ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ
VERTICAL HEATER

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах регенеративных схем, систем теплоснабжения, предназначенных для подогрева воды за счет конденсации пара на трубах поверхности теплообмена.
Известен подогреватель, включающий распределительную водяную камеру с патрубками входа и выходами нагреваемой воды, поворотную водяную камеру, трубную систему с направляющими движение потока пара перегородками, корпус с патрубком подвода пара и отвода его конденсата, патрубком отвода паровоздушной смеси (каталог 8-78. Теплообменное оборудование, часть II, НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ, часть II, М., 1978, лист 159).
Недостатком известного подогревателя является неэффективное удаление из корпуса паровоздушной смеси. Это объясняется тем, что к патрубку отвода паровоздушной смеси возможно поступление пара через зазоры между перегородками и корпусом, пара холостых проточек помимо трубного пучка, конденсата пара, стекающего по внутренней стенке корпуса. Все эти три потока приводят к «запариванию» отвода паровоздушной смеси, к накоплению ее в нижней части корпуса, что вызывает коррозию внутрикорпусных элементов, и ухудшению процесса теплообмена.
Известен подогреватель, включающий распределительную водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, поворотную водяную камеру, корпус с патрубком подвода пара, отвода его конденсата и патрубком отвода паровоздушной смеси, трубную систему с направляющими движение потока пара перегородками, часть труб трубной системы по всей их длине, установкой кожуха, выделена под охладитель паровоздушной смеси (воздухоохладитель). (Отраслевой каталог. Теплообменное оборудование паротурбинных установок. Часть I, 20-89-90, М., 1989, рис.74, с.86.)
По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.
Недостатком известного подогревателя, принятого за прототип, является незначительный перепад давления во входном отверстии при входе паровоздушной смеси из корпуса в воздухоочиститель, что приводит к локальному (из ограниченного объема корпуса) отводу в воздухоохладитель паровоздушной смеси. Из этого ограниченного объема паровоздушная смесь направляется в воздухоохладитель с незначительным процентным содержанием в ней воздуха. В остальном объеме корпуса происходит увеличение концентрации воздуха в паре, из-за конденсации пара и сложности «эвакуации» паровоздушной смеси из мест ее накопления, которое происходит по всему сечению корпуса, к месту входа ее в воздухоохладитель. Увеличение процентного содержания воздуха в паре приводит к ухудшению процесса теплообмена и интенсификации коррозии внутрикорпусных элементов конструкции. Кроме того, за счет использования в воздухоохладителе всей длины труб поверхности теплообмена первого хода уменьшается температурный напор в воздухоохладителе, что требует увеличения его поверхности теплообмена.
Заявляемое техническое решение позволяет за счет установки камеры, с размещенной в ней ограниченной по высоте части труб поверхности теплообмена первого хода при входе в них нагреваемой воды, а также выполнения в боковой стенке камеры равномерно по всей стенке расположенных дросселирующих входящую в камеру паровоздушную смесь отверстий позволяет повысить перепад давления между давлением пара в корпусе и камере, что, учитывая большие размеры камеры, (ширина боковой с дросселирующими отверстиями стенки камеры равна ширине фронта движения пара) позволяет паровоздушной смеси поступать в камеру из всего объема корпуса, расположенного перед ней. Такая организация поступления паровоздушной смеси в камеру исключает возможность образования в трубной системе плохо вентилируемых паром зон, в которых может накапливаться воздух и происходить интенсивная коррозия элементов конструкции. Благодаря разнице давлений в камере и корпусе паровоздушная смесь даже при нагрузках меньше номинальных поступает в камеру, где на трубах поверхности теплообмена пар конденсируется, концентрация воздуха в ограниченном объеме камеры возрастает, а объем паровоздушной смеси уменьшается, что позволяет эффективно отводить воздух из подогревателя. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить тепловую эффективность, срок службы и надежность подогревателя.
Предложен вертикальный пароводяной подогреватель, включающий распределительную водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, корпус с патрубком входа пара, выхода его конденсата и патрубком выхода паровоздушной смеси, трубную систему с направляющими перегородками, воздухоохладитель поверхностного типа, при этом часть длины всех труб поверхности теплообмена первого хода при входе в них нагреваемой воды размещена в камере, днище которой расположено в плоскости нормального уровня конденсата в корпусе, на вертикальной боковой стенке камеры со стороны входа пара (паровоздушной смеси) выполнены дросселирующие отверстия для входа паровоздушной смеси в камеру, создающие разницу давления между давлением в паровом объеме корпуса и внутри камеры. На камере, после прохода через нее паровоздушной смеси, установлен патрубок для ее отвода с повышенной концентрацией воздуха, а также предусмотрен патрубок выхода конденсата греющего пара, верхняя часть которого присоединена к днищу камеры, а нижняя часть размещена под уровнем конденсата в корпусе.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображен вертикальный подогреватель.
Пароводяной подогреватель включает водяную камеру 1 с патрубком 2 входа и патрубком 3 выхода нагреваемой воды, корпус 4 с патрубком входа пара 5 и выхода его конденсата 6, трубную систему 7 с направляющими перегородками 8, поворотную водяную камеру 9. Часть длины всех труб поверхности теплообмена первого хода при входе в них нагреваемой воды размещена в днище камеры 10, боковая стенка 11 камеры 10 имеет дросселирующие отверстия, а на противоположной боковой стенке камеры 10 установлен патрубок 12 выхода паровоздушной смеси. Для выхода конденсата из камеры 10 предусмотрен патрубок 13, верхняя часть которого 7 присоединена к днищу камеры 10, а нижняя кромка размещена над нормальным уровнем конденсата в корпусе 4. Трубы поверхности теплообмена, расположенные в камере 10, образуют воздухоохладитель поверхностного типа 14. 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.
Подогреватель работает следующим образом. Нагреваемая вода через патрубок 2 поступает во входную часть водяной камеры 1, откуда направляется в трубы поверхности теплообмена первого хода и через поворотную камеру 9 по трубам второго хода поступает в выходную часть водяной камеры 1 и далее через патрубок 3 выводится из подогревателя. При движении в трубах нагревается за счет тепла конденсации пара. Пар поступает в корпус подогревателя 4 через патрубок 5. Конденсат греющего пара стекает в нижнюю часть корпуса 4, накапливается в нем и при достижении нормального уровня отводится через патрубок 6. При движении потока пара сверху вниз и его конденсации на внешней стороне труб концентрация воздуха в паре возрастает и максимальная ее величина достигается перед боковой стенкой 11 камеры 10. Минимальное давление в камере 10 зависит от температуры поступающей в нее нагреваемой воды и суммарного сечения дросселирующих отверстий на боковой стенке 11. При минимальном сечении дросселирующих отверстий обеспечивается минимальное давление в камере 10, при максимальном перепаде давления нижняя часть объема корпуса 4 - камера 10. Таким образом, за счет выбора суммарного сечения дросселирующих отверстий создается определенный переход давления между камерой 10 и объемом нижней части корпуса 4. Дросселирующие отверстия равномерно располагаются по всей площади стенки 11, что позволяет осуществить вход паровоздушной смеси в камеру 10 из всего объема нижней части корпуса 4. Это обстоятельство по сравнению с локальным отводом воздуха из корпуса устраняет возможность образования застойных, плохо вентилируемых потоком пара зон. В камере 10 пар из паровоздушной смеси конденсируется на "холодных" трубах поверхности теплообмена, концентрация воздуха в ней возрастает, а объем уменьшается, что позволяет эффективно из ограниченного объема камеры 10 отводить паровоздушную смесь через патрубок 12. Для обеспечения отвода конденсата пара из камеры 10 установлен патрубок 13, нижняя часть которого размещена под уровнем конденсата в корпусе. Образовавшийся гидрозатвор не позволяет пару из нижней части корпуса поступать в камеру 10.