Результат интеллектуальной деятельности: ПОДОГРЕВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах регенеративных систем, систем теплоснабжения, предназначенных для подогрева воды за счет конденсации пара на трубах поверхности теплообмена.

Известен поверхностный подогреватель, содержащий корпус с патрубками подвода пара и отвода его конденсата, патрубком подвода конденсата из подогревателя, давление пара в корпусе у которого больше, чем у рассматриваемого, распределительную водяную камеру с патрубками подвода и отвода нагреваемой воды, трубную систему из U-образных труб, расположенную под распределительной водяной камерой, часть труб поверхности теплообмена которой по всей высоте, установкой кожуха, выделена под охладитель конденсата, в который после смешивания поступает конденсат греющего пара и конденсат из подогревателя с большим давлением пара в корпусе. (Отраслевой каталог Теплообменное оборудование паротурбинных установок, часть I, 20-89-09, М.: ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, 1989, с.67, рис.56).

Недостатком известного подогревателя является необходимость использования под поверхность теплообмена охладителя конденсата всей длины труб первого хода, размещаемых в плотном сварном кожухе. Через эти трубы проходит только часть расхода нагреваемой воды, что уменьшает температурный напор и увеличивает поверхность теплообмена охладителя конденсата, а также то, что для обеспечения входа конденсата пара в зону охладителя конденсата, часть поверхности теплообмена размещается под уровнем конденсата и практически исключается из процесса теплообмена. Плотность кожуха охладителя конденсата по всей его длине (высоте) является необходимым условием для обеспечения работоспособности охладителя. Выполнение требования плотности кожуха при его изготовлении является относительно сложной задачей, а нарушение плотности во время эксплуатации исключает охладитель конденсата из работы и вызывает гидроудары, разрушающие охладитель, поэтому охладители конденсата устанавливаются не в каждой группе теплообменников системы регенерации и теплоснабжения паровых турбин.

Известен подогреватель, включающий корпус с патрубками подвода пара и отвода его конденсата, распределительную с патрубками входа и выхода нагреваемой воды и поворотную водяные камеры, трубную систему, часть труб которой при входе в нее нагреваемой воды установкой кожуха выделена под встроенный охладитель конденсата с гидрозатвором, подъемный участок которого для обеспечения сокращения поверхности теплообмена зоны охладителя конденсата соединен с трубопроводом отвода конденсата одним или несколькими трубопроводами с запорной арматурой. (SU №1138595, F 22 D 1/32; опубликовано 07.02.1985).

По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.

Недостатком известного подогревателя, принятого за прототип, является наличие гидрозатвора с подъемным и опускным участками, что увеличивает габариты и массу теплообменника, а также необходимость затопления части поверхности теплообмена, которая практически исключается из теплообмена как в режиме конденсации пара, так и в режиме охладителя конденсата, неопределенность в величине конденсата греющего пара, поступающего в зону охладителя конденсата, так как часть этого конденсата через кольцевые зазоры в перегородках второго хода поступает в нижнюю часть корпуса подогревателя, и отводится из подогревателя, минуя зону охладителя конденсата. При поступлении в подогреватель конденсата из аппарата с большим давлением в корпусе (это количество конденсата может быть в 2-3 раза больше количества конденсата греющего пара) этот конденсат также не поступает в охладитель и отводится из подогревателя практически не охлажденным. Эта конструкция охладителя может быть рекомендована при предъявлении требования об изменении величины поверхности теплообмена зоны охладителя конденсата в процессе эксплуатации без выключения подогревателя из работы. Отличительная сложность конструкции, невозможность охлаждения конденсата, поступающего из подогревателя с большим давлением, ограничивает сферу использования конструкции этого подогревателя.

Предлагаемая разработка подогревателя в основном ориентируется на переохлаждение конденсата, поступающего из подогревателя, в котором давление пара в корпусе больше, чем в рассматриваемом. В практике работы подогревателей систем теплоснабжения и регенерации количество конденсата греющего пара, как правило, меньше или равно количеству конденсата, поступающего из подогревателя с большим давлением пара в корпусе. Поэтому разработка простых и надежных конструктивных решений, обеспечивающих переохлаждение большей части конденсата, выходящего из подогревателя, является актуальной задачей, решение которой позволяет повысить экономичность работы подогревателя и улучшить условия работы регулирующего клапана (уменьшается температура конденсата, поступающего в клапан).

Заявляемое техническое решение позволяет за счет установки над трубной доской открытого сверху короба, в котором размещены трубы поверхности теплообмена охладителя конденсата, обеспечить оптимальное переохлаждение конденсата, поступающего из подогревателя с большим давлением пара и частично охладить конденсат греющего пара. Таким образом, заявляемое простое и технологичное конструктивное решение встроенного охладителя конденсата позволяет применить и осуществить переохлаждение конденсата в любом подогревателе системы регенерации и теплоснабжения и тем самым повысить экономичность его работы.

Предложен подогреватель, включающий корпус с патрубками входа пара, выхода его конденсата, водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, трубную систему со встроенным охладителем конденсата, кожух которого выполнен из торцевых и боковых вертикальных листов, при этом нижние кромки внешнего и внутреннего торцевых вертикальных листов кожуха охладителя конденсата расположены с зазором относительно трубной доски, а боковые вертикальные листы кожуха охладителя конденсата плотно с ней соединены, верхние кромки боковых и торцевых вертикальных листов расположены на разной высоте от трубной доски, а к внешнему торцевому листу присоединен короб с отверстием в верхней части, сообщенный с патрубком подвода конденсата из подогревателя с большим давлением.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез подогревателя, а на фиг.2 - его поперечные разрезы.

Подогреватель включает корпус 1 с патрубком входа пара 2, патрубком 3 выхода его конденсата, патрубком 4 входа конденсата из подогревателя с большим давлением пара в корпусе, распределительную водяную камеру 5 с патрубками входа 6 и выхода 7 нагреваемой воды, трубную доску 8, над которой размещена трубная система 9 со встроенным охладителем конденсата 10, кожух которого выполнен из внешнего 11 и внутреннего 12 торцевых вертикальных листов и боковых вертикальных листов 13 и 14. Нижние кромки внешнего 11 и внутреннего 12 торцевых вертикальных листов кожуха охладителя конденсата 10 расположены с зазором относительно трубной доски 8, а боковые вертикальные листы 13 и 14 кожуха охладителя конденсата 10 плотно соединены с трубной доской 8. Верхние кромки боковых вертикальных листов 13 и 14 и торцевых вертикальных листов 11 и 12 расположены на разной высоте от трубной доски 8. К внешнему торцевому листу 11 присоединен короб 15 с отверстием в верхней части, сообщенный с патрубком подвода конденсата из подогревателя с большим давлением пара в корпусе. На трубной доске 8 установлен лист 16, образующий с внешним торцевым листом 11 гидрозатвор 17, обеспечивающий минимальное (по высоте) гарантированное затопление конденсатом нижней части труб поверхности теплообмена охладителя конденсата. Отвод неконденсирующихся газов из корпуса 1 может быть осуществлен через вертикальную перфорированную трубу. Уровень конденсата в корпусе поддерживается в заданном положении регулирующим клапаном, установленным на трубопроводе, присоединенном к патрубку 3.

Подогреватель работает следующим образом. Поток греющего пара в корпус 1 поступает через патрубок 2 где конденсируется на трубах трубной системы 9, а конденсат пара стекает на трубную доску 8, накапливается на ней и до поступления к патрубку 3 проходит через нижний, имеющий минимальную температуру участок труб охладителя 10, на которых он охлаждается, а затем выводится через патрубок 3. Конденсат пара из подогревателя с давлением в корпусе большим, чем в рассматриваемом подогревателе, через патрубок 4 поступает в короб 15, на выходе из которого он вскипает. Пар самовскипания конденсируется на трубах поверхности нагрева, преимущественно, первого хода благодаря тому, что верхняя кромка внутренней торцевой вертикальной перегородки 12 расположена выше или на уровне верхних кромок боковых листов 13 и 14. Конденсат пара самовскипания поступает в охладитель конденсата 10. Оставшаяся часть не вскипевшего конденсата (за вычетом пара самовскипания) через верхнюю кромку торцевой перегородки 11 также поступает в охладитель 10, в котором и происходит переохлаждение всего конденсата. На выходе из охладителя 10 этот конденсат смешивается с конденсатом греющего пара и через гидрозатвор 17 и патрубок 3 выводится из подогревателя. Гидростатический уровень конденсата в охладителе не допускает поступление пара в охладитель 10 в случае возникновения неплотностей в кожухе, что устраняет возникновение гидроударов и разрушения охладителя 10.