КОНДЕНСАТОР ПАРА С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ И ТЕПЛООБМЕННЫМИ ТРУБАМИ ТИПА ТРУБ ФИЛЬДА

Область использования
Полезная модель относится к области теплоэнергетической, химической, холодильной и других отраслей промышленности и может быть использована для конденсации пара с примесью многокомпонентных неконденсирующихся газов, парогазовых смесей (ПГС) с различными температурами насыщения компонентов, в частности, при создании конденсаторов пара с воздушным охлаждением для энергетических всережимных парогазовых установок - теплоэнергоцентралей (ПГУ-ТЭЦ).
Уровень техники
Известен принятый в качестве прототипа заявляемой полезной модели конденсатор пара с воздушным охлаждением, содержащий по меньшей мере одну двухскатную пару секционированных теплообменных пучков, под которыми установлен вентилятор для создания потока охлаждающего воздуха, причем каждый из указанных теплообменных пучков содержит горизонтальные камеры и подключенные к ним расположенные наклонно к вертикали теплообменные трубы с внешним оребрением (ОСТ 26-02-537-79 - [1]).
Одним из основных недостатков данного прототипа является низкая эффективность тепло- и массообмена при конденсации многокомпонентной ПГС из-за неравномерного распределения пара по теплообменным трубам в соответствующей камере и отрицательного влияния на теплообмен остающихся в паре неконденсирующихся газов (воздуха). Низкая эффективность теплообмена ведет к необходимости увеличения суммарной поверхностью теплообменных труб. С увеличением длины труб повышаются потери давления, что также является негативным фактором при оценке эффективности работы конденсатора. Серьезным недостатком прототипа является образование тумана внутри теплообменных труб, что увеличивает потери конденсата в виде микрочастиц влаги, уносимых из конденсатора с неконденсирующимися газами. Серьезным недостатком прототипа является также переохлаждение конденсата в зимний период, что приводит к его заледенению с необходимостью аварийного отключении энергоблока.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является повышение эффективности работы конденсатора пара с воздушным охлаждением, а достигаемыми техническими результатами - улучшение тепло- и массообмена при конденсации многокомпонентной ПГС на стенках внутри теплообменных труб; предотвращение образования тумана в потоке ПГС с исключением тем самым уноса из конденсатора микрочастиц влаги с неконденсирующимися газами и предотвращение заледенения конденсата в зимний период.
Решение указанной задачи и достижение указанных технических результатов обеспечивается тем, что в конденсаторе пара с воздушным охлаждением, содержащем по меньшей мере одну двухскатную пару секционированных теплообменных пучков, под которыми установлен вентилятор для создания потока охлаждающего воздуха, причем каждый из указанных теплообменных пучков содержит горизонтальные камеры и подключенные к ним расположенные наклонно к вертикали теплообменные трубы с внешним оребрением, согласно полезной модели каждая теплообменная труба выполнена в виде трубы Фильда, у которой вход внутренней трубы соединен с парораспределительной камерой, расположенной в нижней части теплообменного пучка, выход наружной трубы - с конденсатосборной камерой, расположенной также в нижней части теплообменного пучка над парораспределительной камерой, в верхней части теплообменного пучка предусмотрена промежуточная камера, соединяющая выходы внутренних труб с кольцевыми пространствами между внутренними и наружными трубами, причем в верхней части промежуточной и конденсатосборной камер предусмотрены патрубки для удаления из парогазовой смеси неконденсирующихся газов, а в нижней части парораспределительной камеры предусмотрен патрубок для дополнительного отвода конденсата, образующегося в результате предварительного охлаждения пара во внутренних трубах труб Фильда.
Причинно-следственная связь между основными отличительными признаками полезной модели и указанными техническими результатами заключается в следующем. Улучшение тепло- и массообмен при конденсации многокомпонентной ПГС на стенках внутри теплообменных труб, происходит, во-первых, за счет того, что наличие промежуточной камеры в верхней части пучка обеспечивает перемешивание паровых потоков, выходящих из внутренних труб перед их поступлением в межтрубные пространства труб Фильда, и, во-вторых, за счет того, что удаление части неконденсирующихся газов из промежуточных камер непосредственно перед поступлением ПГС в основную, оребренную поверхность теплообмена улучшает условия теплоотвода от конденсирующегося пара к оребренной наружной стенке трубы Фильда.
Перечисленные признаки способствуют также предотвращению образования тумана внутри теплообменных труб за счет того, что холодный воздух на наружных поверхностях труб контактирует уже с частично охлажденным паром.
Предотвращение заледенения конденсата также достигается совокупностью приведенных выше признаков полезной модели вследствие того, что контактирующий с наружной стороны в зимнее время с холодным воздухом конденсат, образующийся в кольцевом межтрубном пространстве трубы Фильда, с внутренней стороны межтрубного пространства контактирует с горячим паром, препятствующем заледенению конденсата.
Краткое описание фигур чертежа
На фиг.1 изображен общий вид конденсатора с воздушным охлаждением согласно полезной модели; на фиг.2 - секция с трубой Фильда в укрупненном масштабе.
Подробное описание полезной модели
Конденсатор пара с воздушным охлаждением согласно полезной модели содержит в данном примере одну двухскатную пару секционированных теплообменных пучков 1.1, 1.2, под которыми установлен вентилятор 2 для создания потока охлаждающего воздуха (фиг.1). Каждый из указанных теплообменных пучков 1.1, 1.2 содержит горизонтальные парораспределительные и конденсатосборные камеры (фиг.2) соответственно 3.1, 3.2 (не показана) и 4.1, 4.2 (не показана) и подключенные к ним расположенные наклонно к вертикали в данном примере два ряда теплообменных труб 5 с внешним оребрением 6. Угол наклона труб 5 к вертикали в каждом из указанных пучков составляет (25…35)°. При этом каждая теплообменная труба 5 выполнена в виде трубы Фильда (фиг.2), у которой вход внутренней трубы 7 соединен с парораспределительными камерами 3.1, 3.2, расположенными в нижней части теплообменных пучков 1.1 и 1.2, выход наружной трубы 8 - с конденсатосборными камерами 4.1, 4.2, расположенными также в нижней части теплообменных пучков 1.1, 1.2 над парораспределительными камерами 3.1., 3.2. Парораспределительные камеры 3.1, 3.2 снабжены патрубками 9.1, 9.2 (не показан) (фиг.2) для подвода пара с примесью неконденсирующихся газов (воздуха) от паровых коллекторов 10.1, 10.2 по линиям 11.1, 11.2 (фиг.1). Конденсатосборные камеры 4.1, 4.2 снабжены патрубками 12.1, 12.2 (не показан) для отвода конденсата в конденсатосборные коллекторы 13.1, 13.2 по линиям 14.1, 14.2 (фиг.1). В нижней части парораспределительных камер 3.1, 3.2 (фиг.2) предусмотрены патрубки 15.1, 15.2 (не показан) для дополнительного отвода в коллекторы 13.1, 13.2 по линиям 16.1, 16.2 и 14.1, 14.2 конденсата, образующегося в результате предварительного охлаждения пара во внутренних трубах 7 труб Фильда. В верхней части теплообменных пучков 1.1, 1.2 предусмотрены промежуточные камеры 17.1, 17.2 (не показана), соединяющие выход внутренней трубы 7 с кольцевыми пространствами 18.1, 18.2 (не показано) между внутренней и наружной трубами 7, 8 труб Фильда. На промежуточных камерах 17.1, 17.2 предусмотрены патрубки 19.1, 19.2 (не показан) для удаления с помощью вакуумного насоса (не показан) части неконденсирующихся газов из ПГС перед подачей ее в кольцевое пространство 18, являющееся основной зоной теплообмена. В верхней части конденсатосборных камер 4.1, 4.2 предусмотрены патрубки 20.1, 20.2 для отвода с помощью вакуумного насоса (не показан) другой части неконденсирующихся газов для предварительной деаэрации конденсата.
Работа конденсатора
Конденсатор воздушного охлаждения согласно полезной модели работает следующим образом. Пар с примесью неконденсирующихся газов (ПГС) из паровых коллекторов 10.1, 10.2 по линиям 11.1, 11.2 входит в парораспределительные камеры 3.1, 3.2 и проходит по внутренним трубам 7 труб Фильда, из которых поступает в промежуточные камеры 17.1, 17.2, где потоки перемешиваются, компенсируя температурную разверку из-за неравномерного распределения при входе во внутренние трубы 7 из камер 10.1, 10.2. Кроме того, из верхней части промежуточных камер 17,1, 17.2 через патрубки 19., 19.2 удаляется часть неконденсирующихся газов, а остальной поток ПГС поворачивает на 180° и входят в кольцевые пространства 18.1, 18.2 между внутренними трубами 7 и наружными трубами 8 труб Фильда, где и происходит основной интенсивный процесс охлаждение и конденсация пара. Образующийся конденсат сливается в конденсатосборные камеры 4.1, 4.2, откуда через патрубки 12.1, 12.2 отводится по линиям 14.1, 14.2 в конденсатосборные коллекторы 13.1, 13.2. Часть конденсата, попадающая в парораспределительные камеры 3.1, 3.2, выводится из них через патрубки 15.1, 15.2 и конденсатоотводчик (не показан) по линиям 16.1, 16.2 и 14.1, 14.2 в те же конденсатосборные коллекторы 13.1, 13.2.