70所示方向上流動(dòng)。當(dāng)全部冷卻水通過水腔部分38a、38b流動(dòng)時(shí)，僅僅只有一小部分的未冷凝的蒸汽和所有的空氣從汽腔44流進(jìn)二次冷卻器52之中。由于整個(gè)下水腔部分38b的各壁板的熱傳導(dǎo)，流經(jīng)二次冷卻器52中的混合物中的蒸汽被逐漸冷凝成水。
如前所述，這樣的蒸汽冷凝水的量為冷卻水總量的微不足道的一部分，它通過通道64流回混合室24的水腔46之中。由于其量甚微，與水腔46內(nèi)的熱水摻和不會(huì)導(dǎo)致任何顯著的過冷。
其余部分的未凝蒸汽和空氣通過排氣口56和空氣排放器通道90從二次冷卻器52中抽出。與此同時(shí)也會(huì)有些附加的冷凝發(fā)生。殘余汽的冷凝水收集在滴水分離器92內(nèi)并可用泵96再供給系統(tǒng)，而對水腔46中的熱水并不產(chǎn)生直接影響。因此，另一方面不會(huì)引起過冷，而且節(jié)省很寶貴的蒸餾水。
如箭頭106所示，空氣通過其空氣出口104離開滴水分離器92。
如前所述，該二次冷卻器52可以是如圖9和圖10中表示的那樣，采用表面熱交換器和直接接觸式熱交換器的一種結(jié)合形式構(gòu)成。
在示例中，直接接觸式熱交換器布置于該表面熱交換器的頂部，表面熱交換器本身又設(shè)置在下水腔部分38b的上方。它們的流體通道64是在該表面熱交換器和該直接接觸熱交換器的外板壁53和54相交匯處分別通過間隙65而內(nèi)連通的。這樣，在本示例中該表面熱交換器可由標(biāo)號38b，54，55，64，65來表示，而該直接接觸式熱交換器可由標(biāo)號53，56，60，62，64，65來表示。
運(yùn)行中，來自混合室24的汽腔44的蒸汽和空氣混合物按箭頭70所示方向通過氣態(tài)流體進(jìn)口54進(jìn)入該表面熱交換器38b，54，55，64，65的流體通道64。它由按箭頭68所示方向的從下水腔部分38b上升進(jìn)入上水腔部分38a的冷卻水所冷卻。在間隙65處，該流進(jìn)的混合物進(jìn)入了直接接觸熱交換器53，56，60，62，64，65的流體通道64之中，此間它逆向與由供水噴咀62噴入的，在按順序安裝的滴水盤60之間滴落的冷卻水相遇。一方面抽吸殘余蒸汽和空氣，另一方面發(fā)生冷凝，如圖3和圖4以及圖7和圖8中實(shí)施例中分別描述的那樣。
上述的這種結(jié)合也是有區(qū)別的，一方面由直接接觸熱交換器53，56，60，62，64，65增加了該二次冷卻器的能力，而另一方面通過其表面熱交換器38b，54，55，64，65減少過冷。
圖11和12說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的有關(guān)部分，其中兩個(gè)水腔部分38a和38b都是再分的，每個(gè)分別分成一對水腔分部38a1和38a2以及38b1和38b2。水腔部分38b的分部38b1和38b2，各有單獨(dú)的冷卻水進(jìn)口32b1和32b2。它們每個(gè)都可接到一對共同運(yùn)行的未劃出的輸送裝置(水輪機(jī))中之一上，就像本說明書引言中所解釋的那樣。
凝汽器的水膜噴咀40分布兩組之中，其中每一組是與該上水腔部分38a的分部38a1和38a2相連接，噴咀從上水腔部分開口進(jìn)到混合室24的汽腔44之中。圖中每組中的一個(gè)噴咀用標(biāo)號40a1和40a2分別表示。兩組最好都有相同的噴咀數(shù)。
運(yùn)行中，冷卻水通過進(jìn)口32b1和32b2引進(jìn)下水腔部分38b的分部38b1和38b2之中，如箭頭34b1和34b2分別表示的那樣，它來自該組合體的另一輸送裝置。冷卻水分別按箭頭68a1和68a2所示方向從下水腔分部38b1和38b2向上流進(jìn)該上水腔部分38a的分部38a1和38a2之中。
在正常運(yùn)行時(shí)，兩套組合體能正常工作，兩套水腔分部38a1和38a2都分別接受適量冷卻水用以供應(yīng)兩組噴咀40a1和40a2。
如果兩套組合體之一放空，則上水腔部分38a中的各個(gè)水腔分部38a1，38a2中會(huì)中止供水。在沒有供水的情況下，遺留在水腔分部38a1或38a2中的冷卻水就由其水膜噴咀40a1或40a2噴進(jìn)混合室24的水腔46之中，此情況一旦發(fā)生，另外的水腔分部的水膜噴咀會(huì)不斷地供以適量的和適當(dāng)壓力的冷卻水，以使它們按要求運(yùn)行。由于上水腔部分38a相對減少了寬度，沒有供水造成的水腔分部的排水明顯需要比公知裝置的水腔排放、甚至如前述的再分式的所設(shè)計(jì)水位58的上升要少得多。
作為一種有利的效果，不論是進(jìn)口54的水位上升，還是發(fā)電廠設(shè)備的放空都不會(huì)發(fā)生。
如在先已解釋過的，本發(fā)明在過冷的控制有超過現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)，甚至具有運(yùn)行本性的某種效果。它們?nèi)际怯捎谧儞Q了冷卻水的流動(dòng)方向的簡單方案，即將供給噴水凝汽器水腔的水膜噴咀的冷卻水從水平方向改變成垂直方向。
標(biāo)號一覽表29 外殼 55 外壁22 凝汽器 56 出口(排氣)24 混合室 58 按設(shè)計(jì)的水位26 隔板 60 滴水盤28 部分 62 供水噴咀30 箭頭 64 流體通道32 進(jìn)口 65 間隙34 箭頭 66 連接處36 分布室 68 箭頭38 水腔 70 箭頭40 水膜噴咀 72 水收集盤42 水膜 74 排水通道44 汽腔 76 泵46 水腔 78 噴咀48 出口 80 虛線50 箭頭 82 實(shí)線52 二次冷卻器 86 導(dǎo)管53 外壁 88 冷卻翼板54 進(jìn)口(氣態(tài)流體) 90 空氣排放器管道92 滴水分離器 94 水出口96 泵 98 噴咀100 實(shí)線 102 虛線104 空氣出口 106 箭頭
權(quán)利要求
1.一種噴水凝汽器，包括一個(gè)與冷卻水進(jìn)口32連接的水腔，裝在該水腔板壁內(nèi)把來自該水腔內(nèi)的冷卻水以水膜42的形式噴進(jìn)該凝汽器的混合室24之中的多個(gè)噴咀和一個(gè)二次冷卻器52，其特征在于該水腔被再分成一個(gè)較窄長的上水腔部分38a和一個(gè)較寬的下水腔部分38b，該噴咀40由上水腔部分38a開口進(jìn)到該混合室24，并且該下水腔部分38b與該冷卻水進(jìn)口32相通，同時(shí)該二次冷卻器52位于所述兩水腔部分38a、38b的連接處66。(圖3)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝汽器，其特征在于該二次冷卻器52被再分成兩部分，其位置各在該下水腔部分38b之上，該上水腔部分38a另外的側(cè)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的凝汽器，其特征在于該二次冷卻器52包括一個(gè)連通混合室24以接收蒸汽和空氣混合物的氣態(tài)流體進(jìn)口54，一個(gè)供抽吸空氣濃化的這種混合物的排氣出口56以及在該氣態(tài)流體進(jìn)口54與排氣出口56之間的熱交換器。(圖4)
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的凝汽器，其特征在于該二次冷卻器的熱交換裝置52制成一種直接接觸式熱交換器(54，60，62，64)。(圖4)
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的凝汽器，其特征在于該直接接觸式熱交換器(54，60，62，64)具有裝在該上水腔部分38a板壁內(nèi)的供水噴咀62，位于其下游的滴水盤60以及由該氣態(tài)流體進(jìn)口54和排氣出口56之間由滴水盤限定的流體通道64。(圖4)
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的凝汽器，其特征在于在該直接接觸式熱交換器(54，60，62，64)的最下的滴水盤60之下裝有一個(gè)水收集盤72，并且有一排水管74連接到所述的水收集盤72上。(圖6)
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的凝汽器，其特征在于該排水管74通過泵76接到下水腔部分38b。(圖5)
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的凝汽器，其特征在于該排水管74是通過泵76和噴咀78接到該混合室24。(圖5)
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的凝汽器，其特征在于該二次冷卻器52的熱交換裝置是由帶有采用該下腔部分38b中的冷卻水冷卻的熱傳遞表面的一種表面熱交換器(38b，52，54，64)所組成。(圖8)
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的凝汽器，其特征在于該表面熱交換器(38b，52，54，64)的熱傳遞表面是通過附加到下水腔部分38b的冷卻翼片88來擴(kuò)展的。(圖8)
11.根據(jù)權(quán)利要求3至10任意之一所述的凝汽器，其特征在于一個(gè)空氣排放器通道90被接到二次冷卻器52的排氣口56上，所述空氣排放器通道90包括一個(gè)滴水分離器92。(圖7)
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的凝汽器，其特征在于該滴水分離器92的一個(gè)水出口94通過泵96接到下水腔部分38b。(圖7)
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的凝汽器，其特征在于該滴水分離器92的水出口94通過泵96和噴咀98接到混合室24。(圖7)
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的凝汽器，其特征在于該二次冷卻器52的熱交換裝置是由一種表面熱交換器(38b，54，55，64，65)和一種直接接觸式熱交換器(53，56，60，62，64，65)的結(jié)合形式所組成。(圖10)
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的凝汽器，其特征在于該直接接觸式熱交換器(53，56，60，62，64，65)被布置在該表面熱交換器(38b，54，55，64，65)的頂部，其位置在下水腔部分38b之上，并且所述兩個(gè)熱交換器(53，56，60，62，64，65)和(38b，54，55，64，65)有由該直接接觸熱交換器(53，56，60，62，64，65)的滴水盤60，下水腔部分38b以及表面熱交換器(38b，54，55，64，65)的外壁55所限定的，在氣態(tài)流體進(jìn)口54和排氣出口56之間的公用流體通道64。(圖10)
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的凝汽器，其特征在于該表面熱交換器(38b，54，55，64，65)的熱傳遞表面是通過附加到該下水腔部分38b上的冷卻翼片擴(kuò)展的。(圖10)
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16任意之一所述的凝汽器，其特征在于該下水腔部分38b和上水腔部分38a兩者均被再分成每個(gè)為一對水腔分部(38b1，38b2)，(38a1，38a2)，該下水腔部分38b的分部38b1，38b2，各自有冷卻水進(jìn)口32b1，32b2而成組的噴咀(40a1，40a2)從該上水腔部分38a的另一分部38a1，38a2開口進(jìn)到該混合室24之中的。
全文摘要
本類型的噴水凝汽器包括一個(gè)混合室24內(nèi)的水腔和一個(gè)二次冷卻器52，其中水腔被再分成較窄的上水腔38a和較寬的下水腔38b。二次冷卻器52裝在兩水腔部分38a，38b的連接處66。冷卻水被上水腔部分38a的噴嘴40以垂直方向噴進(jìn)混合室24。通過減小上水腔部分38a的寬度以及混合室24內(nèi)汽流流阻，不需要的過冷因此大為減弱。
文檔編號F28B3/00GK1059200SQ91105638
公開日1992年3月4日 申請日期1991年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月18日
發(fā)明者加博爾·喬包, 亞諾計(jì)·博德斯, 捷爾吉·貝格曼, 捷爾吉·弗蘭克, 捷爾吉·帕爾伏維 申請人:能源管理研究所