Впрыскивающий пароохладитель Советский патент 1992 года по МПК F22G5/12 

Изобретение относится к теплоэнергетике, преимущественно к впрыскивающим пароохладителям, и может быть использовано в котлотурбинных блоках электростанций для охлаждения пара,

Известен впрыскивающий пароохладитель, содержащий установленную в трубопроводе камеру смешения, выполненную в виде трубы Вентури с отверстием в ее узкой части, подключенным к водоподводящим трубкам и направленным попарно параллельно и под углом друг другу к радиусам камеры смешения, а водоподводящие трубки заведены внутрь камеры смещения через параллельные отверстия каждой несмеж- ной пары.

Недостатком этого пароохладителя является низкое качество смешения. Последнее связано с тем, что водоподводящие трубки выведены внутрь горловины камеры смешения, что ухудшает работу горловины как ускорителя потока и вследствие малого времени пребывания среды (из-за высокой скорости истечения пара) происходит грубое смешение жидкости со свежим паром, что че исключает попадания на стенки па- ропровода охлажденного пара, содержащего капли влаги. Все это в конечном итоге снижает надежность работы паропровода в целом, а следовательно, тепловой электростанции в целом.

Известен впрыскивающий пароохладитель, содержащий смеситель в виде трубы Вентури, снабженный на входе инжекцион- ным распылителем с форсункой, к которому подводится среда по дополнительной об- водной линии, через регулирующий клапан с приводом регулятора от датчика.температуры охлажденного пара.

Недостатками известного впрыскивающего пароохладителя является низкое каче- ство смешения пара с водой за счет того, что вода поступает в большой обьем инжекци- онного распылителя асимметрично, что является причиной плохого качества смешения и связано с тем, что в горловине смесителя и распылителя транспортируется двухфазная среда с высокой скоростью, что уменьшает ее время пребывания в смесителе до уровня, недостаточного для смешения. Последнее усугубляется большой степенью скольжения капель влаги относительно паровой фазы. Поэтому паровая фаза с каплями влаги поступает даже на выход пароохладителя, что ведет к недостаточному уровню охлаждения пара в нем и, тем самым, ведет к увеличению длины участка испарения пароохладителя.

Целью изобретения является улучшение качества смешения.

Поставленная цель достигается тем, что впрыскивающий пароохладитель содержит на входе смесителя расположенный по оси инжекционный распылитель с устройством ля подачи воды, причем смеситель и распылитель выполнены из последовательно, расположенных конфузорных и диффузор- ных участков и параллельно подключены на входе к паропроводу. Конфузорные участки смесителя и распылителя выполнены ступенчатыми с шероховатыми поверхностями ступеней, сопряженных друг с другом по полуторовой поверхности, причем устройство для подачи воды выполнено в виде форсунки, расположенной по оси инжекци- оиного распылителя. Смеситель, в частно- сти, -выполнен в виде трубы Вентури. Пароохладитель снабжен с целью контроля температуры охлажденного пара датчиком температуры свежего пара, вход которого подсоединен к входу датчика температуры охлажденного пара по дифференциальной схеме, а выходы - к приводу регулирующего клапана, расположенного на линии подвода воды в форсунку, установленную соосно ин- жекционному распылителю.

Качество смешения повышается за счет соосного размещения форсунки относительно инжекционного распылителя, ступенчатости изготовления горловин инжекционного распылителя и камеры смешения. Первое позволяет организовать симметричное распыливание жидкости внутри инжекционного распылителя. Второе позволяет генерировать поперечно- встречные струи пара и двухфазной среды, что, в свою очередь, увеличивает эффективность смешения сред. Все это сопровождается локальнымипроцессами дросселирования в ряде зон ступенчатой горловины. В горловинах такой конструкции происходят одновременно многофакторные процессы резкопеременного характера с каплями влаги, паром, двухфазной средой при их нахождении в мертвых зонах ступеней. Все это на порядок повышает качество смешения. Кроме того, это уменьшает длину испарительного участка в пароохладителе, что понижает его габаритные размеры. Этой же цели способствует создание искусственной шероховатости на боковых поверхностях горловин распылителя и смесителя, так как последние создают эффект оребрения, повышают вероятность прилипания капель влаги к ним, увеличивают аккумуляционную способность этих поверхностей с точки зрения сохранения энергетического потенциала на них.

На фиг. 1 представлен впрыскивающий пароохладитель, общий вид; на фиг. 2 - ступенчатая горловина смесителя с полуторо- выми торцовыми поверхностями сопряжения ступеней смесителя; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Впрыскивающий пароохладитель содержит на входе 1 смесителя 2 расположен- ный по оси инжекционный распылитель 3 с устройством 4 для подачи воды. Смеситель 2 и распылитель 3 выполнены из последовательно расположенных конфузорных 5 и диффузорных 6 участков и параллельно под- ключены на входе к паропроводу 7. Конфу- зорные участки 5 смесителя 2 и распылителя 3 выполнены ступенчатыми в виде ступеней 8 и 9 с шероховатыми поверхностями 10 и 11 ступеней 8 и 9. Последние сопряжены друг с другом по полуторовой поверхности 12, причем устройство 4 для подачи воды выполнено в виде форсунки, расположенной по оси инжекционного распылителя 3. Пароохладитель снабжен дат- чиком 13 температуры свежего пара, вход 14 которого подсоединен к входу 15 термопары (по дифференциальной схеме) датчика 16 температуры охлажденного пара, а выходы 17 - к приводу 18 регулирующего клала- на. Дифференциальность подключения термопар датчиков 13 и 16 к приводу 18 регулирующего клапана позволяет повысить точность дозирования доли впрыска воды и повышает безынерционность регулирова- ния параметрами пароохладителя, в конечном итоге повышая качество смешения. Выполнение конфузорной части 5 ступенчатой в виде ступеней 8 и 9 смесителя 2 и распылителя 3 и генерации в горловинах этих устройств поперечно- встречных струй пара, воды и двухфазной среды приводит к повышению качества смешения, как и соос- ное расположение в инжекционном распылителе 3 форсунки 4 подвода воды.

Впрыскивающий пароохладитель работает следующим образом.

На вход 1 смесителя 2 поступает из инжекционного распылителя 3 двухфазная среда, образующаяся при смешении воды, поступающей через форсунку 4 подвода воды, с паром, который параллельным потоком подводится из патрубка 7 подачи свежего пара. Другой поток свежего пара из патрубка 7 поступает в смеситель 2, где происходит дополнительное вторичное смешение его с двухфазной средой, истечение которой происходит из распылителя 3 в смеситель 2. Двухфазная среда, проходя через ступени 8 и 9 с шероховатостями 10 и 11, торцовыми полуторовыми поверхностями 12 сопряжения смесителя 2 и распылителя 3, вызывает прилипание капель воды, имеющейся в двухфазной среде, к шероховатостям поверхностей 10 и 11, с одной стороны, а, с другой, - при ударе о ступени 8 и 9 генерирует поперечно-встречные струи в потоке пара, воды, двухфазной среды, движущейся навстречу первичным потокам пара, воды, двухфазной среды, истекающим из форсунки 4 подвода воды, инжекционного распылителя 3 в смесителе 2. Процесс прилипания капель влаги ведет к замедленному испарению с этих поверхностей с запаздыванием во времени и вектором процесса испарения, не совпадающим с направлением движения потока среды в горловинах смесителя 2 и распылителя 3.

Создание поперечно-встречных струй сред в распылителе 3 и в смесителе 2 также увеличивает время пребывания смешивающихся сред в области смешения распылителя 3 и смесителя 2, что повышает канество смешения. Этот сложный процесс много- факторного взаимодействия создает интенсивное активное смешение в распылителе 3 и смесителе 2 в условиях, когда скорость пара снижается, приближаясь к оптимальной, с точки зрения процесса смешения пара и воды. Такой поток охлажденной двухфазной среды далее, выходя из распылителя 3, вторично подвергается смешению в смесителе 2, где происходит его смешение с основным потоком пара, подводимым в него из патрубка 7 свежего пара.

Активному процессу образования вихревой траектории движения сред способствует вогнутость полуторовых торцовых поверхностей 12 сопряжения ступеней 8 и 9 распылителя 3 и смесителя 2. На некоторых участках распылителя 3 и смесителя 2 создаются обратные токи сред навстречу движению основного-потока, как и потоку среды, испаряющемуся с запаздыванием на ореб- ренн.ых поверхностях 10 и 11 с шероховатостями распылителя 3 и смесителя 2. Кроме того, ступенчатость горловины со ступенями 8 и 9, шероховатость поверхностей 10 и 11 приводит в пределах горловин распылителя 3 и смесителя 2 к внезапному изменению параметров - скорости, давления, сухости двухфазной среды и т.д.

Все это происходит на фоне повышения гидравлического сопротивления, дросселирования, образования мертвых зон, вторичного испарения с запаздыванием с шероховатых поверхностей ступеней 8 и 9. Одновременно происходит прямое и обратное отражение потоков сред в связи со ступенчатостью и наличием полуторовых поверхностей 12 сопряжения ступеней 8 и 9. В конечном итоге основной поток свежего пара, смешиваясь с двухфазной средой из распылителя 3, выходит из смесителя 2 охлажденным. до требуемого уровня. Если температура его охлаждения не соответствует требуемой, то это фиксируется датчиками температуры охлажденного 1 б и свежего пара 13 вследствие дифференциальности подключения входов 14 и 15 к датчикам 13 и 16, а выходов 17 - к приводу 18 регулирующего клапана. Это значит, что сигнал коррекции - сигнал высокой чувствительности, изменяющий дозу впрыскиваемой воды в форсунку 4 подвода воды, будет поступать безынерционно, за счет изменения положения штока привода 18. Таким образом достигается требуемая для впрыскивающего пароохладителя степень охлаждения.

Технико-экономические преимущества предлагаемого впрыскивающего пароохладителя по сравнению с известными состоят о повышении качества смешения пара и воды зя счет изменения параметров пара, воды, двухфазной среды в ступенчатых горловинах распылителя 3 и смесителя 2 за счет ступенчатости, организации поперечно-встречных струй, наличия торцовых полутоповых поверхностей 12 сопряжения, Б иогч-ниении гидравлического сопротивления в процессе истечения паров среды за счет выполнения ступеней 8 и 9 распылителя 3 и смесителя 2 с шероховатыми поверхностями 10 и 11. Это повышает качество смешения пара за счет снижения скорости пара, увеличивая время его пребывания в зоне смешения распылителя 3 и смесителя 2.

Кроме того, повышается качество смешения за счет организации высокой степени прилипания капель влаги с использованием капиллярных сил, эффекта оребрения на шероховатых поверхностях 10 и 11 ступеней 8 и 9 распылителя 3 и горловины. Шероховатость этих поверхностей одновременно увеличивает величину площади активного взаимодействия, повышается качество распыливания в распылителе и смесителе за счет образования отражательных потоков в ступенях 8 и 9, что в конечном итоге приводит к повышению качества смешения.

Повышается надежность работы пароохладителя за счет уменьшения узлов и деталей по сравнению с количеством деталей в известном пароохладителе повышается качество регулирования температуры охлажденного пара за счет того, что регулиро- вание его параметров происходит на сигнале высокой чувствительности - дифференциальной разности температур свежего и охлажденного пара, замеренных датчиками 13 и 16 и посланных на привод 18 регулирующего клапана, повышается качество смешения за счет того, что ступени 8 и 9 распылителя 3 и смесителя 2 генерируют на сопряженных полуторовых поверхностях 12

отрывные вихри среды.

Все это ведет к повышению глубины охлаждения, с одной стороны, за счет повышения качества смешения пара, воды и двухфазной среды, а, с другой, - за счет

более эффективного использования парообразования воды для охлаждения. Формул а.изобретения Впрыскивающий пароохладитель, содержащий на входе смесителя расположенный по оси инжекционный распылитель с устройством для .подачи воды, причем смеситель и распылитель выполнены из последовательно расположенных конфузорных и диффузорных участков и параллельно подключены на входе к паропроводу, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества смешения, конфузорные участки смесителя и распылителя выполнены .ступенчатыми с шероховатыми поверхностями

ступеней, сопряженных друг с другом по полуторовой поверхности, причем устройство для подачи воды выполнено в виде фор- сунки, расположенной по оси инжекционного распылителя.

Фиг.З

Изобретение относится к теплоэнергетике. Цель - улучшение качества смещения. Использование: в турбинных блоках электростанций для охлаждения пара. Сущность изобретения: впрыскивающий пароохладитель содержит на входе 1 смесителя 2 расположенный по оси инжекционный распылитель 3 с устройством 4 для подачи гг воды. Смеситель 2 и распылитель 3 выполнены из последовательно расположенных конфузорных 5 и диффузорных б участков и параллельно подключены на входе к паропроводу 7. Конфузорные 5 участки смесителя 2 и распылителя 3 выполнены ступенчатыми в виде ступеней 8 и 9 с шероховатыми поверхностями 10 и 11 ступеней 8,9. Последние сопряжены друг с другом по полуторовой поверхности 12, причем устройство для подачи воды 4 выполнено в виде форсунки, расположенной на оси ин- жекционного распылителя 3, Пароохладитель снабжен датчиком температуры свежего пара 13, вход которого 14 подключен к входу 15 по дифференциальной схеме с датчиком 16 температуры охлажденного пара, а выходы 17 - к приводу регулирующего клапана 18. Это позволяет повысить точность дозирования доли впрыска воды и повышает безынерционность регулирования, в конечном итоге повышая качество смешения. 3 ил. СП С