Пароперегреватель

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при проектировании сепараторов-пароперегревателей турбоустановок атомных электростанций. Сущность изобретения: в полости корпуса с подъемным движением перегреваемого пара размещен пучок конденсационных труб, соединенных входными и выходными концами с верхней и нижней вертикальными камерами соответственно. В нижней камере в зоне, расположенной ниже выходных концов конденсационных труб, установлен заданный уровень конденсата. В полости корпуса под пучком конденсационных труб размещен пучок конденсационно-охладительных труб, соединенных входными и выходными концами с нижней камерой в зонах, расположенных соответственно выше и ниже заданного уровня конденсата. Такое устройство пароперегревателя позволяет использовать для перегрева пара не только тепло конденсации греющего пара, но и тепло конденсата этого пара. При этом расход греющего пара через пароперегреватель снижается и, соответственно, увеличивается расход пара через проточную часть турбины, что повышает экономичность турбоустановки. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при проектировании пароперегревателей турбоустановок атомных электростанций.

При работе турбоустановки конденсационные трубы пароперегревателя, собранные в пучок, приобретают разную теплонапряженность, которая обусловлена разным температурным напором в трубах. При использовании таких пучков может возникнуть опасность попадания неконденсирующихся газов обратным ходом в наиболее теплонапряженные трубы с последующей их «закупоркой».

Известен пароперегреватель (аналог), содержащий корпус с подъемным движением перегреваемого пара в его полости, а также размещенные в полости корпуса пучки конденсационных труб, включенные последовательно по ходу греющего пара, причем конденсационные трубы соединены входными и выходными концами с соответствующими отсеками вертикальной камеры, а нижний отсек камеры соединен трубопроводами отвода конденсата со сборником конденсата, расположенным за пределами корпуса (FR 2593586. F22G 1/00. 31.07.1987).

В таком пароперегревателе поверхность теплообмена первого по ходу греющего пара пучка выбирается такой, что в трубах конденсируется не весь пар, а примерно 90%. Остальные примерно 10% пара проходят трубы этого пучка транзитом. Благодаря такой продувке паром несмотря на разную теплонапряженность труб в пучке их «закупорки» не происходит.

Трубы второго по ходу греющего пара пучка предназначены для конденсации оставшейся 10%-ной части греющего пара. Поверхность теплообмена труб этого пучка относительно небольшая, и трубы практически не отличаются друг от друга по теплонапряженности, поэтому вероятность «закупорки» таких труб небольшая.

Недостатком известного пароперегревателя является возможность попадания и (или) образования пара в трубопроводе отвода конденсата с последующей конденсацией этого пара по длине трубопровода, что снижает устойчивость потока, вызывает пульсацию его параметров и ухудшает прочностные характеристики трубопровода и установленной на нем арматуры.

К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных технических решений (прототипом) является пароперегреватель, содержащий корпус с подъемным движением перегреваемого пара в его полости, а также размещенный в полости корпуса пучок конденсационных труб, соединенных входными и выходными концами с верхней и нижней вертикальными камерами соответственно, между которыми установлена разделительная перегородка, причем в нижней камере в зоне, расположенной ниже выходных концов конденсационных труб, установлен заданный уровень конденсата (SU 368448. F22G 1/00. 26.01.1973).

В таком пароперегревателе за счет поддержания заданного уровня конденсата и образования за счет этого сборника конденсата в нижней камере, который для трубопровода отвода конденсата является предвключенным гидрозатвором с подпором веса столба конденсата, значительно снижена вероятность попадания пара в трубопровод отвода конденсата и (или) образования пара в этом трубопроводе.

Однако в прототипе конденсационные трубы, собранные в пучок, имеют разную теплонапряженность, и может возникнуть опасность попадания неконденсирующихся газов обратным ходом в наиболее теплонапряженные трубы с последующей их «закупоркой».

Кроме того, пароперегреватель для обеспечения требуемых характеристик перегреваемого пара должен иметь повышенный расход греющего пара. Это связано с тем, что в прототипе для перегрева пара используется только тепло конденсации греющего пара, а тепло конденсата не используется. Повышение расхода греющего пара через пароперегреватель приводит к понижению расхода пара через проточную часть турбины, то есть к снижению экономичности турбоустановки.

Технической задачей изобретения является снижение расхода греющего пара через пароперегреватель путем использования для перегрева пара не только тепла конденсации греющего пара, но и тепла конденсата. Одновременно решается техническая задача исключения «закупорки» наиболее теплонапряженных конденсационных труб.

Техническая задача решается в пароперегревателе, содержащем корпус с подъемным движением перегреваемого пара в его полости, а также размещенный в полости корпуса пучок конденсационных труб, соединенных входными и выходными концами с верхней и нижней вертикальными камерами соответственно, между которыми установлена разделительная перегородка, причем в нижней камере в зоне, расположенной ниже выходных концов конденсационных труб, установлен заданный уровень конденсата, в полости корпуса под пучком конденсационных труб размещен пучок конденсационно-охладительных труб, соединенных входными и выходными концами с нижней камерой в зонах, расположенных соответственно выше и ниже заданного уровня конденсата.

Кроме того, в полости корпуса под пучком конденсационных труб может быть размещен пучок охладительных труб, а в нижней камере под заданным уровнем конденсата может быть установлена дополнительная разделительная перегородка, причем охладительные трубы могут быть соединены входными и выходными концами с нижней камерой в зонах, расположенных соответственно выше и ниже дополнительной перегородки.

Размещение в полости корпуса под пучком конденсационных труб пучка конденсационно-охладительных труб, соединенных входными и выходными концами с нижней камерой в зонах, расположенных соответственно выше и ниже заданного уровня конденсата, позволяет использовать для перегрева пара не только тепло конденсации греющего пара, но и тепло конденсата этого пара, так как нижние части конденсационно-охладительных труб передают тепло конденсата перегреваемому пару. При этом в верхних частях конденсационно-охладительных труб конденсируется расчетная часть пара, которая обеспечила продувку расположенных выше конденсационных труб и исключила опасность попадания неконденсирующихся газов обратным ходом в наиболее теплонапряженные конденсационные трубы с последующей их «закупоркой».

По сравнению с аналогом, в котором используется второй по ходу греющего пара пучок конденсационных труб для исключения опасности попадания неконденсирующихся газов обратным ходом в наиболее теплонапряженные конденсационные трубы первого по ходу греющего пара пучка, в предлагаемом пароперегревателе пучок конденсационно-охладительных труб обладает дополнительным преимуществом: он позволяет использовать тепло конденсата греющего пара.

Размещение в полости корпуса под пучком конденсационных труб пучка охладительных труб, установка в нижней камере под заданным уровнем конденсата дополнительной разделительной перегородки и соединение охладительных труб входными и выходными концами с нижней камерой в зонах, расположенных соответственно выше и ниже дополнительной перегородки, позволяют охладить конденсат греющего пара до более низкой температуры и увеличить количество передаваемого тепла нагреваемому пару.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид пароперегревателя; на фиг.2 показан общий вид пароперегревателя с пучком охладительных труб.

Пароперегреватель содержит корпус 1 с подъемным движением перегреваемого пара в его полости 2. В полости 2 корпуса 1 размещен пучок конденсационных труб 3, соединенных входными и выходными концами с верхней и нижней вертикальными камерами 4 и 5 соответственно. Между камерами 4 и 5 установлена разделительная перегородка 6. Верхняя камера 4 соединена с трубопроводом 7 подвода греющего пара. В нижней камере 5 в зоне, расположенной ниже выходных концов конденсационных труб 3, установлен заданный уровень 8 конденсата. Нижняя часть камеры 5 соединена с трубопроводом 9 отвода охлажденного конденсата.

В полости 2 корпуса 1 под пучком конденсационных труб 3 размещен пучок конденсационно-охладительных труб 10, соединенных входными и выходными концами с нижней камерой 5 в зонах, расположенных соответственно выше и ниже заданного уровня 8 конденсата.

В варианте выполнения пароперегревателя в полости 2 корпуса 1 под пучком конденсационных труб 3 может быть размещен пучок охладительных труб 11. В этом случае в нижней камере 5 под заданным уровнем 8 конденсата устанавливается дополнительная разделительная перегородка 12, а охладительные трубы 11 соединяются входными и выходными концами с нижней камерой 5 в зонах, расположенных соответственно выше и ниже дополнительной перегородки 12.

В полость 2 корпуса 1 до пароперегревателя по ходу перегреваемого пара включен блок сепараторов (на чертеже условно не показан).

Пароперегреватель работает следующим образом.

Греющий пар по трубопроводу 7 подают в камеру 4, из которой он попадает в конденсационные трубы 3. Конденсируясь в трубах 3, греющий пар отдает тепло перегреваемому пару, проходящему в направлении снизу вверх по межтрубному пространству пучка труб 3. Конденсат, образовавшийся в трубах 3, сливается через нижнюю камеру 5 на уровень 8 конденсата.

При разработке пароперегревателя поверхность теплообмена пучка конденсационных труб 3 выбирается такой, что в них конденсируется не весь пар, а примерно 90%. Остальные примерно 10% пара проходят трубы 3 транзитом. Благодаря такой продувке, как показали эксперименты, несмотря на разную теплонапряженность труб 3 «закупорки» наиболее теплонапряженных труб 3 не происходит.

Оставшаяся часть греющего пара (~10%) поступает в конденсационно-охладительные трубы 10. В верхней части труб 10 происходит конденсация этого пара, конденсат сливается в нижнюю часть труб 10, где охлаждается до заданной температуры. В конденсационно-охладительных трубах 10 исключено попадание неконденсирующихся газов обратным ходом в наиболее теплонапряженные трубы 10 с последующей их «закупоркой», так как выходные концы труб 10 находятся под уровнем 8 конденсата. Под уровнем 8 конденсата охлажденный конденсат из труб 10 перемешивается с уже находящимся там конденсатом из труб 3. Общий поток конденсата с температурой, которая ниже температуры насыщения при рабочем давлении, отводится от пароперегревателя по трубопроводу 9.

В варианте выполнения пароперегревателя (фиг.2) конденсат проходит по охладительным трубам 11, где передает тепло перегреваемому пару межтрубного пространства. Это приводит к более глубокому захолаживанию потока в трубопроводе 9 отвода конденсата.

1. Пароперегреватель, содержащий корпус с подъемным движением перегреваемого пара в его полости, а также размещенный в полости корпуса пучок конденсационных труб, соединенных входными и выходными концами с верхней и нижней вертикальными камерами соответственно, между которыми установлена разделительная перегородка, причем в нижней камере в зоне, расположенной ниже выходных концов конденсационных труб, установлен заданный уровень конденсата, отличающийся тем, что в полости корпуса под пучком конденсационных труб размещен пучок конденсационно-охладительных труб, соединенных входными и выходными концами с нижней камерой в зонах, расположенных соответственно выше и ниже заданного уровня конденсата.

2. Пароперегреватель по п.1, отличающийся тем, что в полости корпуса под пучком конденсационных труб размещен пучок охладительных труб, а в нижней камере под заданным уровнем конденсата установлена дополнительная разделительная перегородка, причем охладительные трубы соединены входными и выходными концами с нижней камерой в зонах, расположенных соответственно выше и ниже дополнительной перегородки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при проектировании сепараторов-пароперегревателей турбоустановок атомных электростанций. .

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для перегрева водяного пара при организации рабочего процесса парогазовых и паротурбинных энергетических установок.

Изобретение относится к конструкции печей для бани и способу получения перегретого пара. .

Изобретение относится к конструкции печей и способу генерации перегретого пара. .

Изобретение относится к теплотехнике. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для получения тепловой энергии:- автономно для подачи перегретого пара на промышленные и бытовые теплообменники, турбоустановки, турбогенераторы и другие потребители перегретого водяного пара;- в ядерных энергетических установках с реакторами типа ВВЭР как для непосредственного перегрева насыщенного пара, так и для смешения насыщенного пара с перегретым паром с целью повышения коэффициента полезного действия, увеличения мощности, сокращения расхода охлаждающей воды, понижение влажности пара перед последними ступенями турбин, что позволит заменить турбины влажного пара на турбины перегретого пара для атомных электрических станций и транспортных установок, например, судовых и корабельных с повышением коэффициента полезного действия, мощности, надежности и безопасности эксплуатации;- по мощности и своим весогабаритным характеристикам энергетическая установка может быть использована в транспортных энергоустановках железнодорожного типа;- при заводском блочном исполнении агрегатов установки она может доставляться на стройплощадку посредством: автомобильного транспорта, например трейлер с тягачом типа «Faun», воздушным транспортом транспортным самолетом типа «Руслан», экранопланом, водным транспортом речным и морским

Изобретение относится к области химии и энергетики

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Устройство для синтеза хлороводорода из хлора и водорода или из хлора и углеводородов с интегрированной регенерацией тепла обеспечивает получение водяного пара. В паровом барабане котла 11 с большим водяным объемом расположены жаровая труба или, соответственно, топочная камера 12, реверсивная камера 8 и кожухотрубный теплообменник 4, встроенный в корпус котла 11. У устьевого отверстия жаровой трубы находится горелка 1 для синтеза HCl. Изобретение позволяет получить водяной пар при использовании тепла экзотермической реакции синтеза хлороводорода. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к станционной энергетике, конкретнее к энергосбережению при эксплуатации котлов электростанций, содержащих паротурбинные установки (ПТУ). В способе глубокой утилизации осуществляют подачу конденсата ПТУ в водогазовый теплообменник (ВГТ) на выходе из котла и нагрев конденсата за счет тепла продуктов сгорания (ПС), продукты сгорания в (ВГТ) охлаждают до температуры ниже точки росы на (5-10)°C, полученный конденсат (ПС) собирают, подвергают очистке по известной технологии и направляют в конденсатную линию и далее последовательно в подогреватель конденсата, деаэратор и котел. Для реализации способа система глубокой утилизации (ГУ) включает размещенный под водогазовым теплообменником (ВГТ) резервуар для слива конденсата (ПС), баки сбора и запаса конденсата, дренажный и конденсатный насосы, а также участок обработки конденсата, соединенный с конденсатной линией станции. Кроме экономии тепла (топлива) данное решение обеспечивает снижение эмиссии токсичных оксидов NOХ и CO2 за счет подавления водяными парами, уменьшения расхода топлива, получение дополнительной воды, которая может использоваться для подпитки котла и других нужд, устраняет или сводит к минимуму конденсацию в газовом тракте и дымовой трубе, улучшают условия их службы, отпадает необходимость в рециркуляции дымовых газов для предотвращения конденсации. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх