Устройство для запуска теплообменника Советский патент 1992 года по МПК F28F27/00 

Изобретение касается утилизации тепла преимущественно выхлопных газов газоперекачивающих агрегатов (ГПА) с газотурбинными или поршневым приводом и может быть использовано, в частности, в газовой промышленности на компрессорных станциях (КС) магистральных газопроводов.

Известны и широко применяются утилизационные теплообменники, расположенные в потоке первичного теплоносителя выхлопных газов газоперекачивающих агрегатов, подключенные к тепловым сетям и вырабатывающие вторичный теплоноситель в виде горячей воды для технологических и санитарно-технических целей.

Включение этих теплообменников в работу заключается в том, что они заполняются по линии подачи вторичным теплоносителем, который, пройдя теплообменник, повышает свою температуру и направляется по тепловым сетям к объектам теплопотребления.

Известна система запуска теплообменника, включающая тепловые сети с трубопроводами с запорно-регулирующей и предохранительной арматурой

Однако отказы теплообменника во время введения его в работы при низких значеi i

,4

$

О

ниях температуры наружного воздуха, особенно при неработающем ГПА перед запу- ском последних, когда поверхность теплообмена утилизатора не омывается потоком горячего первичного теплоносителя и все элементы утилизатора, включая обвязку с арматурой, охлаждены также практически до температуры наружного воздуха. Отказы носят необратимый характер, так как образующиеся наледи и ледяные пробки при подаче в теплообменник вторичного теплоносителя приводят к конструктивным разрушениям теплообменника, обвязки, соединенных трубопроводов, арматуры и пр. Кроме того, снижение срока службы теплообменника вследствие возникновения при его работе термоцикличности и термических напряжений, возникающих в элементах конструкции теплообменника на начальных стадиях его работы, когда одна часть теплообменной поверхности забита на входе ледяными пробками, а другая часть генерирует нагреваемый вторичный теплоноситель. Разверка расхода жидкости по трубам теплообменника приводит к мощному гейзерному эффекту с залповыми выбросами пароводяной смеси из закупоренных с одной стороны трубок за счет попадания в выходную уже перегретую часть значительных порций воды из сборных коллекторных устройств теплообменника. Гидравлические удары, возникающие в результате гейзерного эффекта, могут привести к разрушениям контура подачи и отвода теплоносителя и снижают надежность работы теплоносителя в целом.

Известка установка для охлаждения жидкости, преимущественно воздушно- конденсационная, содержащая поверхностные теплообменники, параллельно подключенные к распределительным трубопроводам к воздухоотводящей магистрали и эжектор стола воздуха, высоконапорное сопло которого через запорный орган, а водораспределительные трубопроводы через редукционный клапан подключены паропроводами к источнику пара.

Однако это устройство недостаточно надежно из-за сложности управления, кроме того, отсутствует автономизация, что ус- ложняет и удорожает управление установкой.

Цель изобретения -устранение указанных недостатков.

Для этого устройство включает водопроводы подвода и отвода вторичного теплоносителя к коллекторам теплообменника, снабженные запорными органами.

Устройство снабжено приемником конденсата метанола и рабочим органом, сое- диненным с испарительной камерой, отводящий патрубок соединен с выходным

коллектором теплообменника, линия отвода метанола соединяет входной коллектор теплообменника с приемником конденсата метанола. Приемник конденсата метанола и рабочий орган снабжены средствами пере0 мещения метанола, выполненными в виде расположенных внутри подвижных перегородок, причем первая камера рабочего органа соединена с пусковой линией подачи вторичного теплоносителя, снабженной за5 порным вентилем, управляемым датчиком температуры во входном коллекторе теплообменника, а первая камера приемки конденсата снабжена воздушником, причем приемник конденсата и рабочий орган снаб0 жены перепускной линией, которая дополнительно соединена с входным коллектором, трубопроводом, снабженным запорным органом, управляемым датчиком температуры входного коллектора теплооб5 менника.

Изобретение позволяет обеспечить надежный запуск переохлажденного утилизационного теплообменного оборудования в зимний период при неработающих ГПА. Уп0 рощается и облегчается обслуживание и запуск теплоутилизационного оборудования за счет обеспечения автоматической последовательности осуществления операций запуска. Повышается срок службы

5 теплообменного оборудования и ликвидируются отказы при его запуске.

На чертеже представлена технологическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит тепловую сеть с

0 прямым 1 и обратным 2 водопроводами, напорный трубопровод 3 с запорным органом 4, пусковую линию 5 с запорным вентилем 6, рабочий орган 7 с подвижной перегородкой 8, подводящий патрубок 9, испаритель5 ную камеру 10, образованную кожухом, обрамляющим участок обратного водопровода 2, отводящий патрубок 11 с обратным клапаном 12, утилизационный теплообменник 13с входным 14 и выходным

0 15 коллекторами, линию отвода метанола 16 с управляемым по температуре теплоносителя в коллекторе 18 с подвижной перегородкой 19, соединительную линию 20 с обратным клапаном 21, линию 22 подпитки

5 с вентилем 27, перепускной трубопровод 23 с управляемым по температуре теплоносителя в коллекторе 14 вентилем 24 с приводом, линию 25 отвода с обратным клапаном 26, дренажный вентиль 28, воздушник 29. Система работает следующим образом.

В зимний период при неработающем ГПА и при переохлажденном состоянии теплообменника 13 перед запуском все вентили находятся в закрытом состоянии, а перегородка 8 - в нижней части органа 7, который заполнен вспомогательным теплоносителем-метанолом, управляемые запорные вентили 6 и 17 открыты. Для запуска системы открывают запорный орган 4. Вторичный теплоноситель - вода поступает из водопровода 1 через трубопровод 3, вентиль 4, линию 5, регулируемый запорный вентиль б в первую камеру органа 7, перемещая перегородку 8 и вытесняя метанол через патрубок 9 в испарительную камеру 10. Образовавшиеся пары метанола через патрубок 11 и клапан 12 поступают в сборный выходной коллектор 15, проходят внутри теплообменника 13, прогревая его за счет процесса конденсации. Образовав- шийся конденсат через входной коллектор 14, по линии 16 через запорный вентиль 17 стекает в приемник 18, перемещая перегородку 19 и вытесняя находящиеся над ним неконденсирующиеся газы через предохра- нительный клапан 29 в атмосферу, над перегородкой 19 создается за счет подпора клапана 29 избыточное давление. Открытие клапана 12 при закрытом клапане 26 обеспечивается рабочим давлением клапана воздушника 29 меньшим, чем рабочее давление клапана 26.

После вытеснения метанола из рабочего органа 7, выкипания и прогрева теплообменника 13 и коллектора 14, о чем судят по температуре в коллекторе 14 закрывают запорные вентили 6 и 17 и открывают запор- ный орган 24 по сигналу датчика температуры в коллекторе 14.

Теплоноситель - вода по трубопроводу 23 через вентиль 24, коллектор 14 заполняет прогретый теплообменник 13, через коллектор 15 заполняет линию 25, открывается клапан 26 и подается а водопровод 2.

После запуска теплообменника 13 открывают вентиль 28 и метанол из приемника конденсата 18 под действием перегородки 19, поджимаемого избыточным давлением газов через клапан 21 посту- пает в рабочий орган 7, перемещая перегородку 8 и выталкивая находящуюся под ним жидкость в дренаж.

Изобретение позволяет обеспечить надежность запуска переохлажденного утилизационного теплообменного оборудования в зимний период при неработающих ГПА, повысить срок службы теплообменносо оборудования ликвидацией отказов при запуске, упростить управление устройством и облегчить обслуживание оборудования в холодный зимний период.

Внедрение изобретения предлагается на компрессорных станциях магистрального газопровода Вуктыл-Ухта-Торжок.

Формула изобретения

1.Устройство для запуска теплообменника, снабженного выходным и входным коллекторами, содержащее подключенный к последнему через запорный вентиль приемник конденсата греющего теплоносителя, рабочий орган с первой и второй камерами переменного объема, разделенными подвижной перегородкой, а также прямой и обратный водопроводы, первый из которых подключен напорным трубопроводом через запорный орган к первой камере упомянутого рабочего органа, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем автономизации устройства и упрощения управления, обратный водопровод обрамлен кожухом, образующим с ним испарительную камеру, дополнительно снабженную подводящим и отводящим патрубками, первый из которых подключен ко второй камере указанного рабочего органа, а второй - к выходному коллектору теплообменника, причем вторая камера заполнена метанолом.

2.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что оно снабжено датчиком температуры конденсата греющего теплоносителя во входном коллекторе теплообменника, напорный трубопровод снабжен дополнительным вентилем с приводом и подключен перепускным трубопроводом, на котором также установлен дополнительный вентиль с приводом, к входному коллектору теплообменника, запорный вентиль снабжен приводом, и все приводы электрически подключены к датчику температуры, причем сборник конденсата греющего теплоносителя снабжен подвижной перегородкой с образованием воздушной камеры, соединенной через дополнительно установленный воздушник с атмосферой.

Использование: в газовой промышленности на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Сущность изобретения: для запуска теплообменника (Т) 13 подают воду из прямого водопровода 1 в рабочий орган 7 с подвижной перегородкой (П) 8, заполненный метанолом. Последний вытесняется в испарительную камеру 10, испаряется теплом воды обратного водопровода 2 и пар поступает в Т 13 и конденсируется, прогревая его. Конденсат стекает в подключенный к Т 13 снизу приемник 18, перемещая его подвижную П 19 и вытесняя находящийся над ней газ в атмосферу После подачи в Т 13 воды воду из органа 7 сбрасывают через дренажный вентиль 28 и давление газов над П 19 обеспечивает возвращение жидкого метанола через обратный клапан 21 в рабочий орган 7.1 з п ф-лы 1 ил сл С