專利名稱:汽水分離器與再熱器的組合裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一個汽水分離器與再熱器的組合裝置，特別是涉及能分離從核動力汽輪機(jī)排出的循環(huán)蒸汽中所含的水分的一個汽水分離器與再熱器的組合裝置。
在核電站里，高壓汽輪機(jī)及低壓汽輪機(jī)是串聯(lián)連接的，從高壓汽輪機(jī)排出的蒸汽是含有大量水分的濕蒸汽，這些水分會引起汽輪機(jī)葉片的腐蝕，并且降低汽輪機(jī)的效率。因此，必須把水分從蒸汽中分離出來，把不帶水分的蒸汽輸入到低壓汽輪機(jī)中。為此，核電站中就在高壓汽輪機(jī)和低壓汽輪機(jī)中間放一個汽水分離器與再熱器的組合裝置，這樣，不僅把高壓汽輪機(jī)里排出的蒸汽中所含的水分分離出來，而且把除去水分的蒸汽再加熱到過熱狀態(tài)，然后，輸入低壓汽輪機(jī)。此類汽水分離與再熱裝置一般由一對汽水分離器和放在一個單獨(dú)的壓力殼里的一個再熱器組成，其細(xì)節(jié)已在一些資料中透露，例如在授予Carnavos等人的美國專利3，712，272，授予Miller等人的美國專利3，713，278和授予Rabas的美國專利3，574，303中均有所報道。
根據(jù)Carnavos等人或Miller等人的發(fā)明中所示，一對汽水分離元件以V字形或倒V字形放置在一個殼體中，它們相對于垂直方向是斜的，這樣就降低了汽水分離效率，相應(yīng)地就必須增加其長度，從而使汽水分離器占據(jù)大的空間，結(jié)果產(chǎn)生了這樣的問題，即殼的直徑不能減小，汽水分離器與再熱器的組合裝置的體積就無法緊湊。通常，汽水分離器與再熱器的組合裝置安裝在地面上，在該裝置上方安裝汽輪機(jī)，這樣，殼體的直徑與安放汽輪機(jī)的廠房的天花板的高度有關(guān)。因此，當(dāng)殼體的直徑減小時，汽輪機(jī)廠房的建設(shè)費(fèi)用也隨之減少。美國專利3，574，303透露了一對垂直放置且彼此相隔一定距離的汽水分離結(jié)構(gòu)，但它有一對導(dǎo)管裝在端部相對應(yīng)的孔上，并分別縱向延伸到外面的腔室內(nèi)，這就成為減小殼體直徑的障礙。此外，由于排放疏水的管形出口與限定在一對汽水分離裝置之間的中央室相連通，這樣就產(chǎn)生了問題，即通過汽水分離裝置進(jìn)入中央室的蒸汽由于噴射效應(yīng)而吸收并夾帶一部分疏水，這樣就難以把水分從循環(huán)蒸汽中完全分離出去。
而且，在上述的此類汽水分離器和再熱器的組合裝置中，殼體的上下壁之間的溫差在額定運(yùn)行時高達(dá)70℃，在由于循環(huán)蒸汽溫度增高而造成的部分負(fù)載的情況下，其溫差可高達(dá)120℃，結(jié)果使殼體以駝背的形式變形，從而會損壞在殼體與限定蒸汽室的側(cè)壁之間的接合部分。
鑒于以上的事實(shí)，本發(fā)明的目的之一是提供一個能有效地把循環(huán)蒸汽中含的水分分離出來并對除去水分的蒸汽進(jìn)行再加熱的汽水分離器與再熱器的組合裝置。
本發(fā)明的另外一個月的是提供一個能防止蒸汽從側(cè)壁和殼體之間接合部分泄漏出去的汽水分離器與再熱器的組合裝置，這些側(cè)壁限定了一條蒸汽通道，進(jìn)行再熱的蒸汽從該通道中流過。
為此，本發(fā)明提出了一種汽水分離器與再熱器的組合裝置，它包括一個軸向伸長的并且兩端封閉的圓筒形殼體;一對水平隔板把圓筒形殼體內(nèi)部分成上腔室和下腔室;在殼體的下腔室內(nèi)有一對在其軸向排列并彼此相隔一定距離的汽水分離裝置，在這兩個分離裝置之間形成一個中央室;一個封閉中央室及汽水分離裝置底部的封閉結(jié)構(gòu)，它與殼體相配合限定了圓筒形殼體與封閉結(jié)構(gòu)間的蒸汽通道;一對布置在殼體上腔室并且彼此相隔一定距離的側(cè)壁，它形成一條蒸汽道;使每一側(cè)壁上邊緣與所述殼體之間松散地相互連接的連接機(jī)構(gòu)，以及至少有一個放在蒸汽道中用來再加熱除去水分的蒸汽的再熱器。
利用帶有上述結(jié)構(gòu)的汽水分離器與再熱器的組合裝置，把從高壓汽輪機(jī)排出的濕蒸汽通過濕蒸汽進(jìn)口輸入圓筒形殼體，濕蒸汽沖擊在封閉裝置的下壁，這樣濕蒸汽被分成左右兩股蒸汽流。使蒸汽流改變方向流向汽水分離裝置，當(dāng)蒸汽通過汽水分離裝置時，夾帶在蒸汽流中的水滴被分離元件捕獲，分離出來的水滴流入疏水室。除去水分的低濕度蒸汽從中央室向上流入蒸汽道，經(jīng)過第一級和第二級再加熱管束再次加熱后輸入低壓汽輪機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，如上所述的中央室和汽水分離裝置的底部由封閉結(jié)構(gòu)完全封閉，通過濕蒸汽進(jìn)口進(jìn)入圓筒形殼體的濕蒸汽被分成左右兩股蒸汽流，它們又分別改變方向流向汽水分離裝置。留下來的水滴被收集在封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)的疏水室中，結(jié)果除去水分的低濕度的蒸汽不夾帶任何疏水，通過再熱器把除去水分的蒸汽加至過熱狀態(tài)，然后可以把除去水分的過熱蒸汽輸送到下一級低壓汽輪機(jī)內(nèi)。
而且，根據(jù)本發(fā)明，限定蒸汽通道的每個側(cè)壁的上邊緣是松散地裝入導(dǎo)向糟中的，導(dǎo)向糟由一對固定連接在殼體的內(nèi)圓柱面上并彼此間隔一定距離的導(dǎo)向板所確定。結(jié)果，即使殼體由于循環(huán)蒸汽的加熱而發(fā)生駝背變形，側(cè)壁的上邊緣也只是在導(dǎo)向糟內(nèi)作上下移動，從而就可以防止殼體的內(nèi)圓柱面與側(cè)壁之間的接合部分被損壞。而且，根據(jù)本發(fā)明，側(cè)壁的上部開有平衡孔，這樣使蒸汽通道中的壓力與上腔室的壓力相平衡。其結(jié)果是可以防止由于上腔室與蒸汽通道中的壓力不同使得低溫循環(huán)蒸汽從上腔室流入蒸汽通道，防止兩側(cè)壁變形。水平隔板能防止低溫蒸汽從下腔室通過平衡孔直接流入蒸汽通道，從而就避免了由于低溫循環(huán)蒸汽泄漏而帶來的汽水分離器與再熱器組合裝置的總效率的降低。
現(xiàn)在參看下面帶附圖的說明，它可以使人們很好地了解本發(fā)明的特性，實(shí)用性及進(jìn)一步特征。其中，圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個汽水分離器及二級再熱器的組合裝置實(shí)例的剖視圖。
圖2是沿著圖1的Ⅱ-Ⅱ線截取的一個橫截面圖;以及，圖3是側(cè)板或稱之為側(cè)壁的密封連接部分的局部視圖。
參照圖1和圖2，參考數(shù)字11表示汽水分離器與再熱器組合裝置的一個單獨(dú)的圓筒形殼。根據(jù)本發(fā)明，此園筒殼的兩端被兩個半球形端蓋12所封閉，形成一個整體。濕蒸汽進(jìn)口13和一個疏水排出口14位于殼11的下部，而過熱蒸汽出口15則位于圓筒形殼11的上部。豎直放置的端隔板16放在端蓋12的附近，而濕蒸汽進(jìn)口13和疏水排出口14則位于兩塊端隔板16之間。
從圖2中可以清楚地看出，一對水平隔板17把圓筒形殼內(nèi)部分成上腔室18和下腔室19。在下腔室19內(nèi)安裝一對汽水分離裝置20A和20B，它們對稱地設(shè)置在濕蒸汽進(jìn)口13的兩邊并且在水平橫向彼此相隔一定的距離。
汽水分離裝置20A和20B分別包含一塊前孔板21和一塊后孔板22，這兩塊孔板豎直放置并彼此相隔一定的距離，它們在圓筒形殼11的縱向或軸向排列。前后孔板21和22之間形成了一個分離室23，許多個分離元件24放置在該分離室內(nèi)，它們彼此間以很小的距離間隔開，這與以前的技術(shù)相同。這些分離元件24是熟知的惰性分離類型中的波紋板或鋸齒形板。前孔板21上開有很多孔21a，后孔板22上也開有很多孔22a。越靠近殼11的兩端，這些孔21a和22a的孔徑越小，這樣，可以使蒸汽在整個殼11中以一個均勻的速度沿縱向或軸向流動。
在兩塊后孔板22A和22B之間形成一個中央腔室25，中央腔室25的寬度W可以任意選擇，因而可能使所選擇的寬度W大于濕蒸汽進(jìn)口13的直徑D。中央腔室25的底部被疏水室28的頂壁板26所封閉，而汽水分離裝置20A和20B的敞開的底部由疏水室28的底部(或者稱之為下壁板)27封住。上下壁26和27共同形成了一個封閉結(jié)構(gòu)，它用來防止從濕蒸汽進(jìn)口13流進(jìn)的濕蒸汽流與流到汽水分離裝置20A和20B里去的那股蒸汽流之間相互干擾。
疏水室28由上下壁26和27所限定，疏水排出口14開在疏水室28長度的一半處。沿著分離元件24A和24B向下流動的疏水經(jīng)過通道28a流入疏水室。疏水室28的下壁27緊挨著濕蒸汽進(jìn)口13的上面延伸，下壁27的作用是使流入殼11的濕蒸汽均勻分布，這些濕蒸汽經(jīng)由濕蒸汽進(jìn)口分別流入左右腔19A和19B中。
中央室25通過垂直的蒸汽通道29與過熱蒸汽出口15相聯(lián)通。蒸汽通道29由一對安裝在上腔室18內(nèi)并相對放置的側(cè)壁30A和30B所確定。通過圖2上31所示的密封焊把側(cè)壁30的下邊緣分別固定焊接在水平隔板17A和17B上。局部放大的圖3清楚地顯示了側(cè)壁30的上邊緣與導(dǎo)向槽33的松散的配合，導(dǎo)向槽33由一對相對放置的導(dǎo)向板32所組成。導(dǎo)向板又是固定在殼11內(nèi)圓柱面上的。如圖3所示，靠近側(cè)壁上邊緣的上端部開有一平衡孔34，使垂直蒸汽通道29與上腔室18A和18B相連通。組成一對再加熱器的第一級再加熱管束35和第二級再加熱管束36安置在蒸汽通道29中，第一級和第二級再加熱管束在垂直方向上相隔一定的距離。再加熱管束35和36的每一束都有許多根U形管組成(如圖1所示)，U形管的兩個開口端連接到第一級和第二級過熱蒸汽集管37及38上。
用上面所述的汽水分離器和再加熱器的組合裝置，從高壓汽輪機(jī)排出的濕蒸汽通過濕蒸汽進(jìn)口13流到殼11內(nèi)，濕蒸汽沖擊疏水室28的下壁27，并且分成左右兩股蒸汽流，分別流入左右腔室19A和19B。然后，蒸汽氣流改變方向，通過汽水分離裝置20A和20B向中心方向流動并進(jìn)入中央室25。由于前孔板21A和21B上的孔以一定的方式排列，濕蒸汽在殼11的軸向是均勻流動的，然后進(jìn)入這些分離元件24的中間。由于蒸汽與水的比重不同，水滴被分離元件捕集并向下流入疏水室28內(nèi)，再經(jīng)疏水排出口14排出并回收。
除去水分的蒸汽通過后孔板22A和22B，并沿著殼11的軸向均勻地流入中央腔室25。流入中央腔室25的相對濕度較低的蒸汽在蒸汽通道中向上流動，它依次被第一級再熱管束35和第二級再熱管束36再次加熱。經(jīng)過再加熱的蒸汽通過過熱蒸汽出口15進(jìn)入低壓汽輪機(jī)。由于經(jīng)循環(huán)蒸汽加熱后提高了溫度，殼11的上部以圓形駝背的形式發(fā)生變形，這種變形在鄰近過熱蒸汽出口15的那部分更為顯著。然而，如上所述，確定蒸汽通道的側(cè)壁30A和30B的上邊緣分別是松散地與導(dǎo)向槽33相配合的，而導(dǎo)向槽33又由一對固定在殼11的內(nèi)圓柱面上的相對放置的導(dǎo)向槽32所確定(見圖3)，這樣，即使殼11發(fā)生變形，也僅僅會引起側(cè)壁30的上邊緣在導(dǎo)向槽33中滑動。所以由于不象以前的技術(shù)那樣把側(cè)壁的上邊緣焊接到殼的內(nèi)圓柱面上，也就完全不會損壞殼11的內(nèi)圓柱面與側(cè)壁30的上邊緣之間的接合部分。
通過開在側(cè)壁30A和30B的平衡孔34，保證了蒸汽通道29和上腔室18A和18B之間的相互連通，因此，即使循環(huán)蒸汽由于被蒸汽室29中的第一級和第二級再加熱管束35、36再次加熱而造成了壓力損失，在鄰近過熱蒸汽出口15處的蒸汽通道中的壓力也能與上腔室18中的壓力維持大體上的平衡。此外，用隔墻16和水平隔板17A、17B把上腔室18A和18B同疏水室28隔開，側(cè)壁30A和30B與殼11的水平隔板17A、17B之間用密封焊接連在一起，這樣，上腔室18A和18B的壓力不會高于疏水室28或濕蒸汽進(jìn)口13處的壓力。結(jié)果，在正常情況下，蒸汽通道29中的壓力同上腔室18A和18B的壓力是相平衡的，這樣可以防止低溫循環(huán)蒸汽從上腔室18A和18B經(jīng)由平衡孔34進(jìn)入蒸汽通道29中。
權(quán)利要求
1.一種汽水分離器和再熱器的組合裝置，在該裝置中，汽水分離器和再熱器是合并在一個軸向伸長的圓筒形殼體里的，因此，可把流到上述圓筒形殼體內(nèi)的濕蒸汽中所含的水分分離出來，而除去水分的蒸汽接著就在上述再熱器部分再次加熱；汽水分離器和再熱器的組合裝置包括一對水平隔板，它把圓筒形殼體內(nèi)部分成上腔室和下腔室；放置在圓筒形殼體下腔室里的一對汽水分離裝置，該汽水分離裝置在殼體內(nèi)軸向排列并且相互間隔一定的距離，在這兩個分離裝置之間形成一個中央腔室；封閉所述的中央腔室底部和一對汽水分離裝置底部的一個封閉結(jié)構(gòu)，這樣，一方是上述的中央腔室底部和汽水分離裝置底部，另一方是上述的圓筒形殼體，在這兩者之間就形成了一個蒸汽輸入通道；裝置在上述殼體上腔室里并且互相間隔一定距離的一對側(cè)壁，在兩個側(cè)壁之間形成一條蒸汽通道；在上述的每一個側(cè)壁的上邊緣和殼體之間是松連接裝置；至少有一個再熱器位于蒸汽通道，對除去水分的蒸汽進(jìn)行再加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1中所述的汽水分離器和再熱器的組合裝置，所述的每一個汽水分離裝置包括一個前孔板和一個后孔板，每一孔板都排列著很多可讓蒸汽通過的孔，前后兩孔板平行地放置在分離室的兩側(cè);汽水分離元件放置在所說的分離室中。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1中所述的汽水分離器和再熱器的組合裝置，所述的殼至少在下部有一個濕蒸汽進(jìn)口，所述的封閉是以船底的形狀且對稱于沿殼體軸向伸展并包含濕蒸汽進(jìn)口中心線的平面。這樣通過濕蒸汽進(jìn)口進(jìn)入殼體的濕蒸汽流被分成兩股相等的蒸汽流。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1中所述的汽水分離器和再熱器的組合裝置，所述的封閉結(jié)構(gòu)包括封閉中央腔室底部的上壁板及封閉一對汽水分離裝置底部的下壁板，所述的封閉結(jié)構(gòu)的上下壁板之間形成一個疏水通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1中所述的汽水分離器和再熱器的組合裝置，所述的連接裝置包括一對導(dǎo)向板，此導(dǎo)向板固定連接在殼的內(nèi)圓柱面上，它們之間形成了一個導(dǎo)向槽，每個側(cè)壁的上邊緣較松地與導(dǎo)向槽相配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1中所述的汽水分離器和再熱器的組合裝置，平衡孔開在每個側(cè)壁的上部，使蒸汽通道與上腔室的壓力相平衡。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種用來分離汽輪機(jī)排出的循環(huán)蒸汽中所含的水分并且對低溫蒸汽再次加熱的裝置。其結(jié)構(gòu)為在一對汽水分離裝置之間形成一個中央腔室，中央腔室和分離器的底部由一封閉結(jié)構(gòu)封閉。與中央腔室相通的蒸汽室由一對側(cè)壁限定，而每個側(cè)壁的上邊緣松散地與一導(dǎo)向槽配合，該導(dǎo)向槽由固定連接在圓筒形殼體內(nèi)表面上且相對放置的一對導(dǎo)向板組成。
文檔編號F22B37/00GK86102022SQ86102022
公開日1986年9月24日 申請日期1986年3月27日
發(fā)明者尾關(guān)敏明, 佐藤健二 申請人:株式會社東芝導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan