РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F22D1/32 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к смешивающим подогревателям для регенеративного подогрева конденсата паровых турбин при бездеаэраторной схеме.

Известен теплообменный аппарат, имеющий разделенные перегородкой отсек нагрева и отсек сбора конденсата, снабженный патрубками подвода и отвода пара и виды [1] .

Недостаток этого подогревателя - отсутствие возможности нагрева воды и деаэрации при пусковых режимах, когда пар из отбора турбины не поступает в аппарат.

Известен регенеративный подогреватель паровой турбины, содержащий расположенные в корпусе разделенный перегородкой отсек сбора конденсата и отсек нагрева с перфорированными тарелками и с патрубками отвода и подвода пара и воды [2] .

Недостаток данного подогревателя - отсутствие возможности нагрева воды в аппарате при пуске энергоблока.

Известен регенеративный подогреватель, состоящий из корпуса с патрубками подвода пара и воды, отсека сбора и отсека нагрева конденсата с перфорированными тарелками, разделенных перегородкой, которая снабжена круговым перфорированным коллектором, соединенным с посторонним источником пара [3] .

Недостаток данного решения - ограниченная величина нагрева воды, которая эквивалентна высоте гидростатического столба в кольцевой камере между перегородкой и корпусом аппарата. Увеличение величины нагрева воды требует увеличения высоты перегородки, а, следовательно, габаритов аппарата. Поэтому данное решение не может быть применено для нагрева воды при пуске энергоблока, когда требуется нагрев воды на 70оС и более. Снижение температуры нагрева воды приводит к увеличенному расходу топлива и времени пучка энергоблока.

Цель изобретения - обеспечение экономичности за счет сокращения времени и расхода топлива при пуске и повышение надежности работы энергоблока.

Поставленная цель достигается тем, что в регенеративном подогревателе, включающем разделенные перегородкой отсек сбора и нагрева конденсата с перфорированным коллектором в отсеке нагрева конденсата, соединенным с источником пара, внутренний диаметр парового тороидального коллектора больше наружного диаметра перфорированной тарелки, а отверстия для прохода пара в тороидальном коллекторе расположены с внутренней стороны на половине дуги окружности. Площадь сечения отверстий обеспечивает пропуск необходимого количества пара для нагрева воды в аппарате.

При модернизации возможны варианты, когда коллектор подвода пара может быть расположен вне корпуса и соединен с ним несколькими патрубками через терморубашку, а длина патрубка, где расположены отверстия для прохода пара, меньше или равна расстоянию от внутренней стенки корпуса до наружного борта нижней тарелки.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый подогреватель соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа.

Предложенная конструкция регенеративного подогревателя обеспечивает нагрев и деаэрацию воды при пуске перегреты паром, что позволяет сократить время пуска, уменьшать потери при нормальной работе турбоустановки. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 представлен регенеративный подогреватель, общий вид; на фиг. 2 - то же, вариант с вынесенным коллектором.

Подогреватель состоит из корпуса 1, разделенного перегородкой 2 на отсек нагрева 3 и сбора 4 конденсата с патрубками подвода воды 5 и пара 6 и отвода воды 7. В отсеке нагрева расположены верхняя 8 и нижняя 9 с бортом 10 перфорированные тарелки. Между верхней тарелкой 8 и перегородкой 2 расположен тороидальный перфорированный коллектор 11, причем внутренний диаметр коллектора больше наружного диаметра нижней перфорированной тарелки. Аппарат имеет также патрубок отвода паровоздушной смеси 12 и аварийного перелива 13. Другим решением может быть выполнение парового коллектора снаружи корпуса 1 и подвод пара несколькими патрубками в пространство между корпусом и наружным бортом 10. Патрубки подвода пара при этом, как правило, расположены равномерно по окружности корпуса. Для входа в отсек нагрева выполнены отверстия 14 коллектора 11. Отвод паровоздушной смеси осуществляется через патрубок 12 и частично через патрубок 6.

Подогреватель работает следующим образом. Конденсат поступает через патрубок 5 на верхнюю тарелку 8 и сливается на нижнюю тарелку 9 и далее в отсек сбора конденсата 4. Отвода конденсата обеспечивается через патрубок 7. При работе турбины пар из отбора поступает через патрубок 6 в отсек нагрева конденсата и проходя последовательно через струи воды конденсируется и нагревает ее. Неконденсирующиеся газы отводятся через патрубок 12.

При пуске энергоблока пар из отвода турбины не поступает, т. к. турбина еще не работает, поэтому для обеспечения нагрева и деаэрации воды необходимо подать пар от постороннего источника. Для обеспечения необходимой величины относительных зазоров в проточной части турбины при пуске температура пара ограничена и составляет не более 150оС. Температура пара от постороннего источника (коллектор собственных нужд) составляет 250оС и более. Поэтому подвод пара должен быть организован таким образом, чтобы обеспечивалось снижение температуры пара, поступающего в проточную часть турбины. Для этого служит коллектор 11, расположенный между верхней тарелкой 8 и перегородкой 2.

В этом случае (фиг. 1) пар поступает через патрубок в коллектор 11, и далее одновременно и параллельно - на нижний и верхний кольцевые струйные пучки. Одна часть пара, проходя через верхний пучок, конденсируется и нагревает его. Неконденсированная часть паровоздушной смеси отводится через патрубок 12. Другая часть пара проходит через нижний струйный пучок, и частично через патрубок 6 поступает в проточную часть турбины. Проходя через пучок, пар отдает тепло перегрева воде, снижает температуру до величины, соответствующей насыщенному пару при данном давлении. Величина давления пара в аппарате не более 1 ата, чему соответствует температура не более 100оС. Поступление пара с этой температурой в проточную часть не вызовет существенных изменений ее относительных зазоров.

Расположение отверстий на паровом коллекторе по внутренней половине дуги окружности не более 180о исключает местное омывание паром с температурой 250оС корпуса аппарата и, следовательно, обеспечивает его надежность работы.

Кроме того, распределение пара на два параллельных потока, на верхний и нижний струйные пучки позволят увеличить величину нагрева воды без увеличения габаритов аппарата. Это достигается за счет того, что при параллельной раздаче потока пара на верхний и нижний пучки скорость и динамический напор пара, поступающего на струи, в два раза, а динамический напор в 4 раза будет меньше, чем при последовательном течении пара. Это позволяет исключить захват капель влаги паром и их унос на тарелки, что исключает их переполнение и гидроудары в аппарате, тем самым повышая надежность работы.

Обеспечение нагрева воды в аппарате при пуске позволяет сократить время пуска на 20-30 мин, сэкономить топливо при пуске, а также повысить надежность работы котла, обеспечить предварительный прогрев проточной части турбины.

Таким образом, заявленное предложение обеспечивает нагрев и деаэрацию воды при пуске, особенно в бездеаэраторных схемах. При этом повышается надежность и экономичность пусковых операций.

Использование: в теплоэнергетике, для регенеративного подогрева, конденсата паровых турбин. Сущность изобретения: корпус 1 подогревателя разделен горизонтальной перегородкой 2 на верхний и нижний отсеки. В отсеке нагрева поярусно размещены перфорированные переливные тарелки, под нижней из которых выше перегородки 2 размещен перфорированный тороидальный коллектор 11. Внутренний диаметр последнего превышает диаметр нижней тарелки 10. Перфорация в коллекторе 11 выполнена на внутренней боковой поверхности тора, в результате чего пар, истекающий из отверстий, распределяется на струи выше и ниже коллектора и не попадает на стенки корпуса 1. При пуске энергоблока пар от постороннего источника поступает в коллектор 11, при этом частично пар через патрубок 6 поступает в проточную часть турбины. 2 ил.

РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ, содержащий корпус, разделенный горизонтальной перегородкой на верхний и нижний отсеки соответственно нагрева и сбора конденсата, причем в отсеке нагрева поярусно размещены перфорированные переливные тарелки, и перфорированный тороидальный коллектор, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности, коллектор размещен между перегородкой и нижней перфорированной тарелкой, его внутренний диаметр превышает диаметр последней, а перфорация в коллекторе выполнена на внутренней боковой поверхности тора.