ПУСКОВОЕ СЕПАРАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО ПРЯМОТОЧНОГО ПАРОВОГО КОТЛА

Область использования
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в пусковых схемах прямоточных паровых котлов.
Известно выбранное в качестве прототипа заявляемой полезной модели пусковое сепараторное устройство прямоточного парового котла, содержащее по меньшей мере один сепаратор влажного пара, соединенный по осушенному пару со входным коллектором пароперегревателя котла, а по отсепарированной влаге - с расположенным ниже сепаратора и оборудованным регулятором уровня влаги сливным коллектором, верхняя часть которого также соединена с указанным входным коллектором пароперегревателя, причем указанный сепаратор выполнен в виде вертикального цилиндрического корпуса с расположенным в его средней части по меньшей мере одним тангенциальным патрубком подвода влажного пара, со стороны верхнего торца - частично расположенным внутри корпуса патрубком отвода осушенного пара, в нижней части - патрубком отвода отсепарированной влаги, а внутри корпуса - трубчатой вставкой и в нижней части крестовиной, на которой установлен с кольцевым зазором относительно стенки корпуса перфорированный диск (RU 53755, F22B 37/30, 2006 [1]). К недостаткам указанного прототипа можно отнести его высокое гидравлическое сопротивление сепараторов устройства из-за относительно малого диаметра внутренней трубчатой вставки, расположенной в средней части корпуса сепаратора, и возможность уноса с осушенным паром части капельной влаги, отраженной горизонтальной стенкой верхнего торца сепаратора, через которую пропущен патрубок отвода осушенного пара.
Раскрытие полезной модели
Достигаемый полезной моделью технический результат заключается в уменьшении гидравлического сопротивления сепараторов устройства и снижении степени возможного уноса потоком осушенного пара части отсепарированной капельной влаги.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в пусковом сепараторном устройстве прямоточного парового котла, содержащем по меньшей мере один сепаратор влажного пара, соединенный по осушенному пару со входным коллектором пароперегревателя котла, а по отсепарированной влаге - с расположенным ниже сепаратора и оборудованным регулятором уровня влаги сливным коллектором, верхняя часть которого также соединена с указанным входным коллектором пароперегревателя, причем указанный сепаратор выполнен в виде вертикального цилиндрического корпуса с расположенным в его средней части по меньшей мере одним тангенциальным патрубком подвода влажного пара, со стороны верхнего торца - частично расположенным внутри корпуса патрубком отвода осушенного пара, в нижней части - патрубком отвода отсепарированной влаги, а внутри корпуса - трубчатой вставкой и в нижней части крестовиной, на которой установлен с кольцевым зазором относительно стенки корпуса перфорированный диск, согласно полезной модели трубчатая вставка установлена в верхней части корпуса и в своей нижней части имеет примыкающую к стенке корпуса отбортовку для создания в кольцевом пространстве между корпусом и указанной вставкой ловушки пристенной влаги, а снаружи корпуса в зоне нижней части указанной ловушки предусмотрен патрубок для отвода уловленной в ней влаги, соединенный с указанным сливным коллектором. При этом корпус сепаратора влажного пара в зоне расположения внутренней части патрубка отвода осушенного пара предпочтительно имеет конусообразную или полусферическую форму.
Причинно-следственная связь между отличительными признаками полезной модели и достигаемым техническим результатом заключается в том, что преобразование трубчатой вставки в ловушку пристенной влаги в верхней части корпуса сепаратора позволяет, с одной стороны, существенно уменьшить его гидравлическое сопротивление за счет увеличения диаметра вставки до величины, близкой к внутреннему диаметру корпуса сепаратора, а, с другой стороны, - препятствовать захвату отсепарированной в верхней части корпуса пристенной влаги потоком осушенного пара. Придание же верхней части корпуса конусообразной или полусферическую формы позволяет в большей степени ориентировать движение пленки отсепарированной пристенной влаги к указанной ловушке.
Краткое описание фигур чертежа
На фиг.1 схематически изображено в целом пусковое сепараторное устройство согласно полезной модели; на фиг.2 - сепаратор влажного пара в виде сбоку.
Подробное описание полезной модели
к
в
к
вк
к
дк
к
Пусковое сепараторное устройство прямоточного парового котла (не показан) содержит в данном случае два сепаратора 1 влажного пара. Каждый из указанных сепараторов 1 соединен (фиг.1) по осушенному пару линией 2 со входным коллектором 3 пароперегревателя котла (не показаны), а по отсепарированной влаге линиями 4, 5 - с расположенным ниже сепаратора 1 сливным коллектором 6, имеющего вертикальную трубчатую форму. Верхняя часть указанного сливного коллектора 6 соединена с линией 7 отвода осушенного пара во входной коллектор 3 пароперегревателя, а нижняя часть - с линией 8 отвода отсепарированной влаги. Указанный сливной коллектор 6 оборудован регулятором уровня влаги в виде установленного на линии 8 регулирующего клапана 9, исполнительный орган которого соединен с датчиками 10, 11 соответственно верхнего и нижнего предельных уровней влаги в коллекторе 6. Верхняя и нижняя часть сливного коллектора 6 соединены демпфирующей трубой 12. Каждый из сепараторов 1 выполнен в виде вертикального цилиндрического корпуса 13, имеющего внутренний диаметр d (фиг.2), с расположенными в его средней части двумя тангенциальными патрубками 14 подвода влажного пара. Указанные - патрубки 14 расположены каждый в направлении сверху вниз под углом α=(10÷20)° к горизонтали. Корпус 13 сепаратора 1 со стороны его верхнего торца имеет патрубок 15 отвода осушенного пара, причем указанный патрубок 15 частично расположен внутри корпуса 13. В нижней части корпус 13 снабжен патрубком 16 отвода отсепарированной влаги и дренажным патрубком 17. Внутри корпуса 13 в его верхней части расположена трубчатая вставка 18, имеющая примыкающую к стенке корпуса 13 отбортовку 19 для создания в кольцевом пространстве между корпусом 13 и указанной вставкой 18 ловушки 20 пристенной влаги. При этом внутренний диаметр трубчатой вставки 18 составляет d=(0,7÷0,9)d, а величина зазора между вставкой 18 и корпусом 13, образующего ловушку 20, составляет S=(10÷30) мм. В нижней части корпуса 13 предусмотрена крестовина 21, на которой установлен перфорированный диск 22 меньшего диаметра относительно d. Величина кольцевого зазора между указанным диском 22 и корпусом 13 сепаратора 1 составляет S=(0,2÷0,4)d. Снаружи корпуса 13 в зоне нижней части указанной ловушки 20 предусмотрен патрубок 23 для отвода уловленной в ней влаги, соединенный с указанным сливным коллектором 6 (фиг.1). Корпус 13 сепаратора 1 в зоне расположения внутренней части патрубка 15 отвода осушенного пара имеет конусообразную или полусферическую (не показана) форму.
Работа устройства
Пусковое сепараторное устройство прямоточного парового котла согласно полезной модели работает следующим образом. Пароводяная смесь подводится в корпус 13 каждого сепаратора 1 через два тангенциальных патрубка 14. Вошедший поток пароводяной смеси приобретает вращательное движение, влага выпадает на стенку корпуса 13 и в виде пленки перемещается вниз, а пар направляется по центральной части корпуса 13 к патрубку 15 отвода осушенного пара, откуда поступает через линию 7 отвода осушенного пара во входной коллектор 3 пароперегревателя котла. При этом сепаратор 1 работает без уровня воды в корпусе 13. Ловушка 20 в сочетании с расположением части отводящего патрубка 15 внутри корпуса 13 («воротник») препятствует захвату отсепарированной в верхней части корпуса 13 пристенной влаги потоком осушенного пара, что существенно повышает степень его сухости на выходе из патрубка 15. Повышение эффективности улавливания ловушкой 20 отсепарированной влаги обеспечивается конусообразной или полусферической формой торцевой стенки корпуса 13 в зоне расположения внутренней части патрубка 15 отвода осушенного пара. Такая форма торцевой стенки корпуса 13 вследствие изменения угла встречи влажнопарового потока со стенкой с 90° (при плоско-перпендикулярной форме торцевой стенки) на острый угол (при конусообразной или полусферической форме торцевой стенки) способствует организации движения большей части отсепарированной при ударе об эту стенку влаги не навстречу паровому потоку, а вдоль стенки в ловушку 20. Последняя имеет внутренний диаметр, близкий к внутреннему диаметру корпуса 13, что практически на приводит к увеличению гидравлического сопротивления сепараторов 1. Уловленная влага из ловушки 20 отводится через патрубок 23 и линии 4 в нижнюю часть водяного объема сливного коллектора 6. Крестовина 21 прекращает винтовое движение водяной пленки по стенке корпуса 13 и переводит его в аксиальное. Влага через кольцевой зазор между перфорированным диском 22 и корпусом 13 стекает в нижнюю часть последнего. Часть пара, прошедшего в указанный зазор вместе с влагой, выходит обратно вверх через отверстия в перфорированном диске 22. Отсепарированная в сепараторах 1 вода через их выходные патрубки 16 свободно сливается в расположенный ниже сливной коллектор 6 через его приемные радиальные патрубки (не показаны), расположенные на высоте ~3 м от верхнего донышка сливного коллектора 6. Пар, захваченный из сепараторов 1, отделяется от влаги в паровом пространстве сливного коллектора 6 и по линии 7 (дыхательная труба) отводится во входной коллектор 3 пароперегревателя. Уровень воды в сливном коллекторе 6 поддерживается на сбросе клапаном 9 по показаниям датчиков 10, 11 соответственно верхнего и нижнего предельных уровней влаги в коллекторе 6. Поддержание уровня должно исключить заполнение водой подводящих труб от сепаратора 1.
Таким образом, пусковое сепараторное устройство согласно полезной модели в пусковых схемах при высокой степени сухости выдаваемого пара (сведен к минимуму вторичный унос влаги паровым потоком) и небольшом гидравлическом сопротивлении обеспечивает надежную работу прямоточного котла при пусках как на номинальном, так и на скользящем давлении во всем пароводяном тракте, предотвращая попадание улавливаемой влаги в пароперегреватель и обеспечивая с помощью сливного коллектора ее регулируемый сброс.