專利名稱：用于汽輪機(jī)設(shè)備的水分分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在一種用于汽輪機(jī)設(shè)備的水分分離器，特別是一種預(yù)先
分離器。
背景技術(shù)：
在把工作蒸汽從高壓汽輪機(jī)轉(zhuǎn)移到低壓汽輪機(jī)中時(shí)，優(yōu)選通過一種
高速水分分離器傳送工作蒸汽。在把工作蒸汽重新導(dǎo)入低壓汽輪機(jī)中之 前，從工作蒸汽中分離出水分可以避免汽輪機(jī)葉片上出現(xiàn)侵蝕損傷。對 于高速水分分離器而言，分離是直接在轉(zhuǎn)移中發(fā)生的，其中蒸汽會保持 其流速，并且無迂回地流經(jīng)復(fù)雜的大型分離器機(jī)組，在所述大型分離器 機(jī)組中，蒸汽流速較寸氐。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在預(yù)先分離器或水分預(yù)先分離器與高速水分分離器 之間存在一定的差別，其中兩種分離器基本上都可以在保持管道中蒸汽
的50-70米/秒的高速度情況下實(shí)現(xiàn)從汽輪機(jī)的工作蒸汽中分離出水分。 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)先分離器包括殼體，所述殼體包圍用于分離的從排汽 管至跨接汽管的過渡部分。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的高速水分分離器包括在跨接 汽管中的彎管，在所述彎管中設(shè)置有帶有開口的轉(zhuǎn)向葉片，這些開口用 于通過葉片內(nèi)部導(dǎo)出水分。
例如在《ABB Review ( ABB評論)》3/1990的第3頁至第10頁 "Betriebserfahrungen mit neuen Vor-und Hochgeschwindigkeitsabscheidern (新型預(yù)先分離器和高速分離器的操作經(jīng)驗(yàn))"中公開過一種預(yù)先分離 器。從高速汽輪機(jī)中流出的蒸汽通過排汽缸流入到跨接汽管中，所述跨 接汽管把蒸汽導(dǎo)入到低壓汽輪機(jī)中。預(yù)先分離器設(shè)置在殼體中，所述殼 體包圍排汽缸的一部分和跨接汽管的起始部分，并且具有排水管。排汽 管包圍跨接汽管的起始區(qū)域，其中在兩根管道之間存在 一 個(gè)環(huán)形的間 隙。從排出蒸汽形成的水膜沿著排汽缸內(nèi)壁流下，并且流經(jīng)排汽缸與跨 接汽管之間的環(huán)形間隙，其中為了避免在間隙處滯水，可以通過一種經(jīng) 常也被稱為輸送蒸汽流的蒸汽流來促進(jìn)排水。這樣，水分就會通過排水管排離分離器，并輸送給汽輪機(jī)設(shè)備的另一部分。輸送蒸汽流通過另一 蒸汽管道從分離器中被導(dǎo)出，并同樣輸送給汽輪機(jī)的適當(dāng)部分。
在同一文件中，也公開了一種高速水分分離器，所述高速水分分離 器包括在跨接汽管中的彎管，其中在彎管中的轉(zhuǎn)向葉片上借助葉片上的 開口實(shí)現(xiàn)對水分的分離。其中，水分與輸送蒸汽的混合物流入到葉片內(nèi) 部，然后排入一個(gè)可以把水分與輸送蒸汽分離的腔室中。水分與輸送蒸 汽通過隔開的管道排離分離器，并且輸送給其它設(shè)備部件，例如輸送給 預(yù)熱裝置。
在這兩種分離器中，安裝對于排出輸送蒸汽來說必需的管道的費(fèi)用 是水分分離器全部成本的重要組成部分。
在EP 233 332中公開了另外一種高速水分分離器。其中，跨接汽管 也具有彎管或管彎頭，在所述管彎頭中設(shè)置有多個(gè)轉(zhuǎn)向葉片。在轉(zhuǎn)向葉 片的凹面上開設(shè)有開口以及配設(shè)的圍帶，所述開口用于排出在葉片上形 成的水膜。其中，水分經(jīng)由葉片內(nèi)部被排入到排水管中，從而排離分離 器并輸送給設(shè)備的另一部分。在轉(zhuǎn)向葉片上同樣通過開口排入到葉片內(nèi) 部的輸送蒸汽，通過葉片內(nèi)部的轉(zhuǎn)向隔板和葉片凸面上的排出口再次被 輸送給跨接汽管中的工作蒸汽。由此在葉片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)對輸送蒸汽與水分 的分離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出 一種用于汽輪機(jī)設(shè)備的預(yù)先分離器或水分 預(yù)先分離器，與現(xiàn)有技術(shù)的分離器相比，所述分離器可以在保持來自高 壓汽輪機(jī)排汽缸的蒸汽(高)速度情況下，特別是在現(xiàn)有裝置的改造中， 其所要求的管道構(gòu)造相對較少，成本低廉，并且能量消耗也較低。
一種用于汽輪機(jī)設(shè)備的水分預(yù)先分離器，所述預(yù)先分離器可以在保 持蒸汽高速度的情況下用于從高壓汽輪機(jī)的工作蒸汽中分離出水分，所 述水分預(yù)先分離器設(shè)置在高壓汽輪機(jī)與低壓汽輪機(jī)之間的跨接汽管中。 水分預(yù)先分離器具有輸入管，所述輸入管用于從高壓汽輪機(jī)的排汽缸中 導(dǎo)入工作蒸汽，并延伸經(jīng)過跨接汽管的起始區(qū)域，其中兩根管道通過一 個(gè)間隙相互隔開，水分與輸送蒸汽一起通過所述間隙流入到殼體中。殼 體包圍輸入管的端部區(qū)域和跨接汽管的一部分，并具有排水管。根據(jù)本發(fā)明，預(yù)先分離器具有一種用于把輸送蒸汽回收到汽輪機(jī)設(shè)備的工作蒸 汽中的機(jī)構(gòu)，其中該用于回收的機(jī)構(gòu)具有用于使得輸送蒸汽轉(zhuǎn)向的嵌入 件或隔板以及用于實(shí)現(xiàn)壓力降的機(jī)構(gòu)，其中在輸入管與跨接汽管之間的 間隙開始處與如下點(diǎn)之間存在壓力降，在所述點(diǎn)處，輸送蒸汽被重新被 導(dǎo)入到工作蒸汽中。
根據(jù)第 一種設(shè)計(jì)，跨接汽管在其起始區(qū)域具有沿著流動方向不斷變 窄的進(jìn)汽部分，其中變窄的進(jìn)汽部分的端部的橫截面小于跨接汽管的橫 截面，進(jìn)汽部分伸入跨接汽管中，并且在進(jìn)汽部分與跨接汽管之間存在 著一個(gè)液體可以流經(jīng)的間隙。進(jìn)汽部分固定在跨接汽管的內(nèi)壁上，其中 緊固件僅僅沿著圓周部分延伸，從而保證液體流經(jīng)間隙。另外，進(jìn)汽部 分在其外側(cè)具有隔板或嵌入件，所述隔板或嵌入件沿著流動方向從進(jìn)汽 部分的起始部分橫截面變寬地延伸經(jīng)過跨接汽管的起始部分。
與現(xiàn)有技術(shù)的分離器一樣，在這種結(jié)構(gòu)的水分預(yù)先分離器中，在輸 入管的壁上會形成一種水膜。水分會向下流經(jīng)在輸入管與跨接汽管進(jìn)汽 部分之間的間隙，其中為了避免在間隙上出現(xiàn)滯水，通過一種輸送蒸汽 來促進(jìn)水流。輸送蒸汽流經(jīng)間隙，然后沿著跨接汽管外部的嵌入件首先 沿著工作蒸汽的流動方向流動。然后，輸送蒸汽突然改變方向流過嵌入 件的端部，其中輸送蒸汽中的水分由于慣性下落，并與輸送蒸汽分離。 在轉(zhuǎn)向之后，輸送蒸汽到達(dá)跨接汽管的起始部分，并且在那里在繼續(xù)轉(zhuǎn) 向之后通過進(jìn)汽部分與跨接汽管之間的間隙流入到跨接汽管中?？缃悠?管的進(jìn)汽部分不斷變窄實(shí)現(xiàn)了文丘里噴嘴的作用，這樣在跨接汽管的進(jìn) 汽部分中形成低壓，所述低壓會強(qiáng)制輸送蒸汽圍繞隔板流入到跨接汽管 中。由此將從輸入管的工作蒸汽中排出的輸送蒸汽回收到跨接汽管中的 工作蒸汽內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的水分預(yù)先分離器或預(yù)先分離器的第二種設(shè)計(jì)，跨接汽 管具有彎管，在所述彎管中設(shè)置有多個(gè)轉(zhuǎn)向葉片。預(yù)先分離器的殼體包 圍跨接汽管的彎曲部分。另外，預(yù)先分離器在殼體的內(nèi)部與輸入管的外 部具有通道形的嵌入件或通道形的隔板，所述隔板從輸入管端部上方的 高度處延伸至彎管后的跨接汽管處。最后，在輸入管端部下方的一個(gè)平 面上設(shè)置有帶有開口的集水板，所述開口用于把水分排至殼體中的排水 管。與第一種設(shè)計(jì)的預(yù)先分離器一樣，來自高壓汽輪機(jī)的工作蒸汽中的 水分會沿著輸入管的內(nèi)壁流下，并且流經(jīng)輸入管與跨接汽管之間的間 隙，其中輸送蒸汽可以促進(jìn)水流。在輸入管的端部，輸送蒸汽圍繞輸入 管端部被轉(zhuǎn)向，并從那里流至通道形隔板的開口 ，并通過所述通道流回 到跨接汽管中的工作蒸汽內(nèi)。通過在跨接汽管的起始部分與輸送蒸汽的 回流點(diǎn)之間的壓力降，并借助通道形隔板可以強(qiáng)制轉(zhuǎn)向至跨接汽管，所 述壓力降通過跨接汽管中的彎管形成。
通過本發(fā)明的措施，輸送蒸汽管道不必再從分離器殼體伸入到汽輪 機(jī)設(shè)備的另一部分中，而在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備中卻需要如此。因此避免了 由此而產(chǎn)生的能量消耗與成本消耗。因?yàn)閷τ诂F(xiàn)有技術(shù)的預(yù)先分離器而 言，這些管道的構(gòu)造成本占有整個(gè)分離器的構(gòu)造成本的重要部分，所以 這種措施意味著大大地降低成本。因此，由此大大地簡化且可成本低廉 地實(shí)現(xiàn)對本發(fā)明的預(yù)先分離器的構(gòu)造、特別是改造(改型)。
對附圖的簡短說明
圖中示出


圖1示出本發(fā)明的預(yù)先分離器的第一種設(shè)計(jì)； 圖2示出本發(fā)明的預(yù)先分離器的第二種設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的實(shí)施方式
圖1示出一種根據(jù)第一實(shí)施方式的預(yù)先分離器1的實(shí)例。該圖示出 輸入管2,來自高壓汽輪機(jī)的排汽缸的蒸汽沿著箭頭Sw的方向流動經(jīng) 過所述輸入管，并且流入帶有進(jìn)汽部分4的跨接汽管3中，所述進(jìn)汽部 分被輸入管2的端部包圍。最后，跨接汽管從預(yù)先分離器伸入到低壓汽 輪機(jī)中。分離器具有一個(gè)殼體5，所述殼體在輸入管的端部開始包圍著 跨接汽管3，并且在下部區(qū)域具有排水管6?？缃悠艿倪M(jìn)汽部分4在 流動方向Sw上的橫截面不斷變窄，由此端部4'以較小的橫截面伸入到 跨接汽管的起始區(qū)域中。在進(jìn)汽部分4的端部4'與跨接汽管的起始3'之 間有一個(gè)間隙7，蒸汽可以流經(jīng)所述間隙。為此，進(jìn)汽部分4例如借助 筋條13固定在跨接汽管3上，從而緊固裝置僅僅沿著圓周部分延伸， 并保證蒸汽流經(jīng)間隙7。在跨接汽管的進(jìn)汽部分3的外壁上固定有隔板(Baffle )或嵌入件9,所述隔板沿著流動方向Sw延伸經(jīng)過跨接汽管3 的起始區(qū)域3'。
在輸入管2的內(nèi)壁上會形成一種水膜10,其水分來自高壓汽輪機(jī)的 工作蒸汽。水膜10流經(jīng)在輸入管2與進(jìn)汽部分4之間的間隙11。水分 向下流向殼體5的內(nèi)壁，并且經(jīng)由排水管6離開分離器1。也稱為輸送 蒸汽St的蒸汽流St有利于按照箭頭方向流經(jīng)間隙7的水流11。由此避 免在間隙處形成滯水(Wasserstau)和旋渦(Strdmungswirbel)。輸送 蒸汽St在殼體5與隔板9之間流動，并且圍繞隔板9的端部轉(zhuǎn)向。然而 在突然轉(zhuǎn)向時(shí)，在輸送蒸汽中所含有的大部分水12會下落，由此實(shí)現(xiàn) 相分離。輸送蒸汽然后沿著相反方向流至跨接汽管3的起始區(qū)域，并在 那里再次轉(zhuǎn)向。輸送蒸汽從那里經(jīng)由間隙7流入到跨接汽管3內(nèi)的工作 蒸汽Sw中，由此實(shí)現(xiàn)對輸送蒸汽的回收。
進(jìn)汽部分中的狹窄部位旨在對蒸汽流進(jìn)行加速，進(jìn)而根據(jù)文丘里噴 嘴的原理在進(jìn)汽部分的區(qū)域中在跨接汽管內(nèi)強(qiáng)制形成低壓。由此在來自 工作蒸汽流的輸送蒸汽的排流點(diǎn)和低壓區(qū)域之間產(chǎn)生的壓力降可以實(shí) 現(xiàn)輸送蒸汽通過隔板9與間隙7而回流。
圖2示出根據(jù)第二實(shí)施方式的預(yù)先分離器20的一個(gè)實(shí)例。該圖再 次示出輸入管21,來自高壓汽輪機(jī)的工作蒸汽Sw沿著箭頭Sw的方向 流經(jīng)所述輸入管，并進(jìn)入到跨接汽管22中，所述跨接汽管被輸入管21 的端部包圍。最后，跨接汽管22從預(yù)先分離器伸入到(未示出的)低 壓汽輪機(jī)中。在兩根管道21與22之間有一個(gè)間隙30。根據(jù)一種變型方 案，在間隙30中設(shè)置有多個(gè)沿著管道22與21的周圍分布的筋條34。 分離器具有殼體23,所述殼體在輸入管21的端部開始以確定的長度包 圍跨接汽管22連同彎管，并且在下部區(qū)域中具有排水管24?？缃悠?包括例如90。的彎管)，其中在彎管中設(shè)置有多個(gè)轉(zhuǎn)向葉片25。在殼 體23中設(shè)置有通道形的隔板26,所述隔板在位于跨接汽管22的起始區(qū) 域22'之上的平面中開始向下延伸，并且在跨接汽管22上的在其彎管之 后的引入點(diǎn)33處伸入到跨接汽管中。
在輸入管21的內(nèi)壁上會形成一種水膜29,其水分來自高壓汽輪機(jī) 的工作蒸汽。水膜流經(jīng)間隙30,其中輸送蒸汽流St有利于水分均勻地 無旋渴地流動。在流經(jīng)間隙30后，輸送蒸汽流St繞流輸入管22的端部，并且向上到達(dá)通道形例如管形的隔板26的進(jìn)汽口 。輸送蒸汽經(jīng)由隔板 26在出口點(diǎn)33處進(jìn)入到跨接汽管22中。
由于借助彎管使得跨接汽管中的蒸汽流轉(zhuǎn)向，在工作蒸汽流的輸送 蒸汽的排流點(diǎn)與彎管后的點(diǎn)例如隔板26的出口點(diǎn)之間形成壓力降。通 過所述壓力降可以強(qiáng)制輸送蒸汽回流或回收到工作蒸汽流中。
在繞流輸入管22的端部時(shí)，在輸送蒸汽中所含有的水分31會分離， 并且下落到帶有排水管24的殼體23的下部區(qū)域中。為了對排水情況進(jìn) 行優(yōu)化，集水板27環(huán)形地圍繞在跨接汽管22,并且在輸入管21的端部 之下的平面上設(shè)置有集水板27。集水板具有一個(gè)或多個(gè)開口 28，通過 所述開口可以把收集到的水分排到殼體23的下部區(qū)域中，最后通過排 水管24排離分離器。例如，為了穩(wěn)定排出的水流，可以附加地設(shè)置虹 吸管32。
附圖標(biāo)記列表
1水分預(yù)先分離器 2輸入管 3跨接汽管
3'跨接汽管的起始區(qū)域 4進(jìn)汽部分
4'進(jìn)汽部分的端部區(qū)域 5殼體 6排水管 7間隙
9嵌入件、隔板 10水膜 11間隙 12水分 13筋條Sw工作蒸汽
St輸送蒸汽
20水分預(yù)先分離器
21輸入管
22跨接汽管
23殼體
24排水管
25轉(zhuǎn)向葉片
26通道形隔板
27集水板
28開口
29水膜
30間隙
31水分
32虹吸管
33跨接汽管上的出口 34筋條
權(quán)利要求
1.一種用于汽輪機(jī)設(shè)備的水分預(yù)先分離器(1、20)，所述水分預(yù)先分離器用于從高壓汽輪機(jī)的工作蒸汽(Sw)中分離出水分，所述水分預(yù)先分離器具有輸入管(2、21)，所述輸入管包圍跨接汽管(3、22)的起始區(qū)域(4、22′)，其中所述輸入管(2、21)與所述跨接汽管的起始區(qū)域(4、22′)通過一個(gè)間隙(11、30)相互分開，水分與輸送蒸汽(St)一起從所述工作蒸汽(Sw)中通過所述間隙流入殼體(5、23)中，所述殼體從所述輸入管(2、21)延伸，并包圍所述跨接汽管(3、22)的一部分，且具有排水管(6、24)，其特征在于，所述水分預(yù)先分離器(1、20)具有用于把所述輸送蒸汽(St)回收到所述汽輪機(jī)設(shè)備的工作蒸汽中的機(jī)構(gòu)，其中這些回收機(jī)構(gòu)具有用于使得所述輸送蒸汽(St)轉(zhuǎn)向的嵌入件或隔板(9、26)以及用于實(shí)現(xiàn)壓力降的機(jī)構(gòu)，其中在所述輸入管(2、21)與所述跨接汽管(3′、22′)之間的間隙(11、30)與如下點(diǎn)之間存在壓力降，即在所述點(diǎn)處，所述輸送蒸汽(St)被再次導(dǎo)入到所述跨接汽管(2、21)中的工作蒸汽(Sw)內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分預(yù)先分離器(1、 20)，其特征在于， 所述跨接汽管(3)在其起始區(qū)域具有進(jìn)汽部分(4),所述進(jìn)汽部分的 橫截面沿著所述工作蒸汽(Sw)的流動方向不斷變窄，其中不斷變窄的 所述進(jìn)汽部分(4)的端部的橫截面小于所述跨接汽管(3)橫截面，并 且所述進(jìn)汽部分(4)伸入到所述跨接汽管(3)中，在所述進(jìn)汽部分(4) 與所述跨接汽管之間存在一個(gè)液體可以流經(jīng)的間隙(7),并且在所述 進(jìn)汽部分(4)的外側(cè)設(shè)置有隔板(9)，所述隔板的橫截面沿著所述工 作蒸汽(Sw)的流動方向從所述進(jìn)汽部分(4)變寬，所述隔板延伸經(jīng) 過所述跨接汽管(3)的起始部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分預(yù)先分離器(1、 20)，其特征在于， 所述跨接汽管(22)具有彎管，在所述彎管中設(shè)置有多個(gè)轉(zhuǎn)向葉片(25)， 所述水分預(yù)先分離器(20)的殼體(23)包圍所述跨接汽管(22)的彎 管，并且所述水分預(yù)先分離器(20)在所述殼體(23)的內(nèi)腔中與所述 輸入管(21)的外部具有通道形的隔板(26)，所述隔板從在所述輸入 管(21)的端部以上的平面延伸至在所述跨接汽管(22)上的在其彎管 后的出口點(diǎn)(33)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水分預(yù)先分離器(1、 20),其特征在于， 在所述輸入管(21)的端部以下的平面上設(shè)置有集水板(27)，所述集 水板帶有一個(gè)或多個(gè)開口 (28),所述開口用于把水分排離至所述殼體 (23)中的排水管(24)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的水分預(yù)先分離器(1、 20),其特征在于， 在所述殼體(23)中設(shè)置有虹吸管(32),所述虹吸管用于接住流經(jīng)所 述集水板上的開口 (28)的水分。
全文摘要
一種用于汽輪機(jī)設(shè)備的水分預(yù)先分離器(1)，所述水分預(yù)先分離器用于從高壓汽輪機(jī)的工作蒸汽(Sw)中分離出水分，所述水分預(yù)先分離器具有輸入管(2)，所述輸入管延伸經(jīng)過跨接汽管(4)的起始區(qū)域，其中兩根管道通過一個(gè)間隙(11)相互分開，水分(12)與輸送蒸汽(St)一起通過所述間隙流入殼體中。水分通過排水管(6)從預(yù)先分離器(1)中排出來。根據(jù)本發(fā)明，預(yù)先分離器具有用于把輸送蒸汽回收到汽輪機(jī)設(shè)備的工作蒸汽中的機(jī)構(gòu)，其中這種回收機(jī)構(gòu)具有輸送蒸汽的嵌入件或隔板(9)以及用于實(shí)現(xiàn)壓力降的機(jī)構(gòu)(4)，其中在間隙(11)與如下點(diǎn)之間存在壓力降，即在所述點(diǎn)處，輸送蒸汽再次被導(dǎo)入到工作蒸汽(Sw)中。
文檔編號B01D45/16GK101517317SQ200780034673
公開日2009年8月26日 申請日期2007年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月19日
發(fā)明者C·P·斯塔基 申請人:阿爾斯托姆科技有限公司