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一种 船壳共型射冷凝汽装置

专利类型	发明公开	法律事件	公开; 实质审查; 授权;
专利有效性	有效专利	当前状态	授权
申请号	CN202110685828.5	申请日	2021-06-21
公开(公告)号	CN113418404A	公开(公告)日	2021-09-21
申请人	中国舰船研究设计中心;	申请人类型	其他
发明人	杨元龙; 孙玲;	第一发明人	杨元龙
权利人	中国舰船研究设计中心	权利人类型	其他
当前权利人	中国舰船研究设计中心	当前权利人类型	其他
省份	当前专利权人所在省份：湖北省	城市	当前专利权人所在城市：湖北省武汉市
具体地址	当前专利权人所在详细地址：湖北省武汉市武昌区紫阳路268号	邮编	当前专利权人邮编：430064
主IPC国际分类	F28B1/02	所有IPC国际分类	F28B1/02 ; F28B9/00 ; F28B9/10 ; F28F9/00 ; C02F1/20
专利引用数量	0	专利被引用数量	0
专利权利要求数量	7	专利文献类型	A
专利代理机构	湖北武汉永嘉专利代理有限公司	专利代理人	胡建平; 王杰;
摘要	本发明涉及一种船壳共型射冷凝汽装置，包括壳体、热井、传热管束、管板、射水抽气器和鼓泡器；壳体内部通过两块管板依次分隔为海水腔室、凝汽腔室和过渡腔室，海水腔室分隔为进水腔室和出水腔室；传热管束呈阵列的型式布置于凝汽腔室内，部分传热管束两端分别连通进水腔室和过渡腔室，另一部分两端分别连通出水腔室和过渡腔室；热井位于壳体下方，与凝汽腔室连通；射水抽气器安装于壳体外部，两个接口分别与出水腔室和凝汽腔室连通；鼓泡器插入凝汽腔室内部并布置在传热管束与热井的中间区域。本发明能够实现凝汽器、船体结构、抽气器、除氧器等设备结构和功能的一体化集成，不仅提升装船布置的舱室空间利用率，还能提高热力系统热效率。
权利要求	1.一种船壳共型射冷凝汽装置，其特征在于，包括壳体、热井、传热管束、管板、射水抽气器和鼓泡器；所述壳体内部通过两块所述管板依次分隔为海水腔室、凝汽腔室和过渡腔室，其中，所述海水腔室通过隔板分隔为进水腔室和出水腔室；所述传热管束呈阵列的型式布置于凝汽腔室内，传热管束的两端分别固定安装在两块管板上，其中，部分传热管束两端分别连通所述进水腔室和过渡腔室，另一部分传热管束两端分别连通所述出水腔室和过渡腔室；所述热井位于壳体下方，并与所述凝汽腔室连通；所述射水抽气器安装于壳体外部，射水抽气器的两个接口分别与所述出水腔室和凝汽腔室连通；所述鼓泡器插入所述凝汽腔室内部并布置在所述传热管束与热井的中间区域。 2.根据权利要求1所述的船壳共型射冷凝汽装置，其特征在于，所述壳体利用船体双层甲板结构构建而成，所述热井通过在壳体下层甲板的下方利用短甲板与纵壁围建改造而成。 3.根据权利要求1所述的船壳共型射冷凝汽装置，其特征在于，所述管板竖直安装于所述壳体内部，所述传热管束沿竖向呈阵列分布。 4.根据权利要求3所述的船壳共型射冷凝汽装置，其特征在于，所述隔板水平安装于所述海水腔室中部，隔板下部为所述进水腔室，隔板上部为所述出水腔室。 5.根据权利要求4所述的船壳共型射冷凝汽装置，其特征在于，所述出水腔室上部的壳体设置海水出口；所述凝汽腔室上部的壳体设置乏汽进口与汽气混合物出口；所述射水抽气器位于所述壳体的上方。 6.根据权利要求3所述的船壳共型射冷凝汽装置，其特征在于，所述鼓泡器水平布置在所述传热管束与热井的中间区域。 7.根据权利要求1所述的船壳共型射冷凝汽装置，其特征在于，所述鼓泡器采用来自于汽轮机的加热蒸汽对所述凝汽腔室内的凝水进行鼓泡热力除氧。
说明书全文	一种船壳共型射冷凝汽装置技术领域 [0001] 本发明涉及船舶蒸汽动力系统设计技术领域，具体涉及一种船壳共型射冷凝汽装置。背景技术 [0002] 船舶蒸汽动力系统凝汽器用于冷却汽轮机做完功的乏汽并为汽轮机出口提供真空环境，进而保障主汽轮机组、汽轮发电机组等动力装置的运行热效率。蒸汽动力凝汽器附属系统耦合性强、运行工况多、配置设备复杂，其运行性能影响着整个蒸汽动力系统的稳定性，配置设备更是制约舱室布置的重要因素。其中，凝汽器、海水泵和抽气器是制约性重要设备，凝汽器是将汽轮机排汽冷却为欠冷凝水并用热井装载，海水泵为凝汽器提供冷却乏汽的海水冷源，抽气器是抽取凝汽器中汽气混合物而建立真空环境。 [0003] 在蒸汽动力系统中，凝汽器的结构体积较大，占用了大量船舶舱室空间，不利于设备总体布置。抽气器采用蒸汽作为引射抽气动力源，维持凝汽器的真空环境，考虑这部分蒸汽能量未提供有效功率，间接浪费了蒸汽资源。同时，为了控制凝水中氧气成分含量，船上采用配置大气式除氧器进行热力除氧，而除氧器的体积较大，在实船布置上占用较多的舱室空间，并为防止给水泵发生汽蚀，除氧器还需布置在高位区域，这也给狭窄的舱室总体布置带来较大的难题。 [0004] 因此，为解决蒸汽动力系统凝汽器的体积结构大、辅助设备多、适装能力差、操作运行复杂等问题，亟需提出一种船壳共型射冷凝汽装置，实现凝汽器、船体结构、抽气器、除氧器等设备结构和功能的一体化集成，具备冷凝乏汽、抽气建真空、热力除氧、船体共型等综合能力。发明内容 [0005] 本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的在狭窄恶劣船用环境下凝汽器的体积结构大、辅助设备多、适装能力差、操作运行复杂等问题，提供一种船壳共型射冷凝汽装置，它能够实现凝汽器、船体结构、抽气器、除氧器等设备结构和功能的一体化集成，具备冷凝乏汽、抽气建真空、热力除氧、船体共型等综合能力，不仅提升装船布置的舱室空间利用率，还能提高热力系统热效率，也为相关船舶动力系统的总体设计储备技术。 [0006] 本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为： [0007] 一种船壳共型射冷凝汽装置，包括壳体、热井、传热管束、管板、射水抽气器和鼓泡器；所述壳体内部通过两块所述管板依次分隔为海水腔室、凝汽腔室和过渡腔室，其中，所述海水腔室通过隔板分隔为进水腔室和出水腔室；所述传热管束呈阵列的型式布置于凝汽腔室内，传热管束的两端分别固定安装在两块管板上，其中，部分传热管束两端分别连通所述进水腔室和过渡腔室，另一部分传热管束两端分别连通所述出水腔室和过渡腔室；所述热井位于壳体下方，并与所述凝汽腔室连通；所述射水抽气器安装于壳体外部，射水抽气器的两个接口分别与所述出水腔室和凝汽腔室连通；所述鼓泡器插入所述凝汽腔室内部并布置在所述传热管束与热井的中间区域。 [0008] 上述方案中，所述壳体利用船体双层甲板结构构建而成，所述热井通过在壳体下层甲板的下方利用短甲板与纵壁围建改造而成。 [0009] 上述方案中，所述管板竖直安装于所述壳体内部，所述传热管束沿竖向呈阵列分布。 [0010] 上述方案中，所述隔板水平安装于所述海水腔室中部，隔板下部为所述进水腔室，隔板上部为所述出水腔室。 [0011] 上述方案中，所述出水腔室上部的壳体设置海水出口；所述凝汽腔室上部的壳体设置乏汽进口与汽气混合物出口；所述射水抽气器位于所述壳体的上方。 [0012] 上述方案中，所述鼓泡器水平布置在所述传热管束与热井的中间区域。 [0013] 上述方案中，所述鼓泡器采用来自于汽轮机的加热蒸汽对所述凝汽腔室内的凝水进行鼓泡热力除氧。 [0014] 本发明的有益效果在于： [0015] 1、本发明利用船体舱室甲板结构构建管壳式凝汽器的壳体和热井，高效传热管束采用列管型式紧凑布置在卧氏凝汽器船壳内，将射水抽气器直接与凝汽器船壳抽气接口相连，利用凝汽器冷却后的海水作为抽气器引射动力源，并采用加热蒸汽通过布置在热井中的鼓泡器对凝水进行鼓泡热力除氧，具备船壳共型、射冷抽气、鼓泡除氧等综合集成功能，全面提升了蒸汽动力系统能耗等级和功率密度水平。 [0016] 2、本发明可用于船舶蒸汽动力系统的总体集成设计，解决在狭窄恶劣船用环境下凝汽器的体积结构大、辅助设备多、适装能力差、操作运行复杂等技术难题，实现凝汽器、抽气器、除氧器、船体结构等设备结构和功能的一体化集成，不仅提升了装船布置的舱室空间利用率和热力系统热效率，还能使设备操作运行流程简单，更利于实船的减员增效和设备模块化安装建造。附图说明 [0017] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中： [0018] 图1是本发明船壳共型射冷凝汽装置的结构示意图。 [0019] 图中：1、凝汽器；2、壳体；21、海水腔室；211、进水腔室；212、出水腔室；22、凝汽腔室；23、过渡腔室；3、热井；4、传热管束；5、管板；6、射水抽气器；7、鼓泡器；8、隔板。具体实施方式 [0020] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。 [0021] 如图1所示，为本发明实施例提供的一种船壳共型射冷凝汽装置，包括壳体2、热井3、传热管束4、管板5、射水抽气器6和鼓泡器7。壳体2内部通过两块管板5依次分隔为海水腔室21、凝汽腔室22和过渡腔室23，其中，海水腔室21通过隔板8分隔为进水腔室211和出水腔室212。传热管束4呈阵列的型式布置于凝汽腔室22内，传热管束4的两端分别固定安装在两块管板5上，其中，部分传热管束4两端分别连通进水腔室211和过渡腔室23，另一部分传热管束4两端分别连通出水腔室212和过渡腔室23。热井3位于壳体2下方，并与凝汽腔室22连通，热井3与凝汽腔室22共同组成凝汽器1。射水抽气器6安装于壳体2外部，射水抽气器6的两个接口分别与出水腔室212和凝汽腔室22连通。鼓泡器7插入凝汽腔室22内部并布置在传热管束4与热井3的中间区域。 [0022] 进一步优化，本实施例中，壳体2利用921 钢材的船体双层底甲板结构(船底板+内底板)构建而成，为卧式方形结构形式；热井3通过在壳体2下层甲板的下方利用短甲板与纵壁围建改造而成。 [0023] 进一步优化，本实施例中，管板5竖直安装于壳体2内部，传热管束4沿竖向呈阵列分布。传热管束4采用胀接固定在管板5上，再将管板5与凝汽器1的壳体2直接焊接。 [0024] 进一步优化，本实施例中，隔板8水平安装于海水腔室21中部，隔板8下部为进水腔室211，隔板8上部为出水腔室212，其中，进水腔室211侧面的壳体2设置海水进口与外部海水连通，出水腔室212上部的壳体2设置海水出口用于连接射水抽气器6。 [0025] 进一步优化，本实施例中，凝汽腔室22上部的壳体2设置乏汽进口与汽气混合物出口。射水抽气器6位于壳体2的上方，两个接口分别与出水腔室212的海水进口与凝汽腔室22汽气混合物出口直接对焊。 [0026] 进一步优化，本实施例中，鼓泡器7水平布置在传热管束4与热井3的中间区域。 [0027] 进一步优化，本实施例中，鼓泡器7采用来自于汽轮机的加热蒸汽对凝汽腔室22内的凝水进行鼓泡热力除氧。 [0028] 在运行工况下，主汽轮机做完功的乏汽排放至凝汽器1壳侧，利用传热管束4内流通的海水使乏汽冷却成凝结水，再通过加热蒸汽采用鼓泡器7对凝结水进行鼓泡热力除氧，热井3收集除氧后的凝水，同时，冷却后的海水通过射水抽气器6进行引射并抽取凝汽器1中汽气混合物，维持凝汽器1真空环境，再将抽吸后的气水混合物扩压排放至舷外。 [0029] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 [0030] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

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