Ртутная паросиловая установка Советский патент 1941 года по МПК F01K25/12 

Данное изобретение касается бинарных паросиловых установок с ртутной верхней ступенью и имеет целью осуществление ртутной ступени с более высоким, чем в настоящее время, коэфициентом полезного действия при меньших удельных количествах ртути на единицу мощности.

При предлагаемом способе работы ртутной паросиловой установки осуществляется естественная циркуляция теплоносителя и понижение рабочего давления в обогреваемо : топочными газами котле. Для этого котел располагается на известной высоте над необогреваемым газами смесителем-дегазатором, где испаряется ртуть действием теплоносителя, так что в соединительном трубопроводе образуется столб жидкости, вследствие чего давление в котле, по сравнению с давлением ртутного пара, уменьшается па величину давления означенного столба жидкости.

На чертеже фиг. 1 изображает схему осуществления способа работы ртутной паросиловой установки, фиг. 2 - то же в другой форме выполнения.

Линиями с одной черточкой условно обозначены трубопроводы (а) с ртутью, линиями с двумя черточками трубопроводы (Ь) с теплоносителем чистым или содержащим небольшое количество ртути, линиями с тремя черточками трубопроводы (с) со смесью ртути и теплоносителя (амальгамой), линиями без черточек части трубопроводов (d) нижней ступени и двумя линиями - толстой и тонкой -- дымоходы (е) с дымовы.ми газами. Во избежание затемнения схем на них не показаны приспособления для первоначального расплавления тецлоносителя, равно как и некоторые другие детали, не имеющие принципиального значения.

В устройстве, изображенном схематически на фиг. 1, собственно ртутная система состоит в основном из паротурбинной установки 1, конденсатораиспарителя 2, в котором отработавший ртутный пар конденсируется, испаряя рабочее тело нижней ступени, и смесителя-дегазатора 5, где ртуть смешивается с горячим теплоносителем и действием его о-бращается в пар.

В котле 6 означенный теплоноситель подогревается дымовыми газами до более высокой температуры в сравнении с начальной температурой ртутного пара. В качестве теплоносителя может быть применен, например, свинец, который кипит при значительно более высокой температуре, чем ртуть, н не вступает в реакцию с железом.

В целях осуществления естественной циркуляции теплоносителя котел 6 располагается на известной высоте над дегазатором 5 и, таким образом, в трубопроводе 8 образуется соответствующий столб жидкости, а в нижнюю часть обратного подъемного трубопровода 7 обеспечивается впуск посредством известных устройств и вентиля 3 соответствующих количеств ртути, если окажется недостаточным то количество ее, которое будет оставаться в массе теплоносителя по выходе его из смесителя-дегазатора 5. При таком устройстве естественная циркуляция теплоносителя должна обусловливаться испарением, а также расширением ртути в трубопроводе 7 и уменьшением удельного веса парожидкостной смеси в трубопроводе 7 в сравнении с удельным весОМ жидкости в трубопроводе 8.

Котел б, являющийся по сути дела не паровым, может быть осуществлен при такой схеме на более низкое давление в сравнении с начальным давлением ртутного пара. Так как удельный вес жидкого свинца равен приблизительно 10 Г/СМ, то при применении его в качестве теплоносителя давление в котле 6 должно уменьшаться в сравнении с давлением в смесителе-дегазаторе 5 примерно на столько атмосфер, сколько метров будет иметь вертикальная проекция трубопровода 8. Внутренняя разность давлений в котле, обусловливаемая высотой массы свинца виутри самого котла, может быть сведена к минимуму путем ограничения размеров котла в вертикальном направлении, осуществления его по типу горизонтальных трубчатых, туннельных и т. п.

Поскольку тенловосприятие от дымовых газов осуществляется лри таком устройстве при произвольно низких давлениях, а обращение ртути з пар производится в аппаратах, не обогреваемых газами, открывается возможность применения при одних и тех же сортах стали вообще более высоких параметров ртутного пара, чем в современных ртутных установках. С этой же целью, а также с целью интенсификации процесса выделения ртутного пара из смеси (амальгамы), смесительдегазатор 5 выполняется в виде нескольких дегазаторов, включаемых каскадно и соединяемых отдельными паропроводами с соответствующим образом оборудуемой турбинной установкой. На фиг. 1 показан вариант выполиения смесителя 5 из двух каскадно включаемых аппаратов 5 и 5. При этом целесообразно построение котла б с соблюдением, как в экономайзерах, принципа противотока. Такой метод генерирования и использовапия ртутного пара обеспечивает возможность осуществления нового более экономичного цикла.

Выделяющийся в трубопроводе 7, баке 4 и в котле 6 ртутный пар может отводиться либо, как показано на фиг. 1, в конденсатор-испаритель 2, либо в другой соответствующий теплообменник, либо, наконец, в соответствующую ступень турбинной установки.

На схеме показан вариант с естественным стоком ртути в смеситель 5 из коиденсатора-испарителя 2, устанавливаемого для этого соответственно выше смесителя 5.

При описапной схеме удельные количества ртути на единицу установленной мощности должны быть меньше, чем в обыкновенных ртутных установках, осуществляемых с применением больших кратностей циркуляции жидкой ртути.

Следует отметить, что возможны различные модификации описанной схемы. Так, например, возможно осуществление одного общего паропровода к турбине от аппаратов 5 и уравниванием давлений получаемых в них паров посредством соответствующих вентилей или сопротивлений; возможно выполнение устройства 5 в виде одного агрегата и вообще возможны варианты с применением не всех предлагаемых мероприятий в совокупности, а лишь некоторой части их; возможно также осуществление прииудительной циркуляции ртути посредством насоса, применение ртутных экономайзеров и т. д.

Схема, изображенная на фиг. 2, отличается от вышеописанной применением, на ряду с системОй котел 6а - дегазатор 5а, другой системы котел 6в - дегазатор 5в или нескольких таких систем с убывающими значениями начальных параметров ртутного пара, включаемых каскадно. Каскадное включение состоит в том, что дегазаторы 5а и 5в соединяются отдельными паропроводами с соответствующими ступенями паротурбинной установки 1, а котлы 6а и 6в включаются в газовый тракт таким образом, что котел 6в обогревается газами, отходящими из котла 6а.

Такая схема открывает возможность значительного приближения к газово.му циклу и получения высоких коэфициентов полезного действия. Для уяснения этого следует отметить, что в современных ртутных установках дымовые газы должны покидать котел при сравнительно высокой температуре с большим содержанием тепла, надлежащее использование которого с повыщением начальных параметров пара должно представлять известные затруднения. Применением ступени 6в- 5в и т. д. достигается возможность осуществления при сколь угодно высоких начальных параметрах ртутного пара в системе 6а-5а сколь угодно глубокого охлаждения газов до поступления их в воздушный экономайзер.

Схема на фиг. 2 тоже может быть модифицирована. В частности следует

отметить возможность осуществления подачи в дегазатор 5в второй системы соответствующих количеств теплоносителя непосредственно из трубопровода 7а первой системы; в этом случае котел 6в быть непосредственно соединен с котлом 6а и трубопровод 8в может отпасть. Возможно также комбинирование обеих систем, изображенных на фиг. 1 и 2.

Предмет изобретения.

Ртутная паросиловая установка, о тличающаяся тем, что, в целях осуществления естественной циркуляции теплоносителя и понижения рабочего давления в обогреваемом топочными газами котле 6, последний расположен на известной высоте над необогреваемым газами смесителем-дегазатором 5 (в котором ртуть испаряется действием означенного теплоносителя), образуя в соединительном трубопроводе 8 столб жидкости, на величину давления которого и уменьщается давление в котле 6 в сравнении с давлением ртутного пара.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, в целях осуществления циркуляции теплоносителя без помощи насоса, в нижнюю часть обратного подъемного трубопровода 7, вместе с теплоносителем, подается соответствующее количество ртути.

фиг