УТИЛИЗАЦИОННЫЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ ВОДЫ

Предполагаемая полезная модель относится к теплообменному оборудованию установок системы утилизации теплоты выхлопных газов силовых агрегатов и может быть использована преимущественно в газовой промышленности при модернизации газоперекачивающих агрегатов (ГПА).
Известны утилизационные подогреватели воды (УПВ), предназначенные для подогрева отработавшим в газовой турбине газом сетевой воды, поступающей в систему теплофикации. Например, Теплообменное устройство (а.с. СССР №945628, опубл. 23.07.82, Б. №27); Утилизатор тепла ГТУ (а.с. СССР №1663309, опубл. 15.07.91, Б. №26); Теплообменное устройство (а.с. СССР №1124176, опубл. 15.11.84, Б. №42); Теплообменное устройство (а.с. СССР №1629733 опубл. 23.02.91, Б. №7), в которых разработаны конструктивные схемы УПВ с регулируемой тепловой мощностью за счет сброса части греющего газа по байпасному каналу (мимо УПВ) в атмосферу. В этих теплообменниках громоздкий блок регулирующей арматуры (БРА) с ограниченным числом поворотных газовых заслонок расположен перед теплообменными секциями УПВ со стороны патрубка подвода газа. Малое число заслонок (шиберов) и необходимость перекрытия их поверхностью значительных площадей газохода требует увеличения размеров заслонок. Это приводит к увеличению осевого габарита БРА, неравномерности температурного поля заслонки и, как следствие, к деформации, короблению и обгоранию отдельных деталей заслонок, нарушению герметичности при их закрытии, заклиниванию БРА. Неисправность заслонок или деталей их системы блокировки может привести к снижению экономичности и даже к аварии ГТУ.
Кроме того, при модернизации ГПА установка УПВ должна быть выполнена без смещения или демонтажа других узлов агрегата, что предъявляет повышенные требования к массогабаритным показателям этого теплообменника, особенно к его осевому размеру (размер вдоль оси газохода). Все рассмотренные аналоги были предназначены для новых агрегатов, поэтому они, как правило, содержат крупногабаритные БРА. Для модернизируемых агрегатов участок газохода, предназначенный для размещения УПВ, как правило, ограничен, поэтому в этом случае к УПВ предъявляются жесткие требования в части снижения осевого габарита.
Наиболее близким по технической сущности к предполагаемой полезной модели является утилизатор для агрегата ГТН-25, упрощенная схема которого приведена в учебнике "Теплообменники энергетических установок" (Бродов ВМ и др., Екатеринбург, Сократ, 2002, с.553). Прототип содержит теплообменные секции и систему регулирующих шиберов, установленные последовательно в общем корпусе; причем БРА размещен перед теплообменными секциями. При работе теплообменника "горячие" дымовые газы поступают к заслонкам БРА и направляются к теплообменным секциям, где отдают свою теплоту нагреваемой воде и охлажденные движутся в дымовую трубу. Однако в этом случае БРА имеет значительный осевой габарит.
Цель предполагаемой полезной модели состоит в повышении компактности и надежности УПВ.
Указанная цель достигается тем, что в БРА увеличено число поворотных заслонок, входящих в состав БРА, уменьшен размер каждой из заслонок, они установлены во внутренней полости компенсатора, а их валы поворачиваются в керамических втулках опорных подшипников скольжения.
На фиг.1. изображено предлагаемое техническое решение при работе в режиме максимальной производительности (клапана байпаса закрыты); на фиг.2 - то же при режиме минимальной тепловой мощности, реализуемом при закрытых основных клапанах и полностью открытом байпасе.
УПВ состоит из теплообменных секций (1), БРА (2), размещенных внутри корпуса (3) с патрубками подвода/отвода (4, 5) и линзовым компенсатором (6) его термических расширений; причем теплообменные секции (1) отделены друг от друга байпасным каналом (7).
При работе УПВ "горячие" газы поступают через патрубок подвода (4) к заслонкам БРА, которые направляют газ к теплообменным секциям (1), отдают теплоту движущейся внутри секций воде, охлаждаются, а затем через патрубок отвода (5) отводятся в атмосферу (8). Для уменьшения продольного линейного размера УПВ БРА выполнен с увеличенным числом заслонок меньшего размера и смонтирован внутри установленного на корпусе (3) линзового компенсатора (6). При работе в режиме наибольшей производительности заслонки удобообтекаемой формы перед теплообменными секциями находятся в горизонтальном положении (Фиг.1), полностью открыв доступ газа к теплообменным секциям, а заслонки байпасного канала закрыты, перекрывая сброс газа в последний. При снижении тепловой нагрузки открываются клапана байпаса и прикрываются клапана, установленные перед теплообменными секциями (Фиг.2).
Увеличение числа поворотных заслонок приводит к еще большему увеличению числа опорных подшипников их валов, которые находятся под воздействием высокой температуры, исключающей использование органической смазки. Поэтому для повышения надежности УПВ опорные подшипники валов заслонок БРА выполнены с керамическими втулками, не требующими применения смазки.
Такое техническое исполнение УВП позволяет уменьшить осевой габарит УПВ и, кроме того, уменьшение размеров заслонок снижает неравномерность их температурного поля, исключает возможное коробление и деформацию, а использование керамических втулок в опорных подшипниках - перекосы и заклинивание отдельных заслонок при регулировании тепловой мощности теплообменника, что способствует повышению надежности БРА и УПВ в целом.