ПАРОВОДЯНОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ
STEAM AND WATER HEATER

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах регенеративных систем, паровых турбин или в теплообменных аппаратах систем теплоснабжения, предназначенных для подогрева воды за счет конденсации пара на трубах поверхности теплообмена и его переохлаждения.
Известен пароводяной подогреватель, содержащий вертикальный корпус с боковой парораспределительной камерой и трубным пучком, подключенным трубным пространством к камерам торцевого коллектора, причем парораспределительная камера выполнена в виде диффузора и подключена к пароподводящему отверстию, выполненному в боковой стенке корпуса (SU 1366780, М.кл. F22D 1/32, 15.01.1988).
Недостатком известного пароводяного подогревателя является пониженные скорости пара в межтрубном пространстве пучка, обусловленные боковой подачей пара на трубный пучок. Кроме того, диффузор парораспределительной камеры, хотя и снижает скоростной напор пара, но при этом не обеспечивает равномерности подачи пара на трубный пучок. Все это снижает интенсивность теплообмена и повышает металлоемкость подогревателя.
Известен пароводяной подогреватель, включающий водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, корпус с патрубками подвода пара и отводящего конденсата, трубную систему с перегородками, лоток и перфорированную трубу отвода воздуха, в лотке размещены трубы первого хода, а упомянутые перегородки являются перегородками жесткости, при этом их нижняя часть приварена к днищу лотка трубок (RU 2177111 C1, F22D 1/32, 20.12.2001).
Недостатком является заливание конденсатом пара нижележащих горизонтальных труб с вышележащих, что, учитывая большое количество горизонтальных рядов труб, ухудшает теплообмен из-за увеличения толщины стекающей с труб поверхности теплообмена пленки конденсата. Эта пленка на трубах переохлаждается, но далее при свободном падении в виде струй, капель на уровень конденсата в корпусе нагревается практически до температуры насыщения и поступает в охладитель конденсата, под поверхность теплообмена которого выделены нижние ряды труб первого хода нагреваемой воды.
К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных технических решений (прототипом) является пароводяной подогреватель, включающий корпус с патрубками входа пара и выхода его конденсата, распределительную водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, размещенную в кожухе трубную систему с вертикальными перегородками, прямыми или U-образными трубами поверхности теплообмена (RU 2305227 C1, F22D 1/32, 24.1 1.2005).
Однако в прототипе не обеспечивается равномерное расширение греющего пара на выходе из пароподводящего отверстия. Пар, резко расширяясь, становится турбулентным: движение пара теряет устойчивость и становится беспорядочным. При этом в потоке появляются беспорядочные вихри разных размеров, и скорость потока в каждой точке меняется случайным образом со временем. Эти вихри могут дробиться или иногда сливаться между собой, что повышает потери давления пара и снижает температурный напор в трубном пучке. Кроме того, такая структура потока пара может привести к тому, что одна лобовая часть трубного пучка может оказаться в застойной зоне, а другая - в зоне повышенных скоростей и, соответственно, эрозионного износа.
Также такие подогреватели работают на влажном паре из отборов паровых турбин, а влажный пар при повышенных скоростях и сложной структуре потока может привести к эрозионному и коррозионному износу корпуса и трубного пучка.
Задачей изобретения является повышение надежности работы пароводяного подогревателя.
Технический результат - снижение эрозионного и коррозионного износа корпуса и трубного пучка.
Поставленная задача решается и технический результат достигается в пароводяном подогревателе, включающим корпус с патрубками входа пара и выхода его конденсата, распределительную водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, размещенную в кожухе трубную систему с вертикальными перегородками, прямыми или U-образными трубами поверхности теплообмена, согласно изобретению подогреватель снабжен отбойным щитком, расположенным на входе в диффузор, образованным раструбом, который в свою очередь прикреплен к пароподводящему патрубку, расположенному соосно отверстию для входа пара, причем центральная часть отбойного щитка содержит направляющие жалюзи, а в диффузоре установлены концентрические воронки.
Концентрические воронки обеспечивают равномерную раздачу пара по длине трубного пучка. При таком выполнении обеспечивается постепенное расширение потока греющего пара с устойчивым безвихревым движением с последующим равномерным распределением пара по межтрубному пространству трубного пучка, что снижает локальные скорости набегающего потока, а также коррозионный и эрозионный износ верхней части пароводяного подогревателя.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен пароводяной подогреватель, на фиг. 2 - поперечный разрез, вид А, на фиг. 3 - выносной элемент Б;
Пароводяной подогреватель включает корпус 1 с отверстием для входа пара 2 и выхода его конденсата 3, распределительную водяную камеру 4 с патрубками входа 5 и выхода 6 нагреваемой воды, трубную доску 7, установленную в корпусе, кожух 8, с расположенной в нем трубной системой 9, с вертикальными перегородками 10, между которыми по всей длине трубной системы 9 установлены под углом к горизонту горизонтальные перегородки 11 (фиг. 1). Для отвода конденсата пара из нижней части кожуха предусмотрены патрубки отвода конденсата 12, для выхода паровоздушной смеси (воздуха) из корпуса установлена горизонтальная перфорированная труба 13 (фиг. 2).
Снаружи корпуса 1 прикреплен пароподводящий патрубок 14 (фиг. 3), расположенный соосно отверстию для входа пара 2. К пароподводящему патрубку 14 присоединен диффузор. На входе в диффузор приварен отбойный щиток 15. На отбойном щитке 15 установлены направляющие жалюзи 16, например встречные. У стенки диффузора расположены ребра 17. Также к стенке диффузора прикреплена распределяющая концентрическая воронка 18. Каналы диффузора 19 приварены к стенке диффузора ребрами 20, так же как и конденсатоотводчик 21 прикреплен к стенке диффузора ребрами 17.
Пароводяной подогреватель работает следующим образом.
Влажный пар из отбора паровой турбины подается через пароподводящий патрубок 14, проходит через отбойный щиток 15 и направляющие жалюзи 16 и движется далее. При этом отбойный щиток 15 и направляющие жалюзи 16 защищают центральные трубки от эрозионного и коррозионного разрушения. Одновременно диффузор формирует устойчивые потоки пара без образования вихрей, которые равномерно расширяются в каналах диффузора 19. В межтрубном пространстве трубной системы 9 пар конденсируется, и конденсат выводится из подогревателя через патрубок отвода конденсата 12.
Подаваемую воду через патрубок входа 5 нагреваемой воды подают в трубную систему 9, где она подогревается. Подогретая вода выводится из пароводяного подогревателя через патрубок выхода 6 нагреваемой воды.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить надежность и снизить коррозионный и эрозионный износ корпуса.