用于從氣體或蒸氣流中分離水滴的裝置制造方法
【專利摘要】一種用于蒸汽渦輪電力設施的用于從蒸氣或氣體流中分離水分的水分分離器，包括具有波紋部分(3a，3b)和后緣(4)的葉片(3)的束。后緣(4)包括在后緣(4)表面上收集水分的器件。這些器件可包括夾狀的配件(5)，或后緣本身為U形。在后緣(4)上的收集器件有助于水分分離器總的水分分離效率，并有助于降低由蒸汽流驅(qū)動的蒸汽渦輪損壞的風險。
【專利說明】用于從氣體或蒸氣流中分離水滴的裝置
【技術領域】
[0001]本公開涉及一種設備，其能夠從流過設備的氣體或蒸氣中分離出液滴。在下面的公開內(nèi)容中，該設備將被稱為水分分尚器。該水分分尚器設備特別地與包括V形(chevron-type)板的設備相關。本發(fā)明特別地與一種水分分離器相關，其適于用在包括蒸汽渦輪的用于發(fā)電的電力設施中。
【背景技術】
[0002]水分分離器特別地用在發(fā)電和制造工業(yè)中。例如，蒸汽渦輪電力設施常常包括水分分離器以最小化驅(qū)動蒸汽渦輪的加壓蒸汽中的水滴的量并從而最小化由于腐蝕和侵蝕而造成的蒸汽渦輪葉片和其它構件損壞的風險。水分分離器設置在電力設施中以使蒸汽流在其進入渦輪之前經(jīng)受水分分離。
[0003]由美國專利號4，342，570已知的一種水分分離器包括疊置的平行并間隔開的波紋片(wafer)或V形板束，其容納于螺栓連接到支撐結構的面板中。穿孔的板件螺栓連接到支撐結構并位于以均勻方式分配濕蒸汽迎面流的面板的上游。波紋片定位成使得波紋與蒸汽流方向成直角。當蒸汽在平行并間隔開的片之間流動并且通過波紋時，這給予蒸汽波狀的運動，從而使得比周圍蒸汽具有更多慣量的水滴被波紋攔截，而不是保持夾帶在蒸汽中。波紋片相對于水平面向下傾斜成一定角度，從而使得捕獲的液滴沿著波紋的槽向下運動到溝(gutter)中，溝設置成在水離開波紋板時捕獲水。水通過連接到溝末端的排放管從水分分離器移除。
[0004]EP462687公開了一種水分分離器，其具有間隔開的葉片的堆疊，其包括設置成形成之字形輪廓的部件。氣體或蒸氣流流過在葉片之間的空間，從而接觸葉片的之字形。葉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運動，并且水可在葉片底端收集。部件上的腔要求在葉片之間的空間具有給定的最小尺寸。
[0005]EP1755763公開了一種進一步的水分分離器設備，其具有間隔開的平行成型板，在其之間通過蒸氣流。該設備包括一個或多個與蒸氣流動方向成直角延伸的肋，并設計成產(chǎn)生流動阻力。成型板基本上是波紋板，其包括在其輪廓最高部處的凸出或凹陷，該凸出或凹陷與蒸氣流動方向相反地引導，并設計成捕捉水分并引導其到收集容器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明涉及一種水分分離設備，其具有相比于現(xiàn)有技術設備提高的分離效率。
[0007]一種根據(jù)本發(fā)明的水分分離器，包括，
[0008]外殼，其具有具有流動方向的蒸氣或氣體流的進口，
[0009]多個波紋葉片，其在外殼內(nèi)彼此平行且均勻間隔地設置并垂直地定向，并且其中波紋葉片關于蒸氣流過設備的方向設置，使得波紋與蒸氣流的方向成直角延伸。
[0010]各葉片包括與蒸氣流進口相對的后緣，其大致是平的并且沒有波紋。
[0011]已經(jīng)經(jīng)由進口進入水分分離器的蒸氣或氣體，其分布在波紋葉片上并在葉片之間流動并通過。當水分接觸葉片的具有周期性間隔的成型最低部(minima)和最高部(maxima)的葉片輪廓時，其被迫進入波動的路徑，由此在蒸氣中夾帶的且具有更大慣量的水分在波紋中被捕獲。蒸氣流經(jīng)由后緣離開葉片。
[0012]特別地，根據(jù)本發(fā)明，各葉片的后緣包括器件，其引導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葉片后緣的底端或回到葉片的波紋部分，其中水膜可沿著一個波紋向下流至葉片底部。引導水分的器件可為后緣本身的在其端部具有U形的一部分、附接于后緣的裝置、或在后緣表面上的輪廓。
[0013]在葉片的后緣上的這種措施允許經(jīng)由后緣從蒸氣或氣體流中除去水分，而無需在葉片的波紋部分上的凹陷。通過借助于本發(fā)明的特征改型后緣，可減少后緣附近的水膜的累積并防止葉片后緣附近由于水滴引起的V形分離器葉片過度負荷。在蒸汽流離開板時水進入蒸汽流的任何再夾帶可被減少乃至防止。由于保證了后緣處的水滴收集，相鄰板之間的間隔可保持較小。在波紋葉片之間的更小間隔實現(xiàn)了更大的分離效率。由此，根據(jù)本發(fā)明的水分分離器設備的總分離效率相比于現(xiàn)有技術中的水分分離器增加。
[0014]水分分離器允許收集在葉片后緣處殘留的水分。所得蒸汽流中夾帶的液滴的數(shù)量和大小都將被有效的降低。
[0015]如果在蒸汽渦輪電力設施中，水分分離器在蒸汽渦輪之前安裝，本發(fā)明的措施實現(xiàn)了蒸汽渦輪部件的腐蝕和侵蝕風險的降低。同樣地，本發(fā)明的措施實現(xiàn)了蒸汽渦輪增加的操作壽命。如果在蒸汽渦輪電力設施中，水分分離器在再熱器管束之前安裝，蒸汽渦輪位于再熱器管束之后，則水分分離器設備提高的分離效率可實現(xiàn)在再熱器中將需要更少的加熱蒸汽，其因而有益于渦輪的總體性能。
[0016]葉片的波紋可以是任何種類的周期性輪廓，例如正弦波形狀，或?qū)ΨQ的三角形形狀。
[0017]各葉片的后緣成形為大致平坦形狀，其具有第一和第二側，以及短和長的邊緣。短邊緣在蒸氣流的方向上伸展，而長邊緣平行于葉片的最高部和最低部的波紋延伸。各葉片在其后緣上或后緣內(nèi)設置器件以收集水滴或水膜，并引導它們到葉片的底部，在那里其被收集在容器中且從設備中排出。
[0018]在本發(fā)明的第一實施例中，各葉片的后緣包括夾，其沿著后緣的長側的部分長度延伸，包圍后緣的長側的端面，并沿著其第一和第二側朝波紋延伸。夾可例如借助于點焊附接至后緣。
[0019]在一個變型中，當從與波紋的最高部成直角的橫截面觀察時，夾平行于后緣的第一和第二側表面延伸。夾延伸越過后緣的一小部分，其中，夾的一個邊緣從后緣的端面延伸至波紋的起點，其中特別地，夾的邊緣從后緣的端面沿向下的方向朝波紋延伸。例如，邊緣可在精確的垂直方向延伸。在該實施例的特別變型中，在頂視圖中，夾具有三角形形狀，其中三角形的夾具有面向蒸氣流并垂直地向下延伸的長側。
[0020]三角形形狀的夾實現(xiàn)水滴或水膜通過向下延伸的夾邊緣朝波紋回轉，其中水分將沿著波紋流到后緣的底部，在那里其可被收集并從設備移除。
[0021]在本發(fā)明的又一實施例中，各葉片的后緣包括夾，其沿著后緣長側的全部長度延伸，包圍后緣的長側的端面，并沿著它的第一側和第二側朝波紋延伸。當從與波紋的最高部成直角的其橫截面看時，夾與后緣的第一和第二側表面成一定角度延伸。與后緣的第一側相比，夾可具有跨第二側的不同的范圍。在特別的變型中，夾延伸越過第二側的寬度，直至葉片的波紋起始端(onset)，并在弟一側其僅延伸跨過部分后緣覽度，在夾的端部和波紋的起始端之間留下部分后緣空余(free)。
[0022]在一個特別的變型中，夾的端部具有倒圓或倒角的輪廓，以便使液滴容易地進入所述空間。水膜將經(jīng)過倒圓或倒角的輪廓端部進入在夾和后緣表面之間的空間，并沿該表面行進至葉片的底部以被收集。
[0023]在本發(fā)明的又一實施例中，后緣本身成形為在后緣平面上彎曲延伸成U形的第二形狀。
[0024]U形彎曲的后緣包括第一側和第二側，其形成U形的兩部分。在該實施例中，后緣從最后的波紋端部沿著后緣的第一側延伸，在波紋最高部的方向上形成輕微升高，然后形成U形轉折并然后最終朝向最后波紋的端部延伸后緣的第二側。水膜可在由彎曲所形成的空間內(nèi)部收集并流向葉片的底部。
[0025]在又一實施例中，后緣在其平面表面上包括一個或多個凹槽，其沿平行于波紋的最高部和最低部延伸到葉片的底端。表面上的液滴將在凹槽中收集并流到葉片的底部。
[0026]在又一實施例中，后緣在其最后邊緣包括延伸離開第一和第二側兩者的凸出。當從與波紋的最高部的方向成直角的橫截面看時，凸出從后緣的端部朝波紋延伸。例如，凸出與后緣一起具有箭頭的橫截面形狀。水分可在后緣表面和凸出之間的空間中收集，并被引至葉片的底部。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1示出如可設置在根據(jù)本發(fā)明的水分分離器中的波紋葉片束的透視圖。
[0028]圖2a示出根據(jù)本發(fā)明的水分分離器的實施例的單個波紋葉片，并且特別地，具有夾狀器件以收集水分的后緣。
[0029]圖2b示出圖2a中的波紋葉片沿著線II b_II b的橫截面。
[0030]圖3a示出根據(jù)本發(fā)明的水分分離器的實施例的單個波紋葉片，并且特別地，具有又一實施例中的設置在后緣中間區(qū)域的夾狀器件以引導水分到葉片底部的后緣。
[0031]圖3b示出圖3a中的波紋葉片沿著線IIIb-1IIb的橫截面。
[0032]圖4a示出根據(jù)本發(fā)明的水分分離器的實施例的單個波紋葉片，并且特別地，具有U形彎曲器件以收集水分的后緣。
[0033]圖4b示出圖4a中的波紋葉片沿著線IVb-1Vb的橫截面。
[0034]圖5a示出根據(jù)本發(fā)明的水分分離器的又一實施例的單個的波紋葉片，其具有在后緣表面上賦予的凹槽。
[0035]圖5b示出圖5a中的波紋葉片沿著線Vb-Vb的橫截面。
[0036]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的水分分離器的又一實施例的單個波紋葉片的橫截面，其具有在后緣端面上的凸出。
[0037]部件列表
[0038]I 氣體或蒸氣或蒸汽流
[0039]2 葉片束
[0040]3 葉片[0041]3a波紋最高部
[0042]3b波紋最低部
[0043]3d在葉片之間的間隔
[0044]3e后緣處的波紋起始端點
[0045]4后緣
[0046]4a后緣的第一側
[0047]4b后緣的第二側[0048]4c后緣的端面
[0049]5夾狀裝置
[0050]5a夾的第一腿
[0051]5b夾的彎曲部分
[0052]5c夾的第二腿
[0053]6對稱的夾
[0054]7后緣的彎曲端
[0055]7aU形的第一臂
[0056]7bU形的U形轉折
[0057]7cU形的第二臂
[0058]8凹槽
[0059]9箭頭或倒鉤狀突出
[0060]9a凸出的朝波紋延伸的部分
[0061]10間隔件
【具體實施方式】
[0062]圖1a中示出了一種根據(jù)本發(fā)明的水分分離設備，其可用于從蒸氣流I中分離水分，例如用于電力設施的蒸汽渦輪的蒸汽流，其中蒸汽流通過設備外殼上的進口引導到葉片3的束2上。葉片3在其大部分面積上是波紋狀的，波紋具有最高部3a和最低部3b。蒸汽流I行進通過在葉片3之間窄的間隔3d，其為波紋周期的周期的部分。葉片之間的間隔由間隔元件10保持,如例如在圖2a中所示。由于波紋,流過葉片之間的蒸氣順著波動的路徑，并經(jīng)由大致平坦形狀的后緣4在葉片3的端部處離開板和設備。當蒸氣流中的水滴流過波紋時被波紋阻擋并通過流到葉片的底部而被收集，大量水分仍留在葉片端部的蒸氣流中并在其后緣4收集。為了該文獻中的定義和識別，后緣4可如圖1b的剖視圖所示而被描述，其具有兩側，第一側4a、第二側4b,和端面4c,此外,具有最高部3a和最低部3b的波紋平行于后緣4的長度I延伸。
[0063]圖2a示出圖1a中所示的束的一個葉片3的前視圖。蒸汽流I被標出從左邊越過葉片的波紋3a、3b并從后緣4上離開葉片。該圖示出了在后緣表面上收集水分的器件的第一實施例，其中這些第一器件是包圍后緣端面并朝葉片波紋延伸的夾狀配件5。圖2b的剖視圖示出了具體的夾5的新穎形狀，夾5設置在后緣4的端面4c上并延伸越過葉片后緣的整個長度I。夾5具有第一腿5a、彎曲部分5b、和第二腿5c，其通過例如點焊附接到后緣的端面4c。它的第一腿5a延伸越過第一側4a，而第二腿延伸越過后緣的第二側4b。腿5a和5c與后緣表面成微小的角度延伸。
[0064]所示的夾允許在第一側4a收集且從波紋最高部處流下的水分被夾的端部接收，并流入在夾和后緣表面之間的空間。類似地，在第二側4b收集且朝向波紋最低部流動的水分將被延伸至該點的腿5c收集，其中，原本水分可被蒸汽流再夾帶。
[0065]在示出的實施例中，第二腿5c延伸至波紋開始的點，而第一腿5a僅延伸越過后緣部分平坦第一側的一部分并保留部分空余。然而，夾的腿也可為相同長度。取決于波紋形狀和種類的夾的腿長度的適當選擇，可優(yōu)化水膜進入在后緣表面和夾5之間空間的有效方向，從該空間，水分可流到葉片的底部。夾的腿的倒圓或倒角的端部可進一步優(yōu)化引導水分到夾的效率。
[0066]圖3a和3b示出圖2a和2b的夾的變型，其中附連到后緣4的夾6延伸越過后緣4的一部分，例如大約在后緣4的長度的中點處。設備6具有例如有垂直延伸一側的三角形形狀。在其剖視圖中，夾具有對稱形狀的腿6a和6b，其平行于后緣的第一和第二側延伸。
[0067]圖4a和4b示出本發(fā)明的又一實施例，其中后緣本身成形為生成收集水分的器件。后緣以大致U形形式彎曲，其具有第一臂7a、U形轉折彎曲部7b、和第二臂7c。U形的第一臂7a與葉片3的波紋中軸:V成小角度向外引導。U形的第二臂7c大致平行于中軸:V延伸。第二臂7c延伸直至點3e處的波紋的起始端。
[0068]本發(fā)明的又一實施例如在圖5a和5b中所示，包括在后緣收集水分的器件，在一個或兩個后緣表面上的一個或多個凹槽8。水滴附著在凹槽上并被引導至葉片的底部。
[0069]圖6示出本發(fā)明的又一實施例，其中后緣的最后的端面4c包括延伸離開后緣表面的凸出9并具有以倒鉤方式延伸朝向波紋3a、3b的部分9a。凸出可具有例如箭頭或任何倒鉤狀裝置的形狀。水分可在由后緣表面和倒鉤包圍的空間中收集，并被導向至葉片的底部。
【權利要求】
1.一種用于發(fā)電用蒸汽渦輪電力設施的水分分離設備，其包括具有用于氣體或蒸氣或蒸汽流⑴的進口的外殼，設置在外殼內(nèi)的葉片⑶的束⑵，其中，葉片(3)平行且均勻互相間隔地垂直設置，并且各葉片(3)包括接近用于氣體或蒸氣流(I)的進口設置的波紋部分(3a，3b)和相對所述進口設置的后緣部分(4)， 其特征在于: 一個或多個葉片(3)的后緣(4)包括用于收集在后緣表面(4a，4b)上的水分并將其引導至葉片(3)的底端的器件。
2.根據(jù)權利要求1所述的水分分離設備， 其特征在于: 用于收集在后緣表面(4a，4b)上的水分的器件由后緣(4)中的U形彎曲(7)組成。
3.根據(jù)權利要求2所述的水分分離設備， 其特征在于: 所述后緣(4)的U形彎曲(7)包括與所述葉片的波紋(3a，3b)的縱軸(3')成一定角度從葉片的波紋部分(3a，3b)延伸離開的第一臂(7a)、U形轉折部分(7b)和朝向波紋(3a，3b)延伸的第二臂(7c)。
4.根據(jù)權利要求1所述的水分分離設備， 其特征在于: 用于在所述后緣表面(4a，4b)上收集水分的器件包括附連到所述后緣(4)并包圍所述后緣(4)的端面(4c)和表面(4a，4b)的夾(5,6) 0
5.根據(jù)權利要求4所述的水分分離設備， 其特征在于: 所述夾(5)平行于所述波紋的最高部和最低部(3a，3b)延伸越過所述后緣(4)的整個長度⑴。
6.根據(jù)權利要求4所述的水分分離設備， 其特征在于: 所述夾(6)延伸越過所述后緣(4)的一部分。
7.根據(jù)權利要求4或5所述的水分分離設備， 其特征在于: 所述夾(5，6)借助于點焊附接。
8.根據(jù)權利要求6所述的水分分離設備， 其特征在于: 所述夾(6)具有兩個腿^a，6b)，兩個腿都平行于所述后緣(4)的表面(4a，4b)延伸。
9.根據(jù)權利要求5所述的水分分離設備， 其特征在于: 所述夾(5)具有兩個腿(5a，5c)，兩個腿都與所述后緣(4)的表面(4a，4b)成一定角度延伸。
10.根據(jù)權利要求4-9中的任一項所述的水分分離設備， 其特征在于: 所述腿(5a, 5c, 6a, 6b)的端部為倒圓或倒角的。
11.根據(jù)權利要求1所述的水分分離設備， 其特征在于: 用于收集所述后緣表面(4a，4b)上的水分的器件包括設置在所述后緣的端面(4c)處的凸出(9)，其中，所述凸出(9)包括朝向所述波紋(3a，3b)延伸的至少一個部分(9a)。
12.根據(jù)權利要求1所述的水分分離設備， 其特征在于: 用于收集所述后緣表面(4a，4b)上的水分的設施包括在所述后緣(4)的一個或兩個表面(4a，4b)上的一個或多個凹槽(8)，所述凹槽(8)沿著所述后緣(4)的長度大致平行于所述波紋的最高部和最低部(3a , 3b)延伸。
【文檔編號】B01D45/04GK103533999SQ201280014762
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年3月23日 優(yōu)先權日:2011年3月23日
【發(fā)明者】C·P·斯圖基 申請人:阿爾斯通技術有限公司