СЕПАРАТОР-ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к энергетике, в частности для системы сепарации и перегрева пара для турбин атомных станций.
Известен сепаратор-пароперегреватель турбины атомной электростанции, включающий корпус, в котором размещены сепаратор и пароперегреватель, содержащий пучки теплообменных труб, объединенные посредством концевых камер полусферической формы в кассете, имеющей квадратное сечение, а кассеты установлены в корпусе параллельно его продольной оси. Кассеты находятся на расстоянии друг от друга, установлены радиально, то есть не примыкают друг к другу боковыми гранями (патент US 4683842, МПК, МПК F22B 37/26, опубл. 08.04.1987 г.).
Известен сепаратор-пароперегреватель турбины атомной электрической станции, включающий корпус, в нижней части которого размещен сепаратор; сепаратор размещен под пароперегревателем, содержащем пучки теплообменных труб, объединенных посредством концевых камер в кассеты, имеющие прямоугольное сечение; кассеты установлены в корпусе параллельно его продольной оси, концевые камеры кассет выполнены в виде полых прямоугольных параллелепипедов, кассеты сгруппированы в два блока прямоугольного сечения, при этом боковые грани концевых камер каждого из блоков примыкают друг к другу, причем обращенные друг к другу грани блоков параллельны между собой (патент на полезную модель РФ №54271 U1, МПК H02K 7/00, опубл. 10.06.2006 г.).
Известен сепаратор-пароперегреватель, предназначенный для удаления влаги и перегрева пара для турбины (патент на полезную модель РФ №88774, U1, МПК F22B 37/26, опубл. 20.11.2009 г.), состоящий из корпуса, в котором размещены сепаратор и пароперегреватель. Пароперегреватель состоит из кассет, выполненных в виде прямоугольных параллелепипедов. Кассеты прямоугольного сечения установлены в корпусе параллельно его продольной оси. Сепаратор расположен вертикально в плоскости, параллельно боковой грани пароперегревателя со стороны входа нагреваемого пара, при этом высота и ширина сепаратора соответствуют высоте и ширине указанной грани пароперегревателя.
Недостаток указанной конструкции сепаратора пароперегревателя заключается в невозможности установки большого количества пакета жалюзи в сепараторе, что приводит к низкому влагоудалению, и как следствие к низкой эффективности работы всего сепаратора-пароперегревателя.
Полезная модель направлена на решение следующей технической проблемы - повышение влагоудаления на выходе из сепаратора-пароперегревателя.
Техническая проблема в заявленной полезной модели решается тем, что сепаратор-пароперегреватель включает корпус, в котором вертикально размещены сепаратор и пароперегреватель, содержащий пучки теплообменник труб, объединенные посредством концевых камер, выполненных в виде полых прямоугольных параллелепипедов, в кассеты прямоугольного сечения, установленные в корпусе параллельно его продольной оси, при этом боковые грани концевых камер примыкают друг к другу, кассеты пароперегревателя сгруппированы в один блок, сепаратор установлен в плоскости, параллельной боковой грани пароперегревателя со стороны входа нагреваемого пара, при этом сепаратор выполнен из пакетов жалюзи, соединенных между собой торцами в вертикальной плоскости так, что образуется панель с ломаными боковыми поверхностями в виде синусоиды, причем угол между пакетами жалюзи составляет от 10° до 60°, а высота сепаратора ниже высоты указанной грани пароперегревателя по меньшей мере на 1%.
Кроме того, количество пакетов жалюзи в сепараторе по меньшей мере 4 шт. для обеспечения достаточной площади для сепарации.
Полезная модель иллюстрируется чертежами Фиг. 1, 2:
Фиг. 1 - Продольный разрез сепаратора-пароперегревателя;
Фиг. 2 - Разрез А-А на фиг. 1.
Сепаратор-пароперегреватель включает корпус 1, в котором размещены сепаратор 2 и пароперегреватель 3, содержащий кассеты 4, выполненные в виде прямоугольных параллелепипедов. Кассеты 4 прямоугольного сечения, установленные в корпусе 1 параллельно его продольной оси 5. Со стороны сепаратора 2 установлена наклонная перегородка 6. Пространство между перегородкой 6 и сепаратором 2 является коллектором 7 входа пара в сепаратор 2 и ограничено вверху перегородкой 8. Пространство между пароперегревателем 3 и корпусом 1 является коллектором 9 выхода пара из пароперегревателя 3. Сепаратор 2 установлен вертикально в плоскости, параллельной боковой грани пароперегревателя 3 со стороны входа нагреваемого пара. Сепаратор выполнен из пакетов жалюзи 10 так, что образуется панель с ломаными боковыми поверхностями в виде синусоиды, причем угол между пакетами жалюзи составляет от 10° до 60°.
Сепаратор-пароперегреватель работает следующим образом:
Влажный пар через входной патрубок 12 входит в нижнюю часть сепаратора-пароперегревателя, откуда пар поступает коллектор входа 7. Влажный пар, проходя через пакеты жалюзи 10, осушается. Отсепарированная влага через трубы 11 слива сепарата отводиться из сепаратора-пароперегревателя. Сухой пар из сепаратора 2 поступает в кассеты 4 пароперегревателя 3. В кассетах 4 нагреваемый пар перегревается за счет тепла греющего пара. Из пароперегревателя перегретый пар поступает в выходной коллектор 9, выходит из сепаратора пароперегревателя через патрубок 13.
Благодаря тому, что пакеты жалюзи 10 соединены между собой торцами в вертикальной плоскости так, что образуется панель с ломаными боковыми поверхностями в виде синусоиды, причем угол между пакетами жалюзи составляет от 10° до 60°, появляется возможность увеличения количества пакетов жалюзи. Вследствие чего увеличивается эффективность сепаратора (улучшается влагоудаление). Таким образом, обеспечивается получение более низкой влажности пара за сепаратором при сохранении габаритов корпуса 1.
Кроме того, высота сепаратора 2 ниже высоты указанной грани пароперегревателя 3 по меньшей мере на 1%, что позволяет обеспечить оптимальную с точки зрения теплообмена скорость в пароперегревателе, которая обеспечивает оптимальные условия с точки зрения влагоудаления в сепараторе. Такой результат достигается за счет разницы проходных сечений в сепараторе и пароперегревателе.
Оптимизация угла разворота пакетов жалюзи в диапазоне от 10° до 60° обусловлена сочетанием оптимальной скорости на жалюзи (обеспечивается площадью набегания потока пара) и необходимостью равномерного распределения потока влажного пара на входе в жалюзийные пакеты. Данные углы были получены путем построения математических моделей и экспериментальными продувками на моделях.
При понижении влажности пара за сепаратором увеличивается эффективность работы сепаратора-пароперегревателя в целом.
Таким образом, техническая проблема - повышение влагоудаления решена без одновременного ухудшения других показателей работы сепаратора-пароперегревателя.