ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ПАРОЖИДКОСТНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1995 года по МПК F22D1/32 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в других отраслях, применяющих теплообменное оборудование, рассчитанное на осуществление пароконденсатных режимов.

Известен подогреватель высокого давления (ПВД) системы регенерации паротурбинной установки тепловой и атомной электростанции, в котором происходит теплообмен между кондесирующимся паром, поступающим в подогреватель из отборов турбины, и питательной водой, направляемой в парогенератор [1]
В нижней части трубной системы ПВД под уровнем конденсата размещен охладитель конденсата (ОК), который заключен в кожух, что позволяет организовать поперечное омывание труб конденсатом. На корпусе ПВД в нижней его части установлен фланцевый разъем, плотность которого обеспечивается приварными мембранами. Фланцы расположены под уровнем конденсата. Надежность работы сварного мембранного уплотнения зависит от температурного режима. Разная степень нагрева фланцев понижает несущую способность мембранного уплотнения. По расчетам опасной разностью температур является перепад свыше 10-15^оС. Специальные наблюдения и измерения, выполненные НПО ЦКТИ и АО ТКЗ "Красный котельщик" на Экибастузской и Костромской ГРЭС, показали, что в отдельных режимах, например, при сборе нагрузки, возможен не одинаковый прогрев нижнего и верхнего фланцев, а при снижении уровня конденсата до положения между фланцами разница в их температурах может достичь 43^оС (О качестве и надежности мембранных уплотнений фланцевых разъемов ПВД: Электрические станции, 1991, N 11, с.36).

В целях исключения подобных случаев было принято решение о снижении уровня конденсата ниже нижнего фланца [2] Предупреждение повреждений производится путем регулирования уровня конденсата в заданном диапазоне, максимальное значение которого не превышает уровня фланцев.

Известно техническое решение, позволяющее предотвратить не одинаковый прогрев верхнего и нижнего фланцев с помощью снижения уровня конденсата ниже фланцевого разъема перед прекращением подачи пара в корпус подогревателя [3]
Недостатком известных технических решений является то, что ОК оказывается в паровой зоне, что при отсутствии плотности его кожуха подвергают опасности эрозионному износу как отдельные элементы этого кожуха в местах течей, так и наружному парокапельному эрозионному износу теплообменных змеевиков. Этот негативный процесс происходит вследствие наличия разности давлений между паровым объемом межтрубного пространства теплообменника и внутренним объемом ОК. Подобные случаи имели, например, место на ПВД Южно-Украинской АЭС.

Предлагаемый вертикальный парожидкостный теплообменник, содержащий корпус, крышку, ОК и коллекторы, отличается от известных технических решений тем, что ОК заключен в чашу, заполненную конденсатом с уровнем, полностью затапливающим его кожух.

На чертеже представлен вертикальный парожидкостный теплообменник.

Теплообменник содержит зону конденсации (зона I), зону охлаждения конденсата (зона II), корпус 1, крышку 2, соединенные фланцевым разъемом 3 со сварным мембранным уплотнением 4. Подвод А и отвод Б нагреваемой жидкости осуществляется коллекторными распределительно-сборными системами 5 и 7. Пар в теплообменник подается через патрубок 8. Зоны конденсации I и охлаждения конденсата II ОК 6 образованы теплообменными поверхностями, набранными из змеевиков. ОК 6 заключен в чашу 11, заполненную конденсатом с постоянным уровнем "▿ к", полностью затапливающим его кожух.

Работает теплообменник следующим образом.

Нагреваемая жидкость подается через патрубок входа АС и коллекторной распределительной системой 5 в поверхности теплообмена (зоны I и II). Далее нагретая жидкость поступает в коллекторную сборную систему 7 и отводится из теплообменника патрубком выхода Б. Пар подается в теплообменник через патрубок В. Далее пар поступает в зону конденсации I, конденсируется и сливается вниз. Основная масса конденсата сливается в чашу 11, в которую помещен ОК 6. Полностью залив чашу 11 и образовав постоянный уровень "▿ к", конденсат сливается вниз под регулируемый уровень "▿ р". Патрубком 9, заглубленным под уровень "▿ р", конденсат засасывается в ОК 6, проходит заключенную в кожух 8 теплообменную поверхность, охлаждается и отводится (стрелка Г) из ОК 6 и теплообменника трубой 10. Поступление конденсата из-под уровня "▿ р" патрубком 9 вверх в ОК 6 происходит вследствие перепада давления (разрежения) между внутренним пространством теплообменника и трубопроводом, к которому подключена труба слива конденсата 10 из ОК 6. Регулирование уровня осуществляется таким образом, чтобы оба фланца 3 разъема корпуса 1 и крышки 2 всегда находились бы в паровом пространстве, что исключало бы разный их нагрев и охлаждение в процессе эксплуатации теплообменника. Таким образом обеспечивается надежная работа сварного мембранного уплотнения 4. ОК 6 постоянно находится под уровнем конденсата "▿ к" в чаше 11, что обеспечивает повышенную гидравлическую плотность кожуха 8, предупреждая прорывы пароконденсатной смеси вовнутрь его и исключая, таким образом, эрозионный износ как элементов кожуха, так и змеевиков теплообменной поверхности ОК 6.

Использование: в теплообменном оборудовании. Сущность изобретения: вертикальный парожидкостный теплообменник, например, подогреватель высокого давления (ПВД) паротурбинной установки ТЭС и АЭС, имеющий охладитель конденсата 6 (ОК) греющего пара, заключенный в специальную чашку 11, заполненную конденсатом с постоянным уровнем, полностью затрагивающим кожух ОК 6. Находясь под уровнем конденсата кожух приобретает повышенную гидравлическую плотность, предупреждает просоки пара внутрь кожуха ОК 6 и исключает парокапельный эрозионный износ как элементов кожуха, так и наружной поверхности змеевиков. 1 ил.

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ПАРОЖИДКОСТНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий корпус с крышкой, охладитель конденсата, образованный частью теплообменной поверхности теплообменника, заключенной в кожух и подключенной к распределительно-сборной коллекторной системе, отличающийся тем, что он дополнительно содержит чашу, заполненную конденсатом, в которую под уровень последнего помещен охладитель конденсата.