一种基于蒸汽引射的冷凝水增压装置及凝水系统

摘要

本发明实施例提供一种基于蒸汽引射的冷凝水增压装置及凝水系统，该凝水增压装置包括凝水输入通道、第一蒸汽输入通道及凝水输出通道；凝水输入通道与第一蒸汽输入通道的出口端连通凝水输出通道的入口端；凝水输入通道内用于通入冷凝水，以用于在其出口端形成输出的冷凝水流体；第一蒸汽输入通道内用于通入预设压力的蒸汽，第一蒸汽输入通道的出口端以相同的朝向排布于凝水输入通道的出口端的周围，以用以形成输出的蒸汽流体，蒸汽流体与冷凝水流体相接触；本发明不仅运行稳定可靠，实现了蒸汽能量的充分利用，而且噪音小，实现了对冷凝水的同时升温与加压，有利于确保凝水系统整体结构的紧凑性，提高船舶动力系统的工作效率。

说明书

技术领域

本发明涉及船舶动力技术领域，尤其涉及一种基于蒸汽引射的冷凝水增压装置及凝水系统。

背景技术

动力系统是船舶、海洋平台及其他海洋装置的核心组成，为海洋装置提供航行动力、生活能源以及电力等。海洋装置的动力系统区别于陆地装备，不仅需考虑到船舶上有限的船舶空间与承重能力，还需基于船舶上工作人员的舒适性而控制舱室的噪声水平，从而对动力系统的紧凑性和振动噪声提出了较高要求。

蒸汽朗肯循环是船舶动力系统常见的循环之一，而凝水系统又是蒸汽朗肯循环的关键组成之一。凝水系统包括热阱、除氧装置及凝水泵，其中，船舶上的冷却器在进行热交换后，余热以冷凝水的形式排放至其下侧的热阱中；除氧装置安装于热阱内，以利用乏汽对热阱中的冷凝水进行加热除氧；凝水泵用于将热阱中的冷凝水加压泵送至给水系统，经过给水系统后输送至蒸汽发生装置。

当前，由于凝水泵为旋转式的机械泵送结构，凝水泵在运行时存在振动噪声明显、特征线谱突出及减隔振难度大的问题，从而作为动力系统的主要噪声源之一。与此同时，现有的凝水泵仅仅用于对冷凝水的加压泵送，而对于整个蒸汽朗肯循环而言，为了提高蒸汽发生装置的效率，通常还要对输送至蒸汽发生装置的冷凝水预先进行加热处理，考虑到凝水泵不具备对冷凝水的加热功能，需要在凝水管路上配置加热装置，且凝水泵在工作时还要配置驱动机构，这无疑占用了较大的船舶空间，严重影响到凝水系统整体结构的紧凑性，也降低了动力系统的工作效率。

发明内容

本发明实施例提供一种基于蒸汽引射的冷凝水增压装置及凝水系统，用以解决现有船舶凝水系统中的凝水泵存在运行噪声大，不能同时实现对冷凝水的升温与加压的问题。

本发明实施例提供一种基于蒸汽引射的冷凝水增压装置，包括凝水输入通道、第一蒸汽输入通道及凝水输出通道；所述凝水输入通道与所述第一蒸汽输入通道的出口端连通所述凝水输出通道的入口端；其中，所述凝水输入通道内用于通入冷凝水，以用于在所述凝水输入通道的出口端形成输出的冷凝水流体；所述第一蒸汽输入通道内用于通入预设压力的蒸汽，所述第一蒸汽输入通道的出口端以相同的朝向排布于所述凝水输入通道的出口端的周围，以用以形成输出的蒸汽流体，所述蒸汽流体与所述冷凝水流体相接触。

根据本发明一个实施例的基于蒸汽引射的冷凝水增压装置，所述第一蒸汽输入通道套设于所述凝水输入通道的外侧，并形成为缩放喷嘴结构。

根据本发明一个实施例的基于蒸汽引射的冷凝水增压装置，还包括第二蒸汽输入通道，所述第二蒸汽输入通道内用于通入所述蒸汽，所述第二蒸汽输入通道的出口端以相同的朝向内嵌于所述凝水输入通道的出口端。

根据本发明一个实施例的基于蒸汽引射的冷凝水增压装置，所述第二蒸汽输入通道的入口端连通所述第一蒸汽输入通道，所述第二蒸汽输入通道内置于所述凝水输入通道内；和/或，所述第二蒸汽输入通道的出口端形成为缩放喷嘴结构；和/或，所述第二蒸汽输入通道包括多个。

根据本发明一个实施例的基于蒸汽引射的冷凝水增压装置，所述凝水输出通道包括渐缩段与渐扩段，所述渐缩段的大头端连通所述凝水输入通道的出口端，所述渐缩段的小头端连通所述渐扩段的小头端。

根据本发明一个实施例的基于蒸汽引射的冷凝水增压装置，所述凝水输入通道用于沿所述冷凝水的输送方向呈渐缩状。

根据本发明一个实施例的基于蒸汽引射的冷凝水增压装置，所述凝水输入通道、所述第一蒸汽输入通道及所述凝水输出通道均形成于机壳内；所述机壳上形成有冷凝水入口、冷凝水出口及蒸汽入口；所述冷凝水入口对应连通所述凝水输入通道的入口端，所述冷凝水出口对应连通所述凝水输出通道的出口端，所述蒸汽入口对应连通所述第一蒸汽输入通道。

根据本发明一个实施例的基于蒸汽引射的冷凝水增压装置，所述机壳呈管状，所述凝水输入通道、所述第一蒸汽输入通道及所述凝水输出通道同轴布置，所述机壳的一端形成为所述冷凝水入口，另一端形成为所述冷凝水出口，所述蒸汽入口形成于所述机壳的侧壁上。

本发明实施例还提供一种凝水系统，包括冷却器、热阱及如上所述的基于蒸汽引射的冷凝水增压装置，所述冷却器安装于所述热阱的上侧，所述热阱上的凝水出口连通所述基于蒸汽引射的冷凝水增压装置上的冷凝水入口。

根据本发明一个实施例的凝水系统，所述基于蒸汽引射的冷凝水增压装置上的冷凝水出口用于连通蒸汽发生装置，所述蒸汽发生装置上的蒸汽出口用于连通所述基于蒸汽引射的冷凝水增压装置上的蒸汽入口；和/或，所述基于蒸汽引射的冷凝水增压装置上的冷凝水出口还通过凝水调节阀连通所述热阱。

本发明实施例提供的一种基于蒸汽引射的冷凝水增压装置及凝水系统，可利用船舶上的蒸汽，将预设压力的蒸汽通过第一蒸汽输入通道以相同的朝向输送至靠近凝水输入通道的出口端，以形成高速流动的蒸汽流体，可由该蒸汽流体对凝水输入通道输出形成的冷凝水流体进行接触与引射，以驱动冷凝水从凝水输入通道的出口端输出，从而使得蒸汽与冷凝水充分混合的同时，还高速从凝水输出通道输出。

由此可见，本发明基于蒸汽对冷凝水的引射作用，在不使用机械式旋转驱动机构的情况下，可将低温低压的冷凝水以高温高压的形式输出，不仅运行稳定、可靠，实现了蒸汽能量的充分利用，而且噪音小，实现了对冷凝水的同时升温与加压，有利于确保凝水系统整体结构的紧凑性，提高船舶动力系统的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种基于蒸汽引射的冷凝水增压装置的剖面结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种凝水系统的结构示意图。

图中，1、冷凝水增压装置；2、给水泵；3、加热装置；4、蒸汽发生装置；5、汽轮机组；6、冷却器；7、热阱；8、第一阀门；9、第二阀门；10、第三阀门；11、第四阀门；12、凝水调节阀；110、凝水输入通道；111、第一蒸汽输入通道；112、混合室；113、凝水输出通道；114、第二蒸汽输入通道；115、机壳；116、冷凝水入口；117、冷凝水出口；118、蒸汽入口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本实施例提供的一种基于蒸汽引射的冷凝水增压装置的剖面结构示意图。

如图1所示，本实施例提供了一种基于蒸汽引射的冷凝水增压装置(简称为冷凝水增压装置)，冷凝水增压装置1包括凝水输入通道110、第一蒸汽输入通道111、混合室112及凝水输出通道113；凝水输入通道110与第一蒸汽输入通道111的出口端均连通混合室112，混合室112连通凝水输出通道113的入口端；凝水输入通道110内用于通入冷凝水，以在凝水输入通道110的出口端形成输出的冷凝水流体；第一蒸汽输入通道111内用于通入预设压力的蒸汽，第一蒸汽输入通道111的出口端以相同的朝向排布于凝水输入通道110的出口端的周围，以用以形成输出的蒸汽流体，所述蒸汽流体与所述冷凝水流体相接触，其中，本实施例所形成的蒸汽流体具体用于与冷凝水流体的至少一个侧面相贴合，以便对凝水输入通道110输出的冷凝水进行引射，并驱动冷凝水从凝水输入通道110的出口端输出。

具体的，本实施例所示的冷凝水增压装置1，可利用船舶上的蒸汽，将预设压力的蒸汽通过第一蒸汽输入通道111以相同的朝向输送至靠近凝水输入通道110的出口端，以形成高速流动的蒸汽流体，可由该蒸汽流体对凝水输入通道110输出形成的冷凝水流体进行接触与引射，以驱动冷凝水从凝水输入通道110的出口端输出，从而使得蒸汽与冷凝水在混合室112内充分混合的同时，还高速从凝水输出通道113输出。

由此可见，本实施例所示的冷凝水增压装置1，基于蒸汽对冷凝水的引射作用，在不使用机械式旋转驱动机构的情况下，可将低温低压的冷凝水以高温高压的形式输出，不仅运行稳定、可靠，实现了蒸汽能量的充分利用，而且噪音小，实现了对冷凝水的同时升温与加压，有利于确保凝水系统整体结构的紧凑性，提高船舶动力系统的工作效率。

在此应指出的是，本实施例中通入至凝水输入通道110内的冷凝水主要来自于热阱内的冷凝水，但不限于此，也可为其它冷凝设备所产生的冷凝水。本实施例所示的通入至第一蒸汽输入通道111的蒸汽既可以为蒸汽发生装置所产生的蒸汽，也可为汽轮机及其它用气设备所产生的乏汽，只需确保本实施例所示的蒸汽以预设的压力通入至第一蒸汽输入通道111内即可。为了增强蒸汽与冷凝水的混合效果，本实施例在凝水输入通道110与第一蒸汽输入通道111的出口端与凝水输出通道113的入口端之间添加了混合室112。

与此同时，本实施例所示的第一蒸汽输入通道111的出口端以相同的朝向排布于凝水输入通道110的出口端的周围，可理解为，第一蒸汽输入通道111的出口端与凝水输入通道110的出口端具有相同的朝向，且第一蒸汽输入通道111的出口端排布于靠近凝水输入通道110的出口端的外侧一个或多个侧边。

如图1所示，本实施例所示的第一蒸汽输入通道111套设于凝水输入通道110的外侧，并形成为缩放喷嘴结构。由此，第一蒸汽输入通道111的出口端呈环状，并沿周向形成于凝水输入通道110的出口端的周围。

具体的，本实施例所示的缩放喷嘴为本领域所公知的喷嘴结构，它包括沿气流方向依次连接的渐缩部、喉部及渐扩部，缩放喷嘴设计工况下背压低于临界压力，出口气流速度大于音速，且在缩放喷嘴的喉部气流的理想速度等于音速。在此，本实施例通过缩放喷嘴结构形式的第一蒸汽输入通道111可形成环形输出且以超声速流动的蒸汽气流，以沿周向对凝水输入通道110的出口端输出的冷凝水进行引射，可大幅度提升对冷凝水的引射能力与引射效率，同时，蒸汽气流与冷凝水混合后形成凝结激波，进一步提升升压比，大大加强装置对冷凝水的升压能力。

如图1所示，为了进一步增强对凝水输入通道110内输出的冷凝水的引射能力与引射效率，本实施例还设置有第二蒸汽输入通道114，第二蒸汽输入通道114内用于通入蒸汽，第二蒸汽输入通道114的出口端以相同的朝向内嵌于凝水输入通道110的出口端。

具体的，本实施例所示的第二蒸汽输入通道114的入口端连通第一蒸汽输入通道111，第二蒸汽输入通道114内置于凝水输入通道110内，由此，本实施例实现了对第一蒸汽输入通道111与第二蒸汽输入通道114的一体化设计，可通过同一蒸汽入口同时向第一蒸汽输入通道111与第二蒸汽输入通道114通入预设压力的蒸汽，从而确保了冷凝水增压装置1整体结构的紧凑性，便于控制第一蒸汽输入通道111与第二蒸汽输入通道114输出的蒸汽气流同时对冷凝水进行引射。

与此同时，本实施例还将第二蒸汽输入通道114的出口端设置为缩放喷嘴结构，可确保第二蒸汽输入通道114输出超声速的蒸汽气流，以加强对冷凝水的引射能力与引射效率。

另外，本实施例还可根据实际需求设置一个或多个第二蒸汽输入通道114，其中，多个第二蒸汽输入通道114可在凝水输入通道110内呈管束状排布，而在图1中具体示意了凝水输入通道110内设置有一个第二蒸汽输入通道114。

如图1所示，为了进一步确保蒸汽与冷凝水的充分混合，并进一步对输出的冷凝水进行增压，本实施例所示的凝水输出通道113呈文丘里管结构，并在结构上包括渐缩段与渐扩段，渐缩段的大头端连通混合室112，渐缩段的小头端连通渐扩段的小头端。

如图1所示，基于上述实施例的改进，为了增强从凝水输入通道110输入的冷凝水的流速，本实施例还可设置凝水输入通道110沿冷凝水的输送方向呈渐缩状。

优选地，为了实现本实施例所示的冷凝水增压装置1的一体式设计，本实施例所示的凝水输入通道110、第一蒸汽输入通道111、混合室112及凝水输出通道113均形成于机壳115内；机壳115上形成有冷凝水入口116、冷凝水出口117及蒸汽入口118；冷凝水入口116对应连通凝水输入通道110的入口端，冷凝水出口117对应连通凝水输出通道113的出口端，蒸汽入口118对应连通第一蒸汽输入通道111。

具体的，本实施例所示的机壳115呈管状，凝水输入通道110、第一蒸汽输入通道111、混合室112及凝水输出通道113同轴布置，机壳115的一端形成为冷凝水入口116，另一端形成为冷凝水出口117，蒸汽入口118形成于机壳115的侧壁上。由此，本实施例可通过同轴布置的方式提高对冷凝水的引射能力与引射效率，加强了对冷凝水的加压升温效果。同时，还可将本实施例所示的冷凝水增压装置1直接安装于管网中，其中，可在机壳115两端的冷凝水入口116与冷凝水出口117分别配置用于连接管网的法兰盘，从而本实施例所示的冷凝水增压装置1可实现管道一体化布置，大大节约了舱室空间。

如图2所示，本实施例还提供一种凝水系统，包括冷却器6、热阱7及如上所述的基于蒸汽引射的冷凝水增压装置1，冷却器6安装于热阱7的上侧，热阱7上的凝水出口连通本实施例所示的冷凝水增压装置1上的冷凝水入口116。

具体的，本实施例具体示意了如图2所示的蒸汽朗肯循环系统，蒸汽朗肯循环系统包括蒸汽发生装置4、汽轮机组5、给水泵2、加热装置3及本实施例所示的凝水系统，该蒸汽朗肯循环系统的运行原理如下：

首先，在船舶上的锅炉及其它热源的作用下，蒸汽发生装置4将液态水加热蒸发为蒸汽，该蒸汽在第一阀门8的控制下，一路输送至汽轮机组5，另一路经过第二阀门9的控制输送至本实施例所示的冷凝水增压装置1。

其次，汽轮机组5基于接收到的蒸汽做功，并产生乏汽，乏汽通入至冷却器6中，冷却器6在进行热交换后，余热以冷凝水的形式排放至其下侧的热阱7中，热阱7中的冷凝水在经过除氧装置的除氧处理后，经过第三阀门10对冷凝水进行流量调控，并将调控后的冷凝水输送至本实施例所示的冷凝水增压装置1，以基于蒸汽对冷凝水的引射作用，对冷凝水进行加压升温处理。

与此同时，本实施例所示的冷凝水增压装置1上的冷凝水出口117还通过凝水调节阀12连通热阱7，从而可通过凝水调节阀12调节冷凝水增压装置1输出的冷凝水的流量。

最后，加压升温处理后的冷凝水依次经过给水泵2和加热装置3，以进行进一步的加压与加热处理，再通过第四阀门11流入至蒸汽发生装置4，从而完成整个蒸汽朗肯循环。显然，本实施例通过设置冷凝水增压装置1，可大幅度增强整个蒸汽朗肯循环的效率。

在此应指出的是，本实施例所示的第一阀门8、第二阀门9、第三阀门10、第四阀门11及凝水调节阀12均可以为本领域所公知的流量调节阀；与此同时，本实施例所示的冷凝水增压装置1可设置一个或多个，具体根据实际需求而定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。