撞擊型濕蒸汽汽液兩相分離前處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種撞擊型濕蒸汽汽液兩相分離前處理裝置，包括濕蒸汽引導(dǎo)管、濕蒸汽對(duì)撞裝置和擴(kuò)壓管，其特征在于，濕蒸汽引導(dǎo)管是一個(gè)環(huán)形圓管，其外徑周向均布至少兩個(gè)進(jìn)口；內(nèi)徑周向均布兩倍于進(jìn)口數(shù)量的出口，出口的軸線與進(jìn)口的軸線均不重合，濕蒸汽對(duì)撞裝置于濕蒸汽引導(dǎo)管的內(nèi)徑中，該對(duì)撞裝置對(duì)應(yīng)濕蒸汽引導(dǎo)管的每一個(gè)出口均設(shè)有進(jìn)口區(qū)連接濕蒸汽引導(dǎo)管，所述擴(kuò)壓管垂直與濕蒸汽對(duì)撞裝置相連。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，無活動(dòng)部件，制造成本低，使用壽命長，分離效率高且變工況下分離效率較穩(wěn)定，流動(dòng)阻力小等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】撞擊型濕蒸汽汽液兩相分離前處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)濕蒸汽汽液分離裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]大功率火電汽輪機(jī)，特別是核電汽輪機(jī)與核動(dòng)力艦用汽輪機(jī)的動(dòng)葉水蝕非常嚴(yán)重，濕蒸汽的存在明顯降低了汽輪機(jī)的通流效率并影響汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。有效去除汽輪機(jī)濕蒸汽中的水分，防止或減輕動(dòng)葉水蝕和濕汽損失是保證汽輪機(jī)安全可靠高效運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]撞擊流方法采用特殊的流動(dòng)結(jié)構(gòu)，使汽液兩相流相向流動(dòng)并撞擊，形成一個(gè)高度湍動(dòng)的撞擊區(qū)。撞擊流的一個(gè)重要性質(zhì)便是撞擊區(qū)混合強(qiáng)烈，試驗(yàn)表明撞擊流大大增強(qiáng)了顆粒運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性，使得撞擊區(qū)成為顆粒的理想混合區(qū)。而強(qiáng)烈的混合對(duì)于液滴間的凝聚起著積極的作用。通過凝聚作用的加強(qiáng)，液滴尺寸更容易增大，從而有利于汽液兩相的分離。撞擊流的另一個(gè)重要性質(zhì)便是流動(dòng)過程中阻力很小，從而減少整個(gè)除濕過程中的能量損耗。
[0004]目前廣泛應(yīng)用的汽水分離裝置主要是波紋板分離器和回旋葉片式分離器或旋風(fēng)分離器結(jié)合的方式。濕蒸汽首先經(jīng)過回旋葉片式分離器或旋風(fēng)分離器進(jìn)行預(yù)分離，兩相流體隨后流入波紋板分離器，流體在流動(dòng)過程中附著在波紋板上被捕集，干蒸汽隨后流出波紋板分離器。經(jīng)過對(duì)進(jìn)入分離器進(jìn)口蒸汽的光學(xué)測量顯示大部分抵達(dá)分離器的水珠直徑均大于10微米。現(xiàn)有的分離可以實(shí)現(xiàn)該粒徑尺度下的液滴高效分離，但是預(yù)分離器的分離效率不高，并且壓降較大，波紋板分離器需要大量鋼制波紋板，對(duì)鋼材的消耗量比較大，結(jié)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜，易出現(xiàn)腐蝕，還存在流動(dòng)阻力較大和局部速度易出現(xiàn)超速的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于汽輪機(jī)濕蒸汽級(jí)汽水高效分離的裝置。
[0006]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種撞擊型濕蒸汽汽液兩相分離前處理裝置，包括濕蒸汽引導(dǎo)管、濕蒸汽對(duì)撞裝置和擴(kuò)壓管，其特征在于，濕蒸汽引導(dǎo)管是一個(gè)環(huán)形圓管，其外徑周向均布至少兩個(gè)進(jìn)口 ；內(nèi)徑周向均布兩倍于進(jìn)口數(shù)量的出口，出口的軸線與進(jìn)口的軸線均不重合，濕蒸汽對(duì)撞裝置于濕蒸汽引導(dǎo)管的內(nèi)徑中，該對(duì)撞裝置對(duì)應(yīng)濕蒸汽引導(dǎo)管的每一個(gè)出口均設(shè)有進(jìn)口區(qū)連接濕蒸汽引導(dǎo)管，所述擴(kuò)壓管垂直與濕蒸汽對(duì)撞裝置相連。
[0008]上述方案中，所述濕蒸汽對(duì)撞裝置包括進(jìn)口區(qū)、濕蒸汽分配區(qū)和對(duì)撞區(qū)，其中濕蒸汽分配區(qū)也為一個(gè)環(huán)形圓管，其外徑小于引導(dǎo)管的外徑，其外徑周向布置與引導(dǎo)管出口的位置與數(shù)量相匹配的入口管作為進(jìn)口區(qū)，通過連接法蘭實(shí)現(xiàn)與濕蒸汽引導(dǎo)管的互聯(lián)，該環(huán)形圓管內(nèi)徑連通對(duì)撞區(qū)，對(duì)撞區(qū)呈豎直圓筒形，上端出口與擴(kuò)壓管連接。所述對(duì)撞區(qū)下端尺寸縮小，上端尺寸不變。
[0009]所述環(huán)形圓管內(nèi)徑沿圓周方向可通過一扁平通道與對(duì)撞區(qū)連通。[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，裝置內(nèi)形成一個(gè)在周向均勻分布汽流在撞擊區(qū)中心對(duì)撞，并于對(duì)撞后向上方流出的流動(dòng)上升汽流在擴(kuò)壓管作用下不會(huì)出現(xiàn)液滴的再蒸發(fā)，且汽流中的液滴在對(duì)撞后的流動(dòng)過程中，尺寸會(huì)由于凝聚作用不斷增大。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，無活動(dòng)部件，制造成本低，使用壽命長，分離效率高且變工況下分離效率較穩(wěn)定，流動(dòng)阻力小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明汽液兩相分離前處理裝置系統(tǒng)組成圖。其中圖1 (a)為俯視圖；圖1 (b)為對(duì)應(yīng)于圖1 (a)中沿B-B截面旋轉(zhuǎn)剖視圖。圖中:1為濕蒸汽引導(dǎo)裝置，2為濕蒸汽對(duì)撞裝置，3為擴(kuò)壓管。
[0012]圖2為圖1中的濕蒸汽引導(dǎo)裝置俯視半剖圖。圖中:4為引導(dǎo)裝置進(jìn)口連接法蘭，5為進(jìn)口管，6為引導(dǎo)管，7為出口管，8為引導(dǎo)裝置出口連接法蘭。
[0013]圖3為濕蒸汽對(duì)撞裝置半剖圖。圖中:9為對(duì)撞裝置進(jìn)口連接法蘭，10為進(jìn)口區(qū)，11為濕蒸汽分配區(qū)，12為對(duì)撞區(qū)，13為上端出口連接法蘭，14為下端出口連接法蘭。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述:
[0015]參考圖1，一種撞擊型汽液兩相分離前處理裝置，包括濕蒸汽引導(dǎo)裝置1，濕蒸汽對(duì)撞裝置2，擴(kuò)壓管3及連接濕蒸汽引導(dǎo)裝置與濕蒸汽對(duì)撞裝置的金屬管、法蘭等部分。其中，濕蒸汽引導(dǎo)裝置入口與需要進(jìn)行汽水分離的汽輪機(jī)再熱冷端或抽汽口連接，擴(kuò)壓管出口與旋風(fēng)分離裝置相連，擴(kuò)壓管進(jìn)口垂直與濕蒸汽對(duì)撞裝置相連。
[0016]參考圖2，濕蒸汽引導(dǎo)裝置的結(jié)構(gòu)是一個(gè)環(huán)形圓管(引導(dǎo)管6)，其外徑周向均布有四個(gè)進(jìn)口管5，通過焊接的法蘭4與需要進(jìn)行汽水分離的汽輪機(jī)再熱冷端或抽汽口連接。內(nèi)徑周向均布兩倍于進(jìn)口管的8個(gè)出口管，通過法蘭8與濕蒸汽對(duì)撞裝置2連接。引導(dǎo)管外徑進(jìn)口管的軸線與引導(dǎo)管內(nèi)徑出口管的軸線均不重合以保證氣流的均勻分配。
[0017]參考圖3，濕蒸汽對(duì)撞裝置分為三部分:進(jìn)口區(qū)10，濕蒸汽分配區(qū)11，對(duì)撞區(qū)12。一個(gè)環(huán)形金屬圓管(外徑小于引導(dǎo)管的外徑)作為濕蒸汽分配區(qū)，其外徑周向布置與引導(dǎo)裝置出口管7的位置與數(shù)量相匹配的入口管作為進(jìn)口區(qū)，通過焊接法蘭9、與出口管7上的法蘭8連接實(shí)現(xiàn)與濕蒸汽引導(dǎo)裝置的互聯(lián)。內(nèi)徑沿圓周方向切割出一定寬度的通道與對(duì)撞區(qū)12焊接，對(duì)撞區(qū)呈豎直圓筒形，下端尺寸縮小，下端出口通過法蘭14與外部疏水收集裝置相連；上端尺寸不變，上端出口與擴(kuò)壓管通過法蘭13連接。
[0018]本發(fā)明的基本工作原理是，由汽輪機(jī)引出的濕蒸汽流過濕蒸汽引導(dǎo)裝置I及濕蒸汽對(duì)撞裝置2的進(jìn)口區(qū)10后將沿環(huán)向均勻分布，之后流入濕蒸汽對(duì)撞裝置2的對(duì)撞區(qū)12進(jìn)行撞擊，對(duì)撞后液滴軌跡的無序性促進(jìn)了液滴的凝聚，使液滴直徑急劇增大。尺寸過大的液滴在重力作用下墜落，由與下端出口相連的排水裝置排除，其余液滴跟隨汽流向上流動(dòng)，并在流動(dòng)過程中尺寸繼續(xù)增加，最終流到與擴(kuò)壓管3相連的旋風(fēng)分離裝置中，在離心力作用下去除。濕蒸汽引導(dǎo)裝置中的進(jìn)出口管、濕蒸汽對(duì)撞裝置中的進(jìn)口管可采用不銹鋼金屬軟管，這樣可以對(duì)由溫度變動(dòng)產(chǎn)生的熱脹冷縮現(xiàn)象進(jìn)行補(bǔ)償。
【權(quán)利要求】
1.一種撞擊型濕蒸汽汽液兩相分離前處理裝置，包括濕蒸汽引導(dǎo)管、濕蒸汽對(duì)撞裝置和擴(kuò)壓管，其特征在于，濕蒸汽引導(dǎo)管是一個(gè)環(huán)形圓管，其外徑周向均布至少兩個(gè)進(jìn)口 ；內(nèi)徑周向均布兩倍于進(jìn)口數(shù)量的出口，出口的軸線與進(jìn)口的軸線均不重合，濕蒸汽對(duì)撞裝置于濕蒸汽引導(dǎo)管的內(nèi)徑中，該對(duì)撞裝置對(duì)應(yīng)濕蒸汽引導(dǎo)管的每一個(gè)出口均設(shè)有進(jìn)口區(qū)連接濕蒸汽引導(dǎo)管，所述擴(kuò)壓管垂直與濕蒸汽對(duì)撞裝置相連。
2.如權(quán)利要求1所述的撞擊型濕蒸汽汽液兩相分離前處理裝置，其特征在于，所述濕蒸汽對(duì)撞裝置包括進(jìn)口區(qū)、濕蒸汽分配區(qū)和對(duì)撞區(qū)，其中濕蒸汽分配區(qū)也為一個(gè)環(huán)形圓管，其外徑小于引導(dǎo)管的外徑，其外徑周向布置與引導(dǎo)管出口的位置與數(shù)量相匹配的入口管作為進(jìn)口區(qū)，通過連接法蘭實(shí)現(xiàn)與濕蒸汽引導(dǎo)管的互聯(lián)，該環(huán)形圓管內(nèi)徑連通對(duì)撞區(qū)，對(duì)撞區(qū)呈豎直圓筒形，上端出口與擴(kuò)壓管連接。
3.如權(quán)利要求2所述的撞擊型濕蒸汽汽液兩相分離前處理裝置，其特征在于，環(huán)形圓管內(nèi)徑沿圓周方向通過一扁平通道與對(duì)撞區(qū)連通。
4.如權(quán)利要求2所述的撞擊型濕蒸汽汽液兩相分離前處理裝置，其特征在于，對(duì)撞區(qū)下端尺寸縮小，上端尺寸不變。
【文檔編號(hào)】B01D45/12GK103736325SQ201310721844
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】高鐵瑜, 夏津津, 朱江楠, 欒海峰, 李劍釗, 于劍鋒 申請人:西安交通大學(xué)