Система отвода паровоздушной смеси в подогревателе низкого давления Российский патент 2023 года по МПК F22D1/32 

Изобретение относится к области энергомашиностроения, а именно к турбостроению, и может быть использовано при проектировании новых и реконструкции (модернизации) действующих подогревателей системы регенерации низкого давления, имеющих выемную трубную систему (подогреватели низкого давления (ПНД) и сальниковые подогреватели (СП)), в составе паротурбинных установок (ПТУ) на электростанции.

Из уровня техники известна конструкция подогревателей системы регенерации низкого давления, принимаемая за прототип, которая представляет собой кожухотрубный аппарат с выемной трубной системой с направляющими перегородками, в котором отвод паровоздушной смеси (ПВС) из парового пространства осуществляется через патрубок, расположенный в нижней части корпуса («Теплообменники энергетических установок» под ред. Ю.М. Бродова, Екатеринбург, 2003 г., стр. 250, рис. 3.20).

Для понимания сущности заявленного изобретения на фиг. 1 показана типовая конструкция подогревателя системы регенерации низкого давления, которая представляет собой кожухотрубный аппарат с выемной трубной системой 3 с направляющими перегородками 4, в котором отвод ПВС из парового пространства осуществляется через патрубок, расположенный в нижней части корпуса. Недостатком известных решений является то, что некоторая часть рабочего пара, так называемые холостые протечки 13 пара, прошедшие через зазор 12 между кромкой направляющих перегородок 4 трубной системы и корпусом подогревателя 9, минуя трубный пучок, отводится совместно с паровоздушной смесью, а из части трубного пучка, находящейся под последней направляющей перегородкой паровоздушная смесь совсем не отводится. Тем самым снижается эффективность подогревателя, увеличиваются недогревы (температурные напоры) основного конденсата.

Также известен вертикальный кожухотрубный подогреватель, включающий распределительную водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, корпус с патрубком входа пара, выхода его конденсата и патрубком выхода ПВС, трубную систему с направляющими перегородками, воздухоохладитель поверхностного типа (Изобретение «Вертикальный подогреватель», патент №2366859, опубл. 10.09.2009, Бюллетень №25). Недостаток изобретения заключается в том, что в нем не раскрыта сущность установки патрубка отвода паровоздушной смеси в корпусе с выемной трубной системой для обеспечения собираемости и эксплуатации аппарата.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является устранение недостатков известных решений: холостые протечки рабочего пара в корпусе подогревателя, которые минуют трубный пучок и удаляются совместно с ПВС, большой объем рабочего пара в составе ПВС и отсутствие эффективной организации движения пара в нижней части трубного пучка, находящейся под последней направляющей перегородкой.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности отвода ПВС, за счет сведения к минимуму или исключения полностью холостых протечек пара в конструкциях подогревателей с выемной трубной системой и включение в работу поверхности теплообмена нижней части трубного пучка, находящейся под последней направляющей перегородкой.

Технический результат достигается изменением схемы движения ПВС за счет применения заявленной системы отвода паровоздушной смеси в подогревателе низкого давления с выемной трубной системой 3, направляющими перегородками 4 и неподвижным корпусом 9 подогревателя отличающейся тем, что выделена часть выемного трубного пучка подогревателя, соединенная с патрубком отвода ПВС 2, которая ограничена по высоте предпоследней и последней направляющими перегородками 4, а сбоку установкой щита 5, соосно которому при помощи сварки установлена отбортованная крышка 6, соединенная с фланцем 7, в который заведена труба 8 с шарнирами, установленными на концах трубы, выполненными для компенсации тепловых расширений трубной системы 3 относительно корпуса подогревателя 9, а также для уплотнения зазора между фланцем 7 и крышкой 10, в которой на сварку установлен патрубок отвода ПВС 2.

Анализ уровня техники, осуществленный заявителем и включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не выявил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.

Найденное изобретение «Вертикальный подогреватель» по патенту №2366859 представляет собой лишь общее раскрытие решения по удалению паровоздушной смеси без раскрытия сущности установки патрубка отвода паровоздушной смеси, что не лишает новизны частное раскрытие заявленной системы отвода паровоздушной смеси в подогревателе низкого давления.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило определить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков, по отношению к техническому результату и изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности «новизна».

Для проверки предлагаемого технического решения на соответствие критерию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень» проведен дополнительный поиск по известной из уровня техники информации. Результаты поиска показали, что предлагаемое изобретение не вытекает из известного уровня техники явным образом для специалиста. Более того, как видно из описания, для достижения желаемого технического результата заявитель внес в систему отвода паровоздушной смеси в подогревателе низкого давления принципиальные и неочевидные конструктивные изменения, а также снабдил его новыми элементами и связями.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Сущность заявленного технического решения поясняется следующими фигурами, на которых изображено:

фиг. 1 - общий вид известной конструкции подогревателя низкого давления;

фиг. 2 - вид А известной конструкции подогревателя низкого давления, выполненный в увеличенном масштабе 1:10;

фиг. 3 - основной вид подогревателя низкого давления, в котором реализовано заявленное изобретение;

фиг. 4 - вид Б подогревателя низкого давления, в котором реализовано заявленное изобретение, выполненный в увеличенном масштабе 1:10;

фиг. 5 - разрез В-В подогревателя низкого давления, выполненный в увеличенном масштабе 1:10;

фиг. 6 - вид Г, на котором показано приближение части разреза В-В подогревателя низкого давления, характеризующее заявленное изобретение.

На прилагаемых фигурах обозначены следующие позиции:

1 - патрубок входа пара;

2 - патрубок отвода ПВС;

3 - выемная трубная система;

4 - направляющие перегородки;

5 - щит;

6 - отбортованная крышка;

7 - фланец;

8 - труба с шарнирами;

9 - корпус подогревателя;

10 - крышка;

11 - патрубок;

12 - зазор между корпусом подогревателя и трубной системой;

13 - холостые протечки рабочего пара.

Заявленная система отвода паровоздушной смеси поясняется на примере ее реализации в подогревателе низкого давления. Подогреватель низкого давления включает корпус 9 распределительную водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, патрубком входа пара 1, выхода его конденсата, выемную трубную систему 3 с направляющими перегородками 4 (фиг. 3) и заявленную систему отвода ПВС. Система отвода паровоздушной смеси состоит из выделенной части выемного трубного пучка подогревателя, соединенной с патрубком отвода паровоздушной смеси 2, которая ограничена по высоте предпоследней и последней направляющими перегородками 4, а сбоку установкой щита 5. Соосно щиту 5 при помощи сварки установлена отбортованная крышка 6, соединенная с фланцем 7, в который заведена труба 8. На концах трубы 8 имеются шарниры, которые служат для компенсации тепловых расширений трубной системы 3 относительно корпуса 9 подогревателя, одновременно уплотняя зазор между фланцем 7 и крышкой 10, в которой на сварку установлен патрубок отвода ПВС 2.

Заявленное изобретение работает следующим образом.

Нагреваемая вода через патрубок входа поступает во входную часть распределительной водяной камеры, откуда направляется в трубы поверхности теплообмена первого хода и через поворотную камеру по трубам второго хода поступает в выходную часть распределительной водяной камеры и далее через патрубок выводится из подогревателя. При движении в трубах вода нагревается за счет тепла, выделяемого при конденсации пара. Рабочий пар поступает в корпус подогревателя 9 через патрубок входа пара 1, конденсируется на трубках трубного пучка, а образовавшийся конденсат греющего пара стекает в нижнюю часть корпуса 9 и отводится из него. Большая часть пара совершает продольно-поперечные движения по трубному пучку вдоль направляющих перегородок 4, а часть пара устремляется через кольцевой зазор между корпусом 9 и направляющими перегородками 4, который невозможно исключить для обеспечения собираемости подогревателя, в патрубок отвода ПВС мимо трубного пучка. Система отвода паровоздушной смеси, включающая в себя установленные щит 5 и систему патрубков соединенных с ним, препятствуют удалению рабочего пара из подогревателя. Пар проходит через трубный пучок, конденсируется на нем и попадает в выделенную часть выемного трубного пучка, соединенную с патрубком отвода ПВС 2, ограниченную по высоте предпоследней и последней направляющими перегородками 4, а сбоку установкой щита 5, где завершается процесс конденсации пара и отводится паровоздушная смесь из корпуса подогревателя.

Таким образом, вышеуказанные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:

средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, используется в турбостроении, а именно в производстве подогревателей низкого давления и сальниковых подогревателей;

средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в подогревателях низкого давления, имеющих выемную трубную систему, в составе ПТУ на электростанции. Система отвода паровоздушной смеси в подогревателе низкого давления включает выемную трубную систему 3, направляющие перегородки 4 и неподвижный корпус 9. Выделена часть выемного трубного пучка подогревателя, соединенная с патрубком отвода паровоздушной смеси 2, которая ограничена по высоте предпоследней и последней направляющими перегородками 4, а сбоку установкой щита 5. Соосно щиту 5 при помощи сварки установлена отбортованная крышка 6, соединенная с фланцем 7, в который заведена труба 8 с шарнирами, установленными на концах трубы. Шарниры выполнены для компенсации тепловых расширений трубной системы 3 относительно корпуса подогревателя 9, а также для уплотнения зазора между фланцем 7 и крышкой 10. В крышке 10 на сварку установлен патрубок отвода паровоздушной смеси 2. Техническим результатом является повышение эффективности отвода ПВС. 6 ил.

Система отвода паровоздушной смеси в подогревателе низкого давления, включающая выемную трубную систему 3, направляющие перегородки 4 и неподвижный корпус 9, отличающаяся тем, что выделена часть выемного трубного пучка подогревателя, соединенная с патрубком отвода паровоздушной смеси 2, которая ограничена по высоте предпоследней и последней направляющими перегородками 4, а сбоку установкой щита 5, соосно которому при помощи сварки установлена отбортованная крышка 6, соединенная с фланцем 7, в который заведена труба 8 с шарнирами, установленными на концах трубы, выполненными для компенсации тепловых расширений трубной системы 3 относительно корпуса подогревателя 9, а также для уплотнения зазора между фланцем 7 и крышкой 10, в которой на сварку установлен патрубок отвода паровоздушной смеси 2.