СТРУЙНЫЙ КОНДЕНСАТОР Российский патент 1995 года по МПК F28B3/00 

Изобретение относится к струйным или прямого контакта, конденсаторам, применяемым с конденсирующими охлажденным воздухом системами для конденсирования отработавшего пара паровых турбин силовых станций посредством прямого контакта с охлаждающей водой, после охлаждаемой в сухих градирнях окружающим воздухом.

В известных струйных конденсаторах такого типа отработанный пар паровой турбины вводят в смесительную камеру конденсатора, где он входит в прямой контакт с охлаждающей водой и конденсируется. В работе донная часть смесительной камеры заполняется смесью из охлаждающей воды и конденсата, определяя водное пространство смесительной камеры. Место над водным пространством остается свободным для потока входящего пара и его прямого контакта с впрыскиваемой охлаждающей водой. Эта часть пространства пара сместельной камеры отделяется от водного пространства заданным уровнем воды.

Воду впрыскивают в пространство пара смесительной камеры конденсатора в виде водяных пленок раздающими соплами в стенках водяного коллектора внутри смесительной камеры. Водяной коллектор получает охлаждающую воду в горизонтальном направлении из распределительной камеры, имеющей вход охлаждающей воды в ее внешней стенке. Для того, стобы равномерно расставленные вниз по течению сопла могли получать подходящее количество охлаждающей воды при требуемом давлении, водяной коллектор должен иметь значительную приливную площадь поперечного сечения. Так как высота конденсатора и соответственно водяного коллектора в нем ограничена, то приливная площадь поперечного сечения, пригодная для горизонтального вливания охлаждающей воды, может быть обеспечена только водяными коллекторами значительной ширины, которые в свою очередь неблагоприятно уменьшают площадь поперечного сечения потока для вертикально впускаемого пара в пространство парасмесительной камеры с увеличенной скоростью потока пара и с косвенным сопротивлением боковому потоку пара конденсатора. Нежелательное переохлаждение вызывается в связи с этим.

В струйных конденсаторах переохлаждение означает, что температура подогретой охлаждающей воды не достигает температуры насыщения, связанной с давлением вдуваемого отработанного пара.

Соответственно при данной температуре конденсации температурная разность между охлаждающей водой и окружающим воздухом уменьшается, потому что относительно более холодная обратная вода пересекает градирню системы. Следовательно, требуется большее соответствующее рассеяение тепла, а потому и более дорогая градирня, чтобы предотвратить возрастание температуры конденсации и обеспечить неуменьшенный выход паровой турбины.

Другой нежелательный эффект увеличенной скорости потока пара состоит в том, что водяные пленки, созданные раздающими соплами, подвержены разрывам. Разорванные водяные пленки означают уменьшенные теплопередающие поверхности и, следовательно, меньшую эффективность теплопередачи между паром и водой с неблагоприятным результатом переохлаждения.

Поскольку вакуум преобладает в более нижних ступенях паровой турбины и в конденсаторе, то вследствие неизбежных утечек воздух также будет присутствавать в пространстве пара смесительной камеры. Так как воздух не конденсируется, то во время работы его смесь с паром всегда будет более обогащенной воздухом. Такое увеличение содержания воздуха ответственно за ухудшение теплопередачи между паром и охлаждающей водой. Для того, чтобы ограничить возрастание концентрации воздуха в пространстве пара, смесь воздуха и пара выпсукается при достижении определенного значения концентрации. Смесь проводится в дополнительный охладитель, помещенный ниже водяного коллектора в пространстве пара смесительной камеры.

В дополнительном охладителе смесь пара и воздуха проникает через отверстие для ввода газообразной смеси и течет вверх в противотоке с охлаждающей водой, выходящей вниз из водяного коллектора и спускающейся между капельными лотками. Поток пара постепенно конденсируется, накапливается воздух. При определенном значении концентрации воздуха смесь, обогащенная воздухом, выпускается из дополнительного охладителя, пока конденсат, смешанный с охлаждающнй водой, не выпадает из нее в водное пространство смесительной камеры.

Так как в дополнительном охладителе содержание воздуха в смеси пара и воздуха больше, чем бы то ни было в конденсаторе, то парциальное давление и вместе с ним температура насыщения пара относительно малы. Следовательно, температура воды, оставляющей дополнительный охладитель, ниже, чем подогретая охлаждающая вода в водном пространстве смесительной камеры. Итак, смешивание более холодной воды из дополнительного охладителя с более тепловой водой в водном пространстве смесительной камеры влечет за собой уменьшение средней температуры подогретой охлаждающей воды с последующим дополнительным переохлаждением и нежелательным его результатом.

Такое разнообразное переохлаждение неблагоприятно влияет на работу струйных конденсаторов, особенно охлаждаемых воздухом конденсирующих установок силовых станций, и должно быть устранено или может быть уменьшено, что является главной целью изобретения.

Как было показано, сопротивление боковому потоку пара главная причина переохлаждения, зависящая от ширины водяного коллектора, которая является значительной для того, чтобы обеспечить площадь поперечного сечения потока, пригодную для горизонтального вливания охлаждающей воды. Однако, если охлаждающая вода подводилась бы к раздающим соплам снизу, что предпочтительнее чем сбоку, то площадь поперечного сечения потока, пригодная для охлаждающей воды в водяном коллекторе, может быть получена с водяными коллекторами значительно уменьшенной ширины, что будет очевидно, если рассматриваются габариты обычных водяных коллекторов. Так как их высота равна в большинстве 1-1,5 м, то их длина будет составлять от 6 до 8 м. Площадь поперечного сечения потока водяных коллекторов с горизонтальным притоком охлаждающей воды определется произведением ширины и высоты водяного коллектора. С другой стороны, с вертикальным потоком она должна была бы определяться произведением скорее ширины и длины, чем высоты водяного коллектора при той же самой высоте последней, которая могла бы быть множителем стандартного значения. Итак, площадь поперечного сечения потока для опускающейся охлаждающей воды могла бы быть существенно больше, чем с обычными водяными коллекторами с горизонтальным потоком, даже, если ее ширина была бы значительно уже, чем в известных устройствах. При данной базовой области площадь поперечного сечения потока опускающегося пара в смесительной камере конденсатора может быть уменьшена, при этом главной причиной переохлаждения является скорость потока пара, которая значительно уменьшается, если раздающие сопла с водяной пленки питаются предпочтительно вертикально опускающейся, а не горизонтально текущей охлаждающей водой.

В то же самое время длина водяных пленок, выходящих из раздающих сопл, и таким образом площади их поверхностей должны быть также увеличены, что означает дополнительное уменьшение переохлаждения.

Цель изобретения состоит в изменении направления потока охлаждающей воды в водяных коллекторах струйных конденсаторов из горизонтального в вертикальный. Это может быть получено с помощью водяных коллекторов, которые имеют более узкий верхний участок водяного коллектора с раздающими соплами водяной пленки и более широкий нижний участок водяного коллектора, который сообщается с входом охлаждающей воды и служит для питания верхнего участка водяного коллектора спускающейся охлаждающей водой.

Дополнительный охладитель, который с обычными устройствами лежит ниже неразделенного водяного коллектора, будет помещаться там, где встречаются оба участка водяного коллектора.

В работе верхний участок водяного коллектора лежит в пространстве паросмесительной камеры, в то время как более нижний участок водяного коллектора погружен в воду, собранную в водном ее пространстве. Уровень воды в водном пространстве должен быть спроектирован так, чтобы держать отверстие для ввода газообразной смеси дополнительного охладителя свободным от запирания водой также, как и с дополнительными охладителями, используемыми в данной области техники.

Следовательно, изобретение относится к струйным конденсаторам, содержащим водяной коллектор, соединенный с входом охлаждающей воды, раздающие сопла в стенках водного коллектора для впрыскивания охлаждающей воды из водяного коллектора в смесительную камеру конденсатора в виде водяных пленок и дополнительный охладитель. Смысл изобретения состоит в том, что водяной коллектор подразделяется на более узкий верхний участок водяного коллектора и на более широкий нижний участок водяного коллектора, раздающие сопла открываются из верхнего участка водяного коллектора в смесительную камеру, и нижний участок водяного коллектора сообщается с входом охлаждающей воды, между тем дополнительный охладитель занимает положение в месте соединения обоих указанных участков водного коллектора.

Такое расположение дает к относительно увеличенным поверхностям водяных пленок благоприятный результат в существенно уменьшенном переохлаждении по отношению к обычным струйным конденсаторам с той же базовой площадью.

В подразделенных водяных коллекторах с симметричной конструкцией, где более широкий нижний участок и более узкий верхний участок водяного коллектора имеется общая или почти общая плоскость симметрии, обе стороны верхнего участка водяного коллектора могут эксплуатироваться для дополнительного охлаждения. Дополнительный охладитель будет поделен на две части, помещенные каждая над нижним участком водяного коллектора с другой стороны верхнего участка водяного коллектора. Это означает повышенную производительность дополнительного охлаждения.

Несмотря на размещение дополнительного охладителя в месте соединения двух участков водяного коллектора он может содержать, с одной стороны, отверстие для ввода парогазовой смеси, сообщающееся с пространством пара смесительной камеры конденсатора, чтобы принимать смесь пара и воздуха, и, с другой стороны, удаляющий воздух патрубок для удаления смеси, обогащенной воздухом, и теплообменное средство. Это означает, что дополнительный охладитель может быть сконструирован также обычным способом.

Теплообменное средство дополнительного охладителя будет образовано как теплообменник прямого контакта, где спускающаяся охлаждающая вода, выходящая из подающих воду сопл в стенке верхнего участка водного коллектора, течет в каналы потока, ограниченные капельными лотками, находящимися ниже раздающих сопл, отверстием для ввода парогазовой смеси и удаляющим воздух патрубком. Такое размещение означает почти обычную конструкцию и привычную работу.

Переохлаждение, смещение более холодной охлаждающей воды, удаляемой из дополнительного охладителя, с объемом охлаждающей воды в водном пространстве смесительной камеры может быть уменьшено путем перекрытия воды непосредственно в водное пространство. Для такой цели водосборный лоток может быть предусмотрен ниже самых нижних капельных лотков дополнительного охладителя с водосливной трубкой. Это позволяет увеличить количество охлаждающей воды, вводимой в дополнительный охладитель, и, следовательно, количество смеси пара и воздуха. Тем самым концентрация внизу пространства пара, который ближе к заданному уровню воды в смесительной камере, будет относительно малой с соответственным уменьшением переохлаждения.

Вода, собранная в водосборном лотке, будет повторно подаваться через водосливную трубку в нижний участок водного коллектора или в пространство пара смесительной камеры.

В первом случае водосливная трубка будет присоединяться через насос к нижнему участку водяного коллектора.

Во втором случае он будет присоединяться подобным образом через насос и через сопло к смесительной камере конденсатора над заданным уровнем воды, т. е. в пространство пара. В любом случае вода, удаленная из дополнительного охладителя, имеет непосредственный доступ в водное пространство смесительной камеры, и таким образом, переохлаждение, обязанное прямому смешиванию, избегается.

Однако теплообменное средство дополнительного охладителя можно совместить в поверхностном теплообменнике также с теплопередающими поверхностями, приспособленными охлаждаться охлаждающей водой в участках водяного коллектора. Это поволяет соединять теплообменные средства дополнительного охладителя на стороне воды последовательно с другими частями конденсатора и при этом использовать принцип противоточного потока. Все количество охлаждающей воды затем может быть пущено в противотоке со смесью пара и воздуха через дополнительный охладитель, при этом потери, вызванные смешиванием более холодной охлаждающей воды из дополнительного охладителя с объемом более теплой воды в водном пространстве смесительной камеры, могут быть устранены, а переохлаждение дополнительно уменьшено.

Предпочтительно, что теплообменные поверхности поверхностного теплообменника на его стороне пара будут расширены охлаждающими ребрами, прикрепленными к нижнему участку водяного коллектора с соответственным увеличением производительности. Конденсат в каналах потока на стороне пара поверхностного теплообменника течет вниз в водное пространство смесительной камеры. Его количество приблизительно в пятьдесят раз меньше, чем количество воды, текущей в дополнительном охладителе с прямым контактом с теплообменным средством, и меньше, чем одна тысячная всего объема охлаждающей воды. Таким образом, переохлаждения не будет, что является главным преимуществом эксплуатации теплообменного средства поверхностного типа.

Для того, чтобы сэкономить драгоценную воду конденсата, каплеотделитель может быть подключен к патрубку отвода неконденсирующихся газов и снабжен с удаляющим воздух сливным патрубком дополнительного охладителя. Затем конденсат будет собираться в каплеотделителе, что предпочтительнее чем выпускаться вместе с воздухом, и может снова питать охлаждающую воду систему.

Для такой цели сливной патрубок каплеотделителя может быть присоединен через дополнительный насос или непосредственно к нижней части водяного коллектора или через дополнительное раздающее сопло к смесительной камере конденсатора. Сопло должно быть помещено над заданным уровнем воды. В любом случае объем охлаждающей воды в водном пространстве смесительной камеры будет освобождаться от непосредственно примешанной более теплой воды с соответствующим уменьшением переохлаждения. В случае, где каплеотделитель в выпускном канале помещается достаточно высоко, насос может быть опущен.

Можно образовать теплообменное средство дополнительного охладителя как сочетание поверхностного теплообменника и теплообменника прямого контакта. Такое сочетание может быть предпочтительным, если, например, производительность дополнительного охладителя должна быть увеличена.

Простой конструкцией можно достичь успеха, если в сочетании теплообменник прямого контакта располагается сверху поверхностного теплообменника, в свою очередь сразу над нижним участком водяного коллектора. Оба теплообменника имеют общие каналы потока, которые определяются, с одной стороны, капельными лотками теплообменника прямого контакта и, с другой стороны, нижним участком водяного коллектора и внешней стенкой поверхностного теплообменника между отверстием для ввода парогазовой смеси и удаляющим воздух патрубком. Смесь пара и воздуха сначала обменивает тепло с охлаждающей водой, текущей в учстках водяного коллектора, и впоследствии при прямом контакте с охлаждающей водой в теплообменнике прямого контакта.

Передающие тепло каналы поверхностного теплообменника могут быть обеспечены охлаждающими ребрами, прикрепленными к нижней части водяного коллектора, которые выгодны по их производительности в соединении с дополнительными охладителями, имеющими также поверхностные теплообменные средства.

Основная цель изобретения подразделение водяного коллектора на более широкий нижний участок водяного коллектора и на более узкий верхний участок водяного коллектора может иметь особое значение с охлаждаемым воздухом конденсирующими системами, где охлаждающая вода циркулирует по двум параллельным агрегатам, состоящим каждый из насосного блока и блока водяной турбины на общей оси, которая несет электродвигатель, предназначенный перекрывать выходную разность между предшествующими. Два агрегата с 50% мощностью каждый резервиуют друг друга. Если один агрегат выключается, то вода подается в конденсатор только при помощи водяной турбины другого агрегата, в этом случае доставляемое количество охлаждающей воды равно приблизительно половине общей подачи. Тогда сопла водяного коллектора обычных устройств перестают действовать должным образом, так что образуются водяные пленки уменьшенной площади, поверхности, переохлаждение возрастает.

Чтобы избавиться от такого недостатка, было предложено подразделить водяной коллектор конденсатора на две части горизонтальной перегородкой и обеспечить каждую часть половиной общего числа сопл каждой группы, которые питаются охлаждающей водой из другого агрегата. Тогда, в случае частичного отключения действующих сопл, все еще получается достаточное количество воды и конденсатор действует должным образом, хотя и с пониженной производительностью.

Дополнительное преимущество такого решения состоит в том, что сопротивление сопл не уменьшается, так что работающий блок водяной турбины или дросселирующий кран, заменяющий блок, будут работать почти как запроектировано. Таким образом, возможная опасность кавитации более надежно избегается, чем с устройствами, имеющими неразделенные водяные коллекторы.

Однако подразделение водяного коллектора приводит к неизбежности, что при отключении одного из агрегатов охлаждающая вода в соответствующей части водяного коллектора вытечет через его сопла в смесительную камеру конденсатора. При этом уровень воды может подняться выше заданного уровня воды и отверстие для ввода парогазовой смеси дополнительного охладителя может стать запертым водой. Впоследствии давление в конденсаторе быстро возросло и могло бы запустить защитную систему соответствующей паровой турбины, которая в свою очередь могла бы повлечь отключение соответствующей части силовой установки.

Тем не менее такое преимущественное подразделение водяного коллектора может быть выполнено с конденсаторами при существенно более благоприятных условиях, которые обязаны уменьшенной ширине верхнего участка водяного коллектора, из которого вода может вытечь, так как все сопла помещаются там. При очищении верхнего участка водяного коллектора уменьшенной ширины и соответственно меньшего объема уровень воды в смесительной камере конденсатора будет подниматься значительно меньше, чем с известными устройствами, имеющими водяные коллекторы значительной ширины и соответственно большего объема. Таким образом, затопление впуска дополнительного охладителя и вместе с ним отключение блоков силовой установки практически избегается без какого-либо значительного увеличения переохлаждения.

Следовательно, как нижний участок водяного коллектора, так и верхний участок водяного коллектора могут быть подразделены каждый на пару подучастков водяного коллектора. Подучастки нижнего участка водяного коллектора будут иметь индивидуальные впуски охлаждающей воды, в то время как группы сопл будут открываться каждая из другого подучастка верхнего участка в смесительную камеру конденсатора.

На фиг. 1 изображен струйный конденсатор, частичное сечение; на фиг. 2 то же, другая проекция; на фиг. 3 струйный конденсатор, вариант; на фиг. 4 узел I на фиг. 3 в увеличенном мсштабе; на фиг. 5 то же, другая проекция; на фиг. 6 узел II на фиг. 5 в увеличенном масштабе; на фиг. 7 то же, другая проекция; на фиг. 8 узел III на фиг. 7 в увеличенном масштабе; на фиг. 9 то же, другая проекция; на фиг. 10 узел IV на фиг. 9 в увеличеном масштабе; на фиг. 11 то же, другая проекция; на фиг. 12 узел V на фиг. 11 в увеличенном масштабе.

Струйный конденсатор для охлаждающих систем с конденсацией охлажденным воздухом, содержит корпус 1, вмещающий смесительную камеру 3. Вертикальные перегородки 4 подразделяют смесительную камеру 3 на секции 5, число которых может быть больше, чем иллюстрируется, или можно обойтись совсем без перегородок, как показано на фиг. 2. Через вход отработанный пар паровой турбины, объединенной с конденсатором, входит в смесительную камеру 3 сверху, как показано стрелками 6, где он конденсируется при прямом контакте с охлаждающей водой. Такая вода вводится в конденсатор 2 через патрубок 7 в направлении стрелки 8. Она течет в водораспределительную камеру 9 и оттуда в горизонтальном направлении в водяные коллекторы 10. Стенки водяных коллекторов 10 снабжаются раздающими соплами 11, через которые горизонтально втекающая охлаждающая вода впрыскивается в виде вертикальных водяных пленок 12 в смесительную камеру 3 конденсатора 2. Одна из впрыскиваемых водяных пленок 12 изображена перекрестной линовкой на фиг. 2.

Входящий пар и впрыскиваемая охлаждающая вода перемешиваются в прямом контакте в пространстве пара 13 в верхней части смесительной камеры 3, благодаря чему пар конденсируется. Смесь конденсата и охлаждающей воды падает вниз в водное пространство 14 на дно смесительной камеры 3 и удаляется оттуда через выпуск 15, в направлении, показанном стрелкой 16.

По причинам, объясненным выше, конденсатор 2 снабжается дополнительным охладителем 17, который с известными устройствами располагается ниже водяного коллектора 10. Дополнительный охладитель 17 имеет отверстие 18 для ввода парогазовой смеси и патрубок 19 для вывода парогазовой смеси. Уровень 20 воды в водном пространстве 14 должен быть задан так, чтобы в работе конденсатора 2 парогазовая смесь всегда имела доступ в отверстие 18 для ввода парогазовой смеси, которое не должно запираться охлаждающей водой в смесительной камере 3.

Между отверстием 18 для ввода парогазовой смеси и патрубком 19 для вывода парогазовой смеси имеются капельные лотки 21, вверх по ходу которых имеются сопла 22, из которых охлаждающая вода подается на капельные лотки 21.

Во время работы, с одной стороны, отработанный пар входит в смесительную камеру 3 в направлении стрелок 6. С другой стороны, охлаждающая вода вводится в направлении стрелки 8 через патрубок 7 в распределительную камеру 9, из которой она течет горизонтально в водяной коллектор 10 и впрыскивается оттуда раздающими соплами 11 в виде водяных пленок 12 в пространство пара 13 смесительной камеры 3. Там пар входит к прямой контакт с водяными пленками 12 охлаждающей воды, на поверхностях которых его основная масса конденсируется.

Конденсат, созданный в пространстве пара 13, падает вниз в водное пространство 14 смесительной камеры 3, в то время как фракционная часть пара вместе с неконденсирующимся воздухом входит в дополнительный охладитель 17 через отверстие 18 для ввода парогазовой смеси.

Охлаждающая вода, собранная в водном пространстве 14, повторно входит к охлаждающую систему через выпуск 15 в направлении, показанном стрелкой 16, в то время как остающаяся смесь пара и воздуха, входящая в дополнительный охладитель 17, поднимается в противотоке с охлаждающей водой, падающей вниз последовательно на капельные лотки 21. В ходе прямого контакта поднимающейся смеси и спускающейся охлаждающей воды большая часть пара в смеси конденсируется, в то время как смесь сама обогащется воздухом. Конденсат капает вместе с охлаждающей водой в водное пространство 14 ниже дополнительного охладителя 17, в то время как смесь еще несконденсированного пара и воздуха выходит через патрубок 19, при этом освобождая пространство пара 13 от доли воздуха, ответственного за ухудшение желаемой теплопередачи между паром и водой.

Водяные коллекторы 10 занимают значительную площадь поперечного сечения потока, что касается потока пара (стрелка 6), который вызывает увеличенное переохлаждение вследствие более высокого сопротивления боковому потоку пара.

Как показано на фиг. 3 и 4, такой недостаток устраняется подразделением водяного коллектора 10 на более узкую верхнюю часть водяного коллектора 10а и более широкую нижнюю часть водяного коллектора 10в. Две части водяного коллектора 10а и 10в встречаются в месте соединения 23, через которое охлаждающая вода из нижней части водяного коллектора 10в может входить в верхнюю часть водяного коллектора 10а. Раздающие сопла 11, которые впрыскивают охлаждающую воду в смесительную камеру 3, открываются из верхней части водяного коллектора 10а, тогда как нижняя часть водяного коллектора 10в сообщается с распределительной камерой 9 через отверстие (не показано).

Так как нижняя часть водяного коллектора 10в частично или полностью погружается в водное пространство 14 смесительной камеры 3, то дополнительный охладитель 17 очевидно не может быть помещен ниже водяного коллектора 10, как в известных устройствах. Следовательно, согласно дополнительному главному признаку изобретения, он занимает положение в месте соединения 23 двух частей водяного коллектора (10а и 10в), для которых цель подразделения водяного коллектора 10 ясно предлагает преимущественную возможность. Благодаря разности между ширинами частей водяного коллектора (10а и 10в) пространство остается свободным для помещения дополнительного охладителя 17 на стороне верхней части водяного коллектора 10а.

Если две части водяного коллектора (10а и 10в) имеют общую или почти общую плоскость симметрии, как в данном случае, то обе стороны верхней части водяного коллектора 10а имеют место для фиксирования охладителя 17. Затем дополнительный охладитель 17 разрезается и, следовательно, подразделяется на две секции, размещенные каждая над нижней частью водяного коллектора 10в на другой стороне верхней части водяного коллектора 10а, как иллюстрируется на чертеже.

Следовательно, дополнительный охладитель 17 может быть обычной конструкцией, имеющей, с одной стороны, отверстие 18 для ввода парогазовой смеси, сообщающееся с пространством пара 13 смесительной камеры 3 и, с другой стороны, патрубок 19 отвода неконденсирующихся газов, причем теплообменное средство предусматривается между ними.

С представленным вариантом осуществления теплообменное средство образуется способом как теплообменник прямого контакта, содержащий капельные лотки 21, которые питают охлаждающей водой из подающих воду сопл 22 в стенках верхней части водяного коллектора 10а. Капельные лотки 21 определяют каналы потока 24, которые сообщаются с отверстием 18 для ввода парогазовой смеси и патрубком 19 для вывода парогазовой смеси дополнительного охладителя 17.

В работе отработанный пар течет в направлении стрелки 6 в смесительную камеру 3, как в известных устройствах, показанных на фиг. 1 и 2. Однако отличие состоит в том, что поток охлаждающей воды, который заполняет нижнюю часть водяного коллектора 10в, поворачивается из горизонтали в вертикаль в месте соединения 23 частей водяного коллектора (10а и 10в) так, что течет вверх в верхнюю часть водяного коллектора 10а, как указывается стрелками 25 и, таким образом имеет площадь поперечного сечения потока, которая является составной по отношению к обычно спроектированным водяным коллекторам со всеми благоприятными результатами, описанными в начале описания.

Пока объем втекающего отработанного пара конденсируется в пространстве пара 13 и его конденсат собирается в водном пространстве 14 смесительной камеры 3, второстепенная часть его, смешанная с потоками воздуха, течет из пространства пара 13 через отверстие 18 для ввода парогазовой смеси в теплообменник прямого контакта (18, 21, 22, 24) в дополнительном охладителе 17, как указывается стрелками 26, где она встречает охлаждающую воду, капающую вниз в канал потока 24 в последовательности капельных лотков 21. Пар поступательно конденсируется и таким образом поднимающаяся смесь по возрастающей обогащается воздухом, так что при возможном случае смесь, обогащенная воздухом, удаляется через патрубок 19. Конденсированный пар выходит вместе с текущей вниз охлаждающей водой в водное пространство 14 смесительной камеры 3, где он перемешивается с объемом воды.

Примерный вариант осуществления изобретения, иллюстрируемый в фиг. 5 и 6, без показа не относящихся к делу частей и отличается от описанного прежде тем, что смеси охлаждающей воды и конденсата, опускающегося в каналы потока 24 дополнительного охладителя 17, запрещается течь непосредственно в водное пространство 14 смесительной камеры 3. При этом переохлаждение, вызванное переме- шиванием более холодной воды, выходящей из дополнительного охладителя 17, и воды, подогретой в пространстве пара 13 до более высокой температуры, можно избежать, как было объяснено выше.

Для такой цели водосборный лоток предусматривается ниже самого нижнего капельного лотка 21 теплообменника прямого контакта (18, 21, 22, 24). Водосборный лоток 27 имеет водосливную трубку 28, присоединенную к нему. Водосливная трубка 28 сообщается с насосом 29, с помощью которого вода, собранная в водосборном лотке 27, может быть подана или в водяной коллектор (10а, 10в), или через сопло 30 в пространство пара 13 смесительной камеры 3, как показано прерывистой и сплошной линиями 31 и 32 соответственно на фиг. 5. В любом случае вода, стекающая из водосборного лотка 27, минует водное пространство 14 и возвращается обратно в пространство пара 13 смесительной камеры 3. Там она подогревается втекающим отработанным паром до температуры воды, собранным в водном пространстве 14, не подвергаясь переохлаждению.

В противном случае работа выполняется, как описано в сочетании с фиг. 3 и 4.

Как было упомянуто, подразделение водяного коллектора 10 известных устройств позволяет образовать дополнительный охладитель 17 как поверхностный теплообменник, подобный дополнительным охладителям поверхностных конденсаторов, выполненный в виде двух секций, размещенных по обе стороны от продольной оси коллектора. Затем все количество охлаждающей воды предпочтительнее, чем только ее часть, может быть проведено через дополнительный охладитель так, что смешивания более холодной охлаждающей воды из дополнительного охладителя 17 с более теплым конденсатом из пространства пара 13 смесительной камеры 3 можно избежать и при этом переохлаждение дополнительно уменьшается.

На фиг. 7 и 8 показан без не относящихся к делу деталей, примерный вариант осуществления изобретения с дополнительным охладителем 17. Теплообменник дополнительного охладителя выполнен из последовательно установленных поверхностей и контактной ступени. Контактная ступень теплообменника размещена на уровне верхней части коллектора, поверхностная ступень на уровне нижней части коллектора, при этом последняя сообщена по парогазовой смеси с контактной ступенью. Его каналы потока 24 сообщаются через отверстие для ввода смеси 18 над заданным уровнем 20 воды с пространством пара 13 смесительной камеры 3, как было в случае с прежде описанными вариантами осуществления. Однако, в месте соединения 23 частей водяного коллектора (10а и 10в) имеются трубопроводы 33, которые соединяют каналы потока 24 с патрубком 19 вывода парогазовой смеси. Теплообменник дополнительного охладителя выполнен поверхностного типа и закреплен на нижней части коллектора.

Кроме того, в данном случае теплопередающие поверхности дополнительного охладителя 17 расширяются охлаждающими ребрами 34, прикрепленными к нижней части водяного коллектора 10в, например, с помощью сварки, увеличивая при этом теплопередающие поверхности.

Так же, как и в данном случае патрубок 19 вывода неконденсирующихся газов дополнительного охладителя 17 имеет выпускной канал воздуха 35, присоединенный к нему, который содержит каплеотделитель 36 и ведет в дополнительный вакуумный насос (не показан).

Кроме того, в представленном варианте осуществления каплеотделитель 36 имеет выпуск воды 37, который присоединяется через насос 38 и сопло 39 к пространству пара 13 смесительной камеры 3 или к нижней части водяного коллектора 10в, как предлагается сплошной и прерывистой линиями 40 и 41 соответственно.

В работе охлаждающая вода в частях водяного коллектора (10а, 10в) и смесь пара и воздуха в дополнительном охладителе 17 текут в направлении, показанном стрелками 25 и 26 соответственно. Несмотря на то, что все количество охлаждающей воды проводится через части водяного коллектора (10а, 10в), только фракционная часть неконденсированного пара и все количество воздуха текут из пространства пара 13 в дополнительный охладитель 17. Благодаря теплопередаче через стенки нижней части водяного коллектора 10в, пар в смеси, текущей в дополнительном охладителе 17, поступательно конденсируется.

Конденсат такого пара, количество которого, как было установлено, является незначительной частью общего количества охлаждающей воды, течет обратно через каналы потока 24 в водное пространство 14 смесительной камеры 3. Ввиду малости его количества его перемешивание с теплой водой в водном пространстве 13 не влечет за собой какого-либо значительного переохлаждения.

Остаток неконденсированного пара и воздуха удаляется из дополнительного охладителя 17 через патрубок 19 и выпускной канал воздуха 35, в то же время имеет место некоторая дополнительная конденсация. Конденсат остаточного пара будет собираться в каплеотделителе 36 и может быть опять подан в систему насосом 38 без прямого столкновения с теплой водой в водном пространстве 14. Следовательно, с одной стороны, не вызывается переохлаждения, а, с другой стороны, экономится драгоценная вода конденсата.

Воздух оставляет каплеотделитель 36 через его сливной патрубок 42, как показано стрелкой 43.

Дополнительный охладитель 17 может содержать в сочетании поверхностный телообменник и теплообменник прямого контакта, как показано на фиг. 9 и 10.

В данном случае теплообменник прямого контакта располагается наверху поверхностного теплообменника, который, в свою очередь, лежит непосредственно над нижней частью водяного коллектора 10в. Их каналы потока 24 взаимно соединяются через зазор 44 при встрече внешних стенок 45 и 46 теплообменника прямого контакта и поверхностного теплообменника соответственно. Следовательно, поверхностный теплообменник может быть обозначен позициями 10а, 18, 46, 24, 44, в то время как теплообменник прямого контакта может быть обозначен позициями 45, 44, 21, 22, 24, 44.

В работе смесь пара и воздуха из пространства пара 13 смесительной камеры 3 входит в каналы потока 24 поверхностного теплообменника (10в, 18, 46, 24, 44) через отверстие для ввода парогазовой смеси 18 как указано стрелками 26. Она охлаждается охлаждающей водой, поднимающейся из нижней части водяного коллектора 10в в верхнюю часть водяного коллектора 10а, как указано стрелками 25. В зазоре 44 втекающая смесь входит в каналы потока 24 теплообменника прямого контакта (45, 19, 21, 22, 24, 44), где она встречает в противотоке охлаждающую воду, вводимую через подающие воду сопла 22 и капает вниз на последовательность капельных лотков 21. Удаление, с одной стороны, остаточного пара и воздуха, с другой стороны, конденсата имеет место в соединении с вариантами осуществления, иллюстрируемыми на фиг. 3 и 4 и на фиг. 7 и 8 соответственно.

Сочетание отличается, с одной стороны, увеличением мощности дополнительного охладителя 17 с помощью теплообменника прямого контакта (45, 19, 21, 22, 24, 44) и, с другой стороны, уменьшением переохлаждения с помощью его поверхностного теплообменника (10в, 18, 46, 24, 44).

Фиг. 11 и 12 иллюстрируют относящиеся к делу части варианта осуществления изобретения, где обе части водяного коллектора (10а и 10в) подразделяются каждый на пару подучастков водяного коллектора (10а1 и 10а2), также как и 5в1 и 10в2 соответственно. Подучастки 10а1 и 10в2 нижней части водяного коллектора 10в имеют индивидуальные входы охлаждающей воды 7в1 и 7в2, соответственно, которые могут быть присоединены каждый к одной из пар объединенных нагнетающих блоков (водяных турбин) (не показаны), как было объяснено в вводной части описания.

Раздающие сопла водяных пленок 12 конденсатора распределяются между двумя группами, каждая из которых объединяется с другим подучастком 10а1 и 10а2 верхней части водяного коллектора 10а, из которого они открываются в пространстве пара 13 смесительной камеры 3. Одно сопло каждой группы обозначается ссылочными позициями 11а1 и 11а2. Предпочтительно, что обе группы будут иметь одинаковое число сопл.

В работе охлаждающая вода вводится через входы 7в1 и 7в2 в подучастки водяного коллектора 10в1 и 10в2 нижней части водяного коллектора 10в из другого нагнетающего блока агрегата, как указывается стрелками 8в1 и 8в2 соответственно. Охлаждающая вода течет вверх из нижних подучастков водяного коллектора 10в1 и 10в2 в подучастках 10а1 и 10а2 верхней части водяного коллектора 10а, как показано стрелками 25а1 и 25а2 соответственно.

В нормальной работе, где оба агрегата работают должным образом, оба подучастка водяного коллектора 10а1 и 10а2 получают подходящее количество охлаждающей воды для обеих групп сопл 11а1 и 11а2 соответственно.

Если один агрегат отключается, то подача воды в соответствующий подучасток водяного коллектора (10а1, 10а2) верхней части водяного коллектора 10а прекращаетя. Хотя охлаждающая вода из подучастка водяного коллектора 10а1 или 10а2 оставется без питания водой, она стекает через свои сопла водяных пленок 12а1 или 12а2 в водное пространство 14 смесительной камеры 3, поскольку такой случай может быть, сопла водяной пленки другого подучастка водного коллектора продолжают обеспечиваться водой в подходящем количестве и давлении так, что они действуют так, как требуется. Благодаря относительно уменьшенной ширине верхней части водяного коллектора 10а сток подучастка водяного коллектора, оставленный без питания водой, вызывает гораздо меньший подъем заданного уровня 20 воды, чем сток водяных коллекторов известных устройств, даже если они подразделяются, как упомянуто выше.

Как благоприятный результат, затопление отверстия 18 или отключение блока силовой установки невозможны.

Следовательно, изобретение имеет различные усовешенствования, превосходящие прототип в части переохлаждения. Они все обязаны повороту направления потока охлаждающей воды, питающей сопла водяных пленок водяного коллектора струйного конденсатора, из горизонтального в вертикальный.

Использование: в системах для конденсирования отработавшего пара паровых турбин силовых станций. Сущность изобретения: струйный конденсатор содержит корпус с патрубком ввода парогазовой смеси в верхнем его участке, патрубок отвода неконденсирующихся газов, водораспределительную камеру, размещенную в корпусе с примыканием к его задней стенке, основной водяной коллектор, установленный внутри корпуса вдоль его боковых стенок с образованием с ними смесительной камеры, подключенный отверстием к водораспределительной камере и выполненный из двух частей нижней в большего поперечного сечения и верхней меньшего поперечного сечения, при этом последняя снабжена раздающими соплами, ванну для сбора конденсата, образованную в нижней части корпуса, а также дополнительный охладитель, закрепленный на водяном коллекторе, установленный с зазором относительно уровня конденсата в ванне и снабженный отверстием для ввода парогазовой смеси из указанного зазора, устройством для отвода неконденсирующихся газов, сообщенным с патрубком отвода неконденсирующихся газов и теплообменником, размещенным между указанным устройством и отверстием для ввода парогазовой смеси, причем водяной коллектор своей нижней частью, по меньшей мере, частично заведен в ванну под уровень конденсата, а его верхняя и нижняя части соединены между собой ступенчато с образованием полок, выполненных вдоль коллектора. 15 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. СТРУЙНЫЙ КОНДЕНСАТОР, содержащий корпус с патрубком ввода парогазовой смеси в верхнем его участке, патрубком отвода неконденсирующихся газов, водораспределительную камеру, размещенную в корпусе с примыканием к его задней стенке, основной водяной коллектор, установленный внутри корпуса вдоль его боковых стенок с образованием с ними смесительной камеры, подключенный отверстием к водораспределительной камере и выполненный из двух частей - нижней, большего поперечного сечения и верхней меньшего поперечного сечения, при этом последняя снабжена раздающими соплами, ванну для сбора конденсата, образованную в нижней части корпуса, а также дополнительный охладитель, закрепленный на водяном коллекторе, установленный с зазором относительно уровня конденсата в ванне и снабженный отверстием для ввода парогазовой смеси из указанного зазора, устройством для отвода неконденсирующихся газов и теплообменником, размещенным между указанным устройством и отверстием для ввода парогазовой смеси, отличающийся тем, что водяной коллектор своей нижней частью по меньшей мере частично заведен в ванну под уровень конденсата, а его верхняя и нижняя части соединены между собой ступенчато с образованием полок, выполненных вдоль коллектора. 2. Конденсатор по п.1, отличающийся тем, что дополнительный охладитель выполнен в виде двух секций, размещенных по обе стороны от продольной оси коллектора. 3. Конденсатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что дополнительный охладитель снабжен водосборным лотком со сливной трубкой, установленным под теплообменником. 4. Конденсатор по пп.1-3, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен насосом, сообщенным со сливной трубкой. 5. Конденсатор по пп. 1-4, отличающийся тем, что сливная трубка через насос сообщена с нижним участком коллектора. 6. Конденсатор по пп.1-4, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными раздающими соплами, размещенными в стенках смесительной камеры и сообщенными через насос со сливной трубкой. 7. Конденсатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что теплообменник дополнительного охладителя выполнен поверхностного типа и закреплен на нижней части коллектора. 8. Конденсатор по пп.1,2 и 7, отличающийся тем, что теплообменник дополнительного охладителя снабжен ребрами на нижней части коллектора. 9. Конденсатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен подключенным к патрубку отвода неконденсирующихся газов каплеотделителем, снабженным сливным патрубком. 10. Конденсатор по пп. 1, 2 и 9, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным насосом, размещенным на сливном патрубке каплеотделителя. 11. Конденсатор по пп.1,2,9 и 10, отличающийся тем, что сливной патрубок каплеотделителя подключен к нижней части водяного коллектора. 12. Конденсатор по пп.1,2,9 и 10, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными раздающими соплами, установленными в стенках смесительной камеры и сообщенными со сливным патрубком каплеотделителя. 13. Конденсатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что теплообменник дополнительного охладителя выполнен из последовательно установленных поверхностной и контактной ступеней. 14. Конденсатор по пп.1,2 и 13, отличающийся тем, что контактная ступень теплообменника размещена на уровне верхней части коллектора, поверхностная ступень на уровне нижней части коллектора, при этом последняя сообщена по парогазовой смеси с контактной ступенью. 15. Конденсатор по пп.1,2,13 и 14, отличающийся тем, что поверхностная ступень теплообменника дополнительно снабжена ребрами, выполненными на стенке нижней части водяного коллектора. 16. Конденсатор по пп.1-15, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным водяным коллектором с раздающими соплами, разделенным на нижнюю часть большего поперечного сечения, подключенную отверстием к водораспределительной камеры, и верхнюю часть меньшего поперечного сечения, размещенную соосно с основным коллектором и выступающую над уровнем конденсата в ванне, причем раздающие сопла дополнительного коллектора установлены на участке, выступающем за верхний торец основного коллектора.