凝汽器蒸汽喷射真空系统及变工况自平衡自由式疏水结构技术方案

本申请公开了凝汽器蒸汽喷射真空系统及变工况自平衡自由式疏水结构，疏水排水结构用于凝汽器蒸汽喷射真空系统，包括冷凝器，冷凝器设有疏水口，疏水口经U型疏水排水管连接至凝汽器的热井，U型疏水排水管包括与冷凝器连接的左侧立管、底部连通管和与热井连接的右侧立管，右侧立管满液的液柱提供的压力大于冷凝器和热井的压差；始终保持U型疏水排水管存在水封，实现冷凝器和热井的隔离。本申请删减了液位计、远传热控仪表、疏水控制门、设备仪表及阀门点位卡件、控制电缆、多级水封等大量冗杂配置，而且解决了传统冷凝器内有水位运行方式换热面利用率低，选型较大，占地面积大，系统安装选址困难的问题，节约大量的系统设备成本及运维成本。运维成本。运维成本。

【技术实现步骤摘要】
凝汽器蒸汽喷射真空系统及变工况自平衡自由式疏水结构


[0001]本申请公开凝汽器蒸汽喷射真空系统及变工况自平衡自由式疏水结构，涉及蒸汽喷射


技术介绍

[0002]凝汽器蒸汽喷射真空系统在火力发电厂用于抽取凝汽器中不凝性汽体，不凝性汽体在喷射器中混合动力蒸汽形成汽气混合物，然后通过冷凝器(也称换热器)进行凝结冷却，冷却后的凝结水通过疏水管道排至凝汽器的热井，冷凝器中的不凝性汽体排至大气。由于凝汽器的热井需要保持低压真空(大概4
‑
10kpa)，各级冷凝器中压力在动力蒸汽加压下通常处于低压真空至和略大于大气压(以标准大气压101.3kpa为例)之间。
[0003]这里存在两个问题，一是冷凝器需要将不凝性汽体排向大气；二是冷凝器中压力大于热井中压力，冷凝器向热井排水时需要采取有效手段隔离冷凝器和热井，以便维持凝汽器的低压真空。
[0004]针对第一个问题，目前采取的技术方案是采用多级冷凝器的结构形式，图1所示为三级凝汽器蒸汽喷射真空系统，包括第一级冷凝器1、第二级冷凝器2和第三级冷凝器3，冷凝器的冷却水来自冷却水进水管道4；凝汽器中的不凝性汽体分别来自凝汽器的高压侧抽真空母管5和低压侧抽真空母管6，两个第一级喷射器7分别抽取高压侧抽真空母管5和低压侧抽真空母管6中的不凝性汽体，两个第一级喷射器7的喷射口均连接至第一级冷凝器1的壳侧入口，第二级喷射器8抽取第一级冷凝器1中的不凝性汽体，第二级喷射器8的喷射口连接至第二级冷凝器2的壳侧入口，第三级喷射器9抽取第二级冷凝器2中的不凝性汽体，第三级喷射器9的喷射口连接至第三级冷凝器3的壳侧入口，第一级喷射器7、第二级喷射器8和第三级喷射器9的动力源均来自动力蒸汽管道10的动力蒸汽，在动力蒸汽的逐级加压下，第三级冷凝器3中壳侧压力略高于大气压，因此第三级冷凝器3中的不凝性汽体可以直接排至大气。
[0005]针对第二个问题，目前采取的技术方案是图1中方框内的疏水排水结构，在各级冷凝器的疏水口的疏水管道上设置多级水封结构11和疏水阀12，在冷凝器内设置液位计13，多级水封结构11保持冷凝器和热井之间的隔离，同时通过液位计13观察冷凝器内液位，从而观测水封的状态，防止水封失效，冷凝器内液位高于目标值时水封正常，冷凝器内液位大幅下降低于目标值时，为防止水封失效可以通过关闭疏水阀12确保隔离冷凝器和热井，以维持凝汽器的低压真空。
[0006]采用上述结构来隔离冷凝器和热井所带来的问题有：
[0007]一、过多的附属结构，比如液位计、疏水阀和多级水封结构，配件较多，在实际使用时，容易发生比如卡涩、泄漏、失磁、电磁干扰、仪表异常、电缆故障、量程盲区、量程超限等情况，尽管有多级水封结构维持，但依然无法避免因疏水控制参数失效造成疏水控制门误动或拒动，冷凝器液位失控，凝汽器真空度受损，影响机组运行安全性。同时，因液位计指示错误严重影响系统事故处理及消缺效率，人力资源成本造成极大浪费。
[0008]二、冷凝器中需要始终保持一定液位高度的水封，冷凝器的热交换面只有高于液位的部分才可以执行换热功能，这就导致冷凝器的冷凝换热效率下降，为了达到预设冷凝换热效率，就必须采用更大规格的冷凝器，从而导致整个结构体积及重量增加。
[0009]三、过多的附属结构以及更大规格的冷凝器导致整个蒸汽喷射真空系统体积庞大，作为更高的安装平台，汽轮机房中心层由于集约紧凑的需求，现有蒸汽喷射真空系统无法安装在汽轮机房中心层上，导致缺少足够的纵向高度进行水封，因此只能采取多级水封，这又导致附属结构增多、整个蒸汽喷射真空系统体积增大，从而导致恶性循环。

技术实现思路

[0010]本申请的目的是解决
技术介绍
中指出的问题。
[0011]为了达到上述目的，一方面，本申请的技术方案是提供了变工况自平衡自由式疏水结构，用于凝汽器蒸汽喷射真空系统，所述凝汽器蒸汽喷射真空系统设有冷凝器，所述冷凝器设有疏水口，所述疏水口经U型疏水排水管连接至凝汽器的热井，所述U型疏水排水管包括左侧立管、底部连通管和右侧立管，左侧立管顶部与冷凝器连接，右侧立管顶部与热井连接，右侧立管满液的液柱提供的压力大于冷凝器和热井的压差，实现所有冷凝器无需水位控制运行，达到变工况自平衡自由式疏水的目的。
[0012]进一步的，所述U型疏水排水管底部设有排污取样口。
[0013]另一方面，本申请还提供了凝汽器蒸汽喷射真空系统，使用上述疏水排水结构，所述凝汽器蒸汽喷射真空系统包括
[0014]凝汽器，所述凝汽器设有抽真空母管；
[0015]动力蒸汽管道；
[0016]多级喷射器；
[0017]多级冷凝器；
[0018]多级喷射器中的第一级喷射器的抽吸口连接抽真空母管、动力蒸汽口连接动力蒸汽管道、喷射口连接同级冷凝器的壳侧入口；
[0019]多级喷射器中的中间级喷射器的抽吸口连接上一级冷凝器的壳侧出口、动力蒸汽口连接动力蒸汽管道、喷射口连接同级冷凝器的壳侧入口；
[0020]多级喷射器中的最后一级喷射器的抽吸口连接上一级冷凝器的壳侧出口、动力蒸汽口连接动力蒸汽管道、喷射口连接最后一级冷凝器的壳侧入口；
[0021]最后一级冷凝器的壳侧出口排至大气；
[0022]所述冷凝器均设有疏水口，所述疏水口均经U型疏水排水管连接至凝汽器的热井，所述U型疏水排水管包括左侧立管、底部连通管和右侧立管，左侧立管顶部与冷凝器连接，右侧立管顶部与热井连接，右侧立管满液的液柱提供的压力大于冷凝器和热井的压差。
[0023]优选的，所述凝汽器设有凝结水管道，所述凝结水管路设有支管，所述支管设为冷却水进水管道连接至冷凝器。
[0024]优选的，所述抽真空母管包括高压侧抽真空母管和低压侧抽真空母管，所述第一级喷射器设为两个，两个第一级喷射器的抽吸口分别连接高压侧抽真空母管和低压侧抽真空母管。
[0025]优选的，所述左侧立管的高度设为h1、右侧立管的高度设为h2，则：
[0026]ρgh2>k1(p3‑
p0)
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(1)
[0027]其中ρ为疏水密度，g为重力加速度，p3为最后一级冷凝器内压力，p0为热井内压力，k1为第一安全系数。
[0028]所述左侧立管在满液前将U型疏水排水管中液体排至热井，即冷凝器压力加上左侧立管满液的液柱压力大于热井压力加上右侧立管满液的液柱压力：
[0029]p1+ρgh1>k2(ρgh2+p0)
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(2)
[0030]其中，p1为第一级冷凝器内压力，k2为第二安全系数。
[0031]所述U型疏水排水管管径记为D、总长记为l，U型疏水排水管内疏水流速记为v，则：
[0032][0033][0034]式中，ω为已知疏水流量，疏水流速v范围0.2～0.5m/s，h为左侧立管的液面高度，最大取h1，λ为排水管的沿程阻力系数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.变工况自平衡自由式疏水结构，用于凝汽器蒸汽喷射真空系统，所述凝汽器蒸汽喷射真空系统设有冷凝器，其特征在于，所述冷凝器设有疏水口，所述疏水口经U型疏水排水管连接至凝汽器的热井，所述U型疏水排水管包括左侧立管、底部连通管和右侧立管，左侧立管顶部与冷凝器连接，右侧立管顶部与热井连接，右侧立管满液的液柱提供的压力大于冷凝器和热井的压差，实现所有冷凝器无需水位控制运行。2.根据权利要求1所述的变工况自平衡自由式疏水结构，其特征在于，所述U型疏水排水管底部设有排污取样口。3.凝汽器蒸汽喷射真空系统，包括凝汽器，所述凝汽器设有抽真空母管；动力蒸汽管道；多级喷射器；多级冷凝器；多级喷射器中的第一级喷射器的抽吸口连接抽真空母管、动力蒸汽口连接动力蒸汽管道、喷射口连接同级冷凝器的壳侧入口；多级喷射器中的中间级喷射器的抽吸口连接上一级冷凝器的壳侧出口、动力蒸汽口连接动力蒸汽管道、喷射口连接同级冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：江多林，李福，田钧成，王晓顺，黄实，林源，王磊，席超，祝卓亚，肖越，
申请(专利权)人：国家电投集团东北电力有限公司本溪热电分公司，
类型：新型
国别省市：