СТУПЕНЬ СЕПАРАТОРА-ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ С СИСТЕМОЙ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ЧАСТИ ГРЕЮЩЕГО ПАРА

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к конструкциям сепаратора-пароперегревателя (СПП), предназначенного для обеспечения допустимой влажности в последних ступенях турбин, работающих на насыщенном и перегретом паре.
Известна конструкция вертикального однокорпусного одноступенчатого СПП с нижним расположением сепаратора и верхним расположением пароперегревателя в общем корпусе (РТМ 108.020.107 - 84, «Сепараторы-пароперегреватели турбин АЭС», Расчет и проектирование, Л., НПО ЦКТИ, 1986, с.70, рис.I г.). В нижней части корпуса расположена входная камера для подвода нагреваемого пара, сверху аппарата - камера для отвода нагреваемого пара. Пароперегреватель состоит из отдельных кассет, представляющих собой пучки вертикальных труб с трубными досками на входе и выходе. Каждая кассета имеет шестигранную вертикальную оболочку. Кассеты разбиты на 4 равные группы, каждая из которых имеет расположенные на корпусе входную камеру для подвода греющего пара и сливную камеру для отвода конденсата.
Недостатком известной конструкции являются невысокие стабильность и надежность работы, возникающие из-за появления автоколебаний уровня конденсата в нижней части отдельных кассет. Это приводит к захолаживанию конденсата и появлению термопульсаций в стенках труб кассет, что особенно опасно в районе нижней трубной доски, поскольку может привести к развальцовке труб. Поскольку каждая группа кассет имеет общий вход (камера подвода греющего пара) и выход (сливная камера), то перепад давлений во всех кассетах устанавливается одинаковым. Однако из-за не идентичности теплосъема по глубине аппарата в каждой кассете устанавливается свой расход, отличный от соседнего. Возникающие при этом различные перепады давлений компенсируются подъемом столба жидкости в трубах с наименьшим расходом пара в случае наличия уровня конденсата в сливной камере.
Когда уровня конденсата в сливной камере нет, то через наименее охлаждаемые кассеты часть пара пройдет транзитом и через сливную камеру попадает в горизонтальную часть отводящих труб, препятствуя нормальному сливу конденсата.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является ступень СПП, состоящая из предназначенных для установки в вертикальном корпусе сепаратора и пароперегревателя, камеры подвода нагреваемого и трубопровода греющего пара, сливных камер для отвода сепарата и конденсата (Авторское свид. СССР №1768864, Бюл.№38, 1992). В известной ступени СПП на патрубке подвода греющего пара в каждую камеру устанавливается эжектор, соединенный рециркуляционным трубопроводом с паровым пространством сливной камеры и осуществляющий рециркуляцию части греющего пара с выхода из пароперегревателя на вход в него. Это увеличивает расходы пара в параллельно работающих кассетах настолько, что во всех трубах идет неполная конденсация поступившего в кассеты пара. Весь не сконденсировавшийся в кассетах и прошедший через них транзитом пар вместо того, чтобы сбрасываться за пределы аппарата на регенерацию, возвращается посредством эжектора на вход и подмешивается в основной поток греющего пара. Сливная камера разделяется по высоте дырчатым листом, что способствует отделению пара от конденсата. Указанная система рециркуляции части греющего пара с выхода на вход пароперегревателя обеспечивает высокую надежность работы аппарата.
Недостатком известной конструкции является то, что для работы эжектора требуется рабочий пар более высоких параметров, чем греющий пар данной ступени, так как в эжекторе эжектируемый пар с помощью рабочего пара сжимается. Кроме того, эжекторы обладают значительными габаритами. Таким образом, известное решение существенно удорожает и усложняет ступень СПП в целом.
Целью полезной модели является снижение материалоемкости и упрощение конструкции ступени СПП.
Поставленная цель достигается тем, что в известной ступени сепаратора-пароперегревателя с системой рециркуляции части греющего пара, содержащей предназначенный для установки в вертикальном корпусе пароперегреватель, трубопровод греющего пара, сливную камеру отвода конденсата, и систему рециркуляции, включающую рециркуляционный трубопровод, соединяющий по пару сливную камеру с трубопроводом греющего пара, рециркуляционный трубопровод со стороны трубопровода греющего пара снабжен введенным в последний окончанием, установленным в направлении пароперегревателя (по ходу движения греющего пара), со стороны сливной камеры рециркуляционный трубопровод выполнен с расширенной, например конической, в направлении сливной камеры заходной частью, окончание рециркуляционного трубопровода установлено концентрично или эксцентрично трубопроводу греющего пара, диаметр окончания рециркуляционного трубопровода находится в пределах 0,3-0,9 от диаметра трубопровода греющего пара.
Техническим результатом полезной модели является упрощение и удешевление конструкции ступени СПП за счет исключения громоздкого эжектора и исключения потребности в средствах обеспечения рабочего пара более высоких параметров, чем греющий пар данной ступени, при одновременном обеспечении высокой степени надежности работы ступени СПП.
Принципиальная схема ступени сепаратора-пароперегревателя с системой рециркуляции части греющего пара показана на фиг.1., где 1 - корпус СПП; 2 - сепаратор; 3 - пароперегреватель; 4 - стрелка, указывающая направление подвода нагреваемого пара; 5 - трубопровод греющего пара; 6 - сливная камера отвода конденсата; 7 - рециркуляционный трубопровод; 8 - окончание рециркуляционного трубопровода 7; 9 - теплообменные кассеты пароперегревателя 3; 10 - трубная доска сливных камер 6 отвода конденсата. На фиг.2 показан вид А, на котором изображен узел соединения заходной части 11 рециркуляционного трубопровода 7 со сливной камерой 6 отвода конденсата.
Полезная модель осуществляется следующим образом.
Ступень СПП включает корпус 1 СПП, трубопровод 4 нагреваемого пара, сепаратор 2 (общий для всех ступеней СПП в случае, если ступеней больше одной) и пароперегреватель 3 с теплообменными кассетами 9, предназначенными для доведения нагреваемого пара до расчетной температуры.
Рециркуляционный трубопровод 7 имеет круглое сечение, его заходная часть 11 соединена со сливной камерой 6 отвода конденсата греющего пара, а выходной конец снабжен окончанием 8, которое располагается в трубопроводе 5 круглого сечения, причем выходное отверстие окончания 8 ориентировано по ходу движения потока греющего пара. Вследствие возникающего в трубопроводе 5 в зоне за окончанием 8 разрежения за счет перепада проходного сечения происходит подтягивание через окончание 8 по трубопроводу 7 пара из сливной камеры 6. С помощью рециркуляции осуществляется продувка теплообменных кассет 9, что обеспечивает отсутствие уровней конденсата в конденсатоотводящих трубах, ликвидируется подтопление части теплообменной поверхности кассет, устраняется термоциклика и повреждение конденсатоотводящих труб, элементов кассет, разуплотнение в трубных досках 10 сливных камер 6. Обеспечивается стабильный слив конденсата из сливных камер 6. С точки зрения обеспечения наилучшей рециркуляции оптимальным является значение диаметра выходной части в пределах 0,3-0,9 от диаметра трубопровода греющего пара (установлено опытным путем). При этом окончание 8 может устанавливаться концентрично или эксцентрично трубопроводу 5 греющего пара, при этом концентричная установка обеспечивает максимальный «всасывающий» эффект, а концентричная - возможна из технологических соображений.
Для уменьшения величины захвата капельной влаги из сливных камер 6 нижняя часть трубопровода 7 имеет заходную часть 11 с увеличенным в направлении сливной камеры 6 диаметром. Увеличение диаметра приводит к снижению скорости потока на входе и, соответственно, способствует уменьшению захвата капельной влаги. Оптимально в качестве заходной части 11 трубопровода 7 использовать плавный конический переход.
Таким образом, предложенное техническое решение весьма просто и недорого в исполнении и, вместе с тем, обеспечивает высокую степень надежности работы ступени СПП.