ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ СЕПАРАТОР-ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 2022 года по МПК F22B37/26 

Изобретение относится к энергетике, в частности для системы сепарации и перегрева пара для турбин атомных электростанций и может быть использовано при проектировании сепараторов-пароперегревателей турбоагрегатов атомных электростанций.

Известен аппарат для сушки влажного пара и последующего перегрева высушенного пара, включающий цилиндрический резервуар, сепаратор, расположенный в резервуаре для приема сухого пара из сепаратора, пароперегреватель, снабженный множеством пучков труб, некоторых из которых являются частью первой ступени перегревателя, а остальные - частью второй ступени перегревателя (патент US 4683842, МПК F22B 37/26, опубл. 08.04.1987 г.).

Известен сепаратор-пароперегреватель, включающий корпус, в котором вертикально размещены сепаратор и пароперегреватель, содержащий пучки теплообменных труб, объединенные посредством концевых камер, выполненных в виде полых прямоугольных параллелепипедов, в кассеты прямоугольного сечения, установленные в корпусе параллельно его продольной оси, при этом боковые грани концевых камер примыкают друг к другу, кассеты пароперегревателя сгруппированы в один блок, сепаратор установлен в плоскости, перпендикулярно боковой грани пароперегревателя со стороны входа нагреваемого пара, (патент RU 167091, МПК F22B 37/26, опубл. 12.20.2016 г.).

Недостатком данных аппаратов является то, что патрубок подвода нагреваемого пара располагается на корпусе ниже сепаратора и пароперегревателя, что приводит к увеличению габаритного размера корпуса и тем самым приводит к увеличению массы конструкции, и необходимого для размещения аппарата пространства машинного зала атомной электростанции.

Известен влагоотделитель/нагреватель, включающий в себя цилиндрический корпус, влагоотделитель, который удаляет влагу из пара, подвергаемого нагреву, который протекает через нижнюю часть корпуса, и, нагреватель, расположенный над отделителем влаги в корпусе. В нагревательном пространстве предусмотрено множество ограничивающих элементов, позволяющих размещать боковую плиту трубного пучка для ограничения деформации, и эти ограничивающие элементы расположены на заданном расстоянии (патент RU 2477422, МПК F22B 37/26, опубл. 10.03.2013 г.).

Недостаток данной конструкции заключается в том, что применение U-образных труб и двух коллекторов греющего пара в камере, образованной первой разделительной перегородкой и днищем, приводит к необходимости увеличения габаритных размеров трубного пучка, а также корпуса сепаратора-пароперегревателя и тем самым приводит к увеличению массы конструкции и необходимого для размещения аппарата пространства машинного зала атомной электростанции.

Технической проблемой, на решение которой направлено данное изобретение, является уменьшение габаритных размеров конструкции, массы всей конструкции и трудоемкости при изготовлении.

Указанная техническая проблема решается за счет того, что в горизонтальном сепараторе-пароперегревателе, включающем установленный горизонтально на две опоры корпус, содержащий два днища, разделительные перегородки, коллекторы входа и выхода греющего пара, камеры входа и выхода греющего пара, патрубки и коллекторы входа и выхода нагреваемого пара, сепаратор, выполненный из пакетов жалюзи, пароперегреватель, прямоточные теплообменные трубы, при этом прямоточные теплообменные трубы объединены посредством коллекторов в секции, установленные в корпусе параллельно его продольной оси, и секции сгруппированы в один блок пароперегревателя, в зоне между первой разделительной перегородкой и днищем размещены коллекторы входа греющего пара, в зоне между второй разделительной перегородкой и вторым днищем размещены коллекторы выхода греющего пара, вход нагреваемого пара осуществляется непосредственно в коллектор входа пара, расположенный под сепаратором, а выход нагреваемого пара осуществляется через коллектор выхода пара, расположенный над пароперегревателем, вход греющего пара осуществляется через камеры входа греющего пара со стороны первой разделительной перегородки, а выход греющего пара через камеры выхода греющего пара со стороны второй разделительной перегородки, сепаратор выполнен из центробежных сепарационных модулей и установлен горизонтально в плоскости параллельной боковой грани пароперегревателя со стороны коллектора входа нагреваемого пара.

Объединение прямоточных теплообменных труб посредством коллекторов в секции, и расположение их в корпусе параллельно его продольной оси, а также группировка секций в один блок пароперегревателя позволяет снизить металлоемкость конструкции и упростить технологический процесс сборки пароперегревателя в целом.

Размещение коллекторов входа греющего пара в зоне между первой разделительной перегородкой и днищем, а коллекторов выхода греющего пара в зоне между второй разделительной перегородкой и вторым днищем упрощает доступ для проведения осмотра и обслуживания элементов пароперегревателя.

Осуществление входа нагреваемого пара непосредственно в коллектор входа пара, расположенный под сепаратором, а выхода нагреваемого пара через коллектор выхода пара, расположенный над пароперегревателем позволяет достигать минимального гидравлического сопротивления по тракту нагреваемого пара.

Осуществление входа греющего пара через камеры входа греющего пара со стороны первой разделительной перегородки, а выхода греющего пара через камеры выхода греющего пара со стороны второй разделительной перегородки позволяет обеспечить более равномерную раздачу пара между коллекторами секций пароперегревателя.

Установка сепаратора горизонтально в плоскости параллельной боковой грани пароперегревателя со стороны коллектора входа нагреваемого пара и выполнение его из центробежных сепарационных модулей позволяет достигать минимального гидравлического сопротивления по тракту нагреваемого пара и уменьшить габариты сепаратора-пароперегревателя.

Изобретение иллюстрируется чертежами:

На фиг. 1 изображен эскиз сепаратора-пароперегревателя;

На фиг. 2 - сечение по А-А (исполнение с жалюзийным сепаратором);

На фиг. 3 - сечение по А-А (исполнение с центробежными сепарационными модулями).

Горизонтальный сепаратор-пароперегреватель включает установленный горизонтально на опоры 3 корпус 1 (фиг. 1), с двумя днищами 2, 20, в котором устанавливается первая разделительная перегородка 4, а в зоне между первой разделительной перегородкой 4 и днищем 2 размещаются коллекторы входа греющего пара 18, вторая разделительная перегородка 5, и в зоне между второй разделительной перегородкой 5 и днищем 20 размещаются коллекторы выхода греющего пара 19, в пространстве между разделительными перегородками 4 и 5 горизонтально размещены сепаратор 6, и пароперегреватель 7, содержащий пучки прямоточных теплообменных труб, объединенные посредством коллекторов в секции 8 (фиг. 2, 3), установленные параллельно продольной оси 9 сепаратора-пароперегревателя, сепаратор 6, расположенный в нижней части корпуса, выполненный из пакетов жалюзи 10 (фиг. 2), соединенных между собой торцами в горизонтальной плоскости так, что образуется панель с ломаными боковыми поверхностями в виде синусоиды или сепарационных центробежных модулей 11 (фиг. 3), патрубки входа нагреваемого пара 12 располагаются на корпусе 1 со стороны сепаратора 6 таким образом, что вход нагреваемого пара осуществляется непосредственно в коллектор входа нагреваемого пара 13, патрубки выхода нагреваемого пара 15 располагаются на корпусе со стороны пароперегревателя, вход греющего пара осуществляется через камеры входа греющего пара 16, выход греющего пара осуществляется через камеры выхода греющего пара 17.

Горизонтальный сепаратор-пароперегреватель работает следующим образом:

Влажный пар из турбины через входные патрубки 12 входит в нижнюю часть сепаратора-пароперегревателя в коллектор входа нагреваемого пара 13. Влажный пар, проходя через пакеты жалюзи 10 или сепарационные центробежные модули 11, осушается, отсепарированная влага через трубы слива сепарата отводится из сепаратора-пароперегревателя. Сухой пар из сепаратора 6 поступает в секции 8 пароперегревателя 7. В секциях 8 нагреваемый пар проходит в пространстве между прямоточными теплообменными трубами, где перегревается за счет тепла греющего пара. Из пароперегревателя 7 перегретый пар поступает в коллектор выхода пара 14 и выходит из аппарата через патрубки 15. Конденсат греющего пара по трубам отводится из сепаратора-пароперегревателя.

Таким образом, использование данного изобретения позволяет уменьшить габаритные размеры корпуса сепаратора-пароперегревателя, сократить массу всей конструкции и уменьшить трудозатраты при изготовлении.

Изобретение может быть использовано в системах сепарации и перегрева пара для турбин атомных электростанций. Горизонтальный сепаратор-пароперегреватель включает установленный горизонтально на две опоры (3) корпус (1). Корпус (1) содержит два днища (2) и (20), разделительные перегородки (4) и (5), коллекторы (18) и (19) входа и выхода греющего пара, камеры (16) и (17) входа и выхода греющего пара, патрубки (12) и (15), коллекторы (13) и (14) входа и выхода нагреваемого пара, сепаратор (6), пароперегреватель (7) и прямоточные теплообменные трубы. Сепаратор (6) выполнен из пакетов жалюзи. Прямоточные теплообменные трубы объединены посредством коллекторов (13) и (14) в секции, установленные в корпусе (1) параллельно его продольной оси (9). Секции сгруппированы в один блок пароперегревателя (7). В зоне между первой разделительной перегородкой (4) и днищем (2) размещены коллекторы (18) входа греющего пара. В зоне между второй разделительной перегородкой (5) и вторым днищем (20) размещены коллекторы (19) выхода греющего пара. Технический результат заключается в уменьшении габаритных размеров корпуса сепаратора-пароперегревателя и в уменьшении массы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Горизонтальный сепаратор-пароперегреватель, включающий установленный горизонтально на две опоры корпус, содержащий два днища, разделительные перегородки, коллекторы входа и выхода греющего пара, камеры входа и выхода греющего пара, патрубки и коллекторы входа и выхода нагреваемого пара, сепаратор, выполненный из пакетов жалюзи, пароперегреватель, прямоточные теплообменные трубы, отличающийся тем, что прямоточные теплообменные трубы объединены посредством коллекторов в секции, установленные в корпусе параллельно его продольной оси, и секции сгруппированы в один блок пароперегревателя, в зоне между первой разделительной перегородкой и днищем размещены коллекторы входа греющего пара, в зоне между второй разделительной перегородкой и вторым днищем размещены коллекторы выхода греющего пара.

2. Горизонтальный сепаратор-пароперегреватель по п. 1, отличающийся тем, что вход нагреваемого пара осуществляется непосредственно в коллектор входа пара, расположенный под сепаратором, а выход нагреваемого пара осуществляется через коллектор выхода пара, расположенный над пароперегревателем, вход греющего пара осуществляется через камеры входа греющего пара со стороны первой разделительной перегородки, а выход греющего пара - через камеры выхода греющего пара со стороны второй разделительной перегородки.

3. Горизонтальный сепаратор-пароперегреватель по п. 1, отличающийся тем, что сепаратор выполнен из центробежных сепарационных модулей и установлен горизонтально в плоскости, параллельной боковой грани пароперегревателя со стороны коллектора входа нагреваемого пара.