专利名称：直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器的制作方法
技术领域：
本实用新型直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器涉及一种火电站使用的闭式水冷却器，是基于蒸发冷却的闭式水冷却系统中的核心部套。
背景技术：
现有技术的火电站使用的闭式水即闭式循环的除盐水，用作冷却介质的闭式水，其用户包括汽轮发电机氢冷器、汽轮发电机内冷水冷却器、汽机侧各种水泵的密封水冷却器、汽机侧多种水泵电机的水空冷却器、轴承冷却器、小机主油泵轴承冷却器、真空泵工作密封水冷却器、汽轮机猫爪冷却器、高压主汽门冷却器、中压联合汽门冷却器、送风机电机水空冷却器、控制油站冷却器、一次风机电机水空冷却器、润滑及控制油站冷却器、引风机电机水空冷却器、润滑及控制油站冷却器、空气预热器轴承油冷却器、制氢站冷却器、化学取样架冷却器、磨煤机轴承油冷却器、启动炉水循环泵用冷却器等，闭式水是保证火电站主 机和辅机安全运行的重要条件。闭式水吸收的热量在闭式水冷却器中由开式循环水带走。现有技术火电站通常使用的闭式水冷却器是板式换热器，也有少数电站使用管壳式换热器。板式换热器和管壳式换热器均为水水热交换器，即在换热板片两侧、换热管内外侦牝工质对壁面的传热方式均为受迫对流放热。板式换热器是一种结构紧凑的高效换热器，以逆流换热方式工作，通常其冷端端差为5K，如期望以进一步减小冷端端差的方法来降低闭式水温度，改善闭式水的冷却效果，其代价是增加投资、增加板式换热器的板片数。随世界工业化的进程，淡水资源日益紧张，特别是适合闭式水冷却器直接使用的低钙、镁离子，低氯根、低固形物、低耗氧量的淡水资源更为稀缺，火电站使用海水、城市中水作为开式循环水或者开式循环水补充水使用的案例日益增多，板式换热器的板片和管壳式换热器的传热管的材质越用越好，但闭式水冷却器的平均无故障小时数不升反降。超临界供热机组在我国已得到广泛应用，由于现有技术超临界直流炉启动和热网供热工质消耗量较大，对纯水(除盐水或者凝结水)需求量较大。
发明内容所要解决的技术问题本实用新型的目的是提供一种直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器，解决现有技术闭式水冷却器在高温高湿、高温干旱气象条件下的闭式水温度过高、能耗过高、水耗过高问题；同时还可以利用热闭式水放出的热量制取凝结水。在高温高湿或者高温干旱的气象条件下，当开式循环水温度超过33°C时，闭式水温度将超过38°C，由于闭式水温度是保证火电站主机和辅机安全运行的重要条件，闭式水温度超过38°C可能引起汽轮发电机组限出力。对我国南部的火电站一年之内会有较多时数开式循环水温度超过33°C ;对东南亚的火电站开式循环水温度超过33°C可成为常态；对采用间接空冷的缺水地区的火电机组，一年之内也会有较多时数闭式水温度超过38 V，现有技术的汽轮发电机组只能以限制出力来应对。当开式循环水温度超过33°C时，用减小冷端端差的方法来降低闭式水温度，不仅代价巨大而且效果有限。现有技术的闭式水冷却器无论闭式水侧还是开式水侧通常采取低温升、高流量的设计以保证闭式水侧与开式水侧之间有必要的传热温压；为提高板式换热器的传热系数，通常采用高雷诺数、高紊流度的设计，其代价是高压差、高能耗；板式换热器流道的当量直径只有7_左右，为防止流道堵塞，在开式循环水侧必须配置自清污滤网，又增加了开式循环水升压泵的能耗；大容量的板式闭式水冷却器需要进口，价格昂贵。本实用新型直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器可在各种气象条件包括高温高湿、高温干旱条件下，提供足量、温度低于38°C的闭式水，避免因闭式水温度高而限制汽轮 发电机组出力；改善主、辅机冷却条件；大幅度降低闭式水系统功耗和投资；同时还可以利用热闭式水放出的热量制取凝结水。解决其技术问题采用的技术方案本实用新型采用在高真空下水蒸发吸热的方法，在各种气象条件包括高温高湿条件下，提供足量、温度低于38°C的闭式水，大幅度降低闭式水系统功耗和投资；同时还可以利用热闭式水放出的热量制取凝结水。现以一台闭式水流量为2000t/h，闭式水温降7K(45°C降至38°C )的闭式水冷却器为例说明闭式水焓降29. 25kJ/kg,2000t/h共吸热58. 5X 106kJ/h,如开式循环水温升也是7K(33°C升至40°C )，开式循环水至少需要2000t/h。水在真空状态O. OOlMPa(a)到O. 005MPa(a)区间的汽化潜热为2484. 38kJ/kg到2323kJ/kg，只要在该真空状态区间下蒸发23. 8t/h的水，其吸热量与温升7K，流量2000t/h的开式循环水相同。水在真空状态O. 00IMPa(a)到O. 005MPa(a)区间的饱和温度(也称沸腾温度)为6. 97°C到32. 88°C，颇低于38°C ;水的沸腾放热系数远大于强迫对流放热系数。本实用新型直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器由外壳(I)、蒸汽引出管A(2)、膜化水进水管(3)、膜化水分配联箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均压联箱￠)、闭式水进口短管(7)、管板(8)、冷却管束(9)、闭式水出口短管(10)、管板加强板(11)、冷却管束中间支板(12)、超滤工业水补水管(13)、膜化水泵(14)、膜化水泵进水管(15)、盐平衡排放阀
(16)、低阻除水器(17)、蒸汽引出管B(IS)和液位传感器构成；外壳⑴的纵断面为矩形，横断面为顶部半圆的高矩形；外壳(I)的侧上部设置有矩形蒸汽引出管A(2)和蒸汽引出管B(IS);闭式水进口短管(7)、管板(8)、管板加强板(11)、冷却管束(9)、闭式水出口短管
(10)构成耐压I. 2MPa的闭式水流道；冷却管束(9)的各冷却管中设置有螺旋式扰流条；冷却管束(9)中部设置有卸载防震的冷却管束中间支板(12);膜化水进水管(3)、膜化水分配联箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均压联箱(6)构成膜化水分配部套；膜化水泵进水管
(15)位于外壳(I)的底部，与膜化水泵(14)的入口相连，膜化水泵(14)的出口与膜化水进水管⑶相连；低阻除水器(17)布置在膜化水分配部套上方；盐平衡排放阀(16)与膜化水泵(14)的出口相连。从超滤工业水补水管(13)进入经过超滤的无固形物工业水，在高真空条件下，水膜在冷却管束(9)的外表面蒸发吸热，水蒸汽由蒸汽引出管A(2)和/或蒸汽引出管B(18)引出，制取凝结水；经膜化水泵(14)循环的膜化水被浓缩，适时开启盐平衡排放阀(16)可维持适当的浓缩倍率。低阻除水器(17)可清除水蒸汽携带的含盐微水滴，以提高凝结水的品质。外壳(I)由不锈钢复合碳钢板焊接构成。闭式水进口短管(7)、闭式水出口短管 (10)均为圆-矩形转换接头。管板(8)和管板加强板(11)由不锈钢复合碳钢板焊接构成。冷却管束(9)由铁素体不锈钢管组成，与管板(8)以先胀后焊方式连接。膜化水进水管(3)、膜化水分配联箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均压联箱￠)、膜化水泵(14)、膜化水泵进水管(15)均为不锈钢材质。每根膜化水布水管(5)底部开有3列布水小孔。实用新型的有益效果 在各种气象条件包括高温高湿、高温干旱条件下，提供足量、温度低于38°C的闭式水，避免出现因闭式水温度高限制汽轮发电机组出力的现象； 适用于直接空冷或者间接空冷高背压汽轮发电机组，避免出现因闭式水温度高限制汽轮发电机组出力的现象，大幅度降低闭式水系统投资； 避免火电站因使用海水、城市中水作为开式循环水或者开式循环水补水带来的闭式水冷却器腐蚀、结垢等不安全因素，避免使用昂贵的钛板板式换热器或者双相不锈钢板式换热器； 摆脱大容量板式换热器进口依赖，减少闭式水热交换器投资； 无开式循环水升压泵功耗，闭式水循环泵功耗显著降低； 无开式循环水的蒸发水耗，反而可利用热闭式水放出的热量制取凝结水； 直流式结构便于在冷却管内设置螺旋式扰流条，提高闭式水对冷却管内壁的放热系数； 双管板直流式结构，易于大型化，配合大型汽轮发电机组应用。
图I为直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器的结构图。 在图I中的附图标记I外壳、2蒸汽引出管A、 3膜化水进水管、4膜化水分配联箱、5膜化水布水管、6膜化水均压联箱、7闭式水进口短管、8管板、9冷却管束、10闭式水出口短管、 11管板加强板、 12冷却管束中间支板、13超滤工业水补水管、 14膜化水泵、15膜化水泵进水管、16盐平衡排放阀、17低阻除水器、 18蒸汽引出管B。
具体实施方式
以下以一台闭式水流量为2000t/h，闭式水温降7K(45°C降至38°C )的闭式水冷却器为例，结合图I进一步说明本实用新型直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器。实用新型的优选方式本实用新型直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器由由外壳(I)、蒸汽引出管A(2)、膜化水进水管(3)、膜化水分配联箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均压联箱￠)、闭式水进口短管(7)、管板(8)、冷却管束(9)、闭式水出口短管(10)、管板加强板(11)、冷却管束中间支板(12)、超滤工业水补水管(13)、膜化水泵(14)、膜化水泵进水管(15)、盐平衡排放阀(16)、低阻除水器(17)、蒸汽引出管B(IS)和液位传感器构成；外壳⑴的纵断面为矩形，横断面为顶部半圆的高矩形；外壳(I)的侧上部设置有矩形蒸汽引出管A(2)和蒸汽引出管B(18);闭式水进口短管(7)、管板(8)、管板加强板(11)、冷却管束(9)、闭式水出口短管(10)构成耐压I. 2MPa的闭式水流道；冷却管束(9)的各冷却管中设置有螺旋式扰流条；冷却管束(9)中部设置有卸载防震的冷却管束中间支板(12);膜化水进水管(3)、膜化水分配联箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均压联箱(6)构成膜化水分配部套；膜化水泵进水管(15)位于外壳(I)的底部，与膜化水泵(14)的入口相连，膜化水泵(14)的出口与膜化水进水管⑶相连；低阻除水器(17)布置在膜化水分配部套上方；盐平衡排放阀(16)与膜化水泵(14)的出口相连。从超滤工业水补水管(13)进入经过超滤的无固形物工业水，在高真空条件下，水膜在冷却管束(9)的外表面蒸发吸热，水蒸汽由蒸汽引出管A(2)和/或蒸汽引出管B(18)引出，制取凝结水；经膜化水泵(14)循环的膜化水被浓缩，适时开启盐平衡排放阀(16)可维持适当的浓缩倍率。盐平衡排放阀(16)为金属密封球阀。低阻除水器(17)为不锈钢材质百叶窗式除水器。可清除水蒸汽携带的含盐微水滴，以提闻凝结水的品质。外壳(1)由8mm不锈钢复合碳钢板焊接构成，也可以用8mm碳钢板内侧热喷涂O.3mm不锈钢层替代；外壳(1)外侧焊有加强筋，并有绝热层全覆盖。闭式水进口短管(7)、闭式水出口短管(10)均为圆-矩形转换接头，6_碳钢板金件，内表面经磷化钝化处理。管板(8)由20_不锈钢复合碳钢板制造，不锈钢层> 2mm ;管板加强板(11)可以用30mm碳钢板内侧热喷涂O. 3mm不锈钢层替代，管板(8)与管板加强板(11)应满焊连接。冷却管束(9)由公称直径Φ 19X I铁素体不锈钢管组成，与管板⑶以先胀后焊方式连接；冷却管内设置有由IX 16mm铁素体不锈钢扁钢扭制的螺旋式扰流条；冷却管束(9)公称总面积880m2。膜化水进水管(3)、膜化水分配联箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均压联箱(6)、膜化水泵(14)、膜化水泵进水管(15)均为不锈钢材质。每根膜化水布水管(5)底部开有3列Φ I布水小孔。
权利要求1.一种直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器，其特征在于由外壳(I)、蒸汽引出管A(2)、膜化水进水管(3)、膜化水分配联箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均压联箱￠)、闭式水进口短管(7)、管板(8)、冷却管束(9)、闭式水出口短管(10)、管板加强板(11)、冷却管束中间支板(12)、超滤工业水补水管(13)、膜化水泵(14)、膜化水泵进水管(15)、盐平衡排放阀(16)、低阻除水器(17)、蒸汽引出管B(IS)和液位传感器构成；外壳⑴的纵断面为矩形，横断面为顶部半圆的高矩形；外壳(I)的侧上部设置有矩形蒸汽引出管A(2)和蒸汽引出管B(18);闭式水进口短管(7)、管板(8)、管板加强板(11)、冷却管束(9)、闭式水出口短管(10)构成耐压I. 2MPa的闭式水流道；冷却管束(9)的各冷却管中设置有螺旋式扰流条；冷却管束(9)中部设置有卸载防震的冷却管束中间支板(12);膜化水进水管(3)、膜化水分配联箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均压联箱(6)构成膜化水分配部套；膜化水泵进水管(15)位于外壳(I)的底部，与膜化水泵(14)的入口相连，膜化水泵(14)的出口与膜化水进水管⑶相连；低阻除水器(17)布置在膜化水分配部套上方；盐平衡排放阀(16)与膜化水泵(14)的出口相连。
2.根据权利要求I所述的直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器，其特征是所述的闭式水进口短管(7)、闭式水出口短管(10)均为圆-矩形转换接头。·
3.根据权利要求I所述的直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器，其特征是所述的冷却管束(9)由公称直径Φ 19X1铁素体不锈钢管组成，与管板(8)以先胀后焊方式连接；冷却管内设置有由I X 16mm铁素体不锈钢扁钢扭制的螺旋式扰流条。
4.根据权利要求I所述的直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器，其特征是所述的膜化水进水管(3)、膜化水分配联箱(4)、膜化水布水管(5)、膜化水均压联箱￠)、膜化水泵(14)、膜化水泵进水管(15)均为不锈钢材质。
5.根据权利要求I所述的直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器，其特征是所述的每根膜化水布水管(5)底部开有3列布水小孔。
6.根据权利要求I所述的直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器，其特征是所述的低阻除水器(17)为不锈钢材质百叶窗式除水器。
7.根据权利要求I所述的直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器，其特征是所述的盐平衡排放阀(16)为金属密封球阀。
8.根据权利要求I所述的直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器，其特征是所述的外壳(I)由8mm不锈钢复合碳钢板焊接构成,也可以用8mm碳钢板内侧热喷涂O. 3mm不锈钢层替代；外壳(I)外侧焊有加强筋，并有绝热层全覆盖。
专利摘要本实用新型直流式基于蒸发冷却的闭式水冷却器涉及一种火电站使用的闭式水冷却器，是基于蒸发冷却的闭式水冷却系统中的核心部套。本实用新型由外壳、蒸汽引出管、膜化水进水管、膜化水分配联箱、膜化水布水管、膜化水均压联箱、闭式水进口短管、管板、冷却管束、转向水室、闭式水出口短管、管板加强板、冷却管束支板、超滤工业水补水管、膜化水泵、膜化水泵进水管、盐平衡排放阀、低阻除水器和液位传感器构成；冷却管中设置有螺旋式扰流条，采用在高真空下水蒸发吸热的方法，在高温高湿、高温干旱条件下，提供足量温度低于38℃的闭式水，改善主、辅机冷却条件；降低闭式水系统功耗、水耗和投资；还可以利用热闭式水放出的热量制取凝结水。
文档编号F28D5/02GK202692760SQ20122030970
公开日2013年1月23日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者章礼道 申请人:章礼道