[发明专利]全次级的空气冷却式工业蒸汽冷凝装置

说明书

一种用于大型的现场架设的工业蒸汽冷凝装置的新型设计，其中所有管束均构造成次级管束，呈现为A形框架或V形结构；管与垂直方向成25‑35°角；从底部收集蒸汽并使用组合/混合歧管从管束的底部收集冷凝物，组合/混合歧管均把蒸汽输送给管道并收集来自管道的冷凝物，并且其构造成能够防止冷凝物再次转向蒸汽输送立管；并且其中管的横截面尺寸是宽度为125mm且横截面高度小于10mm，具有的翅片的高度为9.25mm，并且每英寸排列有9至12个翅片。

技术领域

本发明涉及大型的现场架设的空气冷却式工业蒸汽冷凝装置。

背景技术

目前在大多数大型的现场架设的空气冷却式工业蒸汽冷凝装置(“ACC”)中使用的翅片管是扁平的管，其中长度约11m，宽度(也称为“空气行程长度”)为200mm，前缘和后缘呈半圆形，内部高度(垂直于空气行程长度)为18.8mm。管壁厚度为1.35mm。将翅片钎焊到每个管的两个平坦侧面。翅片高度通常为18.5mm，每英寸间设置有11个翅片。翅片表面呈波浪形图案，以增强热传递并有助于翅片的刚度。管与管之间的标准间距，以中心到中心的距离为57.2mm。管本身构成横截面面积(垂直于空气流动方向)的大约三分之一；而翅片构成横截面面积的近三分之二。相邻的翅片尖端之间有1.5mm的小空隙。对于夏季的环境条件，通过管的最大蒸汽速度通常可高达28mps，更典型地为23至25mps。由这些管和翅片组合设计形成的单个A形框架已经基于管的长度、翅片间距、翅片高度和形状以及空气行程长度得到了优化。组装翅片管形成热交换器管束，通常每个热交换器管束具有39个管件，并且有10-14个管束被设置成两个热交换器，每个风扇具有由所述两个热交换器共同构成的单个A形框架。风扇通常位于A形框架的下方，用于迫使空气通过管束。管和翅片的整体设计以及管和翅片的组合的气压降也得到优化，以匹配在200至250马力下运行的大型(直径为36英尺)风扇的转移空气的能力。自从20多年前引入单排椭圆管的概念以来，至今此种优化的布置在许多不同的制造商中仍保持相对不变。

上述典型的呈A形框架的ACC包括第一级或“初级”冷凝装置管束和第二级或“次级”管束。约80％至90％的热交换器管束属于第一级或初级冷凝装置管束(bundle)。蒸汽进入初级冷凝装置管束的顶部，而冷凝物和一些蒸汽则离开底部。第一级配置是具备热效率的；然而，它并未提供移除不可冷凝气体的方法。为了将不可冷凝气体吹扫通过第一级管束，10％至20％的热交换器管束被配置为第二级或次级管束，其通常散布在初级管束中，用于从下部冷凝物歧管吸取蒸汽。在这种布置中，当蒸汽和不可冷凝气体被吸入次级管束的底部时，蒸汽和不可冷凝气体穿过第一级管束。当气体混合物向上行进通过次级管束时，剩余的蒸汽冷凝物，浓缩成不可冷凝气体。次级管束的顶部连接到真空歧管，该真空歧管用于除去系统中不可冷凝气体。

例如美国专利US2015/0204611和US2015/0330709，已经公开了关于标准现有技术的ACC装置的变型。这些申请示出了相同但大幅缩短的翅片管，翅片管随后排列成一系列小型A形框架，通常为每个风扇具有5个A形框架。部分逻辑是降低蒸汽压降，这对夏季条件下的总容量影响很小，但对于冬季条件下的总容量影响更大。另一部分逻辑是，在工厂时便将顶部蒸汽歧管管道焊接到每个管束并将它们一起运输，从而可以节省昂贵的现场焊接工作。将蒸汽歧管在工厂连接并与管束一起运输的这种布置的净效果是，减小了管的长度，以便将歧管容纳在标准高度的立方体运输容器中。由于缩短了管子，因此表面积的总量减少，对于整体尺寸相似的标准单个A形框架设计的相对容量，在夏季条件下，则减少了约3％。

发明内容

本文提出的发明为：1)用于热交换器系统的新型管设计，包括但不限于大型的现场架设的工业蒸汽冷凝装置；以及2)用于发电厂等的大型的现场架设的工业蒸汽冷凝装置的新设计；两者均能够在显著增加ACC的热容量的同时减少在某些配置中使用的材料。本发明的各个方面和/或实施方案如下所述：