CN111991925B - 带有斜疏水槽的旋叶分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种带有斜疏水槽的旋叶分离器，包括外筒和内筒，所述内筒的一端安装在外筒内，所述内筒的另一端延伸到外筒的外部。所述内筒包括入口发展段和内筒上升段，所述入口发展段中安装有旋叶，所述内筒上升段沿周向布置有多个疏水孔。疏水孔采用下部宽、上部窄的斜疏水槽，所述斜疏水槽径向倾斜布置。所述内筒上升段的外部设置有下降通道，所述疏水孔与下降通道连通，所述内筒上升段的顶部通过侧部排水口与下降通道连接，本发明疏水孔流通截面能够适应旋叶下游逐渐扩散至壁面的液相随着高度逐渐减少的趋势，减少蒸汽对液滴夹带，提高旋叶分离器的分离效率，同时减少内筒压降。

Description

带有斜疏水槽的旋叶分离器
技术领域
本发明涉及核电站汽水分离领域，具体地，涉及一种带有斜疏水槽的旋叶分离器。
背景技术
压水堆核电站分为两个封闭式回路。一回路为核岛，用于将核能转化为热能。二回路为常规岛，二回路中的冷却剂通过与一回路交换热量产生蒸汽驱动汽轮机发电。其中，蒸汽发生器为压水堆一、二回路的边界。一回路中的单相液态水通过蒸汽发生器内U型管与二回路循环水进行热交换，二回路冷却剂获得热量后通过汽水分离器分离，一部分蒸汽进入汽轮机发电，另一部分液态水继续进行热交换。
汽水分离器是核电站二回路的重要设备，二回路通过蒸汽发生器与一回路系统进行换热得到蒸汽，蒸汽的湿度直接影响蒸汽的品质，湿蒸汽经汽水分离器后分离大部分液相，随后进入汽轮机进行做功。蒸汽发生器产生的饱和蒸汽通常是携带大量液滴的高速湿蒸汽流，未经处理的湿蒸汽流会对汽轮机叶片造成冲击磨损，导致汽轮机通流部分和过热器管道积盐，降低了汽轮机的效率和可靠性。因此，蒸汽发生器中通常设置汽水分离器将液滴从蒸汽中除去，保障核电站的发电效率和汽轮机的安全性能。
蒸汽发生器中的汽水分离器通常由离心分离(离心式旋叶分离器)、重力分离(旋叶分离器和干燥器间的空间)、二级分离(波纹板分离)三部分组成。其中，旋叶分离器对湿蒸汽液滴分离任务承担超过80％以上，因此，旋叶分离器的分离效率对二回路中的蒸汽品质影响巨大。旋叶分离器装置中气液混合物在旋叶的作用下液滴往壁面迁移，气体则聚集在流道中心位置，液滴在壁面聚集逐渐形成液膜，液膜达到较大厚度后在气体作用下易发生破碎，造成二次液滴夹带，影响分离效果。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种带有斜疏水槽的旋叶分离器。
根据本发明提供的一种带有斜疏水槽的旋叶分离器，包括外筒和内筒，所述内筒的一端安装在外筒的内部，所述内筒的另一端延伸到外筒的外部；
所述内筒包括入口发展段和内筒上升段；
所述入口发展段中安装有旋叶，所述内筒上升段沿周向布置有多个疏水孔；
所述内筒上升段的外部设置有下降通道，所述疏水孔与下降通道连通，所述内筒上升段的顶部通过侧部排水口与下降通道连接。
优选地，所述外筒的内部设置有固定隔板；
所述固定隔板将外筒分割为第一容纳空间和第二容纳空间。
优选地，还包括下部外筒排水通道和上部外筒排水通道；所述下降通道设置在第一容纳空间中，所述上部外筒排水通道设置在第二容纳空间并通过固定隔板与第一容纳空间连接；
所述下部外筒排水通道安装在外筒的外部并与第二容纳空间相连通。
优选地，所述内筒上升段的顶部设置有内筒节流环，所述内筒节流环与内筒上升段之间形成侧部排水口。
优选地，所述疏水孔采用斜疏水槽，所述斜疏水槽与旋叶的倾斜方向相同。
优选地，所述斜疏水槽径向倾斜布置，且所述斜疏水槽与内筒壁面法向呈30°夹角。
优选地，所述斜疏水槽沿内筒轴向向上的方向逐渐变窄，所述斜疏水槽上的疏水槽流道呈下部宽、上部窄的结构。
优选地，所述斜疏水槽沿内筒周向均匀布置。
优选地，还包括外筒导气通道，所述外筒导气通道安装在固定隔板上且所述外筒导气通道将第一容纳空间与第二容纳空间连通。
优选地，所述旋叶上设置有多个叶片，多个所述叶片沿旋叶的周向均匀布置。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明疏水孔流通截面能够适应旋叶下游扩散至壁面的液相随着高度逐渐减少的趋势，既能够保障在旋叶出口以上较低区域及时排出壁面聚集形成的大量液膜，同时在较高的区域降低疏水孔面积，减少从疏水孔中流通的蒸汽，从而减少蒸汽对液滴夹带，提高旋叶分离器的分离效率，同时减少内筒压降。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提出的旋叶分离器整体结构图；
图2为图1中A区域的局部放大示意图；
图3为本发明中斜疏水槽的平面示意图；
图4为本发明中斜疏水槽的正视示意图；
图5为图4中沿虚线截面的结构示意图；
图6为内筒横截面的斜疏水槽的俯视示意图。
图中示出：
入口发展段1 下降通道7 斜疏水槽13
旋叶2 第二容纳空间8 疏水空间14
内筒上升段3 第一容纳空间9 固定隔板15
疏水孔4 下部外筒排水通道10 疏水通道16
侧部排水口5 上部外筒排水通道11 外筒100
内筒节流环6 外筒导气通道12 内筒200
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种带有斜疏水槽的旋叶分离器，具有蒸汽下携带少、液滴夹带少，能够提高分离效率和降低压降。如图1、图2所示，包括外筒100和内筒200，所述内筒200的一端安装在外筒100的内部，所述内筒200的另一端延伸到外筒100的外部，如图6所示，所述内筒200的内部形成疏水通道16，所述内筒200包括入口发展段1和内筒上升段3，所述入口发展段1中安装有旋叶2，所述内筒上升段3沿周向布置有多个疏水孔4；所述内筒上升段3的外部设置有下降通道7，所述疏水孔4与下降通道7连通，所述内筒上升段3的顶部通过侧部排水口5与下降通道7连接。本发明疏水孔流通截面能够适应旋叶下游逐渐扩散至壁面的液相随着高度逐渐减少的趋势，既能够保障在旋叶出口以上较低区域及时排出壁面聚集形成的大量液膜，同时在较高的区域降低疏水孔面积，减少从疏水孔中流通的蒸汽，从而减少蒸汽对液滴夹带，提高旋叶分离器的分离效率，同时减少内筒压降。
具体地，如图1所示，本发明还包括下部外筒排水通道10和上部外筒排水通道11，下部外筒排水通道10用于导出下降通道7排出的水，所述外筒100的内部设置有固定隔板15；所述固定隔板15将外筒100分割为第一容纳空间9和第二容纳空间8；所述下降通道7设置在第一容纳空间9中，所述上部外筒排水通道11设置在第二容纳空间8并通过固定隔板15与第一容纳空间9连接；所述下部外筒排水通道10安装在外筒100的外部并与第二容纳空间8相连通。
本发明外筒100上下两部分由固定隔板15隔开，通过下部外筒排水通道10和上部外筒排水通道11收集两部分排水量，可在排水通道上安装流量计对各部分排水量进行统计。同时实验中发现外筒100所有排水孔均始终处于液封状态，外筒100通过外筒导气通道12连通可保持外筒100内压力稳定，同时旋叶分离器损失蒸汽可由下降通道7进入上部外筒排水通道11后由装置出口排出，从而提高蒸汽质量，减少内筒压降，降低水蒸气旁流，达到提升汽水分离器出口蒸汽质量的效果。
具体地，如图1所示，所述内筒上升段3的顶部设置有内筒节流环6，用于导出内筒蒸汽，所述内筒节流环6与内筒上升段3之间形成侧部排水口5。
具体地，如图1所示，所述疏水孔4采用斜疏水槽13，所述斜疏水槽13下部宽上部窄，所述斜疏水槽13的内部空间形成疏水空间14。斜疏水槽13的倾斜方向与旋叶2上叶片的倾斜方向相同，斜疏水槽13与内筒200轴向成30°夹角，如图3所示。
进一步地，所述斜疏水槽13朝向下降通道7的方向开孔，所述斜疏水槽13的开孔方向与内筒上升段3内壁的法向呈30°夹角，如图4所示。本发明采用下部宽上部窄的斜疏水槽，与传统的圆型疏水孔相比，更能适应分离水量下部多、较高区域少的特点，下部面积大有利于大量分离水的排出，液膜不会持续累积，降低气体对液滴的夹带；上部区域分离水少，疏水槽面积小，能够将分离水排出，同时避免了面积过大，气体在疏水孔中流通，减少蒸汽的下携带。
具体地，如图1、图3所示，在一个优选例中，所述斜疏水槽13沿内筒200周向均匀布置。
具体地，如图1所示，还包括外筒导气通道12，所述外筒导气通道12安装在固定隔板15上且将第一容纳空间9与第二容纳空间8连通，所述内筒上升段3内部的蒸汽通过内筒节流环6排出，外筒导气通道12连通第一容纳空间9与第二容纳空间8，维持外筒100压力的稳定。
本发明工作过程中，气液混合物经入口发展段1后充分发展，经过旋叶2区域，所述旋叶2上设置有旋转叶片。斜疏水槽位于旋叶2上方内筒200壁面。斜疏水槽13沿内筒200圆周壁面均匀排布，疏水孔4具体结构如图3所示，斜疏水槽倾斜方向与旋叶2出口同向，与内筒200轴向方向呈30°倾角,斜疏水槽流道面积沿内筒200升高的方向逐渐变窄，斜疏水槽朝向下降通道7出口开孔，与内筒上升段3内壁的法向成30°,斜疏水槽上方存在侧部排水口5，如图2所示，用于排出未被疏水孔4导出的壁面液膜。内筒上升段3出口具有节流环6，用于导出内筒200内的蒸汽。第二容纳空间8底部存在10下部外筒排水通道，用于导出下降通道排出的水。第一容纳空间9底部存在上部外筒排水通道11，用于导出重力作用下第一容纳空间9中积存的水。第一容纳空间9和第二容纳空间8间存在外筒导气通道12，用于向第一容纳空间9中输送由下降通道7排出的蒸汽，维持外筒压力稳定。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“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申请和简化描述，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申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种带有斜疏水槽的旋叶分离器，其特征在于，包括外筒(100)和内筒(200)，所述内筒(200)的一端安装在外筒(100)的内部，所述内筒(200)的另一端延伸到外筒(100)的外部；
所述内筒(200)包括入口发展段(1)和内筒上升段(3)；
所述入口发展段(1)中安装有旋叶(2)，所述内筒上升段(3)沿周向布置有多个疏水孔(4)；
所述内筒上升段(3)的外部设置有下降通道(7)，所述疏水孔(4)与下降通道(7)连通，所述内筒上升段(3)的顶部通过侧部排水口(5)与下降通道(7)连接；
所述外筒(100)的内部设置有固定隔板(15)；
所述固定隔板(15)将外筒(100)分割为第一容纳空间(9)和第二容纳空间(8)；
所述内筒上升段(3)的顶部设置有内筒节流环(6)，所述内筒节流环(6)与内筒上升段(3)之间形成侧部排水口(5)；
所述疏水孔(4)采用斜疏水槽(13)，所述斜疏水槽(13)与旋叶(2)的倾斜方向相同；
所述斜疏水槽(13)沿内筒(200)轴向向上的方向逐渐变窄，所述斜疏水槽(13)上的疏水槽流道呈下部宽、上部窄的结构。
2.根据权利要求1所述的带有斜疏水槽的旋叶分离器，其特征在于，还包括下部外筒排水通道(10)和上部外筒排水通道(11)；所述下降通道(7)设置在第一容纳空间(9)中，所述上部外筒排水通道(11)设置在第二容纳空间(8)并通过固定隔板(15)与第一容纳空间(9)连接；
所述下部外筒排水通道(10)安装在外筒(100)的外部并与第二容纳空间(8)相连通。
3.根据权利要求1所述的带有斜疏水槽的旋叶分离器，其特征在于，所述斜疏水槽(13)径向倾斜布置，且所述斜疏水槽(13)与内筒(200)壁面法向呈30°夹角。
4.根据权利要求1所述的带有斜疏水槽的旋叶分离器，其特征在于，所述斜疏水槽(13)沿内筒(200)周向均匀布置。
5.根据权利要求1所述的带有斜疏水槽的旋叶分离器，其特征在于，还包括外筒导气通道(12)，所述外筒导气通道(12)安装在固定隔板(15)上且所述外筒导气通道(12)将第一容纳空间(9)与第二容纳空间(8)连通。
6.根据权利要求1所述的带有斜疏水槽的旋叶分离器，其特征在于，所述旋叶(2)上设置有多个叶片，多个所述叶片沿旋叶(2)的周向均匀布置。
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