[发明专利]一种流动引导型加热器疏水冷却段进口结构及设计方法

说明书

本分明公开了一种流动引导型加热器疏水冷却段进口结构及设计方法，本发明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上设置若干导流叶栅，形成了出口通流面积相等的导流叶栅通道，引流孔出口均匀地开设于导流叶栅通道上部，引流孔进口开设于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下端面，引流孔的设置充分利用了进出口处的压差动力，使得疏水冷冷却段进口处高压区的疏水在压力梯度的驱动下可直接到达疏水冷却段内部，这有助于进一步提升疏水冷却段的虹吸能力，最终到提高虹吸结构性能和改善低虹吸结构稳定性。

技术领域

本发明属于汽轮机发电领域，具体涉及一种流动引导型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，提供一种流动引导型加热器疏水冷却段进口结构及设计方法，能够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，一种流动引导型加热器疏水冷却段进口结构，包括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上的若干导流叶栅，相邻的导流叶栅组成导流叶栅通道，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底部开设有引流孔进口，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端面上开设有引流孔出口，引流孔出口置于导流叶栅通道上部。

导流叶栅通道从上至下呈渐缩型。

导流叶栅通道的中脊线由多阶贝塞尔曲线生成。

所有导流叶栅通道的面积相同。

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共同组成加热器疏水冷却段虹吸段入口。

一种流动引导型加热器疏水冷却段进口结构的设计方法，包括以下步骤：

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上布设若干导流叶栅，使相邻的导流叶栅组成导流叶栅通道；

导流叶栅进口边楔角φ取值范围均为15°～60°。导流叶栅转折角β取值范围105°～155°；

导流叶栅径向长度B小于疏水冷却端板径向尺寸H，计算方法如下：

H＝B+ΔR

其中：ΔR为5％-15％H；