ПОДОГРЕВАТЕЛЬ-КАПЛЕУЛОВИТЕЛЬ

Полезная  модель  относится  к оборудованию, применяемому  в  энергетике, в частности в блочно-модульных электростанциях по технологии органического цикла Ренкина, газотурбинных и парогазовых установках, газоперекачивающих агрегатах  на магистральных газопроводах. Подогреватель-каплеуловитель  предназначен для подогрева  воздуха, подаваемого в  компрессор газовой турбины, за счет вторичного  тепла, а также  для эффективного  удаления из  воздуха капельной  влаги  и  снега.
о
Из  опыта  эксплуатации  газотурбинных  установок  известно, что  при температурах  атмосферного  воздуха  в  диапазоне  -5..+5 С  создаются  условия  для  обледенения  входной  части  воздушного тракта  компрессора, также  известно, что недостаточная  защита  воздушных  фильтров  от  осадков  приводит  к  снижению  ресурса  фильтрующих  элементов  и  росту  аэродинамического  сопротивления  воздухоочистительных  устройств, что в свою  очередь приводит  к  снижению  КПД  газотурбинных  установок  и  перерасходу  топлива.
В период сильных (залповых) снегопадов, на первой ступени очистки комплексного воздухоочистительного устройства, создаются снежные заносы которые полностью перекрывают поток воздуха в компрессор. Эксплуатирующей организации приходиться либо останавливать газовую турбину, либо открывать байпасные клапана в обход системы фильтрации. Если этого не делать, то произойдет разрушение фильтрующих  элементов.
Для  предотвращения  обледенения  проточной  части  применяют  системы  подогрева  воздуха  на  входе  в  установку  за  счет  подмешивания  горячего  воздуха, отбираемого за  ступенями  компрессора. Указанное  техническое  решение  снижает  КПД  газотурбинной  установки  в  период  работы  антиобледенительной  системы и не обеспечивает защиту от сильных (залповых) снегопадов.
Из существующего  уровня техники известно  воздухоочистительное устройство, содержащее воздухоприемную камеру, в которой ярусами установлены блоки комбинированной системы фильтрации, включающие влагоотделители и фильтры грубой очистки, осадкозадерживающие козырьки, систему подогрева циклового воздуха, включающую закольцованный раздающий трубопровод с патрубками и отверстиями, отличающееся тем, что система подогрева циклового воздуха снабжена дополнительным трубопроводом, имеющим отводящие патрубки с отверстиями, а патрубки закольцованного отводящего трубопровода содержат вертикальный участок с отверстиями, при этом в воздухоприемной камере влагоотделители комбинированной системы расположены отдельно от фильтров грубой очистки (RU 2 587 511С1 опубликовано 20.06.2016 г.)
Недостатками  данного  технического  решения  являются:
- снижение КПД  газотурбинной  установки  в  период  работы  антиобледенительной  системы;
- неравномерны  подогрев  атмосферного  воздуха, повышающий  риск  локального  намокания  и  замерзания  фильтров;
- недостаточная  защита  фильтров  от  осадков.
Задачей, для решения которой предназначена заявляемая полезная модель,  является  создание  технологичного,  энергоэффективного  и  надежного  устройства, позволяющего  осуществлять  равномерный  нагрев  воздуха  на  входе  в  компрессор  ГТУ  за  счет  вторичного  тепла, а также  эффективную  защиту  фильтров  от  осадков.
Данная задача решается за счет того, что подогреватель-каплеуловитель,  включает: обогреваемый жидким теплоносителем  парогенератор, представляющий из себя кожухотрубчатый теплообменник с кипением  органического рабочего тела внутри корпуса на  поверхности  теплообменных труб, по которым  циркулирует горячий  жидкий  теплоноситель, проток которого  регулируется  клапаном теплоносителя, приваренным  к  вваренному в крышку входной камеры  жидкого теплоносителя патрубку  входа теплоносителя в парогенератор с одной стороны и к подающему трубопроводу теплоносителя с другой стороны; запорный клапан теплоносителя, приваренный к обратному трубопроводу теплоносителя с одной стороны и к вваренному в крышку выходной камеры  жидкого теплоносителя патрубку  выхода теплоносителя из парогенератора с другой стороны; приваренный к верхней части парогенератора патрубок отвода пара органического рабочего тела, к которому  приварен запорный паровой клапан; приваренный  к  запорному  паровому клапану  паропровод, по которому   пар  органического рабочего тела  поднимается  к  раздающему  паровому  коллектору, в который  вварен второй  конец  указанного паропровода; раздающий  паровой  коллектор,  в который вварены  патрубки ввода пара  в  верхние коллектора  теплообменников; теплообменники  подогрева  воздуха, каждый из которых состоит  из  вертикального пучка  оребренных  труб  вваренных  в  верхний  коллектор, в который подводится  пар  органического рабочего тела, с одной стороны и  в  нижний  коллектор, в который  стекает  жидкое  органическое рабочее тело, с другой стороны; опорные рамы, вставленные в проем канала подвода воздуха, в которых закреплены  теплообменники  подогрева  воздуха  и установленные после указанных теплообменников по ходу  воздуха жалюзийные каплеуловители  с  вертикальным  расположением  жалюзи; патрубки отвода  жидкого органического рабочего тела,  вваренные  в  нижние  коллектора  теплообменников с одной  стороны,  и в  сборный коллектор  жидкого  органического рабочего тела  с  другой стороны; трубопровод  жидкого органического рабочего тела,  приваренный  к   сборному коллектору  жидкого  органического рабочего тела,  с  одной  стороны  и  к запорному  клапану  жидкого органического рабочего тела с другой стороны;  приваренный к запорному  клапану  жидкого органического рабочего тела патрубок  ввода  жидкого  органического рабочего тела, который  с  другой  стороны  вварен  в корпус  парогенератора.
Регулирующий  клапан  теплоносителя может быть прикреплен к  патрубку  входа теплоносителя с одной стороны и к подающему трубопроводу теплоносителя с другой  стороны  фланцевыми соединениями.
Запорный клапан теплоносителя  может быть прикреплен к  обратному трубопроводу теплоносителя с одной стороны и к патрубку  выхода теплоносителя с другой стороны фланцевыми соединениями.
Техническими результатами, обеспечиваемыми приведенной совокупностью признаков  являются:  увеличение  КПД ГТУ  при  температурах  атмосферного  воздуха, создающих  риск  обледенения  проточной  части; увеличение  срока  службы  фильтров  за счет  эффективной  защита    от  снега  и  капельной  влаги, которая  обеспечивается  дополнительной  сепарацией  осадков  на  оребренных  трубах  теплообменников; снижение  расхода  топлива  на  подогрев  воздуха  на  входе  в ГТУ за  счет  использования  вторичного  тепла, в частности,  тепла утилизаторов  блочно-модульных электростанций по технологии органического цикла Ренкина.
Сущность  полезной  модели  поясняется  чертежом  (Фигура 1), на котором изображен  подогреватель-каплеуловитель.
Подогреватель-каплеуловитель,  включает: обогреваемый жидким теплоносителем  парогенератор 1, представляющий из себя кожухотрубчатый теплообменник с кипением  органического рабочего тела внутри корпуса на  поверхности  теплообменных труб, по которым  циркулирует горячий  жидкий  теплоноситель, проток которого  регулируется  клапаном теплоносителя 2, приваренным  к  вваренному в крышку входной камеры  жидкого теплоносителя патрубку  входа теплоносителя в парогенератор 1 с одной стороны и к подающему трубопроводу теплоносителя 3 с другой стороны; запорный клапан теплоносителя 4, приваренный к обратному трубопроводу теплоносителя 5 с одной стороны и к вваренному в крышку выходной камеры  жидкого теплоносителя патрубку  выхода теплоносителя из парогенератора 1 с другой стороны; приваренный к верхней части парогенератора патрубок отвода пара органического рабочего тела, к которому  приварен запорный паровой клапан 6; приваренный  к  запорному  паровому клапану  паропровод 7, по которому   пар  органического рабочего тела  поднимается  к  раздающему  паровому  коллектору 8, в который  вварен второй  конец  указанного паропровода 7; раздающий  паровой  коллектор 8,  в который вварены  патрубки ввода пара  в  верхние коллектора  теплообменников 9; теплообменники  подогрева  воздуха 9, каждый из которых состоит  из  вертикального пучка  оребренных  труб  вваренных  в  верхний  коллектор, в который подводится  пар  органического рабочего тела, с одной стороны и  в  нижний  коллектор, в который  стекает  жидкое  органическое рабочее тело, с другой стороны; опорные рамы 10, вставленные в проем канала подвода воздуха, в которых закреплены  теплообменники  подогрева  воздуха 9  и установленные после указанных теплообменников по ходу  воздуха жалюзийные каплеуловители 11  с  вертикальным  расположением  жалюзи; патрубки отвода  жидкого органического рабочего тела,  вваренные  в  нижние  коллектора  теплообменников 9 с одной  стороны,  и в  сборный коллектор  жидкого  органического рабочего тела 12  с  другой стороны; трубопровод  жидкого органического рабочего тела 13,  приваренный  к   сборному коллектору  жидкого  органического рабочего тела 12,  с  одной  стороны  и  к запорному  клапану  жидкого органического рабочего тела 14 с другой стороны;  приваренный к запорному  клапану   жидкого органического рабочего тела 14 патрубок  ввода  жидкого  органического рабочего тела, который  с  другой  стороны  вварен  в корпус  парогенератора 1.
Подогреватель-каплеуловитель работает следующим образом.
При  атмосферных  условиях, создающих риски  обледенения  проточной  части  или  заноса фильтров  снегом,  в трубный  пучок парогенератора 1 путем  открытия клапана 2 из  подающего трубопровода 3 поступает горячий  жидкий  теплоноситель, при этом  для  обеспечения протока  теплоносителя одновременно с  открытием клапана 2 открывается клапан 4, что обеспечивает течение теплоносителя в обратный трубопровод 5. Одновременно с клапанами 2 и 4 открываются клапаны 6 и  14, что обеспечивает  восходящее  движение  пара  органического  рабочего  тела, образующегося  при  кипении на  поверхности  труб  парогенератора 1, обогреваемых  жидким  теплоносителем, по трубопроводу 7 и сток  жидкого  органического рабочего тела в корпус  порогенератора 1 по трубопроводу 13. Пар из  паропровода 7  поступает  в    раздающий  паровой  коллектор 8, в  котором  распределяется  по  теплообменникам 9, закрепленным на раме 10. Внутри  вертикальных трубных  пучков  теплообменников 9  пар  органического  рабочего  тела  в  процессе конденсации  отдает тепло  воздуху, омывающему  оребренные трубы  с  наружной  стороны, при этом  в  каналах  оребрения  происходит  плавление снега и укрупнение капель влаги, которые падают  на дно  воздухозаборного канала, откуда далее дренируются  наружу. Более  мелкие капли, уносимые  воздухом, задерживаются каплеуловителями 11, закрепленными на раме 10, и также стекают по вертикальным жалюзи на дно канала. Сконденсировавшееся  внутри  труб  теплообменника 9  органическое  рабочее тело стекает  в   сборный коллектор  12 и далее через трубопровод  13, также самотеком    поступает  корпус  парогенератора 1.
Регулирование  давления  внутри  корпуса  парогенератора 1, а также  тепловой  мощности  подогревателя  осуществляется  за  счет  управления  расходом  жидкого теплоносителя  через  парогенератор 1  посредством  изменения  степени  открытия  регулирующего  клапана 3.
Для  отключения  режима  антиобледенения  клапаны  2, 4, 6, 14  закрываются.