ПОДОГРЕВАТЕЛЬ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ СИСТЕМЫ РЕГЕНЕРАЦИИ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ
HIGH-PRESSURE HEATER OF REGENERATION SYSTEM OF STEAM TURBINE

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях.
В системах регенерации паровых турбин тепловых электростанций питательную воду подогревают в последовательно установленных по ходу последней подогревателях высокого давления отборным паром этих турбин. С целью повышения эффективности систем регенерации, часть питательной воды после последнего подогревателя направляют в первый подогреватель, где ее дополнительно подогревают за счет охлаждения перегретого пара соответствующего отбора и затем возвращают в основной поток питательной воды, температура которой за счет этого возрастает. Таким образом, в первом подогревателе отборным паром турбины подогревают основной и дополнительный потоки питательной воды.
Известен подогреватель высокого давления системы регенерации паровой турбины, содержащий горизонтальный корпус с трубчатыми поверхностями теплообмена, первая из которых подключена концами труб к горизонтальным коллекторам основного потока питательной воды, а трубы второй поверхности теплообмена соединены с коллекторами дополнительного потока питательной воды и установлены в кожухе, соединенном входным участком с патрубком подвода греющего пара, а выходным - с межтрубным пространством первой поверхности теплообмена (см. US 4635588, кл. F22B 33/00, 13.01.1987).
Недостатком известного подогревателя высокого давления является его повышенная металлоемкость, так как в нем для размещения второй поверхности теплообмена удлиняют горизонтальный корпус. При этом подогреватели с горизонтальным расположением корпуса характеризуются низкими скоростями пара в межтрубном пространстве первой поверхности теплообмена, что снижает интенсивности теплообмена в этой поверхности и повышает ее металлоемкость.
Кроме того, в известном подогревателе, чтобы чрезмерно не удлинять горизонтальный корпус, вторая поверхность теплообмена выполнена в виде короткой бухты спиральных змеевиков, послойно навитых на центральную оправку. В бухте спиральных змеевиков можно обеспечить интенсивный теплообмен, но такая поверхность теплообмена сложна в изготовлении.
К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных (прототипом) является подогреватель высокого давления системы регенерации паровой турбины, содержащий вертикальный корпус с трубчатыми поверхностями теплообмена, первая из которых подключена концами труб к вертикальному коллектору основного потока питательной воды, а трубы второй поверхности теплообмена соединены с камерой дополнительного потока питательной воды и установлены в кожухе, соединенном входным участком с патрубком подвода греющего пара, а выходным - с межтрубным пространством первой поверхности теплообмена (см. RU 2100693, кл. F22D 1/32, 27.12.1997).
В таком подогревателе вторая поверхность теплообмена размещена в проемах, образованных первой поверхностью теплообмена, то есть без увеличения длины корпуса. Кроме того, в прототипе применяется не горизонтальный, а вертикальный корпус, в котором легче обеспечить повышенные скорости греющего пара, а значит и интенсивный теплообмен в подогревателе, снижающий металлоемкость поверхностей теплообмена.
Однако в прототипе патрубок подвода греющего пара, имеющий высокую температуру, установлен на толстостенном корпусе, что усложняет изготовление подогревателя, так как при этом требуются мероприятия для снижения термических напряжений до допустимых значений в месте его установки. При этом камера дополнительного потока питательной воды расположена в труднодоступной нижней части корпуса, что, практически, исключает ревизию и ремонт узлов соединения труб второй поверхности теплообмена с этой камерой.
Таким образом, недостатком подогревателя высокого давления системы регенерации паровой турбины, принятого в качестве прототипа, является его пониженные технологичность и ремонтопригодность.
Технической задачей изобретения является повышение технологичности и ремонтопригодности подогревателя высокого давления системы регенерации паровой турбины.
Техническая задача решается в подогревателе высокого давления системы регенерации паровой турбины, содержащем вертикальный корпус с трубчатыми поверхностями теплообмена, первая из которых подключена концами труб к вертикальному коллектору основного потока питательной воды, а трубы второй поверхности теплообмена соединены с камерой дополнительного потока питательной воды и установлены в кожухе, соединенном входным участком с патрубком подвода греющего пара, а выходным - с межтрубным пространством первой поверхности теплообмена, при этом снаружи на корпусе закреплена несущая вертикальная обечайка, на которой установлена камера дополнительного потока нагреваемой воды, а патрубок подвода греющего пара закреплен на боковой стенке этой обечайки.
Кроме того, выходной участок кожуха может быть установлен в направляющем стакане с образованием зазора, посредством которого кожух соединен с межтрубным пространством первой поверхности теплообмена.
Установка снаружи на корпусе несущей вертикальной обечайки и закрепление патрубка подвода греющего пара на боковой стенке этой обечайки не требует мероприятий для снижения термических напряжений до допустимых значений в месте его установки, так как обечайка, рассчитанная на те же параметры, имеет толщину стенки, намного меньшую толщины стенки корпуса. При этом установка камеры дополнительного потока нагреваемой воды на несущей обечайке значительно упрощает технологию сборки второй поверхности теплообмена, а также ревизию и ремонт узлов соединения труб этой поверхности с камерой, так как последняя расположена не внутри корпуса, как это было в прототипе, а снаружи корпуса.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид подогревателя высокого давления системы регенерации паровой турбины; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
Подогреватель высокого давления системы регенерации паровой турбины содержит вертикальный корпус 1 с трубчатыми поверхностями теплообмена 2 и 3. Первая поверхность 2 теплообмена подключена концами труб к вертикальному коллектору основного потока питательной воды, который имеет входной участок 4 и выходной участок 5. Трубы второй поверхности 3 теплообмена выполнены U-образными и соединены с камерой дополнительного потока питательной воды, которая имеет входной участок 6 и выходной участок 7. При этом трубы второй поверхности 3 теплообмена установлены в кожухе, который имеет входной участок 8 и выходной участок 9. Кожух входным участком 8 соединен с патрубком 10 подвода греющего пара, а выходным участком 9 - с межтрубным пространством первой поверхности 2 теплообмена. Выходной участок 9 кожуха установлен в направляющем стакане 11 с образованием зазора 12, посредством которого кожух соединен с межтрубным пространством первой поверхности 2 теплообмена.
Снаружи на корпусе 1 закреплена несущая вертикальная обечайка 13, на которой установлена камера дополнительного потока питательной воды. Патрубок 10 подвода греющего пара закреплен на боковой стенке обечайки 13.
В процессе эксплуатации подогревателя в нижней части корпуса 1 поддерживается уровень 14 конденсата. Верхние участки труб первой поверхности 2 теплообмена, расположенные над уровнем 14 конденсата, служат для конденсации греющего пара, а нижние участки труб первой поверхности 2 теплообмена оказываются в конденсате и служат в качестве его охладителя. Над уровнем 14 конденсата установлено устройство 15 сбора и последующего отвода неконденсирующихся газов. В нижней части корпуса 1 закреплен патрубок 16 отвода конденсата.
Первая поверхность 2 теплообмена выполнена в виде ширм с чередующимися по высоте продольными и поперечными участками, образующими полости, в которых в зоне над уровнем 14 конденсата установлены желоба 17 для сбора конденсата и отвода его в нижнюю часть корпуса 1.
Подогреватель высокого давления системы регенерации паровой турбины работает следующим образом.
В подогреватель через патрубок 10 подают перегретый пар. Сначала пар проходит внутри входного участка 8, а затем и выходного участка 9 кожуха, где в межтрубном пространстве второй поверхности 3 теплообмена охлаждается, нагревая дополнительный поток питательной воды. Этот поток питательной воды подают в подогреватель через входной участок 6 и выводят из него через выходной участок 7 камеры дополнительного потока питательной воды.
Охлажденный пар в направляющем стакане 11 разворачивается и через зазор 12, образованный стаканом 11 и выходным участком 9 кожуха, попадает в верхнюю часть корпуса 1, где разворачивается и равномерно распределяется по межтрубному пространству первой поверхности 2 теплообмена.
Далее пар опускается вниз по межтрубному пространству первой поверхности 2 теплообмена, где конденсируется. Конденсат собирается желобами 17, отводится в нижнюю часть корпуса 1, где охлаждается на нижних участках труб первой поверхности 2 теплообмена. Охлажденный конденсат покидает подогреватель через патрубок 16. При этом неконденсирующиеся газы собираются и отводятся из корпуса устройством 15.
За счет конденсации пара и охлаждения конденсата подогревается основной поток питательной воды, который подают в подогреватель через входной участок 4 вертикального коллектора и отводят из подогревателя через его выходной участок 5.