一种用于轴向排汽汽轮机的凝汽器的制作方法

1.本实用新型涉及汽轮机凝汽器技术领域，具体而言，涉及一种用于轴向排汽汽轮机的凝汽器。


背景技术：

2.随着国家大力推进“碳减排”，相比传统煤电汽轮机碳排放更少、综合效率更高的燃气-蒸汽联合循环机组在热力发电领域的市场份额逐步提高，整体投资更低布置更为紧凑的轴向排汽汽轮机更受燃气-蒸汽联合循环发电市场欢迎，与之配套的凝汽器在汽轮机装置的热力循环中起到冷源的作用。用于轴向排汽汽轮机的凝汽器是一种管壳式换热器，其作用是将汽轮机低压缸排出的乏汽冷凝成水并在汽轮机的排汽口建立维持一定的真空值。凝汽器冷却管管束布置的合理与否对蒸汽凝结过程有重要影响，并对其换热性能以及机组的能耗有较大的影响。管束布置不合理将造成蒸汽流场的不合理，由此带来热负荷分布不均匀、局部空气积聚、流动阻力过大、过冷度大、漏气(未经冷凝的蒸汽直接进入空冷区)等。
3.因而合理的管束布置是侧向进汽凝汽器性能保证的基础。研究表明，不合理的侧向进汽凝汽器管束布置的实际凝汽器真空度与按hei标准进行计算的真空度可能相差1kpa以上，直接显著影响机组的出力和经济性。采用合理的凝汽器管束布置，其机组节能效益明显。
4.现有的侧向进汽凝汽器布管方式较少，或多或少存在壳侧流阻过大和过冷度大等问题，实际传热系数不理想。而现有的下排汽凝汽器布管方式多数又不够紧凑，直接倒置用于侧向进汽凝汽器的话使得侧向进汽凝汽器投资增加明显。
5.在机组运行时，凝汽器运行压力低于大气压，是一种负压容器，凝汽器壳体部件必须达到足够的强度以保证运行时不被压变形，而在汽轮机和凝汽器之间加装刚度远低于凝汽器壳体部件的波形膨胀节则会受到大气压和凝汽器压力差带来的真空推力，其大小为大气压和凝汽器运行压力之差δp与汽轮机排气口面积s之积。以常规20万千瓦燃气-蒸汽联合循环汽轮机为例，其值能达到2000kn之巨，如果任由这种推力作用在汽轮机上，则会对汽轮机的安全稳定运行带来巨大的风险。凝汽器需要尽可能减少机组运行时凝汽器热膨胀对汽轮机的影响，其中行之有效的方法就是在汽轮机排汽口和凝汽器之间加装压力平衡型波形膨胀节补偿器，吸收凝汽器各个方向的热膨胀，使机组运行更加安全、可靠。


技术实现要素：

6.针对上述现有侧向进汽凝汽器布管方式少，下排汽凝汽器管束直接倒置用于侧向进汽凝汽器中效果不理想，布置不合理，不紧凑，投资增加，凝汽器热位移通过膨胀节吸收后存在负压盲板力的问题，本实用新型提出一种用于轴向排汽汽轮机的凝汽器。
7.本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：一种用于轴向排汽汽轮机的凝汽器，包括凝汽器壳体和侧向配置于凝汽器壳体的喉部，设汽轮机排气轴向为x向，该喉部沿x
向设置，所述凝汽器壳体外壁两侧分别配置有凝汽器前端管板和凝汽器后端管板，所述凝汽器壳体内固定有中间管板，凝汽器壳体底部配置有热井，凝汽器壳体配置有用于平衡真空力和吸收轴向热位移的膨胀节组件，该膨胀节组件包括前密封膨胀节组件和后密封膨胀节组件；该前密封膨胀节组件配置于喉部远离凝汽器壳体的一端，前密封膨胀节组件连接有若干压杆，该压杆长度方向沿x向设置，且压杆远离前密封膨胀节组件的一端从喉部进入凝汽器壳体内后穿出凝汽器壳体，所述后密封膨胀节组件配置于压杆远离前密封膨胀节组件的一端；所述凝汽器前端管板配置有全弧形前水室，凝汽器后端管板配置有全弧形后水室，所述中间管板配置有若干管束组。
8.进一步地，所述管束组包括若干换热管，若干换热管布管组成前端管束区、后端管束区和空冷管束区，所述前端管束区、后端管束区和空冷管束区沿x向依次设置于凝汽器壳体内腔，该空冷管束区配置有抽空气口。
9.进一步地，所述前端管束区包括一对v型管束区，该对v型管束区关于管束中心线上下对称设置，v型管束区内沿x向配置有前中间汽道，该v型管束区的尖端朝向喉部，且该对v型管束区相邻的侧边相接，v型管束区远离喉部的一端与后端管束区连接；
10.进一步地，所述后端管束区包括一对侧翼管束区，该对侧翼管束区关于管束中心线上下对称设置，该对侧翼管束区分别与其相邻的v型管束区相接，该对侧翼管束区之间形成有后中间汽道，前中间汽道与后中间汽道相连通，所述空冷管束区嵌设于该对侧翼管束区末端。
11.进一步地，所述前密封膨胀节组件包括沿x向依次固定连接的导流管、前膨胀节和喉部封板，所述导流管与汽轮机排气口相匹配，且导流管外壁配置有用于与汽轮机排气口固定的法兰，所述喉部封板密封配置于凝汽器壳体，该喉部封板配置有通孔，该通孔连通凝汽器壳体内部，所述压杆与导流管固定连接；
12.进一步地，所述后密封膨胀节组件包括沿x向依次固定连接的后封板和后膨胀节，该后封板密封配置于凝汽器壳体后端，所述压杆与后封板固定连接。
13.进一步地，所述管束组数量为四组，四组管束组从上往下依次设置。
14.进一步地，所述喉部配置有方形人孔。
15.本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
16.本实用新型通过配置膨胀节组件，设置压杆连接前密封膨胀节组件和后密封膨胀节组件，抵消了凝汽器对汽轮机产生的负压真空推力，负压真空推力从凝汽器喉部进气口作用到前密封膨胀节组件时，前密封膨胀节组件受力通过压杆由后密封膨胀节组件平衡真空推力，从而避免了汽轮机遭受过大真空推力的情况发生，保证了汽轮机的安全稳定运行；且通过将压杆从凝汽器内部穿过的方式，巧妙的节省了布置空间、节省了制造材料和投资成本。本实用新型采用的管束组布管方式，具有换热效率高、气阻小、凝结水过冷度低等优点，凝汽器内汽流流场直，折流少，流场均匀无涡流、壳侧汽阻小、热负荷分布均匀、凝汽器的传热系数和运行真空度都较高，换热系数可以比普通布管方案提高换热系数20％以上，比按hei计算值高10％-20％，其壳侧汽阻是普通管束(在不漏气的情况下)的40％-60％，其机组节能效果明显。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1为本实用新型结构示意图；
19.图2为本实用新型的俯视图；
20.图3为本实用新型的另一结构示意图；
21.图4为本实用新型中管束组的结构示意图；
22.图5为本实用新型中膨胀节组件的结构示意图；
23.图标：1-凝汽器壳体，2-喉部，21-方形人孔，31-凝汽器前端管板，32-凝汽器后端管板，33-中间管板，4-热井，51-前密封膨胀节组件，511-导流管，512-前膨胀节，513-喉部封板，514-法兰，52-后密封膨胀节组件，521-后封板，522-后膨胀节，53-压杆，61-全弧形前水室，62-全弧形后水室，7-管束组，71-前端管束区，711-v型管束区，712-前中间汽道，72-后端管束区，721-侧翼管束区，7210-进气缺口，722-后中间汽道，73-空冷管束区，8-管束中心线。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
28.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.实施例1
30.请参照图1至图5，本实施例提供了一种用于轴向排汽汽轮机的凝汽器，包括凝汽器壳体1和侧向配置于凝汽器壳体1的喉部2，所述喉部2配置有方形人孔21，以便于检修工作，设汽轮机排气轴向为x向，该喉部2沿x向设置，所述凝汽器壳体1外壁两侧分别配置有凝汽器前端管板31和凝汽器后端管板32，所述凝汽器前端管板31配置有全弧形前水室61，凝汽器后端管板32配置有全弧形后水室62，全弧形前水室61和全弧形后水室62均采用“蒙古包”型全弧形水室，相比普通水室不仅结构强度高承压性好而且由于全弧形水室相比普通水室流线顺畅无涡流区不藏泥沙，胶球清洗装置收球率高，循环水水阻小；所述凝汽器壳体1内固定有中间管板33，所述中间管板33配置有若干管束组7，若干管束组7对汽轮机排气起凝结作用；凝汽器壳体1底部配置有热井4，用于收集凝汽器壳体1底部的凝结水，凝汽器壳体1配置有用于平衡真空力和吸收轴向热位移的膨胀节组件，该膨胀节组件包括前密封膨胀节组件51和后密封膨胀节组件52；该前密封膨胀节组件51配置于喉部2远离凝汽器壳体1的一端，前密封膨胀节组件51连接有若干压杆53，该压杆53长度方向沿x向设置，且压杆53远离前密封膨胀节组件51的一端从喉部2进入凝汽器壳体1内后穿出凝汽器壳体1，所述后密封膨胀节组件52配置于压杆53远离前密封膨胀节组件51的一端；通过配置压杆53连接前密封膨胀节组件51和后密封膨胀节组件52，抵消了凝汽器对汽轮机产生的负压真空推力，负压真空推力从凝汽器喉部2进气口作用到前密封膨胀节组件51时，前密封膨胀节组件51受力通过压杆53由后密封膨胀节组件52平衡真空推力，从而避免了汽轮机遭受过大真空推力的情况发生，保证了汽轮机的安全稳定运行；且通过将压杆53从凝汽器内部穿过的方式，巧妙的节省了布置空间、节省了制造材料。
31.本实施例进一步地，所述管束组7包括若干换热管，若干换热管布管组成前端管束区71、后端管束区72和空冷管束区73，通过前端管束区71、后端管束区72和空冷管束区73外围的换热管构成特定形状，所述前端管束区71、后端管束区72和空冷管束区73沿x向依次设置于凝汽器壳体1内腔，所述空冷管束区733的管束占整个管束总数量的百分比为5％-7％，该空冷管束区73配置有抽空气口。抽空气口用以通过管件连接抽空气系统，抽空系统用以抽吸走未被充分冷却凝结的排汽及不凝结气体，便于后续蒸汽通入，使得凝汽器维持一定的真空度，避免凝汽器内腔中压力过大而导致排汽不顺畅，机组效率下降。通过将前端管束区71、后端管束区72和空冷管束区73沿汽轮机排气轴向为x向依次设置，从而乏气进入到凝汽器壳体1内腔后，依次经过前端管束区71和后端管束区72凝结，从而凝汽器内的蒸汽流场直，折流少，流线均匀，蒸汽流动时无涡流，蒸汽在进入空冷区管束之前已经充分凝结，最终通过位于尾端的空冷管束区73的抽空气口抽走，凝汽器整体传热系数高。
32.本实施例进一步地，所述前端管束区71包括一对v型管束区711，该对v型管束区711关于管束中心线8上下对称设置，v型管束区711内沿x向配置有前中间汽道712，该v型管束区711的尖端朝向喉部2，且该对v型管束区711相邻的侧边相接，v型管束区711远离喉部2的一端与后端管束区72连接；通过将前端管束区71配置为一对v型管束区711，进入凝汽器内的排气首先与v型管束区711的尖端相接触，减小了前端管束区71与蒸汽产生的阻力的同时增加了换热面积，提高了凝汽器的整体换热效率，凝汽器壳体1内蒸汽流线均匀。且通过将前中间汽道712沿排气方向进行设置，前端管束区71内部同样保证了蒸汽流线直、折流少的特性，使得蒸汽流动无涡流，结构简单却保证了较高的传热系数；
33.所述后端管束区72包括一对侧翼管束区721，该对侧翼管束区721关于管束中心线
8上下对称设置，该对侧翼管束区721分别与其相邻的v型管束区711相接，该对侧翼管束区721之间形成有后中间汽道722，前中间汽道712与后中间汽道722相连通，沿x轴向，所述空冷管束区73嵌设于该对侧翼管束区721末端，空冷管束区73位于侧翼管束区721末端，该对侧翼管束区721呈夹持状并位于空冷管束区73两侧，所述侧翼管束区721配置有数个进气缺口7210，通过配置进气缺口7210，增加了侧翼管束区721的进气面积，位于前端管束区71上下两侧的蒸汽可从侧翼管束区721进入到管束内，使得蒸汽进入侧翼管束区721管束内通畅，提高了换热效率。通过将后端管束区72配置为一对侧翼管束区721，其结构简单紧凑，便于布管的同时保证了较高的传热系数，前中间汽道712、后中间汽道722和空冷管束区73沿x轴向设置，且位于管束组7的内部，进而蒸汽在管束组7内部流动流线直、折流少，管束组7内部无涡流，进而保证了高效率以及高传热系数。
34.所述前密封膨胀节组件51包括沿x向依次固定连接的导流管511、前膨胀节512和喉部封板513，所述导流管511与汽轮机排气口相匹配，且导流管511外壁配置有用于与汽轮机排气口固定的法兰514，该法兰514与汽轮机排气口相匹配，其连接安装便利，且具有较好的结构强度；所述喉部封板513密封配置于凝汽器进气口，该喉部封板513配置有通孔，该通孔连通凝汽器壳体1内部，所述压杆53与导流管511固定连接；所述后密封膨胀节组件52包括沿x向依次固定连接的后封板521和后膨胀节522，该后封板521密封配置于凝汽器壳体1后端，所述压杆53与后封板521固定连接。通过设置导流管511、喉部封板513和后封板521，增加了结构强度，提高了使用寿命。
35.本实施例具体地，所述管束组7数量为四组，四组管束组7从上往下依次设置。
36.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。