ПАРОГЕНЕРАТОР Российский патент 2001 года по МПК F22B1/02 

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано в теплообменном оборудовании атомных энергетических установок.

Известны конструкции парогенераторов с вынесенным экономайзером в самостоятельный теплообменник. Недостатками данного решения являются усложнение схемы и удорожание установки из-за введения дополнительного оборудования [1].

Известна конструкция парогенератора [2], наиболее близкого к изобретению по совокупности существенных признаков, имеющего корпус с патрубками подвода питательной воды и отвода пара, вертикальные коллекторы подвода и отвода греющего теплоносителя с подключенными к ним плоскими горизонтальными ширмами, набранными из теплообменных труб, и кожух, охватывающий упомянутые трубы вместе с коллекторами. Рассмотренная конструкция имеет недостаток, который состоит в том, что температура греющего теплоносителя t в теплообменных трубах для обеспечения процесса теплопередачи должна быть выше температуры насыщения ts среды в межтрубном пространстве. Следствием указанного недостатка является невозможность уменьшения температуры греющего теплоносителя на выходе из теплообменных труб менее ts+δt, где δt - минимальный температурный напор.

Задачей изобретения является организация в парогенераторе экономайзерного участка с подачей питательной воды на теплообменные поверхности выхода греющего теплоносителя. Техническим результатом является снижение температуры греющего теплоносителя на выходе из теплообменных труб.

Технический результат достигается тем, что в парогенераторе, содержащем корпус с патрубками подвода питательной воды и отвода пара, вертикальные коллекторы подвода и отвода греющего теплоносителя с подключенными к ним плоскими горизонтальными ширмами, набранными из теплообменных труб, и кожух, охватывающий упомянутые трубы вместе с коллекторами, коллектор отвода греющего теплоносителя и примыкающие к коллектору отвода греющего теплоносителя участки теплообменных труб заключены в замкнутую по периметру полость, образованную кожухом и установленной вплотную к нему вертикальной выгородкой, в которой выполнены отверстия для прохода вышеназванных теплообменных труб. В полость выгородки снизу подведена питательная вода.

Кроме того, выгородка, в местах пересечения с теплообменными трубами, выполнена из отдельных планок, примыкающих одна к другой по высоте выгородки, и в планках для обеспечения прохода теплообменных труб выполнены полукруглые пазы друг против друга, образующие после примыкания планок друг к другу круглые отверстия, оси которых совпадают с осями теплообменных труб, причем высота выгородки определена теплогидравлическим расчетом для обеспечения технико-экономических характеристик.

При анализе уровня техники не обнаружено решений, имеющих признаки, сходные с предлагаемым изобретением.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, 2, 3 и 4, на которых показаны общий вид, разрезы А-А, Б-Б парогенератора и сечение В-В с фиг. 2, поясняющее конструкцию выгородки в местах прохода теплообменных труб.

Парогенератор состоит из корпуса 1 с вертикальными коллекторами подвода 2 и отвода 3 греющего теплоносителя, к которым подключены плоские горизонтальные ширмы, состоящие из теплообменных труб 4. На корпусе имеются патрубок 5 подвода питательной воды и патрубок 6 отвода пара. Коллектор 3 отвода греющего теплоносителя и примыкающие к нему участки теплообменных труб 4 заключены в образованную вертикальной выгородкой 7 и кожухом 8 замкнутую полость - экономайзерный участок. Выгородка 7 в местах пересечения с теплообменными трубами набрана по высоте из отдельных горизонтальных планок 9, примыкающих одна к другой по высоте выгородки. Для прохода теплообменных труб 4 в планках 9 выполнены полукруглые пазы, образующие круглые отверстия после примыкания планок 9 друг к другу. Оси отверстий совпадают с осями теплообменных труб 4. Кольцевая полость между кожухом 8 и корпусом 1 образует опускной канал 10 для организации естественной циркуляции нагреваемой среды. Высота выгородки 7 определена теплогидравлическим расчетом.

Парогенератор работает следующим образом.

Греющий теплоноситель подается в коллектор подвода 2, раздается по теплообменным трубам 4, охлаждается в них, поступает в коллектор отвода 3 и отводится из парогенератора. Питательную воду через патрубок 5 подают в полость экономайзерного участка. Питательная вода движется в экономайзерном участке и нагревается до температуры насыщения ts, при этом поскольку температура питательной воды на входе существенно ниже ts, греющий теплоноситель охлаждается до температуры менее ts. Вода из экономайзерного участка переливается через верх выгородки 7 и смешивается со средой, нагреваемой в пучке вне экономайзерного участка. Часть воды может поступать из экономайзерного участка через щели между элементами выгородок 7 или через зазор между трубами 4 и планками 9.

Далее движение нагреваемой среды осуществляется в пучке совместно, где, нагреваясь и испаряясь, вода-пар движутся вверх. Пароводяная смесь разделяется на пар и воду. Пар через патрубок отвода пара 6 поступает в паропроводы и отводится на турбину (не показано), а вода поступает в опускной канал 10 и в нижнюю часть трубного пучка, замыкая контур циркуляции.

Выполнение парогенератора по изобретению обеспечивает снижение температуры греющего теплоносителя на выходе из теплообменных труб.

В примере конкретного выполнения показан вариант подвода питательной воды к экономайзерному участку, где выгородка 7 опущена несколько ниже труб 4, а нижняя торцевая часть выгородки экономайзерного участка закрыта горизонтальной пластиной 11 с отверстием под подводящую трубу 12, которая подсоединена к патрубку 5 питательной воды. По варианту: ниже первого (нижнего) ряда теплообменных труб 4 установлен перфорированный дырчатый лист 13 внутри выгородок 7 для равномерной раздачи воды по сечению. Коллектор отвода 3 греющего теплоносителя в районе подачи питательной воды защищен экраном 14.

Использование изобретения обеспечивает уменьшение температуры греющего теплоносителя на выходе из теплообменных труб парогенератора, эффективнее используется теплообменная поверхность парогенератора. Возможно уменьшить расход греющего теплоносителя, что позволяет применить насосы меньшей мощности, уменьшить диаметры трубопроводов греющего теплоносителя и, соответственно, повысить технико-экономические характеристики парогенератора и реакторной установки в целом.

Источники информации
1. Н.Г. Рассохин и др. "Парогенераторные установки атомных электростанций", Атомиздат, М., 1980 - рис.4.1.

2. Патент РФ N 2035658, М.Кл. F 22 B 1/02. 1991 - прототип.

Парогенератор предназначен для выработки пара и может быть использован в теплообменном оборудовании атомных энергетических установок. Парогенератор содержит вертикальные коллекторы подвода греющего теплоносителя с подключенными к ним плоскими горизонтальными ширмами, набранными из теплообменных труб, и кожух, охватывающий упомянутые трубы вместе с коллекторами, при этом коллектор отвода греющего теплоносителя и примыкающие к нему участки теплообменных труб заключены в замкнутую по периметру полость, образованную вертикальной выгородкой, установленной вплотную к кожуху парогенератора и выполненной с отверстиями для прохода вышеназванных теплообменных труб, причем в полость выгородки подведена питательная вода. Конструкция парогенератора обеспечивает снижение температуры греющего теплоносителя на выходе из теплообменных труб. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Парогенератор, содержащий корпус с патрубками подвода питательной воды и отвода пара, вертикальные коллекторы подвода и отвода греющего теплоносителя с подключенными к ним плоскими горизонтальными ширмами, набранными из теплообменных труб, и кожух, охватывающий упомянутые трубы вместе с коллекторами, отличающийся тем, что коллектор отвода греющего теплоносителя и примыкающие к нему участки теплообменных труб заключены в замкнутую по периметру полость, образованную вертикальной выгородкой, установленной вплотную к кожуху парогенератора и выполненной с отверстиями для прохода вышеназванных теплообменных труб, причем в полость выгородки подведена питательная вода. 2. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что выгородка в местах пересечения с теплообменными трубами выполнена из отдельных планок с полукруглыми пазами, примыкающих одна к другой по высоте выгородки с образованием отверстий, оси которых совпадают с осями теплообменных труб, причем высота выгородки определена теплогидравлическим расчетом. 3. Парогенератор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что ниже нижнего ряда теплообменных труб внутри выгородки установлен перфорированный лист. 4. Парогенератор по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что коллектор отвода греющего теплоносителя в районе подачи питательной воды защищен экраном.