ПАРОВОДЯНОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ
WATER STEAM REHEATER

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в вертикальных теплообменных пароводяных подогревателях регенеративных систем и систем теплоснабжения, предназначенных для подогрева воды, за счет конденсации пара и переохлаждения его конденсата на трубах поверхности теплообмена.
Известен подогреватель, включающий распределительную водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, корпус с патрубком подвода греющего пара и отвода его конденсата, трубную систему, часть труб первого хода которой по всей их высоте выделена установкой кожуха под охладитель конденсата (Отраслевой каталог. Теплообменное оборудование паротурбинных установок, часть I, 20-89-09, М.: 1989, рис.64, с.76).
Недостатком известного подогревателя является повышенное гидравлическое сопротивление межтрубного пространства охладителя, которое уменьшает перепад давления на регулирующем клапане, что может привести к необходимости увеличения уровня конденсата в корпусе и затопления части поверхности теплообмена зоны конденсации. При изготовлении этого подогревателя к нему предъявляются повышенные требования к плотности и прочности сварных швов кожуха охладителя. В случае непровара этих швов при изготовлении или появлении в них трещин во время эксплуатации возможно возникновение гидроударов, способных вызвать разрушение конструкции охладителя. Использование под охладитель конденсата всей длины труб первого хода уменьшает температурный перепад и увеличивает величину расчетной поверхности теплообмена охладителя конденсата.
Известен подогреватель, включающий распределительную водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, корпус с патрубком подвода греющего пара и отвода его конденсата, трубную систему, часть труб которой при входе в них нагреваемой воды установкой вертикальных листов кожуха выделена под вертикальный охладитель конденсата, над которым установлен короб. Для выхода охлажденного конденсата из охладителя установлен гидрозатвор (SU № 1025960, МПК F22D 1/32; опубликовано 30.06.83).
По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.
Недостатком известного подогревателя, принятого за прототип, является установка нижней части вертикальных листов гидрозатвора над уровнем конденсата в пространстве между охладителем конденсата и патрубком выхода конденсата из корпуса. Расположение нижних участков вертикальных листов гидрозатвора над уровнем конденсата допускает свободное стекание конденсата, охлажденного в охладителе, на его уровень в корпусе, что обеспечивает контакт конденсата с греющим паром и его нагревание перед выходом из подогревателя.
Кроме того, конденсат пара, прошедший нижний участок труб поверхности теплообмена охладителя, расположенный у трубной доски перед своим выходом из подогревателя, свободно контактирует с греющим паром, что приводит к его нагреванию. Нагретый в этих обстоятельствах конденсат из гидрозатвора и прошедший нижний участок труб поверхности теплообмена охладителя смешивается и с повышенной по сравнению с расчетом температурой отводится из подогревателя. Это уменьшение переохлаждения конденсата пара ухудшает экономичность работы подогревателя и усложняет работу регулирующего клапана, установленного на трубопроводе отвода конденсата. Часть конденсата греющего пара в случае переливания его через борта короба не поступает в зону охладителя конденсата и в качестве холостой протечки без охлаждения выходит из подогревателя, что также ухудшает экономичность работы подогревателя.
Заявляемое техническое решение позволяет за счет установки гидрозатвора со стороны входа части конденсата на поверхность теплообмена охладителя, расположенную у трубной доски, и размещения его нижней кромки под уровнем конденсата, а также установки горизонтальной разделительной перегородки, изолирующей возможность контакта греющего пара с уровнем конденсата перед его выходом из подогревателя, обеспечить, без холостых протечек, прохождение всего конденсата через охладитель. Это позволяет сохранить переохлаждение конденсата, достигнутое в встроенном охладителе, что повышает экономичность и надежность работы подогревателя.
Предложен вертикальный пароводяной подогреватель, включающий водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, корпус с патрубком входа греющего пара и выхода его конденсата с размещенной в корпусе трубной системой, часть труб которой торцевыми и боковыми вертикальными листами кожуха выделена у трубной доски под охладитель конденсата с установкой гидрозатвора, отличающийся тем, что нижняя часть вертикальных листов гидрозатвора размещена у трубной доски со стороны входа части конденсата в охладитель и расположена под уровнем конденсата, а над патрубком выхода конденсата между корпусом и торцевым листом кожуха охладителя установлена горизонтальная разделительная перегородка.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен вертикальный подогреватель, на фиг.2 - его поперечный разрез по А-А, на фиг.3 - поперечный разрез по Б-Б.
Пароводяной подогреватель включает водяную камеру 1 с патрубком входа 2 и выхода 3 нагреваемой воды, корпус 4 с патрубком входа греющего пара 5 и выхода его конденсата 6, трубную систему 7 с двумя ходами нагреваемой воды в U-образных трубах, торцевые вертикальные листы 8 и боковые вертикальные листы 9. Торцевые вертикальные листы 8 установлены с зазором по отношению к трубной доске 10. Нижняя часть боковых вертикальных листов 9 приварена к трубной доске 10. Соединенные между собой вертикальные листы 9 и 8 образуют кожух, внутри которого размещена поверхность теплообмена встроенного охладителя конденсата 11, над которым установлен короб 12. За пределами охладителя 11 под днищем короба 12 размещен гидрозатвор 13, образованный установкой вертикальных листов 14. Горизонтальная разделительная перегородка 15 соединена с торцевым вертикальным листом 8 и с корпусом 4. Все вертикальные листы 8, 9, 14 плотно соединены между собой, а внешний вертикальный лист 14 плотно соединен с днищем короба 12. Для отвода неконденсирующихся газов предусмотрены вертикальные перфорированные трубы (не показаны). Визуальный контроль за уровнем конденсата в корпусе осуществляется при помощи водоуказательного стекла, а уровень в корпусе поддерживается регулирующим клапаном, установленным на трубопроводе отвода конденсата из корпуса.
Пароводяной подогреватель работает следующим образом. Нагреваемая вода через патрубок 2 поступает во входную часть водяной камеры 1, откуда направляется в U-образные трубы поверхности теплообмена, совершая в них два хода. Из труб второго хода нагреваемая вода поступает в выходную часть водяной камеры 1 и через патрубок 3 выводится из пароводяного подогревателя. Во время движения воды в трубах вода вначале нагревается в охладителе конденсата 11 за счет охлаждения конденсата греющего пара, а затем в зоне трубной системы 7 за счет тепла при конденсации пара. Поток греющего пара в зазор между корпусом 4 и трубной системой 7 пароводяного подогревателя поступает через патрубок 5. Из этого зазора пар поступает на трубы поверхности теплообмена по всей их высоте. Конденсат греющего пара (около 90% от общего расхода) с труб, расположенных выше короба 12, стекает в него, а с труб поверхности теплообмена, расположенных ниже днища короба, на уровень конденсата. Из короба 12 конденсат пара поступает в охладитель конденсата 11, где при поперечном омывании труб поверхности теплообмена первого хода охлаждается и через гидрозатвор 13 отводится под уровень конденсата в корпусе 4. Отвод охлажденного конденсата под уровень не позволяет ему контактировать с паром и нагреваться. Этот охлажденный конденсат смешивается с конденсатом пара, образовавшимся при конденсации пара под горизонтальным листом короба 12. Далее эта смесь поступает на трубы поверхности теплообмена при входе в них нагреваемой воды, т.е. поступает на трубы с минимально возможной температурой нагреваемой воды. На этом участке труб конденсат пара при максимально возможном температурном напоре охлаждается до расчетной температуры и через патрубок 6 выводится из подогревателя. Горизонтальный лист 15 не допускает контакта упомянутой охлажденной смеси конденсата с греющим паром, что обеспечивает необходимое охлаждение конденсата при минимальной поверхности теплообмена. Движение конденсата пара в охладителе 11 обеспечивается напором конденсата, создаваемого «столбом» конденсата, накапливающимся в коробе 12. Поэтому давление конденсата внутри кожуха охладителя (в межтрубном пространстве) выше, чем снаружи кожуха. Это обстоятельство позволяет сохранить работоспособность охладителя (отсутствие возможности возникновения гидроударов) при незначительных нарушениях плотности кожуха. При возникновении этих неплотностей из-за разницы давления внутри и снаружи корпуса 4 конденсат будет вытекать на уровень конденсата в корпусе 4. Благодаря конструктивным решениям, принятым для предлагаемого пароводяного подогревателя, этот конденсат перед тем, как будет выведен из подогревателя через патрубок 6, поступит в охладитель 11, где и произойдет его охлаждение. Такое же охлаждение произойдет с конденсатом, перелившимся через вертикальные борта короба 12.