具有整体式叠置通风冷凝器的蒸汽冷凝组件制造技术

一种具有整体式通风冷凝器的气冷式蒸汽冷凝器组件，具有一蒸汽总管、一排或多排在蒸汽总管和一（通常较低）的公共冷凝集水器之间的冷凝管道的。该组件还有至少一排邻近冷凝管道的、将下集水器连接到通风总管的通风冷凝器或分凝器。该分凝器管道直径可以是与冷凝管道的直径相同或较大。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地涉及热传递设备，具体地涉及用于热交换的气冷式真空蒸汽冷凝器。
技术介绍
蒸汽冷凝器通常用在发电工业中以提供其热动力兰金能量循环的拒热段。为了实现这一功能，蒸汽冷凝器都配备到低压汽轮机的出口处，以便将排出的蒸汽冷凝成液体，并使其恢复，以便在能量循环中重复使用。蒸汽冷凝器的主要功能在于在汽轮机出口处提供一低背压，一般在1.0和6.0英寸汞柱绝对高度之间。保持低背压可使能源工厂的热效率最高。两种主要类型的蒸汽冷凝器为水冷表面冷凝器和气冷冷凝器。水冷表面冷凝器在现代发电厂中是一项主要的技术。然而，为了符合严格的环境要求，更多地使用气冷蒸汽冷凝器。气冷蒸汽冷凝器从十九世纪三十年代以来一直在使用。现在这种冷凝器所受到主要的技术挑战是关于有效地排空冷凝液的手段以及在使汽轮机背压最小的同时收集和除去非冷凝的气体(一般为漏进该系统中的空气)。这些气冷蒸汽冷凝器一般呈A形框架结构，具有水平地设置在基部的风扇以及倾斜在其上方、空气从中流过的分离的冷凝器管道组件。通到这些冷凝器的管道组件的蒸汽入口位于顶部或顶层，这样蒸汽和任何产生的冷凝物共同在组件中向下流动。通常一典型的气冷蒸汽冷凝器的各个组件都包括叠置在其中的四排或四排左右的管道。当空气流绕这些叠置管道排向上流动时，其温度升高而导致这些空气和以后的管道内部的蒸汽之间的温差相应减小。相继的管道排这种较低的温差使相对那个管道排产生的蒸汽流量和冷凝物流量较小。由于对于各个相继的管道排而言冷凝物和蒸汽流量较低，所以各个相继的管道排的两相流量压力降也较低。对于一个简单的冷凝器而言，所有这些管道排都向一个公共的下集水器排出，该集水器处于与最高(第四排或最高一排管道)出口压力相等的压力下。因此，在公共下集水器中的蒸汽和非冷凝的气体先进入前三排管道的排出端。由于此时蒸汽进入一根管道的两个端部，非冷凝的气体(空气)在其中被收集起来。在气候寒冷的情况下，在冷凝物在这些空气囊中冷凝。同样，这些空气囊盖住热传递表面，从而减小了热气候情况下冷凝器的效率。没有被收集的非冷凝的气体一般用真空泵或喷射泵从下集水器排出。解决蒸汽冷凝器存在的问题的理想方案是使排出各排管道的流体蒸汽保持完全分开。在美国专利第4,129,180号中这是蒸汽冷凝器的基本手段。该专利揭示了一种分开的下集水器而不是一个公共下集水器，下集水器的各个部分都有分开的冷凝物和通风管线，由于这种独立的管线，在各个管道排之间没有压力过渡。来自下集水器的各个部分的冷凝物管线进入一由水支线密封构成的公共排出罐，以平衡它们之间的不同压力。来自下集水器的各个部分的通风管线还独立地通到各个真空泵或喷射泵，以均匀地向大气排出。虽然这种手段是理想的，但由于排出管线和通风管的系统复杂，所以制造和安装成本较高。通常所用的另一种设计是两级冷凝器。在主冷凝器中，蒸汽和冷凝物同时向下流，一起经过冷凝蒸汽所需的大约三分之二的热交换表面积。由于主冷凝器的表面积对于完全冷凝来说是不够的，所以各排中的剩余蒸汽流入主冷凝器的公共下集水器。这阻止了蒸汽和非冷凝气体流回这些管道排内。然后这些剩余蒸汽流到一个单独的次级冷凝器，一般为分凝器，它包括全部冷凝器表面积的其余部分(大约三分之一)。这种分凝器的结构与主冷凝器类似，并且其各组集合有多个(通常为四排或四排左右)垂直叠置的管道。尽管如此，在此分凝器中，这种剩余的蒸汽和非冷凝的气体在被排出之前，在这些管道排中从一公共下集水器向上流动。尽管如此，由这种向上流动的剩余蒸汽流所产生的冷凝物，由于重力作用，逆向向下流回到供应这些管道排的公共下集水器。因此这种公共下集水器同时向这些管道排输送剩余的蒸汽和非冷凝的气体，以及从这些管道排中收集冷凝物。主冷凝器下游的这样一个分离的通风冷凝器(或者分凝器)是用来防止主冷凝器中聚集任何非冷凝的气体。尽管如此，如果通风冷凝器本身还包括多排管道(通常是这情况)，这一通风冷凝器接着也将在其本身的低排管道中存在回流。因此，由于流入低排管道中的回流而引起的非冷凝气体的聚集问题将仅仅从主冷凝器移到通风冷凝器中。美国专利第4,177,859号揭示了一种气冷式蒸汽冷凝器，其下集水器是带有隔板的。该下集水器还带有一独立的检修井，它可聚集来自第一或最底部管道排的冷凝物，而可使流过其中的蒸汽完全冷凝。这一检修井可检查来自第一排管道的冷凝物的温度。然而，该专利并没有揭示如何防止检修井中的冷凝物达到凝固温度时的凝固。而且该专利也没有讨论如何消除回流到管道中的现象，以避免非冷凝气体的循环。其它的设计方案还涉及到固定孔或瓣阀，以均衡管道排之间的压降。还有的设计可以改变各排管道的叶片间隔、片高或片长，以实现一平衡的蒸汽压降的目的。一种在美国专利4,513,813中描述的新颖方案中将管道以多个通道水平布置。在此种布置中，通过各个管道的流动具有类似的冷却可能性，并且因此具有类似的冷凝速率和压降。然而，所有这些技术方案不是仅仅只能在蒸汽冷凝设计的工作状况下运行良好和/或就是价格上没有竞争力。对于整体式通风冷凝器而言一个重要的设计极限是逆向流动限制了蒸汽蒸发的速度。在这种临界速度时，进入通风冷凝器的蒸汽是处于足以使逆向流动的冷凝物(因重力而流动)向上流动或倒流到通风冷凝器以阻止它排出。这种倒流的液体被大量收集而增加了通风冷凝器的压降，并且因此降低了空气排除系统的效率以及增加了汽轮机的背压。因此本专利技术的一个目的在于提供一种与已知的空气流冷凝器相比维护和结构成本低的气冷式冷凝器。本专利技术的又一个目的是基本上消除在热交换器的多排管道中非冷凝气体的积聚。本专利技术的再一个目的在于通过在主冷凝器上叠置通风冷凝器来基本上消除冷凝管道中的冷凝物的凝固，两个冷凝器组合地或整体地构成一单个组件体，而不是分离但又靠近的两个组件。本专利技术还有一个目是在于将通风冷凝器置于一个区域中，该处空气温度已被加热到水的凝固点之上。本专利技术的一个附加目的在于通过以所有主冷凝管道排外的恒定的蒸汽流动，而在连续不断的基础上清除它们中的任何一种气体，而防止非冷凝气体的的积聚。本专利技术的另一个目的在于提供一种关于分凝器的入口结构的设计，以便增加逆向流动极限值，从而增加热交换器所允许的负载和流速。本专利技术所独具的各种新颖的特点将在本文所附的、并构成本文一部分的权利要求书中具体指出。为了较好地理解本专利技术，即其运作优点和使用它所获得的特别效果，以下将结合附图中示出的本专利技术一个较佳实施例参照附图作详细的描述。专利技术概述本专利技术涉及一种具有整体式通风冷凝器的气冷式蒸汽冷凝器组件。这种蒸汽冷凝器具有一蒸汽总管，它被设计成用来将蒸汽输送到与之相连的至少一排细长冷凝管道中。一个公共冷凝集水器与蒸汽总管隔开，并且该分离的冷凝集水器连接到冷凝管着的第二相对端部。一部分通过冷凝管道的蒸汽被冷凝，其余的未被冷凝、或剩余的蒸汽部分连续流过冷凝管道并进入公共冷凝集水器。该冷凝集水器中没有将冷凝管道排分离或分开的隔板或分隔部分。至少一排通风冷凝管道与冷凝管道排整体地设置，并且各个通风冷凝管道具有一连接到冷凝集水器的底端。这些通风冷凝器管道一般平行于冷凝管道，并且没有冷凝或剩余的部分蒸汽流过这些通风冷凝器管道以完成其冷凝。一个通风总管连接到通风冷凝管道的上部，并且设置有用来将冷却空气输送到冷凝组件中的装置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有整体式通风冷凝器的气冷式蒸汽冷凝器组件，它包括：（ａ）至少一排具有连接到蒸汽流过其中的蒸汽总管上的第一端的细长的冷凝管道；（ｂ）一与所述蒸汽总管隔开的、并连接到所述冷凝管道的第二相对端上的公共冷凝集水器，所述蒸汽通过在其中被 局部冷凝的所述冷凝管道，并且剩余的非冷凝的剩余蒸汽部分连续地流过所述冷凝管道、并流入所述公共冷凝集水器，所述公共冷凝集水器中没有分离或隔开所述冷凝管道的所述管道排的隔板或元件；（ｃ）至少一排邻近并通常平行于冷凝组件中的所述冷凝管道的通风 冷凝管道，所述通风冷凝管道具有连接到所述公共冷凝集水器的底端，以便于所述非冷凝的剩余蒸汽流过其中，以使之完全冷凝；（ｄ）一个连接到所述通风冷凝管道的上部的通风总管；以及，（ｅ）用来使冷却空气流过冷凝组件的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰L伯格，乔治E库波，威廉J奥伯乔，托马斯W斯托克，
申请(专利权)人：赫德逊产品有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]