[发明专利]直接空冷枝状排汽管道系统内导流装置

说明书

技术领域

本发明是一种直接空冷枝状排汽管道系统内导流装置，应用于热能工程、热能动力工程领域。

背景技术

空冷是“富煤缺水”地区火电厂的主要冷却方式，它改变了原来“以水定电”的被动局面，在水资源日益紧张的今天，具有重要的意义。电力工业是资源消耗大户，随着水资源缺乏，提高电力的生产和使用效率、降低消耗，特别是节约和降低水资源、石油资源的消耗，对中国重要战略资源的节约和优化配置具有重大意义。根据中国“十一五”电力发展规划，中国在未来相当长的时期内电力生产仍是以煤电为主的格局。中国山西、陕西、宁夏、内蒙古西部是煤炭资源富集，而水资源缺乏地区。致使火电电源点布局不尽合理，中国西部矿区、坑口电站的开发建设相对迟缓。“十一五”期间，中国将积极开发大型煤电基地，建设坑口大机组并初步形成规模，坑口电站比例达到47％。对于燃煤火电，采用空冷机组等节水措施，将在很大程度上解决坑口电站的发电缺水问题。

空冷应用领域，除燃煤火力发电厂外，已扩大到燃气-蒸汽循环电站、垃圾电站、工业企业自备电站等。从气侯条件方面来说，电站空冷技术不仅应用于沙漠干旱地区，而且应用于水源充沛地区；不仅应用于炎热地区，而且应用于寒冷地区。应用范围不断扩大，前景看好。

直接空冷排汽管道系统担负着将汽轮机的排汽均匀分配至各蒸汽分配管，并进入直接空冷凝汽器冷却的任务。直接空冷排汽管道系统设计的优劣直接关系到直接空冷凝汽器(ACC，Air Cooled Condenser)的冷却效果和直接空冷系统的安全、经济运行。

直接空冷排汽管道系统的布置方式经历了低位布置、高位布置和枝状布置。枝状布置方式有着诸多优点，正逐步应用于直接空冷电站建设中。公开号CN1576520A，公开日2005.2.9所公开的名称为“蒸汽动力设备的排汽排放管”中涉及蒸汽流量分配的内容。该发明的导流装置所采用蒸汽流通面积等分法，无法解决蒸汽流量均匀分配问题，将会给直接空冷凝汽器的安全和经济运行带来不利的影响。

直接空冷排汽管道系统设计的优劣，关系到直接空冷凝汽器的冷却效果和直接空冷系统的安全、经济运行。排汽分配均匀与否，关系到直接空冷凝汽器冬季防冻和安全运行，以及汽轮机经济运行的背压。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：保证水蒸汽在枝状排汽管道系统各蒸汽分配管之间均匀分配，并尽量降低流动的阻力。

本发明为保证直接空冷各蒸汽分配管之间流量的均匀分配，采用如下技术方案：

本装置包括三通及导流叶片。三通入口面和出口面与蒸汽流动方向垂直，蒸汽流动方向为z轴正方向。

三通入口面轮廓线为一个圆。圆形轮廓线与直接空冷排汽管道系统中间剖面有两个交点。左侧交点为O点，右侧交点为C点。以O点为原点，沿OC方向为x轴正方向。将x轴逆时针旋转90度，置于O点，确定y轴。

导流叶片与三通入口面的交线是一条线段；d为三通入口面管道内径；导流叶片与入口面交线位于x轴方向大于0.5d，小于等于0.65d的位置，并与y轴平行，该位置为导流叶片的起始位置或终止位置；

导流叶片的导流方向(延伸方向)沿直接空冷排汽管道系统中较高阻力支管的铺设方向。导流叶片的长度沿导流方向延伸。导流叶片整体焊接在三通内部的管壁上。

导流叶片沿导流方向上的长度是变化的，长度沿导流方向截取：最短的导流叶片沿导流方向的长度应大于等于0.4d；最长的导流叶片，一端起始于三通入口面位置处，另一端终止于三通出口面位置处；或起始位置、终止位置互换。

上述技术方案基于以下理由：

1)枝状排汽管道系统三通处必须设置导流装置，才能保证水蒸汽的均匀分配。直接空冷排汽管道系统设计的关键是排汽管道系统上的三通设计。

2)枝状排汽管道系统各三通的优化设计相互关联，设计中应统一考虑。直接空冷排汽管道系统各三通之间是相互联系、密切配合的。每个三通的设计不仅影响自身阻力和系统总阻力，而且影响其他三通的导流效果以及系统总体流量分配。

3)面积等分原则不能解决枝状排汽管道系统蒸汽流量均匀分配的问题。简单几何分流原则的前提是来流流速分布均匀或流动对称，以及下游流动情况大致相同。因此，针对不同直接空冷枝状排汽管道系统，必须进行详细的优化设计。

4)要实现蒸汽流量的均匀分配，分流断面的面积分配取决于两个分支管段的阻力。高阻力的分支管应得到更大的分流面积。

5)不同形式的枝状排汽管道系统应进行详细的优化设计。

6)优化中所采用的平直导流叶片还可以转化为圆弧导流叶片，设计基本思路不变。