[实用新型]太阳能热发电高压水蒸汽过热器

说明书

本实用新型公开了一种太阳能热发电高压水蒸汽过热器，它包括前端管箱、U型换热管束和壳体，前端管箱包括相互焊接的球形封头和前端管箱本体，壳体包括U型弯管和两段平行的圆柱形筒体，筒体前端侧壁上设有壳程出口S2和壳程入口S1；每段筒体的前端通过管板与前端管箱本体相连接，U型换热管束伸入前端管箱本体的内腔中，前端管箱本体的侧壁上设有高压水蒸汽入口T1和高压水蒸汽出口T2，高压水蒸汽在U型换热管束中流通；球形封头的前端通过短节与人孔盖相连接。本实用新型相比较于传统的太阳能热发电高压蒸汽过热器，承压能力强，密封性能好，壳程介质流动程数大，换热效率高，结构简单，重量轻，节省材料。

技术领域

本实用新型涉及换热设备技术领域，具体的说是一种太阳能热发电高压水蒸汽过热器，适用于太阳能光热发电机组中高温高压环境的换热系统。

背景技术

太阳能热发电技术是通过大规模阵列镜将太阳光汇聚到一点，反射至集热器上，加热集热器内部的熔盐或导热油，实现光能到热能的转换，并储存热能；然后利用吸热介质的热能通过高效换热系统产生高温高压过热蒸汽，推动汽轮机发电的过程。

一台装机发电量为50MW的光热机组，其换热系统中的高温高压过热蒸汽往往达到550℃的温度和12.5MPa的压力，温度、压力组合工况非常苛刻，常规设备、材料难以承受，这就对换热系统的核心设备高压水蒸汽过热器的设计、制造带来了极大困难。现有高压水蒸汽过热器普遍采用U型管式换热器的结构形式，在前端管箱处设置法兰形式的人孔，一旦发现管板和换热管焊接接头泄漏，便于检修。这种结构的换热系统存在以下缺点：设备管程、壳程由于温差过大存在应力分布不均现象，容易造成管壳侧连接处焊缝拉裂；由于管板尺寸过大，厚度过厚，管侧和壳侧温度在管板轴向截面形成温度梯度，应力不均，容易造成管板裂纹；管板处应力分布情况复杂，应力分析建模困难；换热器热负荷大，需要多台U形管串联，设备重量重，制造成本高；人孔法兰密封位置处垫片不耐高温、易泄漏；人孔法兰计算重量过重，结构复杂，材料采购成本过高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能热发电高压水蒸汽过热器，以解决在太阳能热发电机组中，现有的过热器由于管侧、壳侧温差过大容易造成管侧、壳侧连接焊缝裂纹，管板产生裂纹，人孔法兰密封性能减弱，易泄漏的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：

一种太阳能热发电高压水蒸汽过热器，它包括前端管箱、U型换热管束和壳体，前端管箱包括相互焊接的球形封头和前端管箱本体，所述壳体包括180°U型弯管和焊接在U型弯管两端的两段圆柱形筒体，两段筒体装卡在双鞍式支座上呈上下平行状态，双鞍式支座通过地脚螺栓固定在基座上；上方的筒体的前端侧壁上设有壳程出口S2，下方的筒体的前端侧壁上设有壳程入口S1；每段筒体的前端通过管板与前端管箱本体的尾部相连接，U型换热管束的换热管贯穿管板上的管孔后伸入前端管箱本体的内腔中，换热管管壁与管板焊接密封，上方的前端管箱本体的径向侧壁上设有高压水蒸汽入口T1，下方的前端管箱本体的径向侧壁上设有高压水蒸汽出口T2，高压水蒸汽在U型换热管束中流通；球形封头的前端通过短节与人孔盖相连接，短节与人孔盖的连接处设有双锥密封，通过主螺栓相互把合。

优选的，所述双锥密封包括双锥环和卡环，卡环通过螺栓紧固在人孔盖的密封面处，人孔盖上加工有与双锥环的形状相适配的卡槽，双锥环与人孔盖和短节的密封面之间设有软垫片。

优选的，所述管板两端设有长度为50mm的直段，分别与管前端管箱本体的尾部和筒体前端焊接。

优选的，所述U型换热管束的端部伸入前端管箱本体内腔中的长度为3-5mm，换热管通过强度焊及贴胀的方式与管板固定、密封。

优选的，所述短节的内径为450mm。

本实用新型的工作过程为：