Сепаратор-пароперегреватель

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в системе сепарации и перегрева пара паровых турбин.
Известен сепаратор-пароперегреватель паровой турбины, включающий корпус с расположенными в нем сепаратором с патрубками подвода нагреваемого пара и отвода сепарата и перегретого пара, пароперегревателем, выполненным в виде пучков теплообменных труб, объединенных подводящей и отводящей камерами в кассеты. Подводящие и отводящие камеры кассет соединены трубами с наружными паровыми камерами с патрубками подвода греющего пара и водяными камерами с патрубками отвода конденсата греющего пара. Патрубок подвода греющего пара установлен на верхней образующей наружной паровой камеры и выполнен в виде цилиндра (РТМ 108.020.107-84, «Сепараторы-пароперегреватели турбин АЭС», Расчет и проектирование, Л., НПО ЦКТИ, 1986, с. 70).
Недостатком известного сепаратора-пароперегревателя является неравномерный расход пара по трубам из наружной паровой камеры на кассеты, вследствие разного гидравлического сопротивления труб подвода греющего пара к кассетам, вихреобразования в наружных паровых камерах и нерационального использования динамического напора струи пара, что приводит к снижению экономичности работы сепаратора-пароперегревателя.
Известен сепаратор-пароперегреватель паровой турбины, содержащий корпус с расположенным в нем сепаратором с патрубками подвода нагреваемого пара и отвода сепарата и перегретого пара, пароперегревателем, выполненным в виде пучков теплообменных труб, объединенных подводящей и отводящей камерами в кассеты. Подводящие и отводящие камеры кассет соединены трубами с наружными паровыми камерами с патрубками подвода греющего пара и водяными камерами с патрубками отвода конденсата греющего пара. Патрубок подвода греющего пара установлен на верхней образующей наружной паровой камеры и имеет цилиндрическую форму проходного сечения (Денисов К.Н. «Оптимизация конструкции СПП для перспективных блоков АЭС с реакторами ВВЭР повышенной экономичности и надежности», Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Санкт-Петербург, НПО ЦКТИ, 2013, с. 155).
Недостатком известного сепаратора-пароперегревателя, принятого за прототип, является сниженная экономичность вследствие неустойчивой работы и разного гидравлического сопротивления труб подвода греющего пара к кассетам, вихреобразования и неравномерного распределения давления пара на входе в трубы от внешней паровой камеры.
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 технические решения, характеризующие признаками тождественными или эквивалентно предлагаемым. При этом предлагаемые технические решения не вытекают явным для специалиста образом из известного уровня техники и определенного заявителем.
Заявленное решение позволяет повысить экономичность работы сепаратора-пароперегревателя. Установка патрубка подвода греющего пара на нижней образующей наружной паровой камеры и выполнение его расширяющимся позволяет обеспечить более равномерную раздачу пара в наружной паровой камере, снизить гидравлическое сопротивление по трассе греющего пара в пароперегревателе, повысить давление и температуру греющего пара. Установка внутреннего цилиндра в патрубке подвода нагреваемого пара с эксцентриситетом, смещенным в сторону верхней образующей патрубка, и, соединенным с патрубком отвода сепарата внутренним кожухом, позволяет снизить влажность и повысить температуру нагреваемого пара, уменьшить расход греющего пара, необходимый для перегрева нагреваемого пара.
Предложен сепаратор-пароперегреватель паровой турбины, включающий расположенные в корпусе сепарационное устройство с патрубками подвода нагреваемого пара и отвода сепарата и перегретого пара, пароперегреватель, выполненный в виде пучков теплообменных труб, объединенных в кассеты с подводящей и отводящей камерами, установленные в корпусе и соединенные трубами с наружными паровыми и водяными камерами с патрубками подвода пара и отвода конденсата греющего пара, при этом патрубок подвода греющего пара установлен на нижней образующей наружной паровой камеры и выполнен расширяющимся, а патрубок подвода нагреваемого пара снабжен внутренним цилиндром, установленным с эксцентриситетом, смещенным в сторону верхней образующей патрубка и соединенным с патрубком отвода сепарата внутренним кожухом.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображен сепаратор-пароперегреватель, на фиг. 2 - вид А по фиг. 1.
Сепаратор-пароперегреватель паровой турбины включает расположенные в корпусе 1 сепарационное устройство 2 с патрубком подвода нагреваемого пара 3 и отвода сепарата 4 и отвода перегретого пара 5, пароперегреватель 6, выполненный в виде пучков теплообменных труб, объединенных в кассеты 7 с подводящей камерой 8 и отводящей камерой 9. Подводящая камера 8 соединена трубами 10 и 11 с наружной паровой камерой подвода греющего пара 12. Отводящая камера 9 соединена трубами 13 и 14 с наружной камерой отвода конденсата греющего пара 15. На наружных камерах 12 и 15 установлены патрубки подвода греющего пара 16 и отвода конденсата греющего пара 17 соответственно. Патрубок подвода греющего пара 16 установлен на нижней образующей наружной паровой камеры 12 и выполнен расширяющимся. Влага, содержащаяся в нагреваемом паре, сосредоточена в виде пленки и крупных капель в пристенном, достаточно узком слое. Для ее удаления патрубок подвода нагреваемого пара 3 снабжен внутренним цилиндром 18, установленным с эксцентриситетом, смещенным в сторону верхней образующей патрубка подвода нагреваемого пара 3 для обеспечения устойчивого отвода влаги. Диаметр внутреннего цилиндра 18 составляет часть от диаметра патрубка подвода нагреваемого пара 3, обеспечивающую свободный захват и отвод пристенной влаги. Патрубок подвода нагреваемого пара 3 соединен с патрубком отвода сепарата 4 внутренним кожухом 19.
Сепаратор-пароперегреватель работает следующим образом.
Греющий пар через патрубок подвода 16 поступает в наружную паровую камеру 12, далее поступает в пароперегреватель 6 по трубам 10 и 11 через подводящие камеры 8 в кассеты 7. Греющий пар конденсируется внутри теплообменных труб кассет 7, отдавая свое тепло нагреваемому пару, проходящему в межтрубном пространстве пароперегревателя 6. Далее образовавшийся конденсат сливается в отводящую камеру 9 и по трубам 13 и 14 сливается в наружную камеру отвода конденсата греющего пара 15 и, далее через патрубок отвода конденсата греющего пара 17 отводится в тракт тепловой схемы. Греющий пар, проходя через патрубок 16, расширяется, уменьшая величину вихреобразования в наружной камере 12, повышая давление и температуру нагреваемого пара. Кроме того, поток греющего пара поворачивается и без вихреобразования поступает к верхним трубам 10. Имеющийся динамический напор струи греющего пара компенсирует увеличенное гидравлическое сопротивление верхних труб 10 и, тем самым, обеспечивает более равномерный расход греющего пара на кассеты 7 и, как следствие, одинаковую температуру конденсата греющего пара в кассетах 7, что снижает термопульсации и повышает экономичность работы сепаратора-пароперегревателя. Влага, движущаяся в пристенном слое по внутренней образующей патрубка подвода нагреваемого пара 3 попадает на наружную поверхность внутреннего цилиндра 18, стекает по ней в нижнюю часть патрубка подвода нагреваемого пара 3, откуда сливается по внутреннему кожуху 19 в патрубок отвода сепарата 4. Далее нагреваемый пар поступает в корпус 1 сепаратора-пароперегревателя на сепарационное устройство 2, где происходит отделение остаточной влаги от пара и, далее отсепарированная влага отводится из корпуса 1 через патрубок 4 в тракт тепловой схемы. Осушенный пар поступает на наружную поверхность кассет 7, перегревается, и, далее через патрубок 5 отводится в следующий цилиндр турбины.