一种太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器论文和设计-辛健

全文摘要

本实用新型公开了太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器，预热器包括由管箱、管板、壳体和封头拼接组成的外壳以及设置在内腔中的换热管、折流板、拉杆、分程隔板和纵向隔板，管板将内腔分隔为管箱侧和壳体侧并设置有若干个管孔，换热管从壳体侧穿过若干块折流板并穿过管板上的管孔伸入管箱，管板与壳体、换热管之间采用焊接连接。本实用新型预热器的纵向隔板与壳体和管板采用焊接结构以减少由于漏流短路所产生的传热损失、提高传热效率，其拉杆与管板的连接采用一种新的结构形式以避免采用现有标准上的拉杆与管板连接形式引起的由于拉杆直径小柔度大、跨距太长受自重下垂造成的安装难度大的问题和折流板安装定位时对中找正难度大的问题。

主设计要求

1.一种太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器，其特征在于，所述预热器包括由管箱、管板、壳体和封头拼接组成的外壳以及设置在所述外壳的内腔中的换热管、折流板、拉杆、分程隔板和纵向隔板，所述管板将所述内腔分隔为管箱侧和壳体侧并且设置有若干个管孔，所述换热管从壳体侧穿过若干块折流板并穿过管板上的管孔伸入至管箱，所述管板与壳体、换热管之间采用焊接连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器，其特征在于，所述分程隔板设置在管箱内且纵向隔板设置在壳体内，所述分程隔板和纵向隔板分别将所述管箱和壳体分隔为上程和下程；所述管板与纵向隔板、分程隔板之间采用焊接连接，所述管箱与分程隔板之间、所述壳体与纵向隔板之间采用焊接连接。

3.根据权利要求1所述太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器，其特征在于，所述拉杆从管箱侧穿过所述管板并穿过沿着预热器长度方向布置并且设置在壳体中的若干块折流板，所述预热器还包括与拉杆平行设置的定距管，所述若干块折流板根据定距管定位安装在纵向隔板上，所述定距管设置在壳体内并且穿过所述若干块折流板。

4.根据权利要求3所述太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器，其特征在于，所述折流板为弓形结构并且折流板按照弦朝向两侧的方向安装在纵向隔板上，相邻折流板的弦朝向方向相反以形成折流通道，所述纵向隔板靠近封头的一侧留有流通通道。

5.根据权利要求1所述太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器，其特征在于，所述换热管为U形换热管并且所述U形换热管的一端为冷介质入口且另一端为冷介质出口，所述U形换热管的冷介质入口和冷介质出口均位于管箱内且分别位于分程隔板的上部和下部。

6.根据权利要求5所述太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器，其特征在于，所述壳体上设置有热介质进口和热介质出口，当所述冷介质入口位于分程隔板的下部且冷介质出口位于分程隔板的上部时，所述热介质进口位于纵向隔板的上部且热介质出口位于纵向隔板的下部；当所述冷介质入口位于分程隔板的上部且冷介质出口位于分程隔板的下部时，所述热介质进口位于纵向隔板的下部且热介质出口位于纵向隔板的上部。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能光热发电技术领域，更具体地讲，涉及一种太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器

背景技术

国内外太阳能光热电站中蒸汽发生系统多采用管壳式换热器作为主要换热设备，蒸汽发生系统中的预热器在中温区间工作(300～350℃左右)、热膨胀大；同时相比蒸汽发生系统中其他几级换热器工作温度较低，冷热介质的温度交叉范围较大、传热推动力弱，故普遍选用U形换热管和带纵向隔板的双壳程壳体以提高传热效率。

常规的50MW或100MW等级光热电站中预热器壳体内径一般在1.5～2.5m范围之间，为了尽可能地减少由于漏流短路所产生的传热损失，壳程的纵向隔板与壳体和管板的连接一般采用焊接结构。预热器的装配是先完成壳体、纵向隔板与管板的焊接，再安装管束支撑架和安装换热管。安装管束支撑架时由于壳侧内径较小、壳体内存在焊接的纵向隔板，拉杆直径小柔度大、管束的折流板间距较大等因素，采用换热器标准上现有的拉杆与管板连接形式会造成安装管束支撑架时作业空间狭窄密闭、作业条件差，拉杆受自重下垂装配安装影响大，折流板安装定位时对中找正难度大，生产制造复杂费时等问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器，其纵向隔板与壳体和管板采用焊接结构以减少由于漏流短路所产生的传热损失、提高传热效率，其拉杆与管板的连接采用一种新的结构形式以避免采用现有标准上的拉杆与管板连接形式引起的由于拉杆直径小柔度大、跨距太长受自重下垂造成的安装难度大的问题和折流板安装定位时对中找正难度大的问题，使装配安装方便并缩短工人在狭窄密闭的空间的作业时间以提高生产制造效率。

本实用新型提供了一种太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器，所述预热器包括由管箱、管板、壳体和封头拼接组成的外壳以及设置在所述外壳的内腔中的换热管、折流板、拉杆、分程隔板和纵向隔板，所述管板将所述内腔分隔为管箱侧和壳体侧并且设置有若干个管孔，所述换热管从壳体侧穿过若干块折流板并穿过管板上的管孔伸入至管箱，所述管板与壳体、换热管之间采用焊接连接。

根据本实用新型太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器的一个实施例，所述分程隔板设置在管箱内且纵向隔板设置在壳体内，所述分程隔板和纵向隔板分别将所述管箱和壳体分隔为上程和下程；所述管板与纵向隔板、分程隔板之间采用焊接连接，所述管箱与分程隔板之间、所述壳体与纵向隔板之间采用焊接连接。

根据本实用新型太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器的一个实施例，所述拉杆从管箱侧穿过所述管板并穿过沿着预热器长度方向布置并且设置在壳体中的若干块折流板，所述预热器还包括与拉杆平行设置的定距管，所述若干块折流板根据定距管定位安装在纵向隔板上，所述定距管设置在壳体内并且穿过所述若干块折流板。

根据本实用新型太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器的一个实施例，所述折流板为弓形结构并且折流板按照弦朝向两侧的方向安装在纵向隔板上，其中，相邻折流板的弦朝向方向相反以形成折流通道，所述纵向隔板靠近封头的一侧留有流通通道。

根据本实用新型太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器的一个实施例，所述换热管为U形换热管并且所述U形换热管的一端为冷介质入口且另一端为冷介质出口，所述U形换热管的冷介质入口和冷介质出口均位于管箱内且分别位于分程隔板的上部和下部。

根据本实用新型太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器的一个实施例，所述壳体上设置有热介质进口和热介质出口，当所述冷介质入口位于分程隔板的下部且冷介质出口位于分程隔板的上部时，所述热介质进口位于纵向隔板的上部且热介质出口位于纵向隔板的下部；当所述冷介质入口位于分程隔板的上部且冷介质出口位于分程隔板的下部时，所述热介质进口位于纵向隔板的下部且热介质出口位于纵向隔板的上部。

与现有技术相比，本实用新型所提供太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器的外壳、管板与纵向隔板之间采用焊接连接，可将漏流短路引起的热量损失降至最低，冷热介质形成近似纯逆流传热，可获得最高传热效率和最佳经济性；采用在管板上钻管孔，将拉杆从管箱侧穿入并且拉杆与管板之间采用与换热管和管板之间焊接装配要求的制造方式，可以在装配时将拉杆穿入预定长度时即安装定距管和折流板并进行对中找正；避免了采用现有标准上的拉杆与管板连接形式引起的由于跨距太长、拉杆受自重下垂造成的装配难度大的问题、折流板安装定位时对中找正难度大的问题，缩短工人在狭窄密闭空间内的作业时间，极大地方便生产制造。

附图说明

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器的结构示意图。

图2示出了根据本实用新型示例性实施例的太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器的局部结构放大示意图。

附图标记说明：

1-拉杆、2-管板、3-管箱、4-壳体、5-定距管、6-折流板、7-换热管、8-纵向隔板、9-分程隔板。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和\/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器的结构示意图，图2示出了根据本实用新型示例性实施例的太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器的局部结构放大示意图。

如图1和图2所示，根据本实用新型的示例性实施例，所述太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器包括由管箱3、管板2、壳体4和封头(未示出)拼接组成的外壳以及设置在外壳的内腔中的换热管7、折流板6、拉杆1、分程隔板9和纵向隔板8，管板2在横向上将内腔分隔为管侧和壳侧并且管板2上设置有若干个管孔以用于安装换热管7，此外还设置有拉杆孔以用于安装拉杆1；分程隔板9设置在管箱3内且纵向隔板8设置在壳体4内，分程隔板9和纵向隔板8在竖向上分别将管箱3和壳体4分隔为上程和下程，纵向隔板8靠近封头的一侧留有流通通道，换热介质通过流通通道在上程和下程之间流动，换热管7也通过流通通道进行安装。

本实用新型通过在管板2上开设管孔和拉杆孔，将拉杆1从管箱侧穿过管板2上的管孔并穿过沿着预热器长度方向上布置的若干块折流板6设置在壳体11中，将换热管7从壳体侧穿过若干块折流板6并穿过管板2上的管孔伸入管箱10中。本实用新型将拉杆1与管板2的连接采用一种新的结构形式，从而避免了采用现有标准上的拉杆与管板连接形式引起的由于拉杆直径小柔度大、跨距太长受自重下垂造成的安装难度大的问题和折流板安装定位时对中找正难度大的问题，使装配安装方便、缩短工人在狭窄密闭的空间的作业时间、提高生产制造效率。

本实用新型中管板2与壳体4、换热管7、纵向隔板8、分程隔板9之间采用焊接连接，管箱3与分程隔板9之间、壳体4与纵向隔板8之间均采用焊接连接，可减少漏流短路引起的热量损失。

预热器还包括与拉杆1平行设置的定距管5，若干块折流板6根据定距管5定位安装在纵向隔板8上以支撑换热管7，定距管5设置在壳体11内并且穿过若干块折流板6进行固定。折流板6具体为弓形结构，并且折流板6按照弦朝向两侧的方向安装在纵向隔板8上，相邻折流板6的弦朝向方向相反以形成折流通道并延长热介质的流程。

本实用新型的换热管7为U形换热管，该U形换热管的一端为冷介质入口且另一端为冷介质出口，该U形换热管的冷介质入口和冷介质出口均位于管箱内且分别位于分程隔板9的上部和下部。并且，壳体4上设置有热介质进口和热介质出口，当冷介质入口位于分程隔板的下部且冷介质出口位于分程隔板的上部时，热介质进口位于纵向隔板的上部且热介质出口位于纵向隔板的下部；当冷介质入口位于分程隔板的上部且冷介质出口位于分程隔板的下部时，热介质进口位于纵向隔板的下部且热介质出口位于纵向隔板的上部。

根据本实用新型的一个实施例，冷介质(如给水)在压力推动下从管箱3的下部(即管箱的下程)进入换热管7中进行换热、后从管箱3的上部(即管箱的上程)流出进入下一级热交换器进一步加热，热介质(如熔盐、导热油等)从壳体的上部流入换热器与换热管中的给水进行热交换后从壳体的下部流出换热器。冷介质与热介质之间形成近似纯逆流传热，获得最高传热效率。但本实用新型不限于此，冷介质和热介质的流向也可按工艺需求而采用冷介质上进下出且热介质下进上出的工艺配置。

具体地，进行太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器的装配时，可以包括以下多个步骤。

步骤A：

将壳体4与纵向隔板8和管板2焊接，将拉杆1从管箱侧穿过管板2上的管孔并在伸入壳体预定距离后进行对中找正并安装若干块折流板7。

优选地，在将拉杆1穿过管板2上的管孔并在伸入壳体11预定距离后进行对中找正并安装定距管5和若干块折流板6，若干块折流板6根据定距管5定位安装在纵向隔板8上。由此可以避免由于跨距太长、拉杆1受自重下垂造成的装配难度大的问题、折流板安装定位时对中找正难度大的问题，同时可缩短工人在狭窄密闭的空间的作业时间，极大地方便生产制造。

步骤B：

安装好若干块折流板6后将拉杆1与管板2焊接固定，再将换热管7从壳体侧穿过若干块折流板6直至穿过管板2上的管孔并伸入管箱内，全部穿管完成后将换热管7与管板2焊接并将封头与壳体4的焊接。

步骤C：

最后完成管箱3与管板2的焊接以及分程隔板9与管箱3和管板2的焊接，完成预热器的装配。

其中，由于拉杆1是从管箱侧穿过管板2上的管孔伸入壳体11后穿过若干块折流板6并且通过与管板2之间的焊接连接实现固定的，换热管7则是从壳体侧穿过若干块折流板6后再穿过管板2上的管孔伸入管箱10并且通过与管板2之间的焊接连接实现固定。因此，采用上述结构的预热器工作时，拉杆1与换热管7的受力状况完全一致，故在设计计算时，拉杆1与管板2的焊接方式、焊接强度计算方法、装配制造与探伤要求可均采用与换热管7和管板2之间相同的装配要求，即全部参照现有热交换器设计标准中换热管7与管板2的相关要求执行。

综上所述，本实用新型提供的太阳能光热电站蒸汽发生系统用预热器中拉杆与管板的连接采用一种新的结构形式以避免采用现有标准上的拉杆与管板连接形式引起的由于拉杆直径小柔度大、跨距太长受自重下垂造成的安装难度大的问题和折流板安装定位时对中找正难度大的问题，装配方法独创性高且方便操作，能够有效缩短工人在狭窄密闭空间内的作业时间并提高生产制造效率。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

设计图

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