專利名稱:汽輪機(jī)排放管腐蝕防護(hù)系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明論及一種用于蒸汽輪機(jī)排放系統(tǒng)的流體傳輸裝置，特別論及一種減少汽輪機(jī)中排放管腐蝕的流體傳輸裝置。經(jīng)過汽輪發(fā)電機(jī)排放系統(tǒng)的潮氣，典型的是經(jīng)過核發(fā)電廠的高壓汽輪機(jī)排放系統(tǒng)的潮氣，可使連接在汽輪機(jī)的排風(fēng)罩和潮氣分離再熱器之間的跨接管道系統(tǒng)受到腐蝕。在核發(fā)電廠中將高壓汽輪機(jī)與潮氣分離再熱器連接起來的排放管道遭受到嚴(yán)重的腐蝕損害。這種損害是由直徑約為100微米或更大的粗水滴的高速碰撞所致。在壓水反應(yīng)堆的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)中，產(chǎn)生的飽和蒸汽壓約為1000磅/英寸2。當(dāng)膨脹過程在汽輪機(jī)的高壓階段開始時(shí)，潮氣便緊接著形成。在高壓階段時(shí)，排放氣按質(zhì)量計(jì)算通常包含約11%的水。在進(jìn)入低壓階段以前，潮濕蒸汽通過高壓汽輪機(jī)的排放罩，經(jīng)排放管道系統(tǒng)進(jìn)入潮汽分離再熱器。在一低仰角接在排放罩上的排放管通常稱作跨接管。所有現(xiàn)代各種類型的核發(fā)電廠的高壓蒸汽輪機(jī)至少有兩根跨接排放管。在有些高壓蒸汽輪機(jī)中，有第三根排放管，它接在排放罩的頂端中心。這也叫跨接管。
在核發(fā)電廠中，跨接排放管的腐蝕是一個(gè)共同的問題?？梢哉J(rèn)為，排放管的腐蝕是由潮濕水滴高速撞擊所造成的。關(guān)于腐蝕的研究證明，直徑在1微米至100微米的水滴對腐蝕損害起了一種很強(qiáng)的作用，而且所有的腐蝕損害很可能是由直徑大于10微米的粒子造成的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在通常的排放罩內(nèi)，濕蒸汽在排放罩內(nèi)急劇地旋轉(zhuǎn)。排放罩起著一種很有效的潮氣分離器的作用。然而現(xiàn)有的排放罩沒有裝上收集水的裝置。在現(xiàn)有的排放罩中，一般說來，在排放罩壁上形成的水膜被席卷到排放噴口，因而水膜在席卷過程中將會形成相當(dāng)大的水滴再次由蒸汽流帶走。這些水滴的直徑約為1000微米。
在典型的高壓核能汽輪機(jī)中，即在入口具有壓力為1000磅/英寸2的汽輪機(jī)中，當(dāng)蒸汽離開高壓汽輪機(jī)的最后一排葉片時(shí)，作為液體流動的質(zhì)量約為11%。因?yàn)檫M(jìn)入排放罩的總的蒸汽流通常是6×106磅/小時(shí)，所以11%的潮氣相當(dāng)于潮汽流速為6.6×105磅/小時(shí)。以小水滴(直徑約為1微米或更小的水滴)存在的液體量和以大水滴(直徑約為100微米或更大的水滴)存在的液體量是不清楚的。估計(jì)大水滴的量在10%到30%之間。此量當(dāng)然依賴于在汽輪機(jī)中最后的液體取出點(diǎn)的位置。即使按最小的量進(jìn)行估計(jì)，也有大約66，000磅/小時(shí)的水以大水滴的形式進(jìn)入到每一排放罩。然而，在核發(fā)電站進(jìn)行的測量表明，更具代表性的數(shù)據(jù)是198，000磅/小時(shí)(總水量的30%)。
當(dāng)汽流離開環(huán)形的膨脹通道(葉柵)時(shí)，它分流了并在排放罩內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使得它可以通過排放噴口之一離開排放罩。在這一過程中，離心作用使潮汽同蒸汽分開，并將潮氣集結(jié)在壁上，已經(jīng)計(jì)算出，在相當(dāng)小的，或初始形成的、平均直徑約為1微米的水滴中，有0.12%被離心分離到壁上。在典型的系統(tǒng)中，初始形成的水滴在每一排放套中流速估計(jì)約為4.62×105磅/小時(shí)(總潮汽流的70%)。初始形成水滴的0.12%被分離相當(dāng)于有554磅/小時(shí)的水被分離到壁上。與此相反，如果假定粗水滴具有平約直徑100微米，則有68%的水滴被分離到排放套的壁上。這相當(dāng)于有1.35×105磅/小時(shí)的水分離沉積到壁上。在每一個(gè)排放罩中從蒸汽流中離心分離出的總水量可以取作為1.35×105磅/小時(shí)。
沉積在排放罩壁上的水將被卷向排放噴口。水運(yùn)動的主要機(jī)理是蒸汽流賦與的轉(zhuǎn)向力作用。重力的作用是第二位的。通常，在噴口端面垂直朝上的系統(tǒng)中，水向著垂直向上的噴口被席卷，而在以某一角度朝下指向的噴口系統(tǒng)中，水被卷向著朝下的每一個(gè)噴口，在這兩種系統(tǒng)中，被席卷的水幾乎一樣多，除非在排放的壁上裝有收集水的裝置，否則沉積在壁上的水將逸出的排放噴口上的水面，當(dāng)其進(jìn)入排放管時(shí)，重新形成在氣流中被傳送的水滴，產(chǎn)生一種高質(zhì)量的超粗水滴流。這種超粗水滴直徑從幾百到上千微米，它很快由排放管的蒸汽加速到大約250英尺/秒的速度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)水滴的直徑和水滴的速度對排放管的腐蝕速度起著很大的作用。
在典型的跨接在蒸汽輪機(jī)和潮氣分離再熱器之間的排放管道系統(tǒng)中產(chǎn)生的另外的復(fù)雜問題出現(xiàn)在管道彎曲部。在典型的跨接在蒸汽輪機(jī)和潮汽分離再熱器之間的排放管道系統(tǒng)中，在管道彎曲部裝有旋轉(zhuǎn)的葉片，用于減少在管道彎曲處的壓強(qiáng)的損失。即使安裝有收集在排放罩壁上形成的水的裝置，也將有大約70%的液體以初始形成的小水滴形式穿過噴口，有大約9.6%的液體作為次生大水滴的形式穿過噴口。當(dāng)蒸汽越過管道彎曲部和旋轉(zhuǎn)的葉片時(shí)，有些無害的初始小水滴很可能將轉(zhuǎn)變成潛在有害的大水滴。據(jù)估計(jì)，在高壓排放罩中蒸汽流的11%(6.6×105磅/小時(shí))是潮氣，而通常這種潮氣流的30%是以大水滴的形式存在。如果安裝有將這種潮氣流的68%除去的裝置，即安裝有將沉積在排放罩壁上的潮氣除去的裝置，則離開排放罩的潮氣流將由6.3×104磅/小時(shí)的次生形成大水滴和4.62×105磅/小時(shí)的初始形成的小水滴所組成。如果排放罩等量地向三個(gè)排放管排放，則每根排放管的潮氣流速度為2.1×104磅/小時(shí)的次生大水滴和1.54×105磅/小時(shí)的初始小水滴。計(jì)算表明，在每一管道肘彎部4600磅/小時(shí)的初始小水滴流將離心分離到旋轉(zhuǎn)葉片上，并以有害的次生水滴的形式從葉片的后緣甩出來。進(jìn)一步的計(jì)算表明，這些水滴將在管道彎曲部下游5英尺以內(nèi)的距離撞擊到管道。
本發(fā)明的目的是提供一種裝置收集有害的大水滴，防止他們再被夾帶在蒸汽流中被傳送，因此減少了管道的腐蝕。
按照本發(fā)明，提供了一種蒸汽輪機(jī)排放系統(tǒng)的流體傳輸裝置，此排放系統(tǒng)與一流體傳輸管相連，該流體體輸管包括一腐蝕防護(hù)裝置。腐蝕防護(hù)裝置包括一襯管，襯管同心地置于上述傳輸管內(nèi)，使在上述的襯管和上述的傳輸管之間具有一預(yù)先確定的間隙。在上述襯管和上述傳輸管之間的此間隙確定了一環(huán)形空間，上述襯管具有一確定的長度，上述襯管在其上具有第三開口，通過此開口將一水層轉(zhuǎn)移到上述環(huán)形空間中，此水層是當(dāng)蒸汽流轉(zhuǎn)動時(shí)，離心分離上述大部分水滴而形成的。上述襯管在其端部處被固定到上述傳輸管內(nèi)。襯芯放置在上述的環(huán)形空間內(nèi)，并基本上充滿環(huán)形空間。收集裝置的配置在上述環(huán)形空間內(nèi)，基本上同上述傳輸管的軸平行。上述收集裝置用于收集上述絕大部分被轉(zhuǎn)移到環(huán)形空間內(nèi)的水層。襯套排水裝置用于排放上述收集的被轉(zhuǎn)移到環(huán)形空間的水層。此襯套排水裝置包括襯套排水管，襯套排水管同上述收集裝置相通，用以進(jìn)行流體傳送。因此導(dǎo)致腐蝕水滴形成的水層被分離出上述的傳輸管道，從而減少了上述傳輸管道的腐蝕。
通常，排放系統(tǒng)典型地包括了一個(gè)或多個(gè)排放罩或排放室。典型的排放罩具有一壁，穿過此壁安裝有排放噴口。排放系統(tǒng)進(jìn)一步包括一流體傳輸管，此傳輸管同排放噴口相通，以進(jìn)行流體傳送，將流體輸送出排放噴口。流體通常是夾帶有水的蒸汽。
管道腐蝕防護(hù)系統(tǒng)包括一潮氣予分離器，潮氣予分離器包括具有一入口端和一出口端的杯，入口端同排放罩相通以便傳輸流體，出口端同傳輸管相通以傳輸流體，傳輸管預(yù)先規(guī)定的直徑小于入口端的直徑。排放噴口包容和支撐著杯。在排放噴口的內(nèi)表面和杯的外表面之間形成了環(huán)槽。環(huán)槽的第一端具有第一開口，此開口位于噴口的內(nèi)表面和杯的外表面之間，緊挨入口端。在杯的入口端處，將杯的外表面焊接到噴口的內(nèi)表面上，環(huán)槽的第二端便是由這條焊縫封閉的，環(huán)槽通過第一端接受水流。
排水裝置固定在排放噴口上，排水裝置具有第二開口，第二開口穿過排放噴口與環(huán)形槽相通，用以傳輸流體，因此在排放罩內(nèi)壁上形成水層并流入予分離器的引起腐蝕的水滴基本上與流過杯的蒸汽流分離，從而減少了預(yù)分離器下游的管道腐蝕。
在某些蒸汽輪機(jī)中，排放罩結(jié)構(gòu)中最好安裝已預(yù)先確定多孔性的噴口襯芯，噴口襯芯基本上充滿潮氣預(yù)分離器的環(huán)槽，因此構(gòu)成水層并流入予分離器的引起腐蝕的水滴，由于襯芯的毛細(xì)作用，與流過杯的汽流分離，流入環(huán)槽，從而減少了潮氣予分離器下游的傳輸管道的腐蝕。
管道腐蝕防護(hù)系統(tǒng)最好進(jìn)一步包括用于流體傳輸管道的腐蝕防護(hù)裝置。腐蝕防護(hù)裝置包括一襯管，襯管同心地放置在傳輸管內(nèi)，而且在襯管和流體傳輸管之間具有一預(yù)先確定的間隙，腐蝕防護(hù)系統(tǒng)安裝在緊靠每一管道彎曲部的下游部分。襯管和流體傳輸管之間的間隙確定了一環(huán)形空間。襯管具有預(yù)定的長度。在環(huán)形空間內(nèi)裝有襯芯，并基本上充滿環(huán)形空間。襯管上有開口，用于將水引到環(huán)形空間。安裝了收集裝置，它配置在環(huán)形空間的內(nèi)部，基本上與傳輸管的軸平行，用于收集轉(zhuǎn)移到環(huán)形空間內(nèi)的大部分水。
襯套排水裝置用于排出收集的水，它包括襯套排水管，襯套排水水管與收集裝置之間可進(jìn)行流體傳輸，因此，構(gòu)成水層流經(jīng)傳輸管的致腐蝕水滴基本上從流過該管的蒸汽流中分離出來，因而減少了夾帶的水滴，減少了管道的腐蝕。
已經(jīng)證明，利用本發(fā)明，可使跨接管道的腐蝕速度大大下降，發(fā)電廠的熱流效率有某種程度的增加，并使潮氣分離再熱器的結(jié)構(gòu)更緊湊。而且應(yīng)用本發(fā)明后不需要再采用泄放蒸汽的方法來促使潮氣的除去。
現(xiàn)在參考附圖，舉例說明本發(fā)明。這些附圖是圖1是典型的蒸汽輪機(jī)排放系統(tǒng)的示意圖;
圖2是相對于排放罩的潮氣予分離器位置的示意圖，圖中示出了接在潮氣預(yù)分離器上的排水管;
圖3是潮氣預(yù)分離器的正視橫切面圖;
圖3A是圖3的A′部分的放大圖;
圖4是裝有噴口襯芯的潮氣予分離器等軸的斷面圖;
圖5是一典型的排放管彎曲部切開的等軸視圖，圖中示出了旋轉(zhuǎn)葉片和腐蝕防護(hù)裝置;
圖5A是圖5的B′部分的放大圖;
圖6是典型的管道彎曲部的正視圖，圖中示出了旋轉(zhuǎn)葉片的位置和撞擊管道壁的粗水滴的軌跡。
圖1-5示出了蒸汽輪機(jī)14的排放系統(tǒng)12的管道腐蝕防護(hù)系統(tǒng)10。排放系統(tǒng)12包括具有壁18的排放罩16。壁18上裝有排放噴口20。排放系統(tǒng)12進(jìn)一步包括流體傳輸管22，傳輸管22同排放噴口20相通，用于將夾帶水滴的蒸汽這樣的流體24從排放噴口傳輸走。
管道腐蝕防護(hù)系統(tǒng)10包括一潮氣予分離器26。潮氣予分離器26包括具有入口端30和出口端32的杯28，入口端30同排放罩16相通以傳輸流體，出口端32同傳輸管22相通，使流體進(jìn)入傳輸管。出口端32予先確定的直徑小于入口端30的直徑。排放噴口20包容和支撐著杯28。如圖3和圖4所示，杯28是漏斗形的，固定在排放噴口20的圓錐形的會聚部分34之中。如圖3和圖4所示，杯28的出口端32位于噴口20的最小端19處。在這一最下端位置，杯28是利用例如填角焊36之類的焊接被固定到緊圍繞著杯28圓周的噴口20上，以便可以提供對杯28的支撐。如圖3和圖4所示，杯28的入口是在這樣一高度配置于噴口20之中，在此高度排放罩16的形狀過渡到形成排放噴口20的進(jìn)氣端38。在噴口20的內(nèi)表面42和杯28的外表面44之間形成一環(huán)槽40。環(huán)槽40的第一端部46有一第一開口48，開口48位于緊接入口端30的地方，在噴口20的內(nèi)表面42和杯28的外表面44之間。環(huán)槽40的第二端部50是由焊縫52封閉的，焊縫是在出口端32將杯28的外表面44和噴口20的內(nèi)表面42相焊接的焊縫。焊縫52如前所述可以是填角焊36。環(huán)槽40接收流過第一端部46的水流。排水裝置54固定在噴口20上。排水裝置54具有第二開口，第二開口穿過噴口20同環(huán)槽40相通用以傳輸流體，流入到予分離器26的，在排放罩壁18的內(nèi)表面上形成的一層水，從而被離心分離到壁上引起腐蝕的水滴，大部分被分離開，不再流過杯28，因此減小了預(yù)分離器26下游的管道的腐蝕。除支撐杯28外，可以是填角焊的焊縫52提供了一封閉的端部，它防止了收集在杯28和噴口20之間的環(huán)槽中的水進(jìn)入排放管22。
在某些結(jié)構(gòu)中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于管道腐蝕防護(hù)系統(tǒng)10最好裝入具有予先確定多孔性的噴口襯芯62，噴口襯芯62基本上填滿環(huán)形槽40，從而如前所述，在排放罩壁18的內(nèi)表面上形成水層或水膜的、流進(jìn)予分離器26的致腐蝕水滴，由于噴口襯芯62的毛細(xì)作用，與流過杯28的蒸汽流分離，流進(jìn)環(huán)槽40中，從而減少了予分離器26下游的管道腐蝕。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在不是垂直向下排放的排放罩中，最好裝入噴口襯芯62，而在某些端面垂直向下的排放套中也可以裝入襯芯62。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在垂直向下排放的噴口中，一種可能出現(xiàn)的麻煩因素是沿杯28的入口端30壓力分布不均。在最壞的情況下，將導(dǎo)致在杯28中的液位面被壓到低于排水裝置54的第二開口56。第二個(gè)需要應(yīng)用噴口襯芯62的地方是以一定角度偏離垂直位置向下排放的噴口。在這種斜著向下排放的噴口中，重力作用或者補(bǔ)償了由于不均勻的蒸汽速度引起的manumetric擾動，或者增強(qiáng)了這種作用。manumetric擾動被定義為由于壓力不均勻引起的水面水位(或水頭)的改變。有可能有一個(gè)或幾個(gè)排水口不工作，但是在正常的情況下，其余的排水管可以輸送水流。有可能在出口30圓周上的某些地方發(fā)生水層漫出杯28的情況，對這種可能性的出現(xiàn)，倒是要給與很大的關(guān)注。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在與垂直位置偏離一定角度的向下排放的噴口中，在予分離器26中應(yīng)該安裝一較深的杯28，并且排水口應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離入口端30。最好裝入產(chǎn)生毛細(xì)作用的襯芯62，以此克服重力和動力的影響。
第三個(gè)需要使用噴口襯芯62的是向上排放的噴口。一般說來，對此種噴口沒有可能達(dá)到一種穩(wěn)定的界面，因?yàn)樵诮缑嫣?，?8中的流體，即水是被支撐在蒸汽的上面。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，重力作用和動力作用兩種作用聯(lián)合產(chǎn)生這樣一種情況，流體沿著一部分入口30流進(jìn)杯28，而在杯28的入口30的其余部份，流體則離開杯，再形成被蒸汽流夾帶傳輸?shù)乃??？梢哉J(rèn)為，或許只有10%的流體進(jìn)入排水裝置。利用噴口襯芯62，則毛細(xì)作用力可處于優(yōu)勢，如果環(huán)形槽40充滿襯芯材料，則可達(dá)到穩(wěn)定地分離水。
填入環(huán)形槽40的噴口襯芯62最好是金屬襯墊。襯芯62可以是雜亂的纖維、編織網(wǎng)狀物、燒結(jié)的或粘結(jié)的球狀體。襯芯的孔隙率最好預(yù)定為在50%到90%的范圍內(nèi)，而中等孔的直徑在25至100微米的范圍內(nèi)。由于應(yīng)用了噴口襯芯62，毛細(xì)作用力和粘滯力成了控制水流從環(huán)槽的第一開口48流到排水裝置54的主要因素。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，傳輸路程最好要短，襯芯的孔隙率要盡可能高，并具有令人滿意的毛細(xì)作用。根據(jù)圖4可以發(fā)現(xiàn)，最好裝上一金屬屏64，以防止襯芯材料進(jìn)入排水裝置54。金屬屏64對著排水裝置54裝在噴口20的內(nèi)表面42上，形成一連續(xù)的復(fù)蓋排水裝置54的環(huán)形罩，以防襯芯材料進(jìn)入排水裝置54。金屬屏64在環(huán)槽40以內(nèi)形成了一個(gè)通水區(qū)66。從環(huán)槽40的第一開口48，穿過噴口襯芯62，到在金屬屏64和噴口20的內(nèi)表面42之間的敞開的通水區(qū)這一段液流路程遠(yuǎn)，因而壓降小，這種低壓降適合最大水流量通過予分離器26。金屬屏64可用不銹鋼制造，在其上加工有直徑約0.1英寸的屏孔65，其尺寸為0.5英寸×4.0英寸。另外，最好再安裝上一帶孔的金屬柵欄67，將襯芯62的各部分卡住，因?yàn)閲娍谝r芯在一段時(shí)間后可能不再結(jié)成一起，而成分散的。金屬柵欄65可以用不銹鋼制造，其上的柵欄孔69的直徑約為0.1英寸。如圖4所示，柵欄67安裝在杯28入口端30的下游，固定在噴口20的內(nèi)表面42和杯28的外表面44之間。
參照圖3和圖3A所示的潮氣予分離器26最佳實(shí)施例，排放噴口20的進(jìn)氣端38其直徑通常為36英寸，在與杯28的焊縫52處，排放噴口20的直徑通常為32英寸。杯28從進(jìn)口端30到出口端32的高度是20英寸。入口端的邊緣作成這樣的直徑，使從杯28的外表面44到噴口20的內(nèi)表面42之間的第一開口48沿杯28入口端30的圓周都是3/4英寸。排水裝置54如圖2和圖3所示，被連接在噴口上。排水裝置54的軸這樣配置，使從軸線向杯延伸的一根想像線同杯28的直徑相交，交點(diǎn)離入口端30的距離為10英寸。第一開口3/4英寸寬是這樣一寬度，它大于在這一點(diǎn)的估計(jì)的水層或水膜的厚度。這就保證了即使水膜厚度不完全均勻，水也幾乎沒有可能溢出杯28的入口30，再變成為被蒸汽流夾帶傳輸?shù)乃?。環(huán)槽40的寬度，在焊縫52和入口端30之間的中間高度的地方，其最大值約為3英寸。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，此寬度提供了足夠的容量，足以應(yīng)付予分離器26傳輸?shù)乃鞯募弊?。排水裝置的直徑是4英寸，如圖2所示，它將水從予分離器26引入到集水管68中。許多根大直徑的排水裝置保證了水流承受很小的壓力差，因此水流平穩(wěn)。集水管68同潮氣分離再熱排放系統(tǒng)70相通，以便傳輸流體。如果排水裝置54中的液流進(jìn)入“插塞式”的流動狀態(tài)，最好安裝上通氣管道72，以促使產(chǎn)生穩(wěn)定的液流條件。
在改進(jìn)型的應(yīng)用中，漏斗形杯28可以在現(xiàn)場用若干段或若干瓣材料焊接在一起而構(gòu)成。這是必須的，目的在于個(gè)別成段的材料能夠通過敞開的管22或排放罩16插進(jìn)去。在一新的裝置中，杯28被成形為一單片。
在采用襯芯62時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對襯芯材料的關(guān)鍵要求是毛細(xì)作用應(yīng)超過要求的從第一開口48提升到排水裝置54的提升高度。這將提供水力穩(wěn)定性，但本身并不能保證要求的液流速度。在環(huán)槽40的第一開口48和第二開口56之間必須要形成一動力壓差，目的在于形成連續(xù)的液流，沒有襯芯62的毛細(xì)作用，動力壓降將促使蒸汽的放出而不是水的排放，對襯芯的另一個(gè)關(guān)鍵要求是摩擦系數(shù)要低，以便將飽和水的突變減到最小。對襯芯的其它要求是化學(xué)上要同所有其它蒸汽系統(tǒng)的部件相容、要耐腐蝕和要具有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，以自持，并且要清楚知道它同水的毛細(xì)作用特性，已經(jīng)證明，燒結(jié)鎳和燒結(jié)的不銹鋼網(wǎng)狀物均滿足這些要求，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由Kuns，Langston，Hilton，Wyde和Hashick在題為“襯芯的傳輸特性和煮沸特性”一文中(載于“NASA .Report CR812，June，1967”標(biāo)名為H12的襯芯材料是用作噴口襯芯62的理想的材料。當(dāng)然，也可以采用其它的襯芯材料。
如圖5所示，管道腐蝕防護(hù)系統(tǒng)10進(jìn)一步包括流體傳輸管22的腐蝕防護(hù)裝置58。此防護(hù)裝置包括一段襯管60，它同心地配置在流體傳輸管22中。在襯管60和傳輸管22之間留有一予定的約0.5英寸的空隙，在襯管和傳輸管之間的這一空隙確定了一環(huán)形的空間74。襯管60具有預(yù)先確定的長度60英寸，它在端部61a和61b處固定在傳輸管22上。襯墊76置于環(huán)形空間74內(nèi)并基本上充滿環(huán)形空間。襯管60上的第三開口78將水轉(zhuǎn)移到環(huán)形空間74中。第三開口成形為如圖5A所示形狀，其中將第三開口78的上游側(cè)面79壓向環(huán)形空間74。第三開口的平均面積為0.2平方英寸，例如1400個(gè)這種第三開口78總共占襯管面積的5%。襯管端部61a是封閉的，以防被轉(zhuǎn)移到環(huán)形空間內(nèi)的水再進(jìn)入蒸汽流重新被傳輸。
收集裝置80置于環(huán)形空間74內(nèi)，大體上與傳輸管22的軸平行，用于收集絕大部分轉(zhuǎn)移到環(huán)形空間內(nèi)的水。收集裝置80包括一收集管82。第四開口84如圖5所示，沿收集管82的長度方向配置。
裝有襯套排水裝置86，用于排出收集的水。襯套排水裝置86包括一襯套排水管88，它同收集裝置80相通，以便傳輸流體。因此構(gòu)成水層、流經(jīng)液體傳輸管22的致腐蝕水滴，基本上被分離離開汽流，由此減少了流體傳輸管道22的腐蝕。如前所述，實(shí)際上所有引起腐蝕損害的水滴是相當(dāng)大的水滴(約100微米直徑或更大)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在排放系統(tǒng)12中，用本發(fā)明的預(yù)分離器26，即可收集大部分由有害水滴構(gòu)成的水膜，然而有些液體作為小水滴穿過了噴口20，當(dāng)蒸汽通過管道彎曲部92和通過由圖6所示的在傳輸管22內(nèi)的旋轉(zhuǎn)葉片90時(shí)，這些小水滴便可能轉(zhuǎn)化成為潛在有害的大水滴。利用腐蝕防護(hù)裝置58，在緊接管道22的每個(gè)彎曲部，可以收集和控制新形成的、構(gòu)成水層或水膜的大水滴。在通常的管道彎曲部下游或管肘部下游5英尺遠(yuǎn)的區(qū)域，大水滴或粗水滴以4600磅/小時(shí)的速度撞擊管子。然而，在排放噴口后的第一管道肘部處必須應(yīng)付大約2.56×104磅/小時(shí)的粗水滴(不是新形成的)，因?yàn)楣烙?jì)有2.1×104磅/小時(shí)的水逸出了予分離器26的收集。根據(jù)計(jì)算，水按照200微米標(biāo)稱直徑的水滴存在，水滴具有這樣一速度，比速度具有一垂直于管道軸的分量，其值約為150英尺/秒。圖6示出了離開旋轉(zhuǎn)葉片90的粗水滴的典型軌跡。如圖5所示，腐蝕防護(hù)裝置58緊靠旋轉(zhuǎn)葉片90，并從管道彎曲部92的內(nèi)邊拐角伸出5英尺的距離。襯管60最好用高鉻鋼或不銹鋼制造，厚度在0.06英寸到0.09英寸之間，第三開口78是直徑0.1英寸的圓孔，或如圖5A所示的百葉窗式的槽口。收集在襯管60上的水。利用第三開口可被轉(zhuǎn)移到環(huán)形空間74中。襯芯76可以是不銹鋼的粘結(jié)墊，它充滿1/2英寸寬的環(huán)形空間。當(dāng)水沿著環(huán)形空間流向襯套排水裝置86時(shí)，襯芯76將利用表面張力約束水。襯套排水裝置86由三至六根襯套排氣管88組成。襯套排水管88是外徑約為3/8英寸的穿孔的不銹鋼管，它如圖5所示，配置于環(huán)形空間74內(nèi)，最好安裝軸向分隔板94。利用軸向分隔板94可將環(huán)形空間74分成若干部分96。一根襯套排水管服務(wù)于各自的部份96，在各部分96之間液流基本不流通。計(jì)算表明，收集水的速度估計(jì)通常為4，600磅/小時(shí)，在裝有三根襯套收集管82的結(jié)構(gòu)中，為保證完全除去水，在襯套收集管82上的壓力應(yīng)比襯芯76內(nèi)的靜壓力大約低0.35磅/英寸2。另外，通過腐蝕防護(hù)系統(tǒng)58的熱損失導(dǎo)致水溫下降0.27°F，這一溫度降低相當(dāng)于飽和壓力下降0.45磅/英寸2。因此不管是在襯芯76中，還是在排水裝置86中，水大概沒有泄放到蒸汽流中的可能性。對于在排放口之后的第一個(gè)彎曲部，需要較大的環(huán)形空間74(或許1英寸)和較大直徑的襯套排水裝置86(或許3/4英寸)以防止過份的壓力降低和因此而形成的泄放突變。這是由于在這一彎曲部收集二次水的量大。閥門98如圖5所示安裝在每一根襯套排水管88上，它靠近襯套排水管88穿進(jìn)集流管99的地方。正確調(diào)整閥門98保證了水的完全除去而又不引起過份的蒸汽泄放。越過閥門98，集流管99的排出水被合并、冷卻、降壓，引入到水槽100。
本發(fā)明可特別應(yīng)用到核發(fā)電廠中的高壓蒸汽輪機(jī)的排放系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中水的形成引起管道的腐蝕。也可應(yīng)用于其它的汽輪機(jī)的排放系統(tǒng)，比如應(yīng)用于利用工業(yè)余熱發(fā)電的系統(tǒng)或聯(lián)合的循環(huán)的汽輪機(jī)系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中，水的形成是構(gòu)成問題的。
權(quán)利要求
1.一種蒸汽輪機(jī)排放系統(tǒng)的流體傳輸裝置，一種流體傳輸管道特征是包括一腐蝕防護(hù)裝置，腐蝕防護(hù)裝置包括一襯管，襯管同心地置于上述傳輸管內(nèi)，使上述襯管和上述傳輸管之間具有一預(yù)先確定的間隙，上述襯管和上述傳輸管之間的此間隙確定了一環(huán)形空間，上述襯管具有一確定的長度，上述襯管在其上具有第三開口，通過此開口將一水層轉(zhuǎn)移到上述的環(huán)形空間中，此水層是由離心分離上述大部分隨汽流轉(zhuǎn)動的水滴而形成的，上述襯管在其端部被固定到上述的傳輸管內(nèi)，襯芯放置在上述的環(huán)形空間內(nèi)并基本上充滿上述空間，收集裝置配置上述環(huán)形空間內(nèi)，基本上同上述傳輸管的軸平行，上述收集裝置用于收集大部分上述被轉(zhuǎn)移到環(huán)形空間的水層，襯套排水裝置用于排放上述收集的被轉(zhuǎn)移到環(huán)形空間的水層，此襯套排水裝置包括襯套排水管，襯套排水管同上述的收集裝置相通，用以進(jìn)行流體傳輸，因此導(dǎo)致腐蝕水滴構(gòu)成的水層被分離出上述的傳輸管，從而減少了傳輸管的腐蝕。
2.按照權(quán)利要求
1所述的傳輸管道，其中流體傳輸管道包括許多節(jié)流體傳輸管，和按預(yù)先規(guī)定的角度改變傳輸管中液流方向的管道彎曲部，上部管道彎曲部由焊縫構(gòu)成，焊縫是一節(jié)上述傳輸管的一個(gè)端部按一預(yù)先規(guī)定的角度同另外一節(jié)上述傳輸管的一個(gè)端部進(jìn)行焊接的焊縫。
3.按照權(quán)利要求
2所述的流體傳輸裝置，其中，旋轉(zhuǎn)葉片嵌入在上述管道彎曲部里面，配置在上述管道彎曲部里面的、具有預(yù)定形狀和尺寸的上述旋轉(zhuǎn)葉片以有限的壓力差這種方式將流體傳輸通過上述的管道彎曲部。
4.按照權(quán)利要求
3所述的流體傳輸裝置，其中，在預(yù)先確定的、緊靠上述管道彎曲的部位配置了上述腐蝕防護(hù)裝置。
5.按照權(quán)利要求
1至4任何一項(xiàng)所述的流體傳輸裝置，其中，此裝置包括一潮氣予分離器和一排放罩，上述排放罩包括壁，穿過壁裝有排放噴口，上述予分離器包括杯、杯具有一入口端和一出口端，出口端預(yù)先確定的直徑小于上述入口端的直徑，上述排放噴口包容和支撐上述杯，在上述噴口的內(nèi)表面和上述杯的外表面之間形成了環(huán)槽，上述環(huán)槽的第一端部具有第一開口，此開口位于上述噴口的上述內(nèi)表面和上述杯的上述外表面之間，緊挨上述的入口端，上述環(huán)槽的第二端部由上述杯的外表面和上述噴口的內(nèi)表面之間焊縫封閉，上述環(huán)槽通過上述第一端部接收水流，排水裝置固定在上述排放噴口上，排水裝置具有第二開口，第二開口穿過上述噴口與上述環(huán)槽相通。用以傳輸流體。因此，大部分導(dǎo)致腐蝕水滴形成的，流進(jìn)上述予分離器的水層與流過上述杯的蒸汽流分離，從而減少了上述預(yù)分離器下游的流體傳輸管道的腐蝕。
6.按照權(quán)利要求
5所述的流體傳輸裝置，其中，此裝置包括預(yù)先確定多孔性的噴口襯芯，噴口襯芯基本上充滿上述環(huán)槽，因而大部分由致腐蝕水滴形成的，流入預(yù)分離器的水層，由于上述噴口襯芯的毛細(xì)作用，從流過上述杯的汽流中被分離到上述環(huán)槽中，從而減少了上述潮氣預(yù)分離器下游的傳輸管道的腐蝕。
7.按照權(quán)利要求
6所述的流體傳輸裝置，其中，在上述噴口襯芯和上述排水裝置之間配置了金屬屏，因而防止了上述噴口襯芯進(jìn)入上述排水裝置。
8.按照權(quán)利要求
7所述的流體傳輸裝置，其中，此裝置安裝了帶孔眼的柵欄，柵欄位于上述入口端的下游側(cè)，固定在上述噴口的內(nèi)表面和上述杯的外表面上。
9.按照權(quán)利要求
6或7所述的流體傳輸裝置，其中，上述潮氣預(yù)分離器包括預(yù)先確定多孔性的噴口襯芯，噴口襯芯基本上充滿上述環(huán)槽。因而由致腐蝕水滴構(gòu)成的、流入上述預(yù)分離器的水層，由于上述噴口襯芯的毛細(xì)作用，從流過上述杯的氣流中被分離流入到上述環(huán)槽，從而減少了上述潮氣予分離器下游的傳輸管道的腐蝕。
10.按上述權(quán)利要求
1至9的任何一項(xiàng)所述的流體傳輸裝置，其特征在于該裝置包括潮氣予分離器，潮氣預(yù)分離器包括杯，杯具有一入口端與一出口端，入口端與上述排放罩相通，用以傳輸流體，出口端與上述流體傳輸管相通，使流體進(jìn)入傳輸管，上述流體傳輸管預(yù)先確定的直徑小于上述入口端的直徑，上述排放噴口包容和支撐上述杯，在上述排放噴口的內(nèi)表面和上述杯的外表面之間形成了環(huán)槽，上述環(huán)槽的第一端部具有第一開口，第一開口位于上述排放噴口的上述內(nèi)表面和上述杯的上述外表面之間，緊挨入口端，在上述出口端，上述環(huán)槽的第二端部由上述杯的外表面和上述排放噴口的內(nèi)表面之間的焊縫封閉，上述環(huán)槽通過上述第一端部接收水層，排水裝置固定到上述排放噴口上，排放裝置具有第二開口，第二開口穿過上述噴口與上述環(huán)槽相通，可傳輸液流，因此由致腐蝕水滴形成的、流進(jìn)予分離器的一層水大部分與流過上述杯的汽流分離，從而減少了上述預(yù)分離器下游的流體傳輸管的腐蝕。
專利摘要
一種連接到核發(fā)電廠高壓蒸汽輪機(jī)排放系統(tǒng)的蒸汽輪機(jī)排放管，它包括一潮氣預(yù)分離器，用于在蒸汽通過排放套的排放噴口之前除去水滴。腐蝕防護(hù)裝置設(shè)置在排放罩和潮氣分離再熱器之間的緊挨管道彎曲部的地方。
文檔編號F22B37/26GK86100730SQ86100730
公開日1986年9月17日 申請日期1986年1月28日
發(fā)明者羅伯特·德拉普, 霍姆·加·哈格羅夫, 喬治·約瑟夫·希爾弗斯特里 申請人:西屋電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan