Установка для модификации наружных трубных поверхностей конденсатора паровой турбины с использованием поверхностно-активного вещества Российский патент 2023 года по МПК F01K13/00 F28F13/18 

Изобретение относится к энергетике и предназначено для использования при эксплуатации паротурбинных установок (ПТУ) тепловых и атомных электрических станций с целью повышения их эффективности, в частности для обеспечения интенсификации теплообмена.

Известна установка для реализации способа интенсификации пара в конденсаторе паротурбинной установки (см. патент RU 2492332, МПК F01K 13/00, опубл. 10.09.2013, бюл. №25), содержащая котел, выход которого соединен с турбиной, первый выход которой соединен с генератором, второй выход соединен с первым входом конденсатора, первый выход которого соединен с системой оборотного водоснабжения, второй выход соединен с насосом, третий выход с атмосферой, выход насоса соединен с котлом, внешний источник пара соединен первым выходом с конденсатором, вторым выходом с первым входом установки приготовления эмульсии, второй вход которой соединен с источником поверхностно-активного вещества (ПАВ), третий вход соединен с источником химически обессоленной воды, выход соединен с линией соединения первого выхода источника пара и второго входа в конденсатор, третий вход которого соединен с источников горячей химически обессоленной воды, четвертый вход - с системой оборотного водоснабжения.

Недостатком этого технического решения является низкая эффективность интенсификации теплообменных процессов в конденсаторе паротурбинной установки.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка интенсификации теплообмена в конденсаторе паротурбинной установки (пат. на изобретение RU №2602653, МПК F01K 13/00, опубл. 20.11.2016, бюл. №32), позволяющая сформировать на наружных и очищенных внутренних латунных трубках конденсатора моно- или полимолекулярную пленку поверхностно-активного вещества ПАВ, включающая кожухотрубный аппарат с очищенными от отложений латунными трубками, имеющий межтрубное и внутритрубное пространства, источник пара, соединенный с межтрубным пространством конденсатора, систему оборотного водоснабжения, соединенную одной линией с межтрубным и двумя линиями с внутритрубным пространствами конденсатора, источник горячей химически очищенной воды, соединенный с межтрубным и внутритрубным пространствами конденсатора и установку приготовления эмульсии ПАВ, соединенную с источником горячей химически очищенной воды, источником ПАВ и линиями соединения источника горячей химически очищенной воды с межтрубным и внутритрубным пространствами конденсатора. Заполняют межтрубное пространство конденсатора и внутритрубное пространство конденсатора водной эмульсией ПАВ, получаемой в результате смешения потоков высококонцентрированной эмульсии ПАВ предварительно приготовленной и подаваемой установкой приготовления эмульсии ПАВ и горячей обессоленной воды из соответствующего источника. Выдерживают эмульсию в конденсаторе и затем опорожняют в систему оборотного водоснабжения. Для компенсации тепловых потерь и поддержания необходимого уровня температур, а также частичного перемешивания водной эмульсии ПАВ в процессе выдержки в межтрубное пространство конденсатора подают греющий пар.

Недостатком этого технического решения является то, что установка обеспечивает формирование пленки ПАВ в квазистатических условиях, а это негативно сказывается на степени гидрофобности формируемой пленки ПАВ. Кроме того, использование установки требует больших материальных, временных и трудовых затрат на ее создание.

Технической задачей изобретения является повышение степени гидрофобности формируемой пленки ПАВ.

Техническим результатом изобретения является интенсификация теплообмена в конденсаторе посредством увеличения коэффициента теплопередачи и соответствующего «углубления» вакуума путем перевода пленочной конденсации в капельную.

Это достигается установкой для модификации наружных трубных поверхностей конденсатора паровой турбины с использованием поверхностно-активного вещества (ПАВ), содержащей межтрубное пространство конденсатора, своим выходом соединенное с входом системы оборотного водоснабжения, установку приготовления эмульсии ПАВ, соответствующие входы которой соединены с соответствующими выходами источника ПАВ и источника горячей химически очищенной воды, и источник пара, выход источника горячей химически очищенной воды соединен с соответствующим входом межтрубного пространства конденсатора, согласно изобретению снабжена эжектором паровым и конденсатным насосом, при этом выход межтрубного пространства конденсатора, свободный от подключения к системе оборотного водоснабжения, последовательно соединен с входом конденсатного насоса, выход которого соединен с первым входом эжектора парового, своим выходом соединенным с входом межтрубного пространства, свободным от подключения к источнику горячей химически очищенной воды и образуют циркуляционный гидравлический контур, выход источника пара соединен со вторым входом эжектора парового, выход установки приготовления эмульсии ПАВ соединен с линией, соединяющей выход межтрубного пространства и вход конденсатного насоса.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана блок-схема установки для модификации наружных трубных поверхностей конденсатора паровой турбины с использованием ПАВ и приняты следующие обозначения:

1 - межтрубное пространство конденсатора;

2 - конденсатный насос;

3 - эжектор паровой;

4 - источник пара;

5 - система оборотного водоснабжения;

6 - источник горячей химически очищенной воды;

7 - установка приготовления эмульсии ПАВ;

8 - источник ПАВ.

Установка для модификации наружных трубных поверхностей конденсатора паровой турбины с использованием ПАВ содержит циркуляционный гидравлический контур, состоящий из последовательно соединенных межтрубного пространства конденсатора 1, первым выходом соединенного с входом конденсатного насоса 2, выход которого соединен с первым входом эжектора парового 3, своим выходом соединенным с первым входом межтрубного пространства 1.

Эжектор паровой 3 вторым входом соединен с выходом источником пара 4. Источник горячей химически очищенной воды 6 первым выходом соединен со вторым входом межтрубного пространства 1, вторым выходом - с первым входом установки приготовления эмульсии ПАВ 7. Установка приготовления эмульсии ПАВ 7 вторым входом соединена с выходом источника ПАВ 8, а выходом соединена с линией, соединяющей первый выход межтрубного пространства конденсатора 1 и вход конденсатного насоса 2.

Установка для модификации наружных трубных поверхностей конденсатора паровой турбины с использованием ПАВ работает следующим образом.

В установке приготовления эмульсии ПАВ 7 производят приготовление высококонцентрированной эмульсии ПАВ. Для этого в установку 7 подают горячую воду и ПАВ соответственно из источника горячей химически очищенной воды 6 и источника ПАВ 8.

Собирают циркуляционный гидравлический контур. Заполняют собранный контур водой от источника горячей химически очищенной воды 6. Для обеспечения циркуляции рабочей среды в процессе всего периода модификации трубных поверхностей конденсатора включают конденсатный насос 2. Поддерживают необходимый температурный уровень в контуре путем подачи пара от источника пара 4 в паровой эжектор 3. Кондиционирование рабочей среды в циркуляционном гидравлическом контуре осуществляют подачей высококонцентрированной эмульсии ПАВ от установки приготовления эмульсии ПАВ 7 в линию соединяющую межтрубное пространство конденсатора 1 и конденсатный насос 2. По окончании процесса модификации наружных трубных поверхностей конденсатора осуществляют опорожнение гидравлического контура в систему оборотного водоснабжения 5.

В качестве поверхностно-активных веществ используют пленкообразующие амины, например, октадециламин.

В результате формирования пленки ПАВ, обладающей гидрофобными свойствами, обеспечивается переход от пленочного режима конденсации пара к капельному режиму в период эксплуатации конденсатора. Благодаря переходу на капельный режим конденсации коэффициент теплопередачи увеличивается, «углубляется» вакуум в конденсаторе и, как следствие, увеличивается эффективность паротурбинной установки.

По сравнению с известным решением для реализации заявленного изобретения требуется меньше материальных, временных и трудовых затрат на создание установки. В предлагаемом устройстве, в отличие от известного решения, отсутствует необходимость прокладки и врезки паропровода от источника пара 4 к межтрубному пространству конденсатора 1 поскольку используется штатная линия подачи пара в эжектор паровой 3. Подключение установки приготовления эмульсии ПАВ 7 осуществляется к штатным дренажным штуцерам линии всаса конденсатного насоса 2, а в решении, описанном в патенте RU №2602653, для подключения установки приготовления эмульсии ПАВ 7 необходимо осуществить врезку в линию заполнения межтрубного пространство конденсатора 1.

В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что наилучшие условия для формирования гидрофобной поверхности обеспечиваются при интенсивной циркуляции рабочей среды, а не в квазистатических условиях. Предлагаемое решение обеспечивает формирование гидрофобной пленки на наружных поверхностях трубок при постоянной интенсивной циркуляции рабочей среды в собранном гидравлическом контуре, включающем штатное оборудование станции: межтрубное пространство конденсатора 1, конденсатный насос 2, эжектор 3. В решении, описанном в патенте RU №2602653, формирование пленки производится в квазистатических условиях.

Использование изобретения позволяет повысить степень гидрофобности формируемой пленки ПАВ, интенсифицировать теплообмен в конденсаторе посредством увеличения коэффициента теплопередачи и соответствующего «углубления» вакуума путем перевода пленочной конденсации в капельную, а также снизить затраты на создание установки для модификации наружных трубных поверхностей конденсатора паровой турбины с использованием ПАВ.

Изобретение относится к энергетике и предназначено для использования при эксплуатации паротурбинных установок (ПТУ) тепловых и атомных электрических станций с целью повышения их эффективности. Техническим результатом изобретения является интенсификация теплообмена в конденсаторе посредством увеличения коэффициента теплопередачи и соответствующего «углубления» вакуума путем перевода пленочной конденсации в капельную и достигается установкой для модификации наружных трубных поверхностей конденсатора паровой турбины с использованием поверхностно-активного вещества (ПАВ), содержащей межтрубное пространство конденсатора, своим выходом соединенное с входом системы оборотного водоснабжения, установку приготовления эмульсии ПАВ, соответствующие входы которой соединены с соответствующими выходами источника ПАВ и источника горячей химически очищенной воды, и источник пара, выход источника горячей химически очищенной воды соединен с соответствующим входом межтрубного пространства конденсатора, отличающаяся тем, что снабжена эжектором паровым и конденсатным насосом, при этом выход межтрубного пространства конденсатора, свободный от подключения к системе оборотного водоснабжения, последовательно соединен с входом конденсатного насоса, выход которого соединен с первым входом эжектора парового, своим выходом соединенным с входом межтрубного пространства, свободным от подключения к источнику горячей химически очищенной воды и образуют циркуляционный гидравлический контур, выход источника пара соединен со вторым входом эжектора парового, выход установки приготовления эмульсии ПАВ соединен с линией, соединяющей выход межтрубного пространства и вход конденсатного насоса. 1 ил.

Установка для модификации наружных трубных поверхностей конденсатора паровой турбины с использованием поверхностно-активного вещества (ПАВ), содержащая межтрубное пространство конденсатора, своим выходом соединенное с входом системы оборотного водоснабжения, установку приготовления эмульсии ПАВ, соответствующие входы которой соединены с соответствующими выходами источника ПАВ и источника горячей химически очищенной воды, и источник пара, выход источника горячей химически очищенной воды соединен с соответствующим входом межтрубного пространства конденсатора, отличающаяся тем, что снабжена эжектором паровым и конденсатным насосом, при этом выход межтрубного пространства конденсатора, свободный от подключения к системе оборотного водоснабжения, последовательно соединен с входом конденсатного насоса, выход которого соединен с первым входом эжектора парового, своим выходом соединенным с входом межтрубного пространства, свободным от подключения к источнику горячей химически очищенной воды, и образуют циркуляционный гидравлический контур, выход источника пара соединен со вторым входом эжектора парового, выход установки приготовления эмульсии ПАВ соединен с линией, соединяющей выход межтрубного пространства и вход конденсатного насоса.