Результат интеллектуальной деятельности: ПАРОВОДЯНОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах регенеративных систем низкого давления паровых турбин или в системах теплоснабжения и предназначенных для подогрева жидкости (воды) за счет конденсации пара на поверхности теплообмена.

Известен поверхностный пароподогреватель, содержащий корпус с патрубком для подвода пара, водяную камеру и размещенный внутри корпуса трубный пучок с поперечными горизонтальными перегородками с выполненной на них вне труб поверхности нагрева со стороны выхода пара из трубного пучка перфорацией, а вертикальный коллектор (труба) отвода неконденсирующихся газов расположен за ними. На части периметра перегородок установлен бортик, обеспечивающий уровень конденсата на перегородке и его переохлаждение. Высота бортика ограничена. Поэтому теплообмен между конденсатом пара в межтрубном пространстве и нагреваемой водой в трубах происходит на ограниченной поверхности (а.с. СССР N 769192, F 22 D 1/32).

Недостатком данного пароводяного подогревателя является недостаточное (не максимально возможное по условиям теплообмена) переохлаждение конденсата греющего пара, который используется в каскаде струй смешивающего воздухоохладителя. Недостаточное переохлаждение конденсата уменьшает расход пара, транзитом проходящего всю трубную систему и вентилирующего ее. Поэтому при поступлении в подогреватель вместе с паром большого количества воздуха эффективность работы такого подогревателя может оказаться недостаточной.

Известен теплообменник, содержащий водяную камеру с трубной системой, установленный под ней. Нижняя часть трубной системы расположена в лотке с перфорацией в его днище. За счет затопления конденсатом нижней части трубной системы обеспечивается его переохлаждение (а.с. N 1216553, F 22 D 1/32).

Недостатком известного теплообменника является недостаточное переохлаждение конденсата пара из-за организации этого переохлаждения на трубах, в которых охлаждающая вода перед поступлением в зону охлаждения конденсатом была нагрета потоком пара. Нагрев этот может составить 45-75% от общего подогрева ее в теплообменнике. Следовательно, в теплообменнике отсутствует возможность максимального по условиям теплообмена переохлаждения конденсата пара, что ограничивает величину транзитного потока пара и как следствие ухудшает эффективную вентиляцию трубной системы и отвод неконденсирующих газов при значительном его поступлении в теплообменник.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является пароводяной подогреватель (а.с. SU 954697, F 22 D 1/32), который содержит водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, корпус с патрубком подвода пара и отвода его конденсата, трубную систему с перегородками.

Недостатками этого пароводяного подогревателя являются низкая надежность и экономичность.

Целью заявленного изобретения является повышение надежности и экономичности.

В рассматриваемом пароводяном подогревателе обеспечивается максимальное охлаждение конденсата пара за счет полного затопления труб поверхности теплообмена первого хода по всей их длине. В эту часть поверхности поступает нагреваемая вода с минимальной для этого подогревателя температурой. Поэтому в подогревателе достигается максимальное переохлаждение конденсата, что увеличивает расход транзитного пара, улучшает вентиляцию трубной системы и повышает эффективность отвода неконденсирующихся газов. Предложен пароводяной подогреватель, включающий водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, корпус с патрубком подвода пара и отвода его конденсата, трубную систему с перегородками жесткости, лотком и перфорированную трубу отвода воздуха, при этом в лотке размещены трубы первого хода, а нижняя часть перегородок жесткости приварена к днищу лотка.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен пароводяной подогреватель, продольный разрез (общий вид); на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1.

Пароводяной подогреватель включает водяную камеру 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 нагреваемой воды, корпус 4 с патрубком входа пара 5 и выхода конденсата 6, трубную систему 7, состоящую из трубной доски 8, в которой закреплены (завальцованы) трубы (прямые или U-образные) поверхности теплообмена 9, проходящие через вертикальные перегородки 10. Трубная система размещена в кожухе 11. Кожух 11 приварен к трубной доске 8, а противоположная часть его при наличии U-образных труб приварена к вертикальному фигурному листку 12, нижняя часть которого совместно с сегментной перегородкой 13 образуют гидрозатвор. В нижней части корпуса под трубной системой установлен лоток 14 с перфорированным днищем 15 и бортиками 16, приваренными к днищу. Под днищем установлен смешивающий воздухоохладитель 17. Под днищем лотка по всей его длине установлена перфорированная труба 18 для отвода неконденсирующих газов (воздуха) с патрубком 19.

Пароводяной подогреватель работает следующим образом. Поток нагреваемой воды через патрубок 2 поступает во входную часть водяной камеры 1, из которой - в трубы 9 поверхности теплообмена, совершая свой первый ход. После второго хода (верхняя часть трубной системы) поток воды поступает в выходную часть водяной камеры 1 и через патрубок 3 выводится из пароводяного подогревателя. Греющий пар через патрубок 5 поступает в корпус 4 и распространяется в зазоре между ним и трубной системой, откуда направляется на трубы второго хода нагреваемой воды в трубной системе 7.

В каждом отсеке, образованном двумя смежными вертикальными перегородками, вертикальной перегородкой и трубной доской или вертикальным фигурным листом, пар при движении сверху вниз конденсируется на трубах поверхности теплообмена и часть его стекает в лоток. Учитывая, что в каждом отсеке конденсируется различное количество пара в днище лотка, разделенном на секции вертикальными перегородками, предусматривается соответствующее количество отверстий для выхода конденсата.

Благодаря тому, что верхняя кромка бортиков 16 располагается внутри трубной системы, часть труб первого хода (наиболее холодных) оказывается внутри лотка и затопляется конденсатом, который при контакте с этими холодными трубами максимально переохлаждается и вытекает из отверстий в днище 15 лотка 14, образуя смешивающий воздухоохладитель 17. Количество затопленных труб и количество отверстий в днище каждой секции лотка определяется высотой бортиков. Расход конденсата пара определяется при позонном тепловом расчете в номинальном режиме работы пароводяного подогревателя. При максимальном режиме или в случае засорения отверстий в днище лотка "излишки" конденсата переливаются через бортик, который по верхней кромке должен иметь зубцы, дополнительно увеличивающие конденсирующую способность смешивающего воздухоохладителя. Благодаря расположению смешивающего воздухоохладителя под трубами поверхности теплообмена (что обеспечивается соответствующей установкой лотка 14) в смешивающий воздухоохладитель 17 поступает поток пара, точнее паровоздушной смеси, прошедший всю трубную систему. Пар, сконденсированный в смешивающем воздухоохладителе, транзитом проходит всю трубную систему, уменьшая вероятность образования застойных, плохо вентилируемых зон трубной системы, и, кроме того, за счет создания повышенной скорости он выносит с собой воздух в зону воздухоохладителя. Учитывая разницу в удельных весах пара и воздуха принятое расположение лотка под трубной системой также способствует поступлению воздуха в смешивающий воздухоохладитель 17, что особенно важно и необходимо при малых тепловых нагрузках пароводяного подогревателя, когда полный расход пара невелик и эвакуирующая способность транзитного потока пара уменьшается из-за сокращения его расхода. После конденсации пара в смешивающем воздухоохладителе парциальное давление и концентрация воздуха в паровоздушной смеси возрастает, что позволяет эффективно выводить его из подогревателя через перфорированную трубу 18 и патрубок 19.

Весь сконденсировавшийся пар накапливается в нижней части корпуса и выводится через патрубок 6. Во избежание поступления пара к трубе отвода воздуха 18 устанавливается фигурный лист 12, привариваемый к кожуху 11, и сегментный лист 13, которые образуют гидрозатвор, препятствующий поступлению пара в нижнюю часть корпуса 4.