СИСТЕМА РЕГЕНЕРАТИВНОГО ПОДОГРЕВА ВОДЫ В ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВКАХ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2007 года по МПК F01K19/04 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах регенеративных систем, систем теплоснабжения, предназначенных для подогрева воды за счет конденсации пара на трубах поверхности теплообмена.

Известна схема отвода конденсата греющего пара из корпуса поверхностного теплообменника, содержащего трубную систему с горизонтальными перегородками, конденсат пара с которых стекает на его уровень, расположенный с одинаковой высотой по всей площади трубной доски, корпус с патрубками входа пара, конденсата пара, выхода конденсата пара, нижней распределительной водяной камерой с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, устанавливаемой под трубной доской, над трубной доской накапливается конденсат пара, - через трубопровод с регулирующим клапаном в теплообменник с меньшим давлением в корпусе. (Отраслевой каталог. Теплообменное оборудование паротурбинных установок, часть I, 20-89-09 - М.: ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, 1989, с.82, рис.70, с.23, рис.16)

Недостатком известного теплообменника является наличие регулируемого уровня конденсата над трубной доской, что приводит к необходимости затопления нижних участков вертикальных труб поверхности теплообмена, исключая их из активного теплообмена в режиме конденсации пара.

Известна схема отвода конденсата греющего пара из корпуса поверхностного теплообменника, содержащего трубную систему с горизонтальными перегородками, конденсат пара с которых стекает на его уровень, расположенный с разной высотой (толщиной) по всей площади трубной доски, корпус с патрубками входа пара, конденсата пара, выхода конденсата пара, нижней распределительной водяной камерой с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, устанавливаемой под трубной доской, которая составлена из центральной части - диск и периферийной - плоское кольцо, смещенных по вертикали относительно друг друга, над плоским кольцом трубной доски в кольцевом зазоре между корпусом и цилиндрической обечайкой, соединяющей обе части трубной доски, накапливается конденсат греющего пара, стекающий с центральной части (диск) трубной доски, откуда этот конденсат через трубопровод с регулирующим клапаном на нем отводится в другой теплообменник с меньшим давлением в корпусе. (Отраслевой каталог. Теплообменное оборудование паротурбинных установок, часть I, 20-89-09 - М.: ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, 1989, с.83, рис.71, с.22, рис.15)

По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.

Недостатком известного поверхностного теплообменника, принятого за прототип, является увеличение массы подогревателя из-за необходимости увеличения диаметра корпуса с целью создания зазора, в котором накапливается конденсат греющего пара, и невозможности контроля качества сварных швов приварки трубной доски (диск) к вертикальной цилиндрической обечайке, соединяющий обе части трубной доски, диск и плоское кольцо.

Заявляемое решение позволяет за счет установки на трубной доске по внешнему контуру расположения труб на ней вертикальной перегородки в виде стакана и выполнения горизонтальных перегородок трубной системы с внешними размерами, большими чем внешний контур вертикальной перегородки в виде стакана, обеспечить отвод основной части конденсата пара из зазора между корпусом и вертикальной перегородкой (внешний конденсатосборник) в теплообменник с меньшим давлением пара в корпусе, а также обеспечить автономный отвод конденсата греющего пара из внутреннего объема (внутренний конденсатосборник) и при этом полностью устранить затопление этим конденсатом нижних участков всех труб поверхности теплообмена. Отвод конденсата из внутреннего объема стакана может быть обеспечен за счет слива конденсата через трубопровод, соединенный с эжектором, установленный на трубопроводе подвода конденсата пара из подогревателя с бóльшим давлением пара, а также за счет слива конденсата через трубопровод с установленными на нем ограничительной шайбой или регулирующим клапаном в подогреватель с меньшим давлением пара в корпусе.

На выведенную из-под уровня конденсата во внутреннем конденсатосборнике поверхность труб может быть уменьшена полная величина поверхности нагрева и уменьшена стоимость теплообменника или, при включении ее поверхности в работу в режиме конденсации, увеличена тепловая нагрузка и повышена конечная температура нагреваемой воды. Таким образом, заявляемое решение позволяет повысить экономичность работы теплообменника за счет исключения затопления конденсатом пара поверхности теплообмена, расположенной непосредственно над трубной доской.

Предложена система регенеративного подогрева воды в паротурбинных установках, (вариант 1) включающая последовательно по нагреваемой воде установленные подогреватели с расположенными на корпусе патрубком входа пара, входа и выхода конденсата, трубной системой с горизонтальными перегородками в ней, с нижним расположением распределительной водяной камеры с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, трубной доской, корпуса подогревателей соединены между собой трубопроводами с установленными на них регулирующими клапанами для каскадного слива конденсата пара из подогревателей с давлением пара в корпусе бóльшим в подогреватели с давлением пара в корпусе меньшим, при этом в подогревателях над трубной доской установлена вертикальная перегородка в виде стакана, охватывающего трубы поверхности теплообмена, внешний размер которого менее внешнего размера перегородок трубной системы, образующая совместно с корпусом внешний и внутренний конденсатосборники, на трубопроводах слива конденсата из подогревателей с бóльшим давлением в подогреватели с меньшим давлением пара в корпусе за регулирующим клапаном установлен эжектор, внутренний конденсатосборник подогревателя с меньшим давлением пара в корпусе соединен с эжектором, а внутренний конденсатосборник последнего по ходу нагреваемой воды подогревателя соединен трубопроводом с установленным на нем регулирующим клапаном или ограничительной шайбой с подогревателем меньшего давления пара в корпусе.

Предложена система регенеративного подогрева воды в паротурбинных установках, (вариант 2) включающая последовательно по нагреваемой воде установленные подогреватели с расположенными на корпусе патрубком входа пара, входа и выхода конденсата, трубной системой с горизонтальными перегородками в ней, с нижним расположением распределительной водяной камеры с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, трубной доской, корпуса подогревателей соединены между собой трубопроводами с установленными на них регулирующими клапанами для каскадного слива конденсата пара из подогревателей с давлением пара в корпусе бóльшим в подогреватели с давлением пара в корпусе меньшим, при этом внутренние конденсатосборники подогревателей с давлением пара в корпусе бóльшим соединены трубопроводами с установленными на них регулирующими клапанами или ограничительными шайбами со смежными корпусами подогревателей с давлением пара в корпусе меньшим.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен первый вариант, на фиг.2 - второй вариант исполнения предлагаемой системы регенеративного подогрева воды в паротурбинных установках.

Система регенеративного подогрева воды в паротурбинных установках (вариант 1) включает последовательно по нагреваемой воде установленные подогреватели. Каждый подогреватель включает корпус 1 с установленными на нем патрубком входа пара 2, входа 3 и выхода 4 конденсата пара, трубную систему 5 с установленными в ней горизонтальными направляющими перегородками 6. Под трубной системой 5 установлена трубная доска 7 и распределительная водяная камера 8 с патрубком входа 9 и патрубком выхода 10 нагреваемой воды. Корпуса подогревателей соединены между собой трубопроводами 11 с установленными на них регулирующими клапанами 12 для каскадного слива конденсата пара из подогревателей с давлением пара в корпусе бóльшим в подогреватели с давлением дара в корпусе меньшим. В подогревателях над трубной доской 7 установлена вертикальная перегородка 13 в виде стакана, охватывающего трубы поверхности теплообмена, внешний размер которого менее внешнего размера перегородок 6 трубной системы 5. Вертикальная перегородка 13 в виде стакана образует совместно с корпусом 1 внешний 14 и внутренний 15 конденсатосборники. На трубопроводах слива конденсата 11 из подогревателей с бóльшим давлением в подогреватели с меньшим давлением пара в корпусе за регулирующим клапаном 12 установлен эжектор 16. Внутренний конденсатосборник 15 подогревателя с меньшим давлением пара в корпусе соединен через патрубок 17 посредством трубопровода 18 с эжектором 16. Внутренний конденсатосборник 15 последнего по ходу нагреваемой воды подогревателя соединен трубопроводом 19 с установленной на нем ограничительной шайбой 20 или регулирующим клапаном с подогревателем меньшего давления пара в корпусе.

Система регенеративного подогрева воды в паротурбинных установках (вариант 2) включает последовательно по нагреваемой воде установленные подогреватели. Каждый подогреватель включает корпус 1 с установленными на нем патрубком входа пара 2, входа 3 и выхода 4 конденсата пара, трубную систему 5 с установленными в ней горизонтальными направляющими перегородками 6. Под трубной системой 5 установлена трубная доска 7 и распределительная водяная камера 8 с патрубком входа 9 и патрубком выхода 10 нагреваемой воды. Корпуса подогревателей соединены между собой трубопроводами 11 с установленными на них регулирующими клапанами 12 для каскадного слива конденсата пара из подогревателей с давлением пара в корпусе бóльшим в подогреватели с давлением пара в корпусе меньшим. В подогревателях над трубной доской 7 установлена вертикальная перегородка 13 в виде стакана, охватывающего трубы поверхности теплообмена, внешний размер которого менее внешнего размера перегородок 6 трубной системы 5. Вертикальная перегородка 13 в виде стакана образует совместно с корпусом 1 внешний 14 и внутренний 15 конденсатосборники. Внутренние конденсатосборники 15 подогревателей с давлением пара в корпусе 1 большим через патрубок 17 соединены трубопроводами 19 с установленными на них ограничительными шайбами 20 или регулирующими клапанами со смежными корпусами 1 подогревателей с меньшим давлением пара в корпусе.

Система регенеративного подогрева воды в паротурбинных установках работает следующим образом

Поток нагреваемой воды поступает в распределительную водяную камеру 8 через патрубок 9 и далее в трубную систему 5, где она нагревается конденсирующимся паром и выводится из теплообменника через патрубок 10. Греющий пар через патрубок 2 поступает в корпус 1 и распределяется по всей высоте трубной системы 5. При поступлении в межтрубное пространство пар конденсируется и стекает по трубам поверхности нагрева на направляющие горизонтальные перегородки 6. С периферийных участков направляющих горизонтальных перегородок 6 конденсат стекает на уровень внешнего конденсатосборника 14, откуда отводится через патрубок 4, трубопровод 11, регулирующий клапан 12, эжектор 16 в теплообменник с меньшим давлением пара в корпусе.

Перегородки 6 по внешнему контуру имеют больший размер, чем внешний размер стакана 13, поэтому весь конденсат греющего пара по внешней кромке горизонтальных перегородок 6 стекает на уровень его во внешнем конденсатосборнике 14 и только незначительная часть сконденсировавшегося пара на поверхности теплообмена, расположенной под первой (отчет от трубной доски) горизонтальной перегородкой, стекает во внутренний конденсатосборник 15. В теплообменнике предусмотрен отвод неконденсирующихся газов. Из внутреннего конденсатосборника 15 отвод конденсата осуществляется через патрубок 17, трубопровод 18, эжектор 16, соединенный с патрубком 3 этого же подогревателя. Рабочей жидкостью в эжекторе 16 является конденсат пара, отводимый из подогревателя с бóльшим давлением в корпусе. Из последнего по ходу нагреваемой воды подогревателя конденсат пара из внутреннего конденсатосборника 15 через патрубок 17, трубопровод 19 с ограничительной шайбой 20 отводится в подогреватель с меньшим давлением пара в корпусе.

По второму варианту система работает аналогично первому варианту, за исключением работы, связанной с установкой эжектора.

Конденсат греющего пара из внутреннего конденсатосборника 15 каждого подогревателя отводится через патрубок 17, трубопровод 19 с установленной на нем ограничительной шайбой 20 в корпус 1 теплообменника с меньшим давлением пара в корпусе.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах регенеративных систем, систем теплоснабжения, предназначенных для подогрева воды за счет конденсации пара на трубах поверхности теплообмена. В подогревателях над трубной доской установлена вертикальная перегородка в виде стакана, охватывающего трубы поверхности теплообмена, внешний размер которого менее внешнего размера перегородок трубной системы, образующая совместно с корпусом внешний и внутренний конденсатосборники, на трубопроводах слива конденсата из подогревателей с бóльшим давлением в подогреватели с меньшим давлением пара в корпусе за регулирующим клапаном установлен эжектор, а внутренний конденсатосборник последнего по ходу нагреваемой воды подогревателя соединен трубопроводом с установленным на нем регулирующим клапаном или ограничительной шайбой с подогревателем меньшего давления пара в корпусе. Система регенеративного подогрева воды в паротурбинных установках (вариант 2) включает последовательно по нагреваемой воде установленные подогреватели с расположенными на корпусе патрубком входа пара, входа и выхода конденсата, трубной системой с горизонтальными перегородками в ней, с нижним расположением распределительной водяной камеры с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, трубной доской, при этом корпуса подогревателей соединены между трубопроводами с установленными на них регулирующими клапанами для каскадного слива конденсата пара из подогревателей с давлением пара в корпусе бóльшим в подогреватели с давлением пара в корпусе меньшим, а внутренние конденсатосборники подогревателей с давлением пара в корпусе бóльшим соединены трубопроводами с установленными на них регулирующими клапанами или ограничительными шайбами со смежными корпусами подогревателей с давлением пара в корпусе меньшим. Заявляемое решение позволяет повысить экономичность работы теплообменника за счет исключения затопления конденсатом пара поверхности теплообмена, расположенной непосредственно над трубной доской. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система регенеративного подогрева воды в паротурбинных установках, включающая последовательно по нагреваемой воде установленные подогреватели с расположенными на корпусе патрубком входа пара, входа и выхода конденсата, трубной системой с горизонтальными перегородками в ней, с нижним расположением распределительной водяной камеры с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, трубной доской, при этом корпусы подогревателей соединены между собой трубопроводами с установленными на них регулирующими клапанами для каскадного слива конденсата пара из подогревателей с давлением пара в корпусе большим в подогреватели с давлением пара в корпусе меньшим, отличающаяся тем, что в подогревателях над трубной доской установлена вертикальная перегородка в виде стакана, охватывающего трубы поверхности теплообмена, внешний размер которого менее внешнего размера перегородок трубной системы, образующая совместно с корпусом внешний и внутренний конденсатосборники, при этом на трубопроводах слива конденсата из подогревателей с большим давлением в подогреватели с меньшим давлением пара в корпусе за регулирующим клапаном установлен эжектор, а внутренний конденсатосборник подогревателя с меньшим давлением пара в корпусе соединен трубопроводом с эжектором, кроме того, внутренний конденсатосборник последнего по ходу нагреваемой воды подогревателя соединен трубопроводом с установленным на нем регулирующим клапаном или ограничительной шайбой с подогревателем меньшего давления пара в корпусе.2. Система регенеративного подогрева воды в паротурбинных установках, включающая последовательно по нагреваемой воде установленные подогреватели с расположенными на корпусе патрубком входа пара, входа и выхода конденсата, трубной системой с горизонтальными перегородками в ней, с нижним расположением распределительной водяной камеры с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, трубной доской, при этом корпусы подогревателей соединены между собой трубопроводами с установленными на них регулирующими клапанами для каскадного слива конденсата пара из подогревателей с давлением пара в корпусе большим в подогреватели с давлением пара в корпусе меньшим, отличающаяся тем, что внутренние конденсатосборники подогревателей с давлением пара в корпусе большим соединены трубопроводами с установленными на них регулирующими клапанами или ограничительными шайбами со смежными корпусами подогревателей с меньшим давлением пара в корпусе.