РАЗДАЮЩИЙ КОЛЛЕКТОР ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ Российский патент 1999 года по МПК F22B37/22 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на прямоточных котлах ТЭС и ТЭЦ.

Известен раздающий коллектор питательной воды, содержащий корпус, выполненный в виде трубчатого элемента, заглушенного с торцов посредством донышек, к одному из которых прикреплен патрубок подвода питательной воды, при этом в трубчатом элементе выполнены ряд или более отверстий с установленными в них штуцерами (В.А.Локшин и др. Гидравлический расчет котельных агрегатов (нормальный метод), М., Энергия, 1978 г., с.50).

Известен коллектор, выбранный в качестве прототипа, содержащий корпус, выполненный в виде трубчатого элемента, заглушенного с торцов посредством донышек, к одному из которых прикреплен патрубок подвода питательной воды, при этом в трубчатом элементе выполнены ряд или более отверстий с установленными в них штуцерах, а на входе в штуцеры разъемно дроссельное устройство постоянного сечения, обеспечивающее равномерное распределение питательной воды по экранным трубам парогенераторов (М.А.Стырикович и др. Парогенераторы электрических станций, М., Энергия, 1966 г., с.148-160, 325).

Недостатком указанных выше технических решений является большой расход питательной воды при растопке парогенератора, обусловливающий сложность пусковой схемы энергоблока, большую потерю теплоты и конденсата, высокую производительность пускосбросных устройств.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, - снижение расхода питательной воды при растопке парогенератора, снижение расхода энергии на перекачку питательной воды путем установки в полости коллектора перед каждым штуцером регулирующих дроссельных элементов.

Для решения поставленной задачи в известном коллекторе питательной воды, выполненном в виде трубчатого элемента, заглушенного с торцов с помощью донышек, к одному из которых прикреплен патрубок подвода питательной воды, и снабженного рядом или более отверстий с установленными в них штуцерами, при этом каждый из штуцеров снабжен дросселем постоянного сечения; дроссели вынесены из штуцеров и размещены в пакете, который выполнен в виде сосуда, прикрепленного к трубчатому элементу. Сосуд при этом разделен с помощью поперечных перегородок, образующих карманы; количество которых соответствует количеству штуцеров в ряду, а в днище каждого кармана выполнено отверстие, в котором размещается внутренняя часть штуцера, а к верхней части перегородки прикреплен запорный орган регулирующего дроссельного элемента, выполненный в виде упругой полосы, предварительно напряженной на изгиб, и по продольным краям прижатой к седлу, выполненному в виде двух дуг, прикрепленных к боковым продольным стенкам, при этом профиль дуг соответствует профилю полосы в предварительно напряженном состоянии.

Дроссель постоянного сечения образован при этом зазором между свободным концом упругой полосы и поперечной перегородкой.

Дроссель постоянного сечения может быть выполнен в виде отверстия в боковой продольной стенке каждого кармана под упругой полосой по потоку.

Предлагаемый раздающий коллектор питательной воды поясняется рисунками.

На фиг. 1 показан общий вид коллектора; на фиг. 2 - его поперечный разрез; на фиг. 3 - часть пакета (два смежных кармана) регулирующих дроссельных элементов - продольный разрез; на фиг. 4 - их вид сверху; на фиг. 5 - вид сбоку продольной боковой стенки пакета; на фиг. 6 - седло дроссельного элемента; на фиг. 7 - упругая полоса (запорный орган) в трех положениях: свободном, предварительно напряженном (сплошная линия) и максимально - напряженном состояниях.

На фиг. 8 приведена зависимость гидравлического сопротивления от расхода питательной воды (для экранной трубы, шайбы и их суммы - для прототипа; для регулятора, экранной трубы и регулятора - для предлагаемого решения).

Коллектор питательной воды содержит корпус, выполненный в виде трубчатого элемента 1, заглушенного с торцов с помощью донышек 2, к одному из которых прикреплен патрубок 3 подвода питательной воды. В трубчатом элементе 1 выполнены ряд или более отверстий, в которые устанавливаются штуцеры 4. В полости трубчатого элемента 1 размещены пакет или более регулирующих дроссельных элементов, образующих пакет, количество которых соответствует количеству штуцеров 4. Пакет содержит прикрепленный к трубчатому элементу 1 сосуд, содержащий продольные боковые 5 и торцевые 6 стенки, днище 7. Сосуд разделен поперечными перегородками 8, образующими карманы 9, количество которых соответствует количеству штуцеров 4 в ряду. В днище 7 каждого кармана выполнено отверстие, в которое вставляется внутренняя часть штуцера 4. К верхней части каждой перегородки 8 прикреплен запорный орган регулирующего дроссельного элемента, выполненный в виде упругой полосы 10, предварительно напряженной на изгиб и по продольным краям прижатой к седлу, выполненному в виде двух дуг 11, прикрепленных к боковым продольным стенкам 5, при этом профиль дуг соответствует профилю предварительно напряженной упругой полосы 10.

Три положения упругой полосы 10 показаны на фиг.7: свободное состояние 10'; предварительно напряженное состояние на штатном месте (сплошная полоса); максимально напряженное состояние при полном открытии регулирующего дроссельного элемента 10''; заштрихованная клинообразная часть означает живое сечение при полном открытии дроссельного элемента.

Работает предлагаемый коллектор следующим образом.

Питательная вода поступает через патрубок 3 в полость коллектора, затем через дроссельный зазор, образованный свободным концом упругой полосы 10 и перегородкой 8, поступает в карман 9 и через штуцер 4 в экранную трубу парогенератора (не показано). Живое сечение дроссельного зазора выбирается только на растопочный расход при заданном максимальном перепаде, обеспечивающем равномерное распределение воды по экранным трубам; от чего зависят их тепловые и гидравлические характеристики. Такое сечение происходит до достижения растопочного расхода. Упругая пластина 10 при этом прижимается к дугам 11 седла, т.к. при ее установке на штатное место она напрягается на изгиб в сторону открытия. А до этого момента дроссельный зазор остается постоянным, т. к. полоса препятствует изменению зазора. При этом гидравлическая характеристика дросселя пропорциональна квадрату расхода воды. Усилие на изгиб на пластине можно подобрать таким, что при растопочном расходе, например, 10% от номинального величина перепада давления на дросселе будет составлять 10% от суммарного сопротивления дросселя и экранной трубы при номинальном расходе питательной воды.

На фиг. 8 зависимость гидравлического сопротивления от расхода питательной воды приведена в относительных координатах.

ΔP_p/ΔP_н - - отношение гидравлического сопротивления для рабочего расхода к номинальному сопротивлению;
Q_р/Q_н - отношение рабочего расхода питательной воды к номинальному расходу.

Условные обозначения: "Т" - гидравлическая характеристика экранной трубы; "Ш" - то же для дросселя постоянного сечения; "Т + Ш" - их суммарная гидравлическая характеристика; "Р" - то же регулятора; "Т + Р" - суммарная гидравлическая характеристика для трубы и регулятора; ("Т + Р") - для предлагаемого решения, остальные для базового варианта - прототипа).

Из приведенных зависимостей видно, что суммарная гидравлическая характеристика для "Т + Р" - выше суммарной гидравлической характеристики для "Т + Ш" при расходе питательной воды ~ 50% от номинального, а при более высоких расходах - ниже, чем объясняется более устойчивая работа экранных труб при расходе до ~ 50% и экономия энергии на перекачку питательной воды при расходе более ~ 50%.

Таким образом, снижение расхода питательной воды при растопке достигается применением дросселя малого постоянного сечения, обеспечивающего только растопочный расход; при этом гидравлическое сопротивление дросселя может быть подобрано каким угодно большим, необходимым для равномерного распределения воды по экранным трубам, обеспечивающим необходимые тепловые и гидравлические характеристики в них. Сопротивление дросселя обусловлено напряжением на изгиб упругой полосы (регулирующего элемента). Чем выше напряжение, тем больше будет сопротивление дросселя. Дроссель и регулирующий элемент по потоку воды подключены параллельно. При увеличении расхода воды через коллектор (выше растопочного) сопротивление дросселя постоянного сечения увеличивается выше заданного при растопке значения и за счет увеличения перепада давления на упругой полосе последняя отжимается от седла. При этом регулирующий дроссельный элемент вступает в работу и выполняет функцию регулятора перепада давления, пропуская через себя воду в диапазоне, например, от 10% до номинального расхода с заданной степенью неравномерности.

Участие регулятора в расходе обеспечивает экономию энергии на перекачку питательной воды.

Кроме того, увеличивается рабочий диапазон нагрузок парогенератора.

Раздающий коллектор питательной воды предназначен для работы на прямоточных котлах ТЭС и ТЭЦ. Использование предлагаемого коллектора позволит снизить расход питательной воды при растопке парогенератора, снизить расход энергии на ее перекачку. Коллектор содержит корпус, выполненный в виде трубчатого элемента, заглушенного с торцов с помощью донышек. К одному из донышек прикреплен патрубок подвода питательной воды. В трубчатом элементе выполнен ряд или более отверстий, в которые устанавливается внутренняя часть штуцеров. Каждый штуцер при этом снабжен дроссельным элементом, вынесенным из штуцера и размещенным в пакете, содержащем сосуд, разделенный поперечными перегородками с образованием карманов. Количество карманов соответствует количеству штуцеров в ряду. В днище каждого кармана выполнено отверстие, а к верхней части перегородки прикреплен запорный орган регулирующего дроссельного элемента. Дроссельный элемент выполнен из предварительно напряженной на изгиб упругой полосы, прижатой к седлу. При этом профиль дуг седла соответствует профилю полосы в предварительно напряженном состоянии. Изобретение позволит снизить расход питательной воды при растопке парогенератора и снизить расход энергии на ее перекачку. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Раздающий коллектор питательной воды, содержащий корпус, выполненный в виде трубчатого элемента, заглушенного с торцов с помощью донышек, к одному из которых прикреплен патрубок подвода питательной воды, и снабженного рядом или более отверстий с установленными в них штуцерами, при этом каждый из штуцеров снабжен дросселем постоянного сечения, отличающийся тем, что дроссели вынесены из штуцеров и размещены в пакете, выполненном в виде прикрепленного к трубчатому элементу сосуда, содержащего продольные боковые и торцевые стенки, днище и разделенного с помощью поперечных перегородок с образованием карманов, количество которых соответствует количеству штуцеров в ряду, при этом в днище каждого кармана выполнено отверстие, в котором размещена внутренняя часть штуцера, а к верхней части перегородки прикреплен запорный орган регулирующего дроссельного элемента, выполненного в виде предварительно напряженной на изгиб упругой полосы, по продольным краям прижатой к седлу, выполненному в виде двух дуг, прикрепленных к боковых продольным стенкам, при этом профиль дуг соответствует профилю полосы в предварительно напряженном состоянии. 2. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что дроссель постоянного сечения образован зазором между свободным концом упругой полосы и поперечной перегородкой. 3. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что дроссель постоянного сечения выполнен в виде отверстия в боковой продольной стенке каждого кармана под упругой полосой по потоку.