ПАРОВОДЯНОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ
STEAM-WATER HEATER

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на атомных и тепловых электростанциях.
Известен пароводяной подогреватель, содержащий пучок U-образных труб, закрепленных нижними концами в плоских трубных досках камеры подогреваемой воды и продольно установленных в вертикальном корпусе, частично заполненном конденсатом с образованием зоны его охлаждения, которая соединена с полостью охлажденного конденсата, расположенной в нижней части корпуса, а также каналы дополнительного конденсата, входной из которых подключен к патрубку подвода этого конденсата и соединен с выходным каналом дополнительного конденсата, сообщенным с зоной охлаждения конденсата, причем между каналами дополнительного конденсата и полостью охлажденного конденсата установлены разделительные перегородки (RU 2293916 С1, м. кл. 7 F22D 1/32, 20.02.2007).
Недостатком известного пароводяного подогревателя является плоская форма трубной доски камеры подогреваемой воды, для которой характерна большая толщина (до 800 мм в подогревателях высокого давления мощных сверхкритических турбоустановок), а также большая масса таких трубных досок, большая глубина сверлений и большой объем высверливаемого металла. При этом толстые трубные доски характеризуются сложной технологией и трудоемкостью изготовления. Сложна и эксплуатация камерных подогревателей из-за необходимости предварительного прогрева толстых трубных досок.
К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных (прототипом) является пароводяной подогреватель, содержащий вертикальный корпус с трубчатыми ширмами, продольно установленными вокруг вертикального коллектора подогреваемой воды и окруженного кожухом, частично заполненного конденсатом с образованием зоны его охлаждения, которая соединена с полостью охлажденного конденсата, расположенной в нижней части корпуса под ширмами, а также каналами дополнительного конденсата, входной из которых подключен к патрубку подвода этого конденсата и соединен, по меньшей мере, с одним выходным каналом дополнительного конденсата, сообщенным с зоной охлаждения конденсата посредством выполненных в кожухе перепускных окон с гидрозатвором, причем между каналами дополнительного конденсата и полостью охлажденного конденсата установлены разделительные перегородки (RU 2100693 С1, м. кл. 6 F22D 1/32, 27.12.1997).
В таком пароводяном подогревателе вместо плоской трубной доски камеры подогреваемой воды используются цилиндрические трубные доски вертикального коллектора, которые по сравнению с плоскими трубными досками при тех же параметрах имеет меньшую толщину, что снижает металлоемкость, упрощает технологию изготовления и эксплуатацию подогревателя.
Недостатком прототипа является пониженная эффективность подогрева воды из-за неравномерного распределения дополнительного конденсата по зоне охлаждения конденсата. При таком распределении дополнительного конденсата используется для его охлаждения, а следовательно, и для подогрева воды, не вся зона охлаждения конденсата, а только ее часть, расположенная со стороны перепускных окон кожуха.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности подогрева воды путем равномерного распределения дополнительного конденсата по зоне охлаждения конденсата.
Техническая задача изобретения решается в пароводяном подогревателе, содержащем вертикальный корпус с трубчатыми ширмами, продольно установленными вокруг вертикального коллектора нагреваемой воды и окруженного кожухом, частично заполненного конденсатом с образованием зоны его охлаждения, которая соединена с полостью охлажденного конденсата, расположенной в нижней части корпуса под ширмами, а также каналами дополнительного конденсата, входной из которых подключен к патрубку подвода этого конденсата и соединен, по меньшей мере, с одним выходным каналом дополнительного конденсата, сообщенным с зоной охлаждения конденсата посредством выполненных в кожухе перепускных окон с гидрозатвором, причем между каналами дополнительного конденсата и полостью охлажденного конденсата установлены разделительные перегородки, ширмы установлены вокруг вертикального коллектора пучками с образованием проемов, распределенных вокруг вертикального коллектора, а кожух выполнен с вертикальными гофрами, расположенными в проемах между пучками ширм, причем каждый канал дополнительного конденсата образован соответствующей гофрой кожуха и разделительными перегородками, а перепускные окна выполнены в гофре кожуха, образующей выходной канал дополнительного конденсата.
Кроме того, в каждом канале дополнительного конденсата одна из разделительных перегородок может быть прикреплена к гофре в ее нижней части, а другая - со стороны корпуса, при этом входной канал дополнительного конденсата может быть соединен с его выходным каналом посредством короба, установленного в полости охлажденного конденсата и закрепленного концами в отверстиях, выполненных в разделительных перегородках, прикрепленным к нижним частям гофр этих каналов.
Кроме того, в гофре кожуха, образующей входной канал дополнительного конденсата, могут быть выполнены дополнительные перепускные окна с дополнительным гидрозатвором.
Установка ширм вокруг вертикального коллектора пучками с образованием проемов, распределенных вокруг вертикального коллектора, выполнение кожуха с вертикальными гофрами, расположенными в проемах между пучками ширм, обеспечит разделение зоны охлаждения конденсата на относительно небольшие участки. При этом образование каждого канала дополнительного конденсата соответствующей гофрой кожуха и разделительными перегородками позволит подвести дополнительный конденсат к каждому участку зоны охлаждения конденсата, а выполнение перепускных окон в гофре кожуха, образующей выходной канал дополнительного конденсата, обеспечит перепуск дополнительного конденсата из выходного канала в зону охлаждения конденсата.
Прикрепление в каждом канале дополнительного конденсата одной из разделительных перегородок к гофре в ее нижней части, а другой - со стороны корпуса и соединение входного канала дополнительного конденсата с его выходным каналом посредством короба, установленного в полости охлажденного конденсата и закрепленного концами в отверстиях, выполненных в разделительных перегородках, прикрепленным к нижним частям гофр этих каналов, обеспечит сообщение каналов дополнительного конденсата между собой оптимальными средствами.
Выполнение дополнительных перепускных окон с дополнительным гидрозатвором в гофре кожуха, образующей входной канал дополнительного конденсата, обеспечит равномерное распределение дополнительного конденсата по зоне охлаждения конденсата в варианте выполнения пароводяного подогревателя, в котором для конденсации пара используются три пучка трубчатых ширм.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид пароводяного подогревателя; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.2; на фиг.4 - разрез А-А фиг.1, вариант выполнения пароводяного подогревателя, в котором для конденсации пара используются три пучка трубчатых ширм; на фиг.5 - разрез В-В фиг.4.
Пароводяной подогреватель содержит вертикальный корпус 1 с трубчатыми ширмами 2, продольно установленными вокруг вертикального коллектора подогреваемой воды с раздающей и собирающей камерами 3 и 4 соответственно. Трубчатые ширмы 2 окружены кожухом 5, частично заполненного конденсатом до уровня 6 с образованием зоны 7 его охлаждения, которая соединена с полостью 8 охлажденного конденсата, расположенной в нижней части корпуса 1 под ширмами 2.
В корпусе 1 выполнены один входной канал 9 и два выходных канала 10 дополнительного конденсата. Входной канал 9 подключен к патрубку 11 подвода дополнительного конденсата и соединен с выходными каналами 10. Выходные каналы 10 сообщены с зоной 7 охлаждения конденсата посредством выполненных в кожухе перепускных окон 12 с гидрозатвором 13. Между каналами 9 и 10 дополнительного конденсата и полостью 8 охлажденного конденсата установлены разделительные перегородки 14 и 15.
Ширмы 2 установлены вокруг вертикального коллектора пучками с образованием проемов, распределенных вокруг вертикального коллектора (на фиг.2 показано четыре таких пучка). Кожух 5 выполнен с вертикальными гофрами 16, расположенными в проемах между пучками ширм 2, причем каждый канал 9 (10) дополнительного конденсата образован соответствующей гофрой 16 кожуха 5 и разделительными перегородками 14 и 15. Перепускные окна 12 выполнены в гофре 16 кожуха 5, образующей выходной канал 10 дополнительного конденсата.
В каждом канале 9 (10) дополнительного конденсата одна из разделительных перегородок 14 прикреплена к гофре 16 в ее нижней части, а другая перегородка 15 - со стороны корпуса 1. Входной канал 9 дополнительного конденсата соединен с его выходным каналом 10 посредством короба 17, установленного в полости 8 охлажденного конденсата и закрепленного концами в отверстиях, выполненных в разделительных перегородках 14, прикрепленных к нижним частям гофр 16 этих каналов 9 и 10. В каналах 9 и 10 образуется уровень 18 дополнительного конденсата.
В верхней части корпуса 1 закреплен патрубок 19 подвода греющего пара, а в нижней части корпуса 1 предусмотрен патрубок 20 отвода конденсата.
В пароводяном подогревателе, изображенном на фиг.1-3, все четыре пучка используются для конденсации греющего пара. В варианте выполнения пароводяного подогревателя, изображенного на фиг.4-5, пучок 21 используется для охлаждения греющего пара, а три остальные пучка - для конденсации греющего пара. В этом случае в гофре 16 кожуха 5, образующей входной канал 9 дополнительного конденсата, выполнены перепускные окна 22 с гидрозатвором 23.
Пароводяной подогреватель работает следующим образом.
Греющий пар через патрубок 19 подают в межтрубное пространство трубчатых ширм 2. В пароводяном подогревателе, изображенном на фиг.1-3, греющий пар проходит по межтрубному пространству всех четырех пучков, где конденсируется. В пароводяном подогревателе, изображенном на фиг.4-5, греющий пар проходит сначала по межтрубному пространству пучка 21 трубчатых ширм 2, где охлаждается, а охлажденный пар проходит по межтрубному пространству остальных трех пучков, где конденсируется. В обоих случаях конденсат сливается на уровень 6 конденсата. Конденсат проходит по межтрубному пространству зоны 7 охлаждения конденсата, охлаждается. Охлажденный конденсат собирается в полости 8, из которой выводится по патрубку 20.
Во входной канал 9 дополнительного конденсата по патрубку 11 подают дополнительный конденсат из другого пароводяного подогревателя, давление в котором больше, чем в рассматриваемом пароводяном подогревателе. В канале 9 дополнительный конденсат вскипает, пар поднимается вверх, где подмешивается к основному потоку пара перед его конденсацией в межтрубном пространстве ширм 2.
В пароводяном подогревателе, изображенном на фиг.1-3, из канала 9 конденсат перепускается по коробам 17 в выходные каналы 10 дополнительного конденсата. Далее дополнительный конденсат проходит через гидрозатвор 13 в окна 12, выполненные в гофрах 16 со стороны каналов 10. Посредством окон 12 дополнительный конденсат переливается в зону 7 охлаждения конденсата, где подмешивается к собственному конденсату для дальнейшего охлаждения.
В пароводяном подогревателе, изображенном на фиг.4-5, из канала 9 примерно две трети расхода дополнительного конденсата проходит через гидрозатвор 23 в окна 22, выполненные в гофре 16 со стороны канала 9, а остальная часть перепускается по коробу 17 в выходной канал 10 конденсата и далее проходит через гидрозатвор 13 в окна 12, выполненные в гофре 16 со стороны каналов 10. Как и в первом случае, дополнительный конденсат подмешивается к собственному конденсату для дальнейшего охлаждения.
Подогреваемую воду (питательную воду системы регенерации паротурбинной установки) подают в раздающую камеру 3 вертикального коллектора. Далее вода проходит по трубам ширм 2, где подогревается за счет охлаждения собственного и дополнительного конденсата в зоне 7, а также за счет конденсации греющего пара. Подогретая вода через собирающую камеру 4 вертикального коллектора выводится из подогревателя.