ПОВЕРХНОСТНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована при проектировании и эксплуатации теплообменных аппаратов и вертикальных парогенераторов на атомных, тепловых электростанциях, а также в химической и металлургической промышленности.
Известно, что в процессе эксплуатации вертикальных теплообменников, на нижней трубной доске происходит накопление шламовых отложений, состоящих, в основном из оксидов железа. Высота некоторых продуктов коррозии достигает 0,5 метра и более. При образовании определенного количества отложений под их слоем развивается подшламовая коррозия, вызывающая разрушение теплообменных труб. (Маргулова Т.Х. Мартынова О.И. «Водные режимы тепловых и атомных электростанций», М, Высш. кн., 1987, глава 12, стр. 212, 213).
Известны поверхностные подогреватели камерного типа, с нижним расположением водяной камеры, трубной доской, поверхностью теплообмена расположенной в корпусе, с патрубками для продувки (Ю.М. Бродов, А.Ю. Рябчиков, П.Н Плотников, В.А. Пермяков «Разработка, исследование и реализация методов совершенствования теплообменных аппаратов турбоустановок» Труды ЦКТИ. Выпускб 288. 2002 г., стр. 90-91)
Недостатком известного теплообменника является неэффективная система продувки в зоне перфорации, так как на поверхности трубной доски остаются шламовые накопления, состоящие в основном из оксидов железа, что приводит к интенсивной подшламовой коррозии, вызывающей разрушение теплообменных труб и повреждение теплообменника.
Известен поверхностный подогреватель камерного типа, включающий корпус с патрубком подвода пара и отвода конденсата греющего пара, поверхность теплообмена, расположенную внутри корпуса и закрепленную в трубную доску, водяную камеру с патрубками подвода и отвода питательной воды и с расположенной внутри перегородкой, отделяющей секцию подвода и отвода питательной воды, штуцеры и коллекторы продувки, установленные на поверхности трубной доски для сброса шлама (Б.Ф. Вакуленко «О некоторых новых конструктивных решениях важных узлов ГШД и ПВД» Электрические станции. Выпуск №6. 1999 г., стр. 48-49)
По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.
Недостатками известного теплообменника являются малые диаметры трубок для отвода шлама, сепарирующий эффект по отношению к железнооксидному шламу, а также их расположение на периферии трубной доски, что не позволяет устранить шламоосаждение в зоне перфорации.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым. При этом предлагаемое техническое решение не вытекает явным для специалиста образом из известного уровня техники и определенного заявителем.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле полезной модели.
Заявленное техническое решение позволяет увеличить срок службы, стабильную работу теплообменника и, следовательно, повысить надежность и эффективность работы энергоблока в целом за счет более эффективного удаления образовавшихся в процессе эксплуатации на поверхности трубной доски шламовых накоплений.
Предложен поверхностный теплообменник, включающий корпус с патрубком подвода пара и отвода конденсата греющего пара, поверхность теплообмена, расположенную внутри корпуса и закрепленную в трубную доску, водяную камеру с патрубками подвода и отвода питательной воды и с расположенной внутри перегородкой, отделяющей секции подвода и отвода питательной воды, и штуцеры для отвода шлама, при этом в зоне перфорации трубной доски, в части отверстий для установки теплообменных трубок, закреплены дополнительные продувочные трубки, соединенные в каждой части водяной камеры друг с другом и с трубопроводом, соединенным со штуцерами, расположенными на корпусе водяной камеры.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображен поверхностный теплообменник в разрезе, на фиг. 2 вид А-А по фиг. 1, на фиг. 3 - вид Б-Б по фиг. 2 для вновь изготавливаемых теплообменников, на фиг. 4 - вид. Б-Б по фиг. 2 для эксплуатируемых теплообменников.
Поверхностный теплообменник включает корпус 1 с патрубками подвода пара 2 и отвода конденсата греющего пара 3, поверхность теплообмена 4 в виде «U»-образных трубок 4, закрепленных в трубную доску 5, водяную камеру 6, разделенную перегородкой 7, с патрубками подвода 8 и отвода 9 питательной воды. В зоне перфорации трубной доски 10 в части отверстий для установки теплообменных трубок 4 закреплены дополнительные продувочные трубки 11, соединенные в каждой части водяной камеры 6 друг с другом и с трубопроводом 12, соединенным со штуцерами, расположенными на корпусе водяной камеры 6. На корпусе водяной камеры 6 установлены патрубки для удаления шлама 14, выведенные через отверстия в трубной доске 5. Для более эффективного распределения продувочных потоков, на поверхности установлены экранирующие трубки 15 и 16.
Теплообменник работает следующим образом.
Нагреваемая вода под давлением через патрубок 8 поступает в водяную камеру 6 и проходит через трубки поверхности теплообмена 4, нагревается и через патрубок 9 выходит из теплообменника. Пар из отбора турбины, с меньшим давлением, чем вода, через патрубок 2 поступает на трубки поверхности теплообмена 4, конденсируется, отдавая тепло воде, сливается вниз и через патрубок 3 отводится из теплообменника. В процессе эксплуатации на поверхности трубной доски 5 происходит накопление шламовых отложений. Процесс продувки происходит следующим образом: через патрубки 13 и трубопроводы 12 подается среда в продувочные трубки 11, сдувая накопления к периферии трубной доски 5, далее через отверстия и отводящие патрубки 14 шлам, под меньшим давлением, чем в корпусе, отводится в специальную емкость. Причем трубки 11 могут использоваться как в качестве продувочных элементов, так и в качестве отводящих шлам. На уже эксплуатируемых теплообменниках часть уже установленных теплообменных трубок 4 отсоединяются специальным приспособлением со стороны водяной камеры бив эти отверстия монтируются трубки 16, на которых уже заранее установлены экранирующие втулки 15. Количество и расположение продувочных отверстий и трубок определяется в зависимости от размера трубной доски 5. Подвод трубопровода 12 к продувочным трубкам 11 возможен как через один штуцер 13, так и через несколько, не затрагивая перегородки, при условии что она установлена.