Дроссельно-увлажнительное устройство Советский патент 1984 года по МПК F28C3/06 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к дросеельно-увлажнительным устройствам парогенераторов. Известно дроссельно-увлажнительное уст ройство (ДУУ), содержащее цилиндрический корнус, включаюн ий нредвключенный эжектор с подводом через регулирующие клапаны пары и воды, и рециркуляционную емкость, сообщающуюся на входе с корпусом и на выходе с эжектором рециркуляционным водопроводом, к которому подведена питательная вода, причем емкость снабжена регулятором уровня воды, связанным с клананами. В ДУУ за счет тепла перегретого пара осуществляется испарение постоянно вращающегося потока воды (пароводяной смеси), закручивающегося боковой поверхностью корпуса. При этом обеспечивается высококачественная центробежная сепарания вырабатываемо1о пара и постоянная рециркуляция через емкость неиспарившейся воды (рассола). В последнем за счет постоянной подачи питательной воды и ее выпаривания накапливаются соли и вредные, например механические нримеси 1. Недостатками ДУУ является то, что в нем не предусмотрена центробежная сепарация вращающегося нотока от механических и других при.месей с плотностью больше воды и не представляется возможпь 1м использовать энергию питательной воды и слива загрязненного рассола. Известно также дроссельпо-увлажнительвое устройство, содержандее цилиндрический корнус, к которому нодк;1ючен эжектор с наровым соплом, полостями всасывания и давления и с трубопроводами подвода воды и пара, на каждом из которых установлен регулирующий орган, и емкость с регулятором уровня воды, канал неиспарившейся воды и трубопроводы отвода нримесей из корпуса и емкости. В ДУУ осуществляется выпаривание воды в рециркуляпионно.м испарительном контуре, что приводит к постоянно.му росту ко.личества и концентрации солей, механических и других нримесей в образуюнаемся рассоле, приче.м в ДУУ не предусмотреп слив последнего 2. Недостатками устройства нв.чяется то, что в нем не используется центробежный эффект для сепарации поюка от механических и других примесей (с их удалением из контура) с удельным весом больше воды. В постоянно вращающемся потоке воды и в емкости в процессе работы ДУУ происходит накопление солей, .механических и других примесей, что ухудшает процессы парообразова 1ия и увелнч{Ш-ает опасность заброса солей и воды в вырабатываемый пар. Поэтому использовать в тако.м ДУУ в качестве питательной загрязпЩную воду недонус тимо, особенно нри большой Ъаропропзводитсльности ДУУ, что снижает его эффективность и функциопальные возможности. В таком ДУУ недостаточпь надежность, качество вырабатываемого пара и эффективность, а также ограничены воз.можности его иснользования. Цель изобретения - повышение качества вырабатываемого нара, повышение эффективности работы и расширение функциональных возможностей устройства путем полного использования энергии нерегретой питательной воды, ее сепарации и постоянного удаления загрязненного рассола. Указанная цель достигается тем, что в дроссельно-увлажнительном устройстве, содержаш,ем цилиндрический корпус, к которому подключепы эжектор с паровы.м сонлом, полостями всасывания и давления и с трубопроводами подвода воды и пара, на каждом из которых установлен регулирующий орган и е.мкость с регулятором уровня воды, каиал неиспарившейся воды и трубопроводы отвода примесей из корпуса и емкости, эжектор снабжен на выходе полости дав.ления дополнительным сопло.м, на входе в кана;1 неиспарившейся воды в корпусе выполнены боковые продольные щели, сообщенные с емкостью, в которой дополнительно концентрически установлены внутренний и вненший цилиндры с открытыми верхними торца.ми, между которы.ми и корпусом емкости образованы кольцевые полости, сообщенные .между собой, а внутренний цилиндр подключен к полости всасывания эжектора. Нри этом стенка цилнндрнческого корпуса в зоне размещения боковых продольных щелей имеет овальную форму и направлена выпуклостью к центру вращения потока в корпусе. На фиг. 1 представлена нринципиальная схема ДУУ; на фиг. 2 -- сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - узел 1 на фнг. 1. ДУУ содержит корнус 1 с патрубком отбора пара 2, включающий боковые и закручиваюпгую цилиндрическую стенки (поверхности) 3 и 4, снабженный на входе предвключе1П ым эжектором 5 с плоско-параллельпы.м паровы.м соплом 6, водяными полостями и Б всасывания и давления, на выходе которьгх образованы соответственно донолнительное сопло 7 и щелевой канал 8. Выход последних рециркуляциопны.м трубопроводом 9 через тангеьщиальный натрубок 10 еообщен с расншрительной частью 11 е.мкости 12, снабженной регулятором 13 уровня воды, внутри которой дополнительно концентрически установлены внешний ци.1индр 14 и внутреннгй цилиндр 15 с глухим торцом 16, между которыми и емкостью 12 образованы полости Г, Л, Е и К. сообнлениые между собой. Полости Е и К сообщены трубопроводами 17 и 18 cooiBeTCTBCinio с полостью Б всасывания эжектора 5 и боковыми продольными ще.шми 19 для отвода примесей. На входе в эжектор 5 усчановлены регулируюплие органы (клапаны) 20 и 21. Рециркуляционный трубопровод 9 подключен к стенке 4 на выходе сужающегося канала 22, а последний сообщен с каналом 23 неиспаривщейся воды, образованный изогнутой пластиной 24, которая прикреплена к пластине 25, Перед регулирующим клапаном 21 установлены фильтры 26. Паровая полость Д емкости 12 сообщена трубопроводом 27 с паровой полостью /И корпуса 1. На выходе патрубка 2 отбора пара установлен регулятор 28 давления пара, связанный с регулирующим клапаном 20. Полость Л на выходе снабжена клапаном 29 слива рассола и примесей, датчиками 30 и 31 плотности и наличия рассола, связанными с блоком 32 регулирования, включающим реле 33 времени. Регулятор 13 уровня воды, регулирующие кЛапаны 20 и 21, клапан 29, датчики 30 и 31 плотности и слива рассола, блок 32 регулирования, регулятор 28 давления пара и реле 33 времени взаимосвязаны между собой и образуют систему автоматического регулирования устройства. Дополнительное сопло 7 образовано фигурны.ми стенками 34 и 35 корпуса 1 и парового сопла 6. Закручивающая цилиндрическая стенка 4 в пределах щелей 19 выполнена в виде выпуклой круглой поверхности 36, имеет овальную форму и направлена выпуклостью к центру вращения потока в корпусе 1. Щели 19 сообщены с камерами 37, к которым подключен трубопровод 18. Цилиндры 14 и 15 имеют открытые верхние торцы 38 и 39. Регулирующие клапаны 20 и 21 установлены на трубопроводах 40 и 41 подачи пара и воды от парогенератора (не показан). Между изогнутой пластиной 24 и пластиной 25 образован приемный канал 42, сообщенный с емкостью 12, в которой установлены верхний и нижний уровни 43 и 44 воды. Дроссельно-увлажнительное устройство работает следующим образом. К соплам б и 7 эжектора 5 через регулирующие клапаны 20 и 21 подают от парогенератора при одинаковом давлении перегретый пар и нагретую до температуры насыщения котловую воду. На выходе сопла 7 скорость образующейся пароводяной с.меси достигает критических значений, за счет чего полезно и эффективно используется энергия питательной воды, подаваемой в ДУУ. Высокоскоростные потоки из сопел 6 и 7 смещиваются, при этом эффективность тепломассообмена обеспечивается пересечением направления потоков. В сужающемся канале 22 образуется пароводяная смесь, поток которой закручивается г верхностью 4, а после одного вращения прч,|ив часовой стрелки неиспарившаяся вода через канал 23 поступает вновь в сужающийся канал 22, за счет чего образуется циркуляция по замкнутому контуру. При это.м, выделяющийся из потока в паровую полост М отсепарированный насыщенный пар отводится через патрубок 2 на потребители, а механические и другие нрп.месп, удельная .масса которых больще воды, прижимаются центробежной силой к закручивающей поверхности 4 и против часовой стрелки потоком перемещаются к щелям 19. Попав на овальную поверхность 36 частицы под действием центробежной силы смен1аются к боковым стенкам 3 корпуса 1, т.е. к щеля.м 19 н через последнпе отводятся в ка.меры 37, а оттуда по трубопроводу 18 - в по.юсть Л е.м кости 12. Через сопло 7 во вращающийся поток подается количество воды больп1е испаряющей ся за счет теплоты перегретого пара, т.е. избыточное. В результате масса вращающегося потока и его высота по радиусу увеличиваются. При достижении этой высотой уровня выше пластины 24 вода поступает в приемный канал 42, рециркуляционный трубопровод 9 и через тангенциальный патр)бок 10 закручивается и поступает в расширительную часть 11 емкости 12. При этом выступаюп1.ий но окружности за вход пластины 24 участок пластины 25 исключает возможность заброса частиц воды от нотока, набегающего на пластину 24, в паровую полость М. Рециркуляционная, поступающая из корпуса 1 вода (рассол) через тангенциальный патрубок К) и полость Л заполняет полость /С и зате.м последовательно полости Г и . Пз полости Е вода через всасывающий трубопровод 17 поступает в полость Б всасывания, откуда через эжектор 5 и канал 22 возвращается в рециркуляционный вращающийся испарительный цикл. За счет последнего в ДУУ и обеспечивается получение высококачественного насыщенного пара. В процессе работы ДУУ при одновременной подаче воды в полости fi и и постоянном сливе воды с корпуса 1 через тангенциальный патрубок 10 и трубопровод 18 уровень воды в емкости 12 повышается и достигает верхнего значения уровня 43. Под воздействие.м регулятора 13 уровня воды подается сигнал на блок 32 регулирования, закрывается регулирующий клапан 21 и вода в эжектор 5 поступает только по рециркуля ционно.му контуру: рециркуляционный трубопровод 9, емкость 12, полости Л, Т к Е, трубопровод 17 и продолжается процесс вьпшривания воды, а точнее по.1ученного (образовавшегося) рассола. В результате уровень рассола в емкости 12 снижается, а его концентрация (уде.чьный вес) увеличивается, приче.м примеси и рассол с большим у.,ельным весо.м собираются (скапливаются) в полости К. Кратность испарения (циркуляции) воды при подаче ее в эжектор 5 через полости Б В всасывания и давления и только через полость В всасывания определяется относительными расходами перегретого пара п воды эжектора 5. Поэтому при регулпровапип клапанов 20 и 21 под воздействпем блока 32 регулироваНИИ к моменту отключения клапана 21 концентрация рассола достигает расчетной величины и определяется датчиком 30 плотности рассола.

При постоянном расходе пара или при его замере расходомером {не показан), установленным на выходе патрубка 2 и совмещенным с регулятором 28 давления пара, через заданный промежуток времени, определяемый реле 33 времени и блоком 32 регулирования, уровень в емкости 12 соответствует уровню открытого верхнего ггорца 39 цилиндра 15. При дальнейшем снижении уровня полость Е цилиндром 15 изолируется от сообщающихся между собой полостей Л, Г, К. В этот момент под воздействием регулятора 13 уровня или датчика 30 плотности рассола открывается клапан 29 слива рассола и осуществляется слив рассола с примесями из полостей Л, Г, К. После удаления рассола из полости Л и заполнения ее паром под воздействием реле 33 времени или датчика 31 слива рассола через блок 32 регулирования открывается клапан 21 и во вращающийся рассольный поток подается «свежая питательная вода. В результате оставщийся при продувании полостей Л, Г, /( во вращающемся потоке корпуса 1 рассол сливается в полость К и продувается через клапан 29 слива рассола. После этого под воздействием реле 33 времени и блока 32 регулирования или регулятора 13 уровня (от нижнего уровня 44) клапан 29 закрывается и рециркуляционный испарительный цикл повторяется снова.

Указанные процессы в ДУУ осуществляют при непрерывной подаче перегретого пара через сопло б и при постоянном установивщемся вращении потока воды по цилиндрической стенке поверхности 4 корпуса 1, за счет чего обеспечивается устойчивая и надежная работа устройства.

Таким образом, за счет наличия в корпусе ДУУ боковых продольных щелей, сообщающихся с нижней полостью емкости, обеспечивается центробежная сепарация вращающегося по закручивающей поверхности корпуса ДУУ потока от механических и других вредных примесей, а за счет наличия в емкости полых цилиндров, образующих сообщающиеся и раздельные полости питательной и загрязненной воды (рассола), и клапана, сообщающегося с последней и связанного с системой регулирования ДУУ, обеспечивается периодическое или постоянное удаление загрязненного концентрированного рассола с рециркуляционного испарительного контура ДУУ и его надежная и устойчивая работа при этом.

За счет осуществления в ДУУ сепарации вращающегося потока от примесей и их удаления с концентрированным рассолом в качестЕ е питательной воды для ДУУ может быть использована загрязненная вода, например котловая от системы продувания парогенератора. Кроме того, за счет наличия в эжекторе ДУУ дополнительного сопла питательной воды используется эффект расщирения перегретой жидкости, что позволяет более полно использовать энергию питательной воды, повысить тепломассообмен и скорость пароводяной смеси на закручивающей поверхности корпуса ДУУ и в общем итоге - качество и надежность его работы.

Предлагаемое ДУУ может быть использовано в различных тепловых энергетических установках, где имеются потребители перегретого пара номинальных и пониженных па0раметров и ДУУ. Причем последние в установке могут быть использованы в качестве устройства для термической очистки загрязненных вод. Наиболее эффективно ДУУ может быть использовано в судовых энергетических установках, включающих парогене5раторы с системой продувания, ДУУ и потребители номинальных и пониженных параметров пара. При этом через систему продувания осуществляется постоянная или периодическая подача котловой воды от парогенератора в качестве питательной во0

ды для ДУУ.

1. ДРОССЕЛЬНО-УВЛАЖНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее цилиндрический корпус, к которому подключены эжектор с паровым соплом, полостями всасывания и давления и с трубопроводами подвода воды и пара, на каждом из которых установлен регулирующий орган и емкость с регулятором уровня воды, канал неиспарившейся воды и трубопроводы отвода примесей из корпуса и емкости, отличающееся тем, что, с целью повышения качества вырабатываемого пара, повышения эффективности работы и расширения функциональных возможностей устройства путем полного использования энергии перегретой питательной воды, ее сепарации и постоянного удаления загрязненного рассола, эжектор снабжен на выходе полости давления дополнительным соплом, на входе в канал неиспарившейся воды в корпусе выполнены боковые продольные щели, сообщенные с емкостью, в которой дополнительно концентрически установлены внутренний и внешний цилиндры с открытыми верхними торцами, между которыми и корпусом емкости образованы кольцевые полости, сообщенные между собой, а внутренний цилиндр подключен к полости всасывания эжектора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стенка цилиндрического корпуса в зоне размещения боковых продольных щелей (Л имеет овальную форму и направлена выпуклостью к центру вращения потока в корпусе. 00 О5 со со 4

А6

J4

/

уГ

4 б

сриг.г

Б- Б

А