[发明专利]用于从气体或蒸气流中分离水滴的装置

说明书

技术领域

本公开涉及一种设备，其能够从流过设备的气体或蒸气中分离出液滴。在下面的公开内容中，该设备将被称为水分分离器。该水分分离器设备特别地与包括V形(chevron-type)板的设备相关。本发明特别地与一种水分分离器相关，其适于用在包括蒸汽涡轮的用于发电的电力设施中。

背景技术

水分分离器特别地用在发电和制造工业中。例如，蒸汽涡轮电力设施常常包括水分分离器以最小化驱动蒸汽涡轮的加压蒸汽中的水滴的量并从而最小化由于腐蚀和侵蚀而造成的蒸汽涡轮叶片和其它构件损坏的风险。水分分离器设置在电力设施中以使蒸汽流在其进入涡轮之前经受水分分离。

由美国专利号4,342,570已知的一种水分分离器包括叠置的平行并间隔开的波纹片(wafer)或V形板束，其容纳于螺栓连接到支撑结构的面板中。穿孔的板件螺栓连接到支撑结构并位于以均匀方式分配湿蒸汽迎面流的面板的上游。波纹片定位成使得波纹与蒸汽流方向成直角。当蒸汽在平行并间隔开的片之间流动并且通过波纹时，这给予蒸汽波状的运动，从而使得比周围蒸汽具有更多惯量的水滴被波纹拦截，而不是保持夹带在蒸汽中。波纹片相对于水平面向下倾斜成一定角度，从而使得捕获的液滴沿着波纹的槽向下运动到沟(gutter)中，沟设置成在水离开波纹板时捕获水。水通过连接到沟末端的排放管从水分分离器移除。

EP462687公开了一种水分分离器，其具有间隔开的叶片的堆叠，其包括设置成形成之字形轮廓的部件。气体或蒸气流流过在叶片之间的空间，从而接触叶片的之字形。叶片的各部件具有上游和下游腔，在其中水滴可被收集并向下运动，并且水可在叶片底端收集。部件上的腔要求在叶片之间的空间具有给定的最小尺寸。

EP1755763公开了一种进一步的水分分离器设备，其具有间隔开的平行成型板，在其之间通过蒸气流。该设备包括一个或多个与蒸气流动方向成直角延伸的肋，并设计成产生流动阻力。成型板基本上是波纹板，其包括在其轮廓最高部处的凸出或凹陷，该凸出或凹陷与蒸气流动方向相反地引导，并设计成捕捉水分并引导其到收集容器。

发明内容

本发明涉及一种水分分离设备，其具有相比于现有技术设备提高的分离效率。

一种根据本发明的水分分离器，包括，

外壳，其具有具有流动方向的蒸气或气体流的进口，

多个波纹叶片，其在外壳内彼此平行且均匀间隔地设置并垂直地定向，并且其中波纹叶片关于蒸气流过设备的方向设置，使得波纹与蒸气流的方向成直角延伸。

各叶片包括与蒸气流进口相对的后缘，其大致是平的并且没有波纹。

已经经由进口进入水分分离器的蒸气或气体，其分布在波纹叶片上并在叶片之间流动并通过。当水分接触叶片的具有周期性间隔的成型最低部(minima)和最高部(maxima)的叶片轮廓时，其被迫进入波动的路径，由此在蒸气中夹带的且具有更大惯量的水分在波纹中被捕获。蒸气流经由后缘离开叶片。

特别地，根据本发明，各叶片的后缘包括器件，其引导在其表面上的具有液滴和/或薄膜形式的水分，以使水分收集并流向叶片后缘的底端或回到叶片的波纹部分，其中水膜可沿着一个波纹向下流至叶片底部。引导水分的器件可为后缘本身的在其端部具有U形的一部分、附接于后缘的装置、或在后缘表面上的轮廓。

在叶片的后缘上的这种措施允许经由后缘从蒸气或气体流中除去水分，而无需在叶片的波纹部分上的凹陷。通过借助于本发明的特征改型后缘，可减少后缘附近的水膜的累积并防止叶片后缘附近由于水滴引起的V形分离器叶片过度负荷。在蒸汽流离开板时水进入蒸汽流的任何再夹带可被减少乃至防止。由于保证了后缘处的水滴收集，相邻板之间的间隔可保持较小。在波纹叶片之间的更小间隔实现了更大的分离效率。由此，根据本发明的水分分离器设备的总分离效率相比于现有技术中的水分分离器增加。

水分分离器允许收集在叶片后缘处残留的水分。所得蒸汽流中夹带的液滴的数量和大小都将被有效的降低。

如果在蒸汽涡轮电力设施中，水分分离器在蒸汽涡轮之前安装，本发明的措施实现了蒸汽涡轮部件的腐蚀和侵蚀风险的降低。同样地，本发明的措施实现了蒸汽涡轮增加的操作寿命。如果在蒸汽涡轮电力设施中，水分分离器在再热器管束之前安装，蒸汽涡轮位于再热器管束之后，则水分分离器设备提高的分离效率可实现在再热器中将需要更少的加热蒸汽，其因而有益于涡轮的总体性能。

叶片的波纹可以是任何种类的周期性轮廓，例如正弦波形状，或对称的三角形形状。