Патент на изобретение №2315235

(54) ПАРОВОДЯНОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на атомных и тепловых электростанциях для подогрева питательной воды, основного конденсата и воды теплосети. Сущность изобретения: пароводяной подогреватель содержит продольно установленные в корпусе трубчатые ширмы, которые со стороны корпуса обрамлены периферийным кожухом 16 и установлены с образованием пучков 14. В каждом пучке ширмы расположены в параллельных плоскостях. Кожух 16 выполнен с вертикальными участками 15, расположенными между каждой парой смежных пучков. Ширмы со стороны коллектора обрамлены центральным кожухом. Нижние участки кожухов расположены под уровнем конденсата в корпусе. Кожух расположен относительно участков кожуха с образованием уравнительных вертикальных каналов 18. Короба образуют уравнительные горизонтальные каналы. Равномерное распределение пара по поперечному сечению пучков обеспечивается за счет оптимальной компоновки ширм и благодаря уравнительным каналам. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на атомных и тепловых электростанциях для подогрева питательной воды, основного конденсата и воды теплосети.

Известен пароводяной подогреватель, содержащий корпус с пучком U-образных труб, закрепленных в плоских трубных досках входной и выходной камер нагреваемой воды (см. Полыновский Я.Л., Марушкин Б.М. и Кульмухаметов Т.Я. О конструкции камерных подогревателей высокого давления для мощных энергоблоков. Электрические станции, 1977, N 2, с.21-25).

Недостатком такого подогревателя являются очень толстые трубные доски, что усложняет технологию изготовления (сверление глубоких отверстий, вальцовка труб на большой глубине) и снижает эксплуатационную надежность, так как в толстостенных элементах возникают большие напряжения при работе подогревателя в переменных режимах.

К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных (прототипом) является пароводяной подогреватель, содержащий продольно установленные в вертикальном корпусе, частично заполненном конденсатом, трубчатые ширмы, каждая из которых концами труб подключена к соответствующим камерам центрального коллектора нагреваемой воды (RU 2100693 С1, кл. F22D 1/32, 27.12.97).

В таком подогревателе используются цилиндрические трубные доски, которые имеют толщину, на пол порядка меньшую, чем рассчитанная на те же параметры толщина плоских трубных досок.

Однако прототип характеризуется тем, что при прохождении греющего пара периферийная часть межтрубного пространства ширм имеет гидравлическое сопротивление меньше, чем остальная его часть. Это приводит к тому, что по периферийной части пара проходит больше, чем в состоянии сконденсировать расположенная в ней поверхность теплообмена. Несконденсировавшийся пар разворачивается над уровнем конденсата и затем начинает подниматься навстречу потоку пара, который опускается по центральной части межтрубного пространства ширм. В результате становится неопределенным место нахождения неконденсирующихся газов максимальной концентрации и соответственно место оптимального расположения устройства для отвода неконденсирующихся газов. Это обстоятельство приводит к тому, что в межтрубном пространстве ширм скапливается большое количество несконденсировавшихся газов, которые выключают значительную часть труб из теплообмена. Чтобы все-таки вывести из полости корпуса требуемое количество неконденсирующихся газов, увеличивают расход продувки, а это приводит к потере греющего пара с продувкой и к снижению экономичности подогревателя.

Таким образом, недостатком прототипа является пониженная экономичность пароводяного подогревателя.

Технической задачей изобретения является повышение экономичности пароводяного подогревателя.

Техническая задача изобретения решается в пароводяном подогревателе, содержащем продольно установленные в вертикальном корпусе, частично заполненном конденсатом, трубчатые ширмы, каждая из которых концами труб подключена к соответствующим камерам центрального коллектора нагреваемой воды, причем ширмы со стороны корпуса обрамлены периферийным кожухом и установлены с образованием пучков, в каждом из которых ширмы расположены в параллельных плоскостях, при этом кожух выполнен с вертикальными участками, расположенными между каждой парой смежных пучков, а нижний участок кожуха расположен под уровнем конденсата в корпусе.

Кроме того, ширмы со стороны коллектора могут быть обрамлены центральным кожухом, образующим с этим коллектором центральный вытеснитель.

Кроме того, центральный кожух может быть расположен относительно участков периферийного кожуха, расположенных между каждой парой смежных пучков, с образованием уравнительных вертикальных каналов.

Кроме того, подогреватель может быть снабжен уравнительными горизонтальными каналами, образованными коробами, каждый из которых закреплен в отверстиях, выполненных в соответствующих вертикальных участках периферийного кожуха, расположенных между каждой парой смежных пучков.

Образование в корпусе пучков из ширм, установка их в каждом пучке в параллельных плоскостях с одновременным обрамлением пучков периферийным кожухом описанной конструкции обеспечило выравнивание гидравлического сопротивления по межтрубному пространству ширм. Теперь в каждой ячейке межтрубного пространства проходит требуемое количество пара, соответствующее величине поверхности теплообмена в этой ячейке. В результате при прохождении вниз пар полностью конденсируется непосредственно над уровнем конденсата в корпусе независимо от места расположения этой ячейки в поперечном сечении полости корпуса. Появляется определенность места расположения зоны максимальной концентрации неконденсирующихся газов, где концентрация греющего пара минимальна. Определяется место оптимального расположения устройства для отвода неконденсирующихся газов – оно находится непосредственно над уровнем конденсата в корпусе. При этом снижается расход продувки для вывода этих газов, что уменьшает потери греющего пара с продувкой и повышает экономичность подогревателя.

Кроме того, наличие в конструкции подогревателя центрального кожуха, описанной конструкции, и уравнительных каналов, сообщающих межтрубные пространства пучков между собой, позволяет в еще большей степени гарантировать оптимальное распределение пара по пучкам ширм.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид пароводяного подогревателя; на фиг.2 – разрез А-А фиг.1.

Пароводяной подогреватель содержит вертикальный корпус 1 с патрубками 2 и 3 подвода греющего пара и отвода конденсата соответственно. Корпус 1 частично заполнен конденсатом с образованием уровня 4. В корпусе 1 продольно установлены трубчатые ширмы 5. Каждая ширма 5 входными концами 6 труб и выходными концами 7 труб радиально подключена соответственно к раздающей и собирающей камерам 8 и 9 центрального коллектора 10 нагреваемой воды. Ширмы 5 выполнены в виде чередующихся по высоте поперечных и продольных участков, образующих полости, в которых установлены желобы 11 для сбора конденсата. Над уровнем 4 конденсата установлено устройство 12 отвода неконденсирующихся газов. Нижние участки ширм 5 могут быть расположены над или под уровнем 4 конденсата в корпусе 1.

Ширмы 5 со стороны корпуса 1 обрамлены периферийным кожухом 13 и установлены с образованием пучков 14 (на фиг.2 показано четыре таких пучка). В каждом пучке 14 ширмы 5 расположены в параллельных плоскостях. Кожух 13 выполнен с вертикальными участками 15, расположенными между каждой парой смежных пучков 14. Нижний участок кожуха 13 расположен под уровнем 4 конденсата в корпусе 1.

Ширмы 5 со стороны коллектора 10 обрамлены центральным кожухом 16, образующим с этим коллектором центральный вытеснитель 17. Один из вариантов выполнения вытеснителя 17 показан на чертеже, где вытеснитель 17 образован посредством расположения нижнего участка кожуха 16 под уровнем 4 конденсата в корпусе 1. Кожух 16 расположен относительно участков 15 кожуха 13, расположенных между каждой парой смежных пучков 14, с образованием уравнительных вертикальных каналов 18.

Подогреватель снабжен уравнительными горизонтальными каналами 19, образованными коробами 20, каждый из которых закреплен в отверстиях, выполненных в соответствующих вертикальных участках 15 кожуха 13, расположенных между каждой парой смежных пучков 14.

Пароводяной подогреватель работает следующим образом.

Греющий пар через патрубок 2 подают в верхнюю часть корпуса 1.

Так как нижние участки кожухов 13 и 16 расположены под уровнем 4 конденсата, то пар не может пройти между корпусом 1 и кожухом 13, а также между кожухом 16 и коллектором 10, так как в этих местах образуются застойные зоны. В результате весь пар направляется в пространство, обрамленное кожухами 13 и 16, где он равномерно распределяется по межтрубным пространствам пучков 14. Опускаясь вниз, пар конденсируется на трубах ширм 5. Конденсат собирается желобами 11, из которых затем сливается на уровень 4 конденсата в корпусе 1.

Равномерное распределение пара по поперечному сечению пучков 14 обеспечивается за счет оптимальной компоновки ширм 5 и благодаря уравнительным каналам 18 и 19.

По мере движения вниз и конденсации на трубах ширм 5 концентрация пара уменьшается, а концентрация неконденсирующихся газов соответственно увеличивается. Конденсация последнего пара происходит одновременно по всему поперечному сечению межтрубного пространства пучков 14 непосредственно над уровнем 4 конденсата в корпусе 1. Из этой зоны устройством 12 осуществляют отвод неконденсирующихся газов. Из корпуса 1 конденсат выводится по патрубку 3. Если нижние участки ширм 5 расположены под уровнем 4 конденсата в корпусе 1, то конденсат охлаждается на трубах этих участков ширм 5 и выводится из корпуса 1 по патрубку 3 охлажденным.

Нагреваемую воду (питательную воду системы регенерации паротурбинной установки, или основной конденсат этой системы, или воду теплосети) подают в раздающую камеру 8 центрального коллектора 10, а из камеры 8 – во входные концы труб каждой ширмы 5. Далее вода проходит по трубам ширм 5, где подогревается за счет конденсации пара. Если нижние участки ширм 5 расположены под уровнем 4 конденсата в корпусе 1, то вода подогревается также за счет охлаждения конденсата. Нагретая вода через выходные концы 7 труб ширм 5 попадает в собирающую камеру 9 коллектора 10 и затем выводится из подогревателя.

На тепловых электростанциях для подогрева воды используют перегретый пар. В этом варианте выполнения подогревателя (не показан) один из пучков 14 используют в качестве пароохладительной поверхности теплообмена, предвключенной по ходу пара остальным пучкам 14.

Формула изобретения

1. Пароводяной подогреватель, содержащий продольно установленные в вертикальном корпусе, частично заполненном конденсатом, трубчатые ширмы, каждая из которых концами труб подключена к соответствующим камерам центрального коллектора нагреваемой воды, отличающийся тем, что ширмы со стороны корпуса обрамлены периферийным кожухом и установлены с образованием пучков, в каждом из которых ширмы расположены в параллельных плоскостях, при этом кожух выполнен с вертикальными участками, расположенными между каждой парой смежных пучков, а нижний участок кожуха расположен под уровнем конденсата в корпусе.

2. Подогреватель по п.1, отличающийся тем, что ширмы со стороны коллектора обрамлены центральным кожухом, образующим с этим коллектором центральный вытеснитель.

3. Подогреватель по п.2, отличающийся тем, что центральный кожух расположен относительно участков периферийного кожуха, расположенных между каждой парой смежных пучков, с образованием уравнительных вертикальных каналов.

4. Подогреватель по п.3, отличающийся тем, что он снабжен уравнительными горизонтальными каналами, образованными коробами, каждый из которых закреплен в отверстиях, выполненных в соответствующих вертикальных участках периферийного кожуха, расположенных между каждой парой смежных пучков.

РИСУНКИ