СЕПАРАТОР-ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЬ ТУРБИНЫ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ

Полезная модель относится к области сепарации и перегрева пара и может быть применена для турбин большой мощности, работающих на насыщенном паре.
Известен сепаратор-пароперегреватель, содержащий вертикальный корпус, размещенные в верхней части корпуса пароперегреватель, а под последним - сепарационные пакеты, центральную пароотводящую трубу, образующую со стенками корпуса входную кольцевую камеру с патрубком подвода парожидкостной смеси, коллектор подвода пара в сепарационные пакеты, патрубки для отвода пара в крышке и для жидкости в днище; входная кольцевая камера размещена между пароперегревателем и сепарационными пакетами, а коллектор подвода пара в последние образован стенками корпуса и торцами пакетов, SU 1206549.
В данном устройстве содержатся пучки теплообменных труб с продольным обтеканием их паром. Это обстоятельство обусловливает низкий коэффициент теплоотдачи и, соответственно, малую эффективность устройства.
Известен сепаратор-пароперегреватель турбины атомной электростанции, включающий корпус, в котором размещены сепаратор и пароперегреватель, содержащий пучки труб, объединенные посредством
концевых камер полусферической формы в кассеты прямоугольного, в частности, квадратного сечения; 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, US 4683842.
В данном устройстве, принятом за прототип настоящей полезной модели, обеспечивается поперечное обтекание теплообменных труб паром, что существенно повышает коэффициент теплоотдачи и, соответственно, эффективность устройства.
Однако сферическая форма концевых камер теплообменных труб не позволяет обеспечить компактное (без промежутков) сопряжение кассет друг с другом. Это приводит к уменьшению площади теплообменной поверхности в определенном объеме корпуса, что не позволяет обеспечить требуемую температуру перегрева пара без увеличения объема корпуса пароперегревателя.
Задачей настоящей полезной модели является увеличение площади теплообменной поверхности в единице объема корпуса пароперегревателя и повышение тем самым температуры перегрева пара.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что в сепараторе-пароперегревателе турбины атомной электрической станции, включающем корпус, в котором размещены сепаратор и пароперегреватель,
содержащий пучки теплообменных труб, объединенные посредством концевых камер в кассеты прямоугольного сечения, установленные 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 примыкают друг к другу, причем обращенные друг к другу грани блоков параллельны между собой.
Заявителем не выявлены технические решения, тождественные заявленной полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - продольный разрез сепаратора-пароперегревателя;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - продольный разрез кассеты;
на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3;
на фиг.5 - поперечный разрез двух соседних, сопряженных между собой кассет.
Сепаратор-пароперегреватель турбины атомной электрической станции включает корпус 1, в котором размещены сепаратор 2 и пароперегреватель 3, содержащий пучки теплообменных труб 4, объединенных посредством концевых камер 5 в кассеты 6 прямоугольного сечения, установленные в
корпусе 1 параллельно его вертикальной оси 7. Концевые камеры 5 кассет 6 выполнены в виде полых прямоугольных параллелепипедов, при этом боковые грани концевых камер 5 примыкают друг к другу. Кассеты 6 сгруппированы в два блока 8 и 9 прямоугольного сечения. Обращенные друг к другу грани блоков 8 и 9 параллельны между собой. Пространство между блоками 8 и 9 является коллектором входа 10 пара в пароперегреватель 3. Коллектор 10 имеет боковые стенки 11 и верхнюю перегородку 12. Пространство между блоками 8 и 9 и корпусом 1 является коллектором 13 выхода пара из пароперегревателя 3. Кассеты 6 имеют боковые стенки 14 и 15, соединенные между собой по высоте пучка теплообменных труб 4 и стяжками 16. Зазор между боковыми стенками соседних кассет на входе пара в кассеты 6 из коллектора 10 перекрыт планками 17. К концевым камерам присоединены трубы 18 подвода греющего пара и трубы 19 отвода конденсата. Сепаратор 2 выполнен из сепарационных блоков 20, каждый из которых включает пакеты сепарационных жалюзи 21. Сепарационные блоки соединены с трубами 22 слива сепарата. На корпусе 1 установлены патрубок 23 входа нагреваемого пара в устройство и патрубок 24 выхода из устройства перегретого пара.
Сепаратор пароперегреватель (СПП) работает следующим образом:
Влажный пар из части высокого давления паровой турбины (на чертежах не показана) через патрубок 23 входит в нижнюю часть СПП под
сепаратором 2, откуда пар поступает в сепарационные блоки 20. Влажный пар, проходя через пакеты жалюзи 21 осушается, отсепарированная влага через трубы слива сепарата 22 отводится из СПП. Сухой пар из сепарационных блоков 20 поступает в коллектор входа 10, и далее в кассеты 6 блоков 8 и 9. В кассетах 6 нагреваемый пар проходит в пространстве между теплообменными трубами 4 и перегревается за счет тепла греющего пара, поступающего в теплообменные трубы 4. Из блоков 8 и 9 перегретый пар поступает в коллектор 13, выходит из СПП через патрубок 24 и направляется к части низкого давления паровой турбины (на чертежах не показана). Конденсат греющего пара по трубам 19 отводится из СПП.
Благодаря тому, что концевые камеры 5 выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов, сгруппированных в два блока, причем боковые грани камер примыкают друг к другу, обеспечивается компактное (без промежутков) сопряжение кассет 6 друг с другом. Вследствие этого увеличивается площадь теплообменной поверхности в единице объема корпуса 1. Таким образом обеспечивается получение более высокой температуры перегрева пара без увеличения объема корпуса 1.
При повышении температуры перегрева увеличивается коэффициент полезного действия (КПД) турбины и экономичность атомной электростанции в целом. Расчеты вариантов СПП были выполнены при
исходных данных по проекту СПП для турбины Ленинградской атомной электростанции. Согласно имеющимся данным увеличение температуры перегрева на 10 градусов приводит к повышению КПД на 0,3%. Результаты расчетов приведены в таблице.
Наименование характеристики
Размерность
Величина
Прототип US 4683842
Полезная модель
Расход влажного пара на СПП
т/ч
519.7
519.7
Давление влажного пара на входе в СПП
МПа
0.335
0.335
Температура пара на входе
°С
137.4
137.4
Влажность пара на входе
%
15
15
Температура пара на выходе из СПП
°С
260.9
272.4
Внутренний диаметр корпуса
мм
4130
4130
Длина теплообменных труб
мм
2000
2000
Количество труб в СПП
шт
7956
12168
Температура перегретого пара
°С
263
274.5
КПД энергоблока
%
34.0
34.15
Электрическая мощность одного энергоблока
МВт
1000
1001.5