Охладительная установка

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на технологических линиях ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС для охлаждения пара до заданных параметров. Охладительная установка содержит расположенную в трубопроводе камеру смешения, впрыскивающий узел, корпус которого расположен по оси трубопровода и соединен с выведенным из трубопровода коленом, соединенным с патрубком подвода охлаждающей воды. Она снабжена внутрифакельным расширителем с центробежным завихрителем на конце, сообщенным с источником пара и ориентированным к выходу впрыскивающего узла, выполненного с центробежной форсункой. Относительный перепад давлений на внутрифакельном расширителе и впрыскивающем узле определяют из диапазона 1,0 ≥ ΔP_р/ΔP_ф ≥ 0,8. Отношение расстояния L между внутрифакельным расширителем и впрыскивающим узлом к диаметру d_с сопла впрыскивающего узла равно 40 ≥ L/d_с ≥ 20. Это позволяет повысить эффективность работы охладительной установки за счет создания мелкодисперсного распыла факела в центральной части. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на технологических линиях ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС для охлаждения пара до заданных параметров.

Известно дроссельно-охладительное устройство для регулирования температуры пара, содержащее паропровод, в котором размещен впрыскивающий узел, состоящий из центробежной форсунки, подключенной к водоподводящему патрубку, защитной рубашки и тонкостенных цилиндров, имеющих различный диаметр и установленных коаксиально внутри защитной рубашки с кольцевыми зазорами между собой, при этом форсунка снабжена коническим экраном (см. SU 1255806 A2, кл. F 22 G 5/12, 1986 г.).

Основным недостатком этого устройства является то, что впрыскивающий узел выполнен громоздким и загромождает сечение паропровода, что ухудшает его расходные характеристики.

Наиболее близким техническим решением является охладительная установка, содержащая расположенную в трубопроводе камеру смешения, впрыскивающий узел, корпус которого расположен по оси трубопровода и соединен с выведенным из трубопровода коленом, соединенным с патрубком подвода охлаждающей воды (GB N 2320319 A, кл. F 22 G 5/12, опубл. 1998 г.).

Основным недостатком этой установки является неравномерность распыления воды в центральной части трубопровода, что ведет к менее эффективному охлаждению пара в центральной части, чем по периферии трубопровода.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы охладительной установки за счет создания мелкодисперсного распыла факела в центральной части.

Технический результат изобретения достигается тем, что охладительная установка, содержащая расположенную в трубопроводе камеру смешения, впрыскивающий узел, корпус которого расположен по оси трубопровода и соединен с выведенным из трубопровода коленом, соединенным с патрубком подвода охлаждающей воды, снабжена внутрифакельным расширителем с центробежным завихрителем на конце, сообщенным с источником пара и ориентированным к выходу впрыскивающего узла, выполненного с центробежной форсункой, при этом относительный перепад давлений на внутрифакельном расширителе и впрыскивающем узле определяют из диапазона 1,0 ≥ ΔP_p/ΔP_ф ≥ 0,8, а отношение расстояния L между центробежными форсункой и завихрителем к диаметру d_c сопла центробежной форсунки впрыскивающего узла равно 40 ≥ L/d_c ≥ 20.

Кроме того, центробежные форсунка и завихритель могут быть выполнены с направлением закрутки в одну сторону по направлению движения пара и воды.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена охладительная установка в разрезе, на фиг. 2 - вид на впрыскивающий узел в разрезе и увеличенном масштабе.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.

Охладительная установка содержит трубопровод 1 с расположенной в нем камерой смешения 2. В камере смешения 2 установлен впрыскивающий узел 3, расположенный по оси 4 трубопровода 1 и соединенный с выведенным из трубопровода 1 коленом 5. Полость колена 5 соединена с патрубком 6 подвода охлаждающей воды. Во впрыскивающем узле 3 установлена центробежная форсунка 7, а во внутрифакельном расширителе 8 установлен центробежный завихритель 9.

Пар поступает и отводится потребителю через трубопровод 1, имеющий запорно-регулирующую аппаратуру (на чертежах не показано). Охлаждающая вода поступает в полость колена 5 и во впрыскивающий узел 3 через линию 10 при открытом запорном вентиле 11, регулирующем клапане 12 и обратном клапане 13.

А во внутрифакельный расширитель 8 пар поступает по линии при открытом запорном вентиле 15.

Во внутрифакельном расширителе 8 центробежный завихритель 9 расположен на его конце, сообщен с источником пара и ориентирован к выходу впрыскивающего узла 3 и к его цетробежной форсунке 7. Относительный перепад давлений на внутрифакельном расширителе 8 и впрыскивающем узле 3 определяют из диапазона 1,0 ≥ Δ P_p/ΔP_ф ≥ 0,8, а отношение расстояния L между центробежными форсункой 7 и завихрителем 9 к диаметру d_c сопла центробежной форсунки 7 впрыскивающего узла 3 равно: 40 ≥ L/d_c ≥ 20.

Относительный перепад давлений на внутрифакельном расширителе 8 и впрыскивающим узле 3 определяют следующим образом: ΔP_p = ΔP_p/ΔP_ф где Δ P_p = P_p - P_n Δ P_p - перепад давления на внутрифакельном расширителе, P_p - давление пара во внутрифакельном расширителе, P_n - давление пара в охладителе.

Δ P_ф = P_ф - P_n, где Δ P_ф - перепад давления на центробежной форсунке впрыскивающего узла,
P_ф - давление воды в центробежной форсунке впрыскивающего устройства,
d_с - диаметр форсунки впрыскивающего узла.

Указанное соотношение должно находиться в пределах 1,0 > ΔP_p/ΔP_ф > 0,8 (1,0 > ΔP_p > 0,8), при 40 ≥ L/d_c ≥ 20.

При уменьшении нижнего значения соотношения L/d_c происходит срыв угла ракрытия факела, его опрокидывания и обволакивания центробежной форсунки 7 пленкой воды и крупнокапельный отрыв воды от торца сопла центробежной форсунки 7, увеличение верхнего значения данного соотношения, происходит уменьшение оптимального воздействия внутрифакельного расширителя 8 на характеристики угла раскрытия факела, удлинение пленки нераспавшейся жидкости, уменьшение угла и мелкодиспесности распыла центробежной форсунки 7 и площади орошения пароохладителя.

От перепадов давления ΔP_p и ΔP_ф в различных режимах истечения зависит длина нераспавшейся части пленки H и угол раскрытия факела α. Длина нераспавшейся части пленки H резко уменьшается с ростом перепада давления ΔP_p и с уменьшением расстояния L, при этом наблюдается постоянное возрастание угла раскрытия факела α. После того как угол раскрытия факела превысит 180^o, происходит обволакивание корпуса форсунки пленкой воды.

Для каждого из исследованных режимов экспериментально определены значения ΔP_p и ΔP_ф, соответствующие углу раскрытия факела α = 180^o и длине нераспавшейся пленки H = 5 мм. Охладительная установка работает следующим образом.

При подаче сигнала на охлаждение пара срабатывает исполнительный механизм регулирующего клапана 12 на открытие. Пар поступает по трубопроводу 1 в камеру смешения 2, в которой установлен впрыскивающий узел 3, подающий охлаждающую воду на впрыск через центробежную форсунку 7.

При срабатывании регулирующего клапана 12 на впрыске охлаждающей воды вода поступает по колену 5 во впрыскивающий узел 3. Основной пар направляется в камеру смешения 2, в которую через центробежную форсунку 7 впрыскивающего узла 3 подается охлаждающая вода. Охлажденный редуцированный пар поступает к потребителю (не показано). Часть основного пара из подводящего патрубка поступает в трубку 14, обеспечивая тем самым устойчивый угол раскрытия факела центробежной форсункой 7 при максимальной, номинальной и минимальной нагрузке пароохладителя. Расположение в камере смешения 2 на определенном расстоянии соосно центробежной форсунке 7 центробежного завихрителя 9 создает постоянный процесс диспергирования, т.е. наличие угла раскрытия факела без срыва потока и струйного течения. При установке внутрифакельного расширителя 8 степень его влияния на факел распыла зависит как от расстояния L, так и от перепада давления на расширителе ΔP_p. Внутрифакельный расширитель создает разность давления между внутренней и внешней областью факела, увеличивает тангенциальную составляющую скорости жидкой фазы, способствует увеличению нестационарных возмущений, ведущих к распаду пленки воды, тем самым значительно улучшает характеристики факела форсунки.

Данное техническое решение позволяет поддерживать постоянный процесс распыливания воды. На всех режимах обеспечивается охлаждение пара в соответствии с параметрами, требуемыми потребителю с устойчивым поддержанием заданной температуры пара на выходе с предельными отклонениями ± 5^oC.

При использовании изобретения уменьшается эрозионный износ за счет небольшой длины испарительного участка, мелкодисперсного распыления, интенсивности теплообмена и исключения пленочного течения влаги в камере смешения и трубопроводе.

Изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость", поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических операций.

Формула изобретения

1. Охладительная установка, содержащая расположенную в трубопроводе камеру смешения, впрыскивающий узел, корпус которого расположен по оси трубопровода и соединен с выведенным из трубопровода коленом, соединенным с патрубком подвода охлаждающей воды, отличающаяся тем, что она снабжена внутрифакельным расширителем с центробежным завихрителем на конце, сообщенным с источником пара и ориентированным к выходу впрыскивающего узла, выполненного с центробежной форсункой, при этом относительный перепад давлений на внутрифакельном расширителе и впрыскивающем узле определяют из диапазона 1,0 ≥ ΔP_р/ΔP_ф ≥ 0,8, а отношение расстояния L между центробежными форсункой и завихрителем к диаметру d_с сопла центробежной форсунки впрыскивающего узла равно 40 ≥ L/d_с ≥ 20.

2. Охладительная установка по п.1, отличающаяся тем, что центробежная форсунка и центробежный завихритель выполнены с направлением закрутки в одну сторону по направлению движения пара и воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2