高背压供热系统的凝结水冷却设备论文和设计-梁双荣

全文摘要

本实用新型涉及热电机组供热技术领域，提供了一种高背压供热系统的凝结水冷却设备，包括凝结水冷却装置，所述凝结水冷却装置内置于凝汽器热阱或凝结水箱中，所述凝结水冷却装置内通入冷却水和凝结水，冷却水进入所述凝结水冷却装置的冷侧，凝结水进入所述凝结水冷却装置的热侧。本实用新型提供一种的高背压供热系统的凝结水冷却设备，能够可靠调节凝结水温度、保证下游精处理装置性能和寿命，并且装置结构简单、管路分布简单、运行稳定。

主设计要求

1.一种高背压供热系统的凝结水冷却设备，其特征在于，包括凝结水冷却装置，所述凝结水冷却装置内置于凝汽器热阱或凝结水箱中，所述凝结水冷却装置内通入冷却水和凝结水，冷却水进入所述凝结水冷却装置的冷侧，凝结水进入所述凝结水冷却装置的热侧。

设计方案

2.根据权利要求1所述的高背压供热系统的凝结水冷却设备，其特征在于，所述凝结水冷却装置上连接有冷却水进水管路和冷却水出水管路，所述凝结水冷却装置包括冷却循环管路，所述冷却循环管路的两端分别与所述冷却水进水管路和所述冷却水出水管路连通。

3.根据权利要求2所述的高背压供热系统的凝结水冷却设备，其特征在于，所述冷却循环管路包括换热管，所述换热管呈蛇形分布。

4.根据权利要求3所述的高背压供热系统的凝结水冷却设备，其特征在于，所述换热管包括光管、翅片管或螺旋扭管中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的高背压供热系统的凝结水冷却设备，其特征在于，所述换热管贯穿管夹、折流板和\/或支撑板。

6.根据权利要求2所述的高背压供热系统的凝结水冷却设备，其特征在于，所述冷却循环管路的两端连接水室，所述水室伸出所述凝汽器热阱或凝结水箱的壳体，所述冷却水进水管路和所述冷却水出水管路与所述冷却循环管路在所述水室对接。

7.根据权利要求2所述的高背压供热系统的凝结水冷却设备，其特征在于，所述冷却水进水管路还连接凝汽器的换热管路入口，所述冷却水出水管路还连接凝汽器的换热管路出口。

8.根据权利要求7所述的高背压供热系统的凝结水冷却设备，其特征在于，所述冷却水进水管路连接热网回水管路。

9.根据权利要求2-8任意一项所述的高背压供热系统的凝结水冷却设备，其特征在于，所述凝结水冷却装置还包括壳体，所述壳体内至少包括两组所述冷却循环管路，所述冷却循环管路在所述壳体内对称分布。

10.根据权利要求2-8任意一项所述的高背压供热系统的凝结水冷却设备，其特征在于，所述冷却循环管路置于所述凝汽器热阱或所述凝结水箱中，所述冷却循环管路至少设有两组，所述冷却循环管路在所述凝汽器热阱或所述凝结水箱中对称分布。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及热电机组供热技术领域，特别是涉及一种高背压供热系统的凝结水冷却设备。

背景技术

目前，随着城镇住宅面积越来越多，供热需要量越来越大，以及我国资源环境问题日益突出，节能减排形势十分严峻。为了降低能耗以及满足城镇供热量需求，采用热电联产的方式进行供电和供热，充分利用汽轮机发电过程中产生的余热，提高热效率。热电联产是一种既生产电能，又利用汽轮发电机作过功的蒸汽对用户供热的生产方式。

高背压循环水供热是汽轮机热电联产中的一种供热方式，高背压供热系统中，汽轮机的低压缸排汽冷凝后成为凝结水，凝结水进入凝汽器热阱或凝结水箱以便进一步利用。但是，进入凝汽器热阱或凝结水箱的凝结水温度较高，会影响系统下游精处理装置的性能和寿命。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一：高背压供热系统中进入凝汽器热阱或凝结水箱的凝结水温度较高，影响系统下游精处理装置的性能和寿命。

本实用新型的目的是：提供一种高背压供热系统的凝结水冷却设备，能够可靠调节凝结水温度、保证下游精处理装置性能和寿命，且装置结构简单、管路分布简单、运行稳定。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种高背压供热系统的凝结水冷却设备，包括凝结水冷却装置，所述凝结水冷却装置内置于凝汽器热阱或凝结水箱中，所述凝结水冷却装置内通入冷却水和凝结水，冷却水进入所述凝结水冷却装置的冷侧，凝结水进入所述凝结水冷却装置的热侧。

优选的是，所述凝结水冷却装置上连接有冷却水进水管路和冷却水出水管路，所述凝结水冷却装置包括冷却循环管路，所述冷却循环管路的两端分别与所述冷却水进水管路和所述冷却水出水管路连通。

在上述任意方案中优选的是，所述冷却水进水管路上连接有流量调节阀。

在上述任意方案中优选的是，所述冷却循环管路包括换热管，所述换热管呈蛇形分布。

在上述任意方案中优选的是，所述换热管包括光管、翅片管或螺旋扭管中的至少一种。

在上述任意方案中优选的是，所述换热管贯穿管夹、折流板和\/或支撑板。

在上述任意方案中优选的是，所述冷却循环管路的两端连接水室，所述水室伸出所述凝汽器热阱或凝结水箱的壳体，所述冷却水进水管路和所述冷却水出水管路与所述冷却循环管路在所述水室对接。

在上述任意方案中优选的是，所述冷却水进水管路还连接凝汽器的换热管路入口，所述冷却水出水管路还连接凝汽器的换热管路出口。

在上述任意方案中优选的是，所述冷却水进水管路连接热网回水管路。

在上述任意方案中优选的是，所述凝结水冷却装置还包括壳体，所述壳体内至少包括两组所述冷却循环管路，所述冷却循环管路在所述壳体内对称分布。

在上述任意方案中优选的是，所述冷却循环管路置于所述凝汽器热阱或所述凝结水箱中，所述冷却循环管路至少设有两组，所述冷却循环管路在所述凝汽器热阱或所述凝结水箱中对称分布。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

通过内置凝结水冷却装置对凝结水进行冷却降温，以保证下游精处理装置的稳定运行；并且将凝结水冷却装置设置在凝汽器热阱或凝结水箱中，解决了凝结水冷却装置安装过程中存在的管线过长、系统阻力大、标高不合理等问题；适用于现有系统的改造，改造成本低、改装工程量小、系统运行稳定性好、换热效率高、节省供热成本。

附图说明

图1为本实用新型高背压供热系统的凝结水冷却设备在凝汽器热阱中安装的一优选实施例的结构示意图；

图2为本实用新型高背压供热系统的凝结水冷却设备的图1所示实施例中A-A的剖视结构示意图；

图3为本实用新型高背压供热系统的凝结水冷却设备在凝结水箱中安装的一优选实施例的结构示意图；

其中，图1和图3中实心箭头表示冷却水流动方向，空心箭头表示汽轮机乏汽和乏汽冷凝后凝结水流动方向；

图中，1、凝汽器；11、喉管段；12、换热段；13、第一换热管路；131、第一换热出口；132、第一换热入口；14、第二换热管路；141、第二换热出口；142、第二换热入口；15、凝汽器热阱；2、凝结水冷却装置；21、第一冷却管路；211、第一冷却水入口；212、第一冷却水出口；22、热阱凝结水出口；23、第二冷却管路；231、第二冷却水入口；232、第二冷却水出口；24、水室；3、凝结水箱；31、水箱箱体；32、水箱入口；33、水箱出口；34、支座。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

为了解决凝汽器热阱15和凝结水箱3中凝结水温度高的问题，可以采用增加一套凝结水冷却器的方式对凝结水进行降温，保证精处理系统的安全运行。对于湿冷机组，系统上凝结水冷却器可布置于凝结水泵进口；对于直接空冷机组，系统上凝结水冷却器可布置于凝结水泵进口，亦可布置于凝结水箱3进口。但，这些布置方式，主要存在以下问题：

其一、对于改造项目，主厂房内设备布置紧凑，凝结水冷却器的布置空间受限，将凝结水冷却器布置于热网首站等其他位置内，造成凝结水管道长度增加，系统阻力增加；

其二、凝结水冷却器选型和凝结水冷却器布置标高不合理，造成系统运行不稳定等。

为了解决凝结水温度高过程中产生的凝结水冷却器安装位置不合理的问题，本实用新型提供一种新型的凝结水冷却设备，以缩减凝结水管道长度、减小系统阻力、降低改造和运行成本。

其中，凝汽器热阱15：用于湿冷机组，凝汽器1底部的空旷空间，位于凝汽器1换热管束下方；凝结水箱3：用于直接空冷机组，乏汽经空冷岛冷却为凝结水后进入的设备，之后再经凝结水泵送入汽轮机回热系统。

结合图1-图3所示，本实用新型提供一种高背压供热系统的凝结水冷却设备的优选实施例，包括凝结水冷却装置2，凝结水冷却装置2内置于凝汽器热阱15或凝结水箱3中，凝结水冷却装置2内通入冷却水和凝结水，冷却水进入凝结水冷却装置2的冷侧作为冷源，凝结水进入凝结水冷却装置2的热侧作为热源，冷却水与凝结水在凝结水冷却装置2内进行换热，对凝结水进行冷却降温。其中，冷侧与热侧通过壁面隔开，冷却水与凝结水进行换热且不混合。

凝汽器热阱15或凝结水箱3内置凝结水冷却装置2，避免了由于凝结水冷却装置2外置而需要考虑的管道布置，构筑物设置等基础设施建设，同时避免了管道长度增加带来的系统阻力增加，并且避免了由于外置凝结水冷却装置2选型和布置位置不合理导致的系统运行不稳定等一系列的问题。高背压运行时投用内置的凝结水冷却装置2，正常工况运行时可以切断凝结水冷却装置2。

本实施例，替换常规的凝结水冷却装置2的安装方式，将凝结水冷却装置2集成在凝汽器热阱15或凝结水箱3内，减小凝结水冷却装置2占用的空间，便于对系统进行更新改造，缩减改造工作量，节省改造成本。

凝结水在凝结水冷却装置2内与冷却水进行换热，凝结水放热、冷却水吸热，以便凝结水进入下游精处理装置，满足下游精处理装置对凝结水温度的要求，并且吸热后的冷却水的热量可以用于供热系统，保证热量的充分利用。

进一步的，凝结水冷却装置2的凝结水入口与凝汽器热阱15或凝结水箱3连通。凝结水冷却装置2内通入在湿冷机组或直接空冷机组内做功后的乏汽转化为的凝结水，凝结水在凝结水冷却装置2内进行换热降温，以确保系统后续工序的稳定进行。

凝结水冷却装置2内置于凝汽器热阱15或凝结水箱3，凝结水冷却装置2的凝结水入口与凝汽器热阱15或凝结水箱3的凝结水直接对接，管线长度明显缩短，无需考虑管线布置空间和管线成本的问题，并且凝结水冷却装置2不占用外部空间，无需考虑凝结水冷却装置2的安装空间的问题。

其中，凝汽器1包括喉管段11、换热段12和凝汽器热阱15，凝汽器热阱15上设有热阱凝结水出口22，蒸汽进入凝汽器1的喉管段11、换热段12进行凝结，凝汽器1凝结得到的凝结水通过凝汽器热阱15进入凝结水冷却装置2进行换热降温，再沿热阱凝结水出口22流出。

凝结水箱3包括水箱箱体31、水箱入口32和水箱出口33，凝结水通过水箱入口32进入水箱箱体31，凝结水冷却装置2设于水箱箱体31内，水箱箱体31内的凝结水在凝结水冷却装置2内进行换热降温，再沿水箱出口33(即凝结水出口)流出。凝结水箱3可以设为卧式罐体，水箱箱体31上连接有支座34，支座34用来支撑凝结水箱3。

进一步的，凝汽器1的换热段12内设有换热管路，换热管路内通入冷却水，换热管路内的冷却水与换热段12的蒸汽进行换热以使蒸汽凝结为凝结水。具体的，凝汽器1内的换热管路至少包括对称设置的第一换热管路13和第二换热管路14，第一换热管路13和第二换热管路14内均通入冷却水。第一换热管路13和第二换热管路14的换热结构可以为现有的换热结构。凝结水冷却装置2内至少包括第一冷却管路21和第二冷却管路23，第一冷却管路21和第二冷却管路23也对称设置。

更进一步的，凝结水冷却装置2上连接有冷却水进水管路和冷却水出水管路，凝结水冷却装置2包括冷却循环管路，冷却循环管路的两端分别与冷却水进水管路和冷却水出水管路连通。冷却循环管路至少包括第一冷却管路21和第二冷却管路23。

冷却水进水管路上连接有流量调节阀，根据换热需求进行调节，用来调节向冷却循环管路的冷却水供应量，还能调节凝结水冷却装置2的启停。

凝结水冷却装置2使用热网回水作为冷却水来冷却高背压工况下冷凝后的凝结水，凝结水冷却装置2多为管壳式结构，冷却循环管路为用于换热的管束。

冷却循环管路内通入冷却水，冷却水在冷却循环管路的管内流动，凝结水在管外进行换热，热网回水与凝结水在冷却循环管路的管内、管外进行换热，保证快速、高效换热。

另一种形式，冷却循环管路内也可以通入凝结水，凝结水与管外的冷却水换热。

凝结水冷却装置2优选为管壳式结构，冷却循环管路优选为换热管束，冷却循环管路包括换热管，换热管呈蛇形分布，换热管包括光管、翅片管或螺旋扭管中的至少一种。

换热管贯穿管夹和\/或折流板和\/或支撑板，管夹、折流板、支撑板固定在凝结水冷却装置2的壳体内或凝汽器热阱15的壳体内或凝结水箱3的水箱箱体31内，管夹、折流板、支撑板起到支撑换热管的作用和导流凝结水的作用。

用于连接管夹、折流板、支撑板的壳体内，可以设有管夹、折流板、支撑板中的一种或多种，数量根据实际需要设置。

冷却循环管路的两端连接有水室24，水室24伸出凝汽器热阱15或凝结水箱3的壳体，冷却水进水管路和冷却水出水管路与冷却循环管路在水室24对接。水室24能够对冷却水进行缓冲和储存，同时，水室24用来对接冷却循环管路与冷却水进水管路、冷却水出水管路；水室24伸出凝汽器热阱15或凝结水箱3，方便冷却水出水管路、冷却循环管路与水室24对接。

进一步的，凝结水冷却装置2上连接有冷却水进水管路和冷却水出水管路，冷却水进水管路还连接凝汽器1的换热管路入口，冷却水出水管路还连接凝汽器1的换热管路出口。凝汽器1的换热段12的换热管路的冷源介质与凝结水冷却装置2内通入的冷却水均来自冷却水进水管路，且换热段12经过吸热的冷源介质与冷却水均排入冷却水出水管路，即凝汽器1与凝结水冷却装置2通过同一种冷源介质进行吸热降温，管路仅需在凝汽器1位置形成两条支路，排水管路汇集，简化冷却水进水管路、冷却水出水管路的管路结构。

凝汽器1与凝结水冷却装置2的冷源介质均为热网回水，利用凝结水的热量加热热网回水，充分利用余热。

凝结水冷却装置2与凝汽器1用于换热的冷源均来自冷却水进水管路，在凝结水冷却水与凝汽器1内吸热的冷却水流出后均回流到冷却水出水管路。具体的，凝汽器1的第一换热管路13上的第一换热入口132、第二换热管路14上的第二换热入口142均与冷却水进水管路连接，换热后，第一换热管路13上的第一换热出口131、第二换热管路14上的第二换热出口141均与冷却水出水管路连接；同时，凝结水冷却装置2上的第一冷却管路21的第一冷却水入口211、第二冷却管路23的第二冷却水入口231与冷却水进水管路连接，第一冷却管路21的第一冷却水出口212、第二冷却管路23的第二冷却水出口232与冷却水出水管路连接。

冷却水进水管路连接热网回水管路，热网回水作为冷却水对凝结水进行冷却降温，吸热后的热网回水回流到热网内，以便进行循环供热。

凝结水冷却装置2的一种优选实施例一：

凝结水冷却装置2包括冷却循环管路，冷却循环管路置于凝汽器热阱15或凝结水箱3中，冷却循环管路至少设有两组，冷却循环管路在凝汽器热阱15或凝结水箱3中对称分布。

冷却循环管路的端部连接水室24，水室24伸出凝汽器热阱15或凝结水箱3，水室24对接冷却水进水管路和冷却水出水管路。

冷却水进水管路向冷却循环管路的冷却水供应流量可调节。

每组冷却循环管路包括若干个换热管，换热管包括光管、翅片管或螺旋扭管中的至少一种，凝汽器热阱15的壳体或水箱箱体31内连接管夹、折流板、支撑板中的至少一个，以保证充分换热和换热管的结构稳定性。

凝结水冷却装置2的另一种优选实施例二：

与实施例一的区别在于，凝结水冷却装置2还包括壳体，冷却循环管路内置于壳体，壳体内置于凝汽器热阱15或凝结水箱3内，壳体内至少包括两组冷却循环管路，冷却循环管路在凝结水冷却装置2内对称分布。

凝结水冷却装置2的壳体内连接管夹、折流板、支撑板中的至少一个。

壳体上设有用来与凝汽器热阱15或凝结水箱3连通的接口，以保证凝结水进入到凝结水冷却装置2进行换热。

凝结水冷却装置2的结构形式多样，可以选用管壳式、板翅式、夹套式等多种形式的换热器结构。

将实施例一的凝结水冷却装置2安装于凝汽器热阱15中的工作过程：

对于湿冷机组，如图1和图2所示，凝结水冷却装置2采用蛇形管束的形式分左右两侧布置于凝汽器热阱15中，蛇形的换热管形式可采用光管、翅片管、螺旋扭管等，凝汽器热阱15中凝结水由四周流向两个热阱凝结水出口22，为了提高换热温差，凝结水冷却装置2中用于冷却的热网回水的流向与凝结水的流向整体上形成逆流。

凝结水冷却装置2的投用与切除通过阀门(图中未示出)控制。

系统上，将进入凝汽器1的热网回水分出一部分来，具体流量可通过阀门控制，分别通过第一冷却水入口211和第二冷却水入口231进入凝结水冷却装置2中，沿蛇形的换热管与凝结水换热后，分别由第一冷却水出口212和第二冷却水出口232流出，之后再与分别与第一换热出口131和第二换热出口141流出的经凝汽器1加热的热网回水混合后送出。

将实施例一的凝结水冷却装置2安装于凝结水箱3中的工作过程：

对于直接空冷机组，由于空冷岛代替了凝汽器1的功能，所以考虑将凝结水冷却装置2内置于凝结水箱3中，如图3所示，凝结水冷却装置2采用管壳式结构，两组凝结水冷却装置2的换热管束对称的布置于凝结水箱3的水空间内，凝结水冷却装置2的水室24和部分壳体位于凝结水箱3外。

系统上，部分热网回水通过管道分别接至第一冷却水入口211和第二冷却水入口231，进入凝结水冷却装置2管侧，与凝结水换热后，分别由第一冷却水出口212和第二冷却水出口232流出。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

设计图

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