ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ
VERTICAL HEATER

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах регенеративных схем, систем теплоснабжения паровых турбин, предназначенных для подогрева воды за счет тепла, передаваемого воде при конденсации пара на трубах поверхности теплообмена.
Известен подогреватель, включающий распределительную водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, поворотную водяную камеру, трубную систему с направляющими перегородками, в которой стекающий конденсат пара и поток греющего пара движутся в одном направлении сверху вниз, корпус с патрубком подвода пара, отвода его конденсата и патрубком для выхода паровоздушной смеси (Отраслевой каталог. 20-89-09. Часть II. Теплообменное оборудование паротурбинных установок. ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, М., 1989, лист 58).
Недостатком известного подогревателя является неэффективное удаление из корпуса паровоздушной смеси, содержащей коррозионные газы, через один патрубок, установленный в нижней части корпуса над плавающей водяной камерой. Концентрация воздуха в паре по мере его конденсации достигает максимальной величины в конце пути его движения. Эта паровоздушная смесь накапливается над уровнем конденсата во всем объеме в нижней части корпуса, а установка одного патрубка ограничивает объем, из которого может быть удалена паровоздушная смесь (воздух). Локальное, через один патрубок, удаление из корпуса воздуха приводит к накоплению его в застойных зонах, расположенных на некотором расстоянии от этого патрубка. В указанных застойных зонах (застойные - потому что в них нет движения потока пара, который мог бы эвакуировать содержащийся в зоне воздух к выходному патрубку) происходит насыщение воздухом (коррозионными газами) конденсата греющего пара, интенсифицируется коррозия внутрикорпусных элементов, ухудшается процесс теплообмена. Низкая эффективность удаления воздуха через один патрубок объясняется и тем, что в патрубок возможно поступление пара холостых протечек, конденсата пара, стекающего по внутренней стенке корпуса греющего пара. Все эти потоки ограничивают возможность поступления к этому патрубку воздуха, содержащего коррозионные газы, и способствуют накоплению воздуха в корпусе и растворению его в конденсате. Этот конденсат, например, в схемах паровых турбин, направляется в тракт основного конденсата, что вызывает коррозию этого тракта.
Известен поверхностный подогреватель, содержащий водяную камеру с патрубками подвода и отвода нагреваемой воды, трубную систему, в которой стекающий конденсат пара и поток греющего пара движутся в противоположных направлениях, корпус с патрубком подвода пара и отвода его конденсата (Теплообменники энергетических установок. Под редакцией Ю.М. Бродова, г.Екатеринбург, издательство «Сократ», 2003 г., стр.911).
По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.
Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является его низкая экономичность. Чтобы воздух был выведен из корпуса подогревателя, необходим поток пара, который «поднимет» и доставит этот воздух к патрубку его выхода, который расположен в верхней части корпуса. Для того чтобы это осуществить, необходимо увеличение процентного содержания пара в паровоздушной смеси, что экономически невыгодно.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить экономичность работы подогревателя за счет уменьшения количества пара в отводимой паровоздушной смеси.
При противоточном движении потока пара (вверх) и конденсата пара (вниз) обеспечивается интенсивная деаэрация конденсата пара при минимальном количестве пара, удаляемого из корпуса подогревателя. Это достигается за счет установки в нижней части корпуса - короба с размещенными в нем трубами поверхности теплообмена первого хода и имеющего перфорированное днище. В коробе происходит интенсивная конденсация пара, что приводит к уменьшению его количества в отводимой паровоздушной смеси.
Предложен вертикальный подогреватель, включающий нижнюю распределительную водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, корпус с патрубками входа пара, выхода паровоздушной смеси и конденсата пара, трубную систему с направляющими перегородками, при этом в нижней части корпуса над уровнем конденсата в корпусе установлен короб с размещенными в нем трубами поверхности теплообмена первого хода и имеющего перфорированное днище, а к одной из боковых стенок короба присоединен патрубок отвода воздуха, кроме того, на выходе пара из верхней части трубной системы расположен перфорированный коллектор, причем, короб и перфорированный коллектор соединены между собой опускной трубой.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображен вертикальный подогреватель, продольный разрез.
Вертикальный подогреватель включает нижнюю распределительную водяную камеру 1 с патрубками 2 входа и 3 выхода нагреваемой воды, корпус 4 с патрубком 5 входа пара, патрубком 6 выхода конденсата пара, патрубком 7 выхода паровоздушной смеси, трубную систему 8 с направляющими перегородками 9. На выходе пара из верхней части трубной системы 8 размещен перфорированный коллектор 10, соединенный опускной трубой 11 с коробом 12. К одной из боковых стенок короба 12 присоединен патрубок 7. Короб 12 установлен над уровнем конденсата в корпусе 4 и имеет перфорированное днище. За счет перфорации на днище короба 12 образуется каскад струй переохлажденного конденсата, образовавшегося внутри короба 12 за счет конденсации пара из паровоздушной смеси на трубах первого хода.
Вертикальный подогреватель работает следующим образом. Нагреваемая вода поступает в водяную камеру 1 через патрубок 2. Из входного участка камеры 1 нагреваемая вода поступает в трубы поверхности теплообмена первого, а затем второго хода трубной системы 8. В трубах вода нагревается при конденсации пара на наружной стороне труб и после второго хода поступает в выходную часть водяной камеры 1, откуда выводится через патрубок 3. Поток греющего пара в корпус 4 поступает через патрубок 5 и благодаря перегородкам 9 осуществляет поперечное омывание труб поверхности теплообмена. При движении пара в трубной системе 8 снизу-вверх, пар конденсируется на трубах и нагревает воду. Одновременно нагревается и деаэрируется конденсат пара, стекающий по трубам в противоположном движении потоку пара. Потоком пара, выделившегося при деаэрации из конденсата, воздух увлекается в верхнюю часть корпуса к установленному перфорированному коллектору 10, соединенному с опускной трубой 11 и коробом 12. В коробе 12 обеспечивается минимальное давление пара (паровоздушной смеси) за счет ограничения сечением опускной трубы 11 доступа пара в короб 12 и за счет размещения в коробе 12 труб поверхности теплообмена первого хода, в которых проходит нагреваемая вода с минимальной температурой. Поэтому, за счет разницы давлений в верхней части корпуса и коробе 12, по опускной трубе 11 паровоздушная смесь поступает в короб 12, в котором пар конденсируется на трубах поверхности теплообмена, концентрация воздуха в смеси повышается, что позволяет эффективно отвести воздух из корпуса 4 через патрубок 7 с минимальным содержанием в смеси пара.