СЕПАРАТОР ВЛАГИ
MOISTURE SEPARATOR

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в турбоустановках атомных электростанций.
Известен сепаратор влаги, содержащий вертикальный корпус, в боковой стенке которого установлен патрубок подвода влажного пара, входную камеру, расположенную по высоте корпуса на уровне патрубка подвода влажного пара, сепарационные блоки, расположенные кольцевым рядом внутри корпуса под входной камерой, а также устройство предварительной сепарации влаги в виде просечных сеток на внутренней стенке входной камеры, и влагосборных лотков, установленных под сетками (SU 1067291. 15.01.1984).
Недостатком такого сепаратора влаги являются повышенные габариты по высоте, обусловленные расположением сепарационных блоков под входной камерой.
Известен сепаратор влаги, содержащий вертикальный корпус, в боковой стенке которого установлен патрубок подвода влажного пара, сепарационные блоки, расположенные кольцевым рядом внутри корпуса и образующие с его боковой стенкой входную камеру, а также устройство предварительной сепарации влаги в виде направляющих листов, установленных во входной камере с образованием влагоотводящих зазоров относительно боковой стенки корпуса (SU 1467308. 23.03.1989).
Недостатком такого сепаратора влаги являются повышенные габариты по высоте, обусловленные расположением сепарационных блоков под входной камерой, а также низкая эффективность работы устройства предварительной сепарации, так как основная влага во входной камере концентрируется на боковой стенке корпуса в виде пленки, которая под действием потока пара периодически срывается с образованием локальных струй на входе в сепарационные блоки.
К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных технических решений (прототипом) является сепаратор влаги, в боковой стенке которого установлен патрубок подвода влажного пара, сепарационные блоки, расположенные кольцевым рядом внутри корпуса и образующие с его боковой стенкой входную камеру, а также устройство предварительной сепарации влаги в виде направляющих перфорированных листов, установленных во входной камере с образованием соответствующих влагоперепускных полостей относительно боковой стенки корпуса (RU 70812. 20.02.2008).
Недостатком прототипа является низкая эффективность работы устройства предварительной сепарации, так как во входной камере основная влага под напором потока пролетает продольно корпусу и мимо отверстий перфорации направляющих листов.
Кроме того, недостатком такого сепаратора влаги являются повышенные габариты по высоте, обусловленные расположением сепарационных блоков под входной камерой.
Таким образом, недостатками прототипа являются низкая эффективность работы устройства предварительной сепарации и повышенные габариты по высоте сепаратора влаги.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы устройства предварительной сепарации при одновременном снижении габаритов по высоте сепаратора влаги.
Техническая задача решается в сепараторе влаги, содержащем вертикальный корпус, в боковой стенке которого установлен патрубок подвода влажного пара, сепарационные блоки, расположенные кольцевым рядом внутри корпуса и образующие с его боковой стенкой входную камеру, а также устройство предварительной сепарации влаги в виде направляющих листов, установленных во входной камере с образованием соответствующих влагоперепускных полостей относительно боковой стенки корпуса, причем патрубок подвода влажного пара установлен по высоте корпуса в зоне расположения кольцевого ряда сепарационных блоков, направляющие листы устройства предварительной сепарации установлены во входной камере последовательно в направлении от патрубка подвода влажного пара до диаметрально противоположной стороны, при этом задняя вертикальная кромка каждого предыдущего направляющего листа прикреплена к боковой стенке корпуса, а передняя вертикальная кромка каждого последующего листа установлена относительно задней вертикальной кромки предыдущего направляющего листа с образованием влагозаборного проема, который сообщен с соответствующими влагоперепускными полостями устройства предварительной сепарации влаги.
Кроме того, под направляющими листами устройства предварительной сепарации влаги и сепарационными блоками может быть установлена перегородка, образующая с нижней стенкой корпуса влагосборную камеру для последующего отвода влаги в сепаратосборник, расположенный за пределами корпуса, причем влагосборная камера может быть подключена через гидрозатворы к соответствующим влагоперепускным полостям устройства предварительной сепарации влаги.
Установка патрубка подвода влажного пара по высоте корпуса в зоне расположения кольцевого ряда сепарационных блоков не только снижает габариты аппарата по высоте, но также позволяет направить поток поперечно корпусу, что при установке направляющих листов устройства предварительной сепарации во входной камере последовательно в направлении от патрубка подвода влажного пара до диаметрально противоположной стороны позволит использовать центробежные силы для концентрирования влаги на этих направляющих листах. При прикреплении задней вертикальной кромки каждого предыдущего направляющего листа к боковой стенке корпуса и установке передней вертикальной кромки каждого последующего листа относительно задней вертикальной кромки предыдущего направляющего листа с образованием влагозаборного проема, который сообщен с соответствующими влагоперепускными полостями устройства предварительной сепарации влаги, позволит вывести значительную часть влаги из входной камеры, чем и обеспечивается эффективность работы устройства предварительной сепарации влаги.
На фиг.1 изображен общий вид сепаратора влаги в составе сепаратора-пароперегревателя турбоустановки атомной электростанции; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - выносной элемент Б фиг.2.
Сепаратор-пароперегреватель турбоустановки атомной электростанции содержит вертикальный корпус 1 с нижним сепаратором 2 влаги, а также с верхним трубчатым пароперегревателем 3 первой ступени и верхним трубчатым пароперегревателем 4 второй ступени.
В зоне расположения сепаратора 2 в боковой стенке вертикального корпуса 1 установлен патрубок 5 подвода влажного пара, а внутри корпуса 1 размещены сепарационные блоки 6. Сепарационные блоки 6 внутри корпуса 1 расположены кольцевым рядом и образуют с его боковой стенкой входную камеру 7. Сепаратор 2 влаги имеет устройство предварительной сепарации влаги в виде направляющих листов 8, установленных во входной камере 7 с образованием соответствующих влагоперепускных полостей 9 относительно боковой стенки корпуса 1. Патрубок 5 подвода влажного пара установлен по высоте корпуса 1 в зоне расположения кольцевого ряда сепарационных блоков 6, направляющие листы 8 устройства предварительной сепарации установлены во входной камере 7 последовательно в направлении от патрубка 5 подвода влажного пара до диаметрально противоположной стороны, при этом задняя вертикальная кромка 10 каждого предыдущего направляющего листа 8 прикреплена к боковой стенке корпуса 1, а передняя вертикальная кромка 11 каждого последующего листа установлена относительно задней вертикальной кромки 10 предыдущего направляющего листа 8 с образованием влагозаборного проема 12, который сообщен с соответствующими влагоперепускной полостью 9 устройства предварительной сепарации влаги. Задняя вертикальная кромка 10 каждого предыдущего направляющего листа 8 может быть прикреплена к боковой стенке корпуса 1 непосредственно, при помощи сварного шва, или, как это показано на фиг.1, при помощи планки 13.
Под направляющими листами 8 устройства предварительной сепарации влаги и сепарационными блоками 6 установлена перегородка 14, образующая с нижней стенкой корпуса 1 влагосборную камеру 15 для последующего отвода влаги в сепаратосборник (не показан), расположенный за пределами корпуса 1. Влагосборная камера 15 подключена через автономные гидрозатворы 16 к соответствующим влагоперепускным полостям 9 устройства предварительной сепарации влаги, а также к сепарационным блокам 6 для отвода из них сепарата.
Межтрубное пространство пароперегревателя 3 и 4 соединено с сепаратором 2 влаги со стороны наружных поверхностей блоков 6. Трубное пространство пароперегревателя 3 первой ступени перегрева соединено через соответствующие камеры центрального коллектора 17 с трубопроводом 18 подвода греющего пара и с трубопроводом 19 отвода конденсата греющего пара. Пароперегреватель 4 второй ступени перегрева соединен трубным пространством через соответствующие камеры центрального коллектора 20 с трубопроводом 21 подвода греющего пара и с трубопроводом 22 отвода конденсата греющего пара.
В верхней части корпуса 1 закреплен осевой патрубок 23 отвода перегреваемого пара, а в нижней части корпуса 1 имеется патрубок 24 отвода влаги из влагосборной камеры 15 в сепаратосборник. Во входной камере 7 напротив патрубка 5 подвода влажного пара установлен полый перфорированный клиновидный рассекатель 25, который через автономный гидрозатвор (не показан) гидравлически связан с влагосборной камерой 15.
Сепаратор влаги в составе сепаратора-пароперегревателя турбоустановки атомной электростанции работает следующим образом.
Влажный пар через патрубок 5 поступает во входную камеру 7, где на вогнутых боковых стенках рассекателя 25 за счет центробежной силы происходит интенсивное образование пленки влаги, которая через отверстия перфорации рассекателя 25 попадает в его полость и затем отводится во влагосборную камеру 15 (первая ступень сепарации влаги).
После рассекателя 25 частично осушенный пар двумя потоками проходит по входной камере 7, омывая при этом направляющие листы 8 устройства предварительной сепарации влаги. За счет центробежной силы на листах 8 образуются пленки влаги, которые тянутся потоком в направлении от патрубка 5 подвода влажного пара до диаметрально противоположной стороны. Поравнявшись с влагозаборными проемами 12, пленка влаги вытесняется потоком в соответствующую влагоперепускную полость 9, расположенную за соответствующим листом 8, а затем через соответствующий гидрозатвор 16 влага уходит во влагосборную камеру 15 (вторая ступень сепарации влаги).
Третья ступень сепарации влаги происходит в сепарационных блоках 6, в которые поступает пар с оставшейся влажностью и в которых пар окончательно осушается. Сепарат через соответствующие гидрозатворы 16 отводится во влагосборную камеру 15, а осушенный пар после сепаратора 2 проходит сначала межтрубное пространство пароперегревателя 3 первой ступени перегрева, а затем межтрубное пространство пароперегревателя 4 второй ступени перегрева, где перегревается до заданной температуры. Перегретый пар выводится из корпуса 1 через патрубок 24.
Греющий пар по трубопроводам 18 и 21, соответствующие камеры центральных коллекторов 17 и 20 подается в трубные пространства пароперегревателей 3 и 4, где этот пар конденсируется, отдавая тепло перегреваемому пару. Конденсат греющего пара отводится от пароперегревателей 3 и 4 по трубопроводам 19 и 22 соответственно.