[发明专利]一种双通道加热器疏水冷却段进口结构及设计方法

说明书

本发明公开了一种双通道加热器疏水冷却段进口结构及设计方法，本发明是给传统的加热器虹吸入口处进行改型优化设计，引入新增设计分离隔板形成虹吸段双通道入口，同时延伸流动下游侧疏水冷却端板，使得双通道进一步形成高、低水位通道入口。新设计的一系列的扰流栅格均匀地镶嵌安装在上、下游疏水冷却端板内端面以及分离隔板的内外端面。此外，虹吸段入口加工为渐缩型线入口通道，渐缩通道进出口面积缩放比以及渐缩线启始扩张位置，可根据疏水冷却段运行水位最优为优化目标，通过数值仿真优化后确定。造型设计时是通过改变控制型线上控制点的坐标，来调整控制型线的曲率分布来实现。

技术领域

本发明属于汽轮机发电领域，具体涉及一种双通道加热器疏水冷却段进口结构及设计方法。

背景技术

当前大型热力发电厂系统设计时广泛采用回热循环，回热循环通过配置给水加热器来实现。给水加热器是提高热力发电厂经济性的重要设备，根据给水加热器内汽水换热方式的不同，通常在结构上区分为过热段、饱和段及疏冷段。加热器的过热段是利用汽轮机级段过热抽汽的显热来加热形管内的给水，蒸汽经隔板多道折流后，过热蒸汽会被冷却至高于饱和温度25℃-30℃；饱和段利用抽汽的潜热来加热形管内的给水，蒸汽与管外避免接触，由于壁面温度低于蒸汽饱和温度，蒸汽被冷凝成水；疏冷段则是利用凝结水的显热来加热形管内的给水。设立疏冷端使得疏水出口温度低于饱和温度，并使疏水出口温度与高加给水温度差为5.6℃-8.3℃，大机组一般为5.6℃。当前工程设计中，疏冷段主要采用虹吸式结构，通过虹吸孔口将疏冷段外的饱和水抽吸到疏冷段内并送至下一级加热器。当前受电力调峰等因素的影响，发电机组运行工况复杂，加热器不仅要在额定工况下运行，同时还可能承受各种非正常工况的影响，因此加热器水位将出现明显的上下波动现象。常用的加热器疏冷段为单通道平面端壁设计形式，当工况变化导致加热器水位摆动时，虹吸式结构的平衡状态极易被破坏，部分饱和段蒸汽将会进入到疏冷段内，这导致汽液两相流动现象的发生，使得加热器疏水端差增大，进而加剧了下一级加热器管壁冲刷从而使管壁变薄，严重者出现爆管等安全事故。

因此，研发适用于加热器宽域水位运行的加热器疏水冷却段结构，对发电汽轮机组的常态化宽负荷运行的安全性保障具有十分重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种双通道加热器疏水冷却段进口结构及设计方法，旨在解决由汽轮机负荷快速变化引起的加热器水位大幅摆动工况下，保障疏水冷却段虹吸稳定性的技术需求。

为了达到上述目的，一种双通道加热器疏水冷却段进口结构，包括加热器疏水冷却段上游侧疏水冷却端板和加热器疏水冷却段下游侧疏水冷却端板，加热器疏水冷却段上游侧疏水冷却端板和加热器疏水冷却段下游侧疏水冷却端板之间为加热器疏水冷却段虹吸段入口，加热器疏水冷却段虹吸段入口上设置有加热器疏水冷却段分离隔板，加热器疏水冷却段分离隔板将加热器疏水冷却段虹吸段入口分隔为加热器疏水冷却段高水位通道入口和加热器疏水冷却段低水位通道入口。

加热器疏水冷却段虹吸段入口设置在加热器疏水冷却段上游侧疏水冷却端板和加热器疏水冷却段下游侧疏水冷却端板中轴线位置，加热器疏水冷却段高水位通道入口和加热器疏水冷却段低水位通道入口的流通面积相等。

加热器疏水冷却段下游侧疏水冷却端板的径向投影长度大于加热器疏水冷却段上游侧疏水冷却端板的径向投影长度。

加热器疏水冷却段上游侧疏水冷却端板和加热器疏水冷却段下游侧疏水冷却端板的内端面以及加热器疏水冷却段分离隔板的内外端面上均设置有为扰流栅格。

扰流栅格的结构为正方形、长方型、圆孔型或蜂窝孔型。

加热器疏水冷却段虹吸段入口为渐缩型，渐缩型线入口通道渐缩角α的取值范围为0°～45°。

一种双通道加热器疏水冷却段进口结构的设计方法，包括以下步骤：