[发明专利]风冷式冷凝器的三级热交换器

说明书

本发明涉及一种用于冷凝来自涡轮机的废蒸汽的V形热交换器。V形热交换器包括以V形几何形状放置的初级单排冷凝管、次级单排冷凝管和三级单排冷凝管。蒸汽供应歧管将废蒸汽供应到初级管的下端，并且在初级管中未冷凝的蒸汽在初级管的上端处被收集并且使用顶部连接歧管被输送到次级管。在次级管中未冷凝的蒸汽通过底部连接歧管进一步输送到三级管。三级管在其端部与用于排出不可冷凝气体的排出歧管耦接。

技术领域

本发明涉及一种热交换器，其用于冷凝来自例如发电厂的蒸汽轮机的废蒸汽。更具体地说，本发明涉及一种V形热交换器和一种包括两个V形热交换器的W形热交换器。

本发明还涉及一种包括V形热交换器或W形热交换器的风冷式冷凝器(ACC)。

根据本发明的另一方面，提供了一种使用风冷式冷凝器来冷凝来自蒸汽轮机的废蒸汽的方法。

背景技术

用于冷凝来自发电厂的蒸汽的各种风冷式冷凝器(ACC)类型在本领域中是已知的。这些风冷式冷凝器利用由平行布置的多个翅片式冷凝管形成的热交换器。翅片式冷凝管与周围空气接触，当蒸汽通过冷凝管时，蒸汽放出热量并最终被冷凝。通常，平行放置的多个冷凝管被分组以形成管束。热交换器可包括多个管束。

位于管束下方或上方的机动风扇分别产生通过冷凝管的强制通风或诱导通风。为了具有足够的风量来循环，风扇和热交换器相对于地板平面放置处于较高的高度。根据风冷式冷凝器的详细设计，需要例如4m至20m的高度。

冷凝管相对于水平面处于竖直位置或倾斜位置。这样，当在冷凝管中形成冷凝物时，冷凝物可以通过重力流到下管端部，在该下管端部，冷凝物被收集在与冷凝物收集罐连接的排水管中。

热交换器的一种众所周知的几何形状是这样的几何形状，其中冷凝管以△(delta)形几何形状布置，其中冷凝管从顶部蒸汽供应歧管接收废蒸汽，该顶部蒸汽供应歧管连接在冷凝管的上管端部。在这种几何形状下，当运行时，冷凝管中的蒸汽和冷凝物以相同的方向流动，即所谓的并流模式(也称为并行模式)。排水管与冷凝管的下端耦接，用于收集冷凝物。这些热交换器的冷凝管可以具有例如10至12米的长度。

热交换器的另一种几何形状是所谓的V形几何形状，其中冷凝管以V形几何形状定位。这种V形热交换器包括相对于竖直平面倾斜的第一组冷凝管和第二组冷凝管。在第一组管和第二组管之间形成张角δ，其中张角δ的典型值在40°和80°之间。

在美国专利US3707185中描述了基于V形的ACC的示例。在该示例中，多排冷凝管以V形几何形状放置，并且热交换器以逆流(counter-current)模式(也称为逆流(counter-flow)模式)运行，其中蒸汽和冷凝物沿相反方向流动。蒸汽供应歧管包括排放部分，以排放来自V形热交换器的每个冷凝管的冷凝物。冷凝管的上管端部连接排气阀，以抽出不可冷凝气体。该热交换器被称为单级热交换器，因为蒸汽在通过单个冷凝管的一次通行期间被冷凝。在该V形热交换器中，当蒸汽供应歧管将废蒸汽供应到冷凝管的下管端部时，蒸汽和冷凝物沿相反方向流动，即逆流模式。

在US3707185中描述的单级V形热交换器的问题之一是，由于在多排管道中变化的冷凝速率，在管中可能出现死区，该死区充满了不可冷凝气体。这降低了热交换器的效率。此外，由于不可冷凝气体的这种无效的排放，在冬季可能发生管束中冷凝物的冻结，并且引起冷凝管的严重损坏。

在专利出版物US7096666中，描述了一种具有V形热交换器的ACC，其中V形热交换器包括具有10米管长的单排冷凝管。在运行时，该热交换器采用两级冷凝方案。第一级冷凝器的冷凝管以V形几何形状放置，并设计成在蒸汽穿过第一冷凝管之后，并非所有的蒸汽都被冷凝。在US7096666中，在第一次穿过冷凝管期间未冷凝的蒸汽在上管端部收集，并通过传输管传输到以逆流模式运行的第二级冷凝器。该第二级冷凝器位于垂直于上述竖直平面的平面中，并且第二级冷凝器使用专用风扇来产生通过第二级冷凝器的气流。第二级冷凝器被配置为提取不可冷凝的气体。