RU2364787C1

RU2364787C1 - Steam-water heater

Info

Publication number: RU2364787C1
Application number: RU2007148534/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Шамароков (RU); Александр Сергеевич Шамароков; Владимир Иосифович Жингель (RU); Владимир Иосифович Жингель; Алексей Петрович Меркушов (RU); Алексей Петрович Меркушов; Алексей Николаевич Трещенков (RU); Алексей Николаевич Трещенков
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2009-08-20

Abstract

FIELD: heating systems.

SUBSTANCE: invention refers to power engineering and can be used at nuclear and thermal power stations. Steam-water heater consists of vertical housing 1 with tubular platens 2 which are longitudinally installed around vertical heated water header. Tubular platens 2 are enclosed with casing 5 which is partially filled with condensate thus forming cooling zone thereof. One inlet channel 9 and two outlet channels 10 of additional condensate are provided in the housing. Inlet channel 9 is connected to supply branch 11 of the additional condensate and to outlet channels 10. The latter are interconnected with condensate cooling zone by means of cross-over openings with water seal which are provided in the casing. Platens 2 are installed in bundles around vertical header thus forming the openings distributed around vertical header. Casing 5 is provided with vertical flutes 16 located in the openings between bundles of platens 2. Each channel 9 (10) of additional condensate is formed with the appropriate flute 16 of casing 5 and with baffle plates. Cross-over openings are provided in flute 16 of casing 5, which forms outlet channel 10 of additional condensate.

EFFECT: providing uniform distribution of additional condensate over condensate cooling zone.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на атомных и тепловых электростанциях.The invention relates to energy and can be used in nuclear and thermal power plants.

Известен пароводяной подогреватель, содержащий пучок U-образных труб, закрепленных нижними концами в плоских трубных досках камеры подогреваемой воды и продольно установленных в вертикальном корпусе, частично заполненном конденсатом с образованием зоны его охлаждения, которая соединена с полостью охлажденного конденсата, расположенной в нижней части корпуса, а также каналы дополнительного конденсата, входной из которых подключен к патрубку подвода этого конденсата и соединен с выходным каналом дополнительного конденсата, сообщенным с зоной охлаждения конденсата, причем между каналами дополнительного конденсата и полостью охлажденного конденсата установлены разделительные перегородки (RU 2293916 С1, м. кл. 7 F22D 1/32, 20.02.2007).Known steam-water heater containing a bunch of U-shaped pipes, fixed with lower ends in the flat tube plates of the chamber of the heated water and longitudinally mounted in a vertical casing partially filled with condensate with the formation of its cooling zone, which is connected to the cavity of the cooled condensate located in the lower part of the casing, as well as channels of additional condensate, the input of which is connected to the supply pipe of this condensate and connected to the output channel of additional condensate, reported condensate with the cooling zone, wherein additional condensate between the channels and the cavity of the cooled condensate set partitioning (RU 2293916 C1, m. Cl. 7 F22D 1/32, 20.02.2007).

Недостатком известного пароводяного подогревателя является плоская форма трубной доски камеры подогреваемой воды, для которой характерна большая толщина (до 800 мм в подогревателях высокого давления мощных сверхкритических турбоустановок), а также большая масса таких трубных досок, большая глубина сверлений и большой объем высверливаемого металла. При этом толстые трубные доски характеризуются сложной технологией и трудоемкостью изготовления. Сложна и эксплуатация камерных подогревателей из-за необходимости предварительного прогрева толстых трубных досок.A disadvantage of the known steam-water heater is the flat shape of the tube plate of the heated water chamber, which is characterized by a large thickness (up to 800 mm in high-pressure heaters of powerful supercritical turbine units), as well as a large mass of such tube plates, a large drilling depth and a large volume of metal being drilled. At the same time, thick tube boards are characterized by complex technology and the complexity of manufacturing. The operation of chamber heaters is also complicated because of the need to preheat thick tube plates.

К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных (прототипом) является пароводяной подогреватель, содержащий вертикальный корпус с трубчатыми ширмами, продольно установленными вокруг вертикального коллектора подогреваемой воды и окруженного кожухом, частично заполненного конденсатом с образованием зоны его охлаждения, которая соединена с полостью охлажденного конденсата, расположенной в нижней части корпуса под ширмами, а также каналами дополнительного конденсата, входной из которых подключен к патрубку подвода этого конденсата и соединен, по меньшей мере, с одним выходным каналом дополнительного конденсата, сообщенным с зоной охлаждения конденсата посредством выполненных в кожухе перепускных окон с гидрозатвором, причем между каналами дополнительного конденсата и полостью охлажденного конденсата установлены разделительные перегородки (RU 2100693 С1, м. кл. 6 F22D 1/32, 27.12.1997).The closest technical solution known (prototype) to the present invention is a steam-water heater containing a vertical casing with tubular screens longitudinally mounted around a vertical collector of heated water and surrounded by a casing partially filled with condensate with the formation of its cooling zone, which is connected to the cavity of the cooled condensate, located in the lower part of the case under the screens, as well as additional condensate channels, the input of which is connected to the pipe the supply of this condensate and is connected to at least one output channel of the additional condensate in communication with the condensate cooling zone by means of overflow windows with a water trap made in the casing, and dividing partitions are installed between the channels of the additional condensate and the cavity of the cooled condensate (RU 2100693 C1, m. CL 6 F22D 1/32, 12/27/1997).

В таком пароводяном подогревателе вместо плоской трубной доски камеры подогреваемой воды используются цилиндрические трубные доски вертикального коллектора, которые по сравнению с плоскими трубными досками при тех же параметрах имеет меньшую толщину, что снижает металлоемкость, упрощает технологию изготовления и эксплуатацию подогревателя.In such a steam-water heater, instead of a flat tube plate of the heated water chamber, cylindrical tube plates of a vertical collector are used, which, compared to flat tube plates, has the same thickness with the same parameters, which reduces metal consumption and simplifies the manufacturing and operation of the heater.

Недостатком прототипа является пониженная эффективность подогрева воды из-за неравномерного распределения дополнительного конденсата по зоне охлаждения конденсата. При таком распределении дополнительного конденсата используется для его охлаждения, а следовательно, и для подогрева воды, не вся зона охлаждения конденсата, а только ее часть, расположенная со стороны перепускных окон кожуха.The disadvantage of the prototype is the reduced efficiency of water heating due to the uneven distribution of additional condensate in the condensate cooling zone. With this distribution of additional condensate, it is used to cool it, and therefore to heat water, not the entire condensate cooling zone, but only its part, located on the side of the casing bypass windows.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности подогрева воды путем равномерного распределения дополнительного конденсата по зоне охлаждения конденсата.An object of the invention is to increase the efficiency of water heating by uniform distribution of additional condensate in the condensate cooling zone.

Техническая задача изобретения решается в пароводяном подогревателе, содержащем вертикальный корпус с трубчатыми ширмами, продольно установленными вокруг вертикального коллектора нагреваемой воды и окруженного кожухом, частично заполненного конденсатом с образованием зоны его охлаждения, которая соединена с полостью охлажденного конденсата, расположенной в нижней части корпуса под ширмами, а также каналами дополнительного конденсата, входной из которых подключен к патрубку подвода этого конденсата и соединен, по меньшей мере, с одним выходным каналом дополнительного конденсата, сообщенным с зоной охлаждения конденсата посредством выполненных в кожухе перепускных окон с гидрозатвором, причем между каналами дополнительного конденсата и полостью охлажденного конденсата установлены разделительные перегородки, ширмы установлены вокруг вертикального коллектора пучками с образованием проемов, распределенных вокруг вертикального коллектора, а кожух выполнен с вертикальными гофрами, расположенными в проемах между пучками ширм, причем каждый канал дополнительного конденсата образован соответствующей гофрой кожуха и разделительными перегородками, а перепускные окна выполнены в гофре кожуха, образующей выходной канал дополнительного конденсата.The technical problem of the invention is solved in a steam-water heater containing a vertical casing with tubular screens longitudinally installed around a vertical collector of heated water and surrounded by a casing partially filled with condensate to form a cooling zone, which is connected to the cavity of the cooled condensate located in the lower part of the casing under the screens, as well as additional condensate channels, the input of which is connected to the supply pipe of this condensate and is connected to at least one it with an outlet channel for additional condensate in communication with the condensate cooling zone by means of overflow windows with a water trap made in the casing; moreover, dividing partitions are installed between the channels of the additional condensate and the cavity of the cooled condensate, screens are installed around the vertical collector with beams to form openings distributed around the vertical collector, and the casing made with vertical corrugations located in the openings between the bundles of screens, with each channel additional condensate is formed by the corresponding corrugation of the casing and dividing partitions, and the bypass windows are made in the corrugation of the casing, forming the output channel of the additional condensate.

Кроме того, в каждом канале дополнительного конденсата одна из разделительных перегородок может быть прикреплена к гофре в ее нижней части, а другая - со стороны корпуса, при этом входной канал дополнительного конденсата может быть соединен с его выходным каналом посредством короба, установленного в полости охлажденного конденсата и закрепленного концами в отверстиях, выполненных в разделительных перегородках, прикрепленным к нижним частям гофр этих каналов.In addition, in each channel of the additional condensate, one of the dividing walls can be attached to the corrugation in its lower part, and the other from the housing side, while the input channel of the additional condensate can be connected to its output channel by means of a duct installed in the cavity of the cooled condensate and fixed by the ends in the holes made in the dividing walls attached to the lower parts of the corrugations of these channels.

Кроме того, в гофре кожуха, образующей входной канал дополнительного конденсата, могут быть выполнены дополнительные перепускные окна с дополнительным гидрозатвором.In addition, in the corrugation of the casing forming the input channel of the additional condensate, additional bypass windows with an additional water seal can be made.

Установка ширм вокруг вертикального коллектора пучками с образованием проемов, распределенных вокруг вертикального коллектора, выполнение кожуха с вертикальными гофрами, расположенными в проемах между пучками ширм, обеспечит разделение зоны охлаждения конденсата на относительно небольшие участки. При этом образование каждого канала дополнительного конденсата соответствующей гофрой кожуха и разделительными перегородками позволит подвести дополнительный конденсат к каждому участку зоны охлаждения конденсата, а выполнение перепускных окон в гофре кожуха, образующей выходной канал дополнительного конденсата, обеспечит перепуск дополнительного конденсата из выходного канала в зону охлаждения конденсата.The installation of screens around the vertical collector with beams with the formation of openings distributed around the vertical collector, the casing with vertical corrugations located in the openings between the beams of the screens, will provide separation of the condensate cooling zone into relatively small sections. At the same time, the formation of each additional condensate channel by the corresponding corrugation of the casing and the dividing partitions will allow additional condensate to be supplied to each section of the condensate cooling zone, and the bypass windows in the casing corrugation, forming the additional condensate output channel, will ensure the transfer of additional condensate from the output channel to the condensate cooling zone.

Прикрепление в каждом канале дополнительного конденсата одной из разделительных перегородок к гофре в ее нижней части, а другой - со стороны корпуса и соединение входного канала дополнительного конденсата с его выходным каналом посредством короба, установленного в полости охлажденного конденсата и закрепленного концами в отверстиях, выполненных в разделительных перегородках, прикрепленным к нижним частям гофр этих каналов, обеспечит сообщение каналов дополнительного конденсата между собой оптимальными средствами.The attachment in each channel of additional condensate of one of the dividing walls to the corrugation in its lower part, and the other from the side of the housing and the connection of the input channel of the additional condensate with its output channel by means of a duct installed in the cavity of the cooled condensate and fixed by the ends in the holes made in the separation the partitions attached to the lower parts of the corrugations of these channels will provide communication channels of additional condensate with each other by optimal means.

Выполнение дополнительных перепускных окон с дополнительным гидрозатвором в гофре кожуха, образующей входной канал дополнительного конденсата, обеспечит равномерное распределение дополнительного конденсата по зоне охлаждения конденсата в варианте выполнения пароводяного подогревателя, в котором для конденсации пара используются три пучка трубчатых ширм.The implementation of additional bypass windows with an additional water lock in the corrugation of the casing, forming the input channel of the additional condensate, will ensure uniform distribution of additional condensate over the condensate cooling zone in the embodiment of the steam-water heater, in which three bundles of tubular screens are used to condense the steam.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид пароводяного подогревателя; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.2; на фиг.4 - разрез А-А фиг.1, вариант выполнения пароводяного подогревателя, в котором для конденсации пара используются три пучка трубчатых ширм; на фиг.5 - разрез В-В фиг.4.The invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a General view of a steam-water heater; figure 2 is a section aa of figure 1; figure 3 is a section bB of figure 2; figure 4 is a section aa of figure 1, an embodiment of a steam-water heater, in which three bundles of tubular screens are used to condense steam; figure 5 is a section bb In figure 4.

Пароводяной подогреватель содержит вертикальный корпус 1 с трубчатыми ширмами 2, продольно установленными вокруг вертикального коллектора подогреваемой воды с раздающей и собирающей камерами 3 и 4 соответственно. Трубчатые ширмы 2 окружены кожухом 5, частично заполненного конденсатом до уровня 6 с образованием зоны 7 его охлаждения, которая соединена с полостью 8 охлажденного конденсата, расположенной в нижней части корпуса 1 под ширмами 2.Steam-water heater contains a vertical housing 1 with tubular screens 2, longitudinally installed around a vertical collector of heated water with distributing and collecting chambers 3 and 4, respectively. Tubular screens 2 are surrounded by a casing 5, partially filled with condensate to level 6 with the formation of its cooling zone 7, which is connected to the cavity 8 of the cooled condensate located in the lower part of the housing 1 under the screens 2.

В корпусе 1 выполнены один входной канал 9 и два выходных канала 10 дополнительного конденсата. Входной канал 9 подключен к патрубку 11 подвода дополнительного конденсата и соединен с выходными каналами 10. Выходные каналы 10 сообщены с зоной 7 охлаждения конденсата посредством выполненных в кожухе перепускных окон 12 с гидрозатвором 13. Между каналами 9 и 10 дополнительного конденсата и полостью 8 охлажденного конденсата установлены разделительные перегородки 14 и 15.The housing 1 has one input channel 9 and two output channels 10 of additional condensate. The input channel 9 is connected to the additional condensate supply pipe 11 and connected to the output channels 10. The output channels 10 are connected to the condensate cooling zone 7 by means of bypass windows 12 with a water seal 13 made in the casing. Between the additional condensate channels 9 and 10 and the cooled condensate cavity 8 are installed partition walls 14 and 15.

Ширмы 2 установлены вокруг вертикального коллектора пучками с образованием проемов, распределенных вокруг вертикального коллектора (на фиг.2 показано четыре таких пучка). Кожух 5 выполнен с вертикальными гофрами 16, расположенными в проемах между пучками ширм 2, причем каждый канал 9 (10) дополнительного конденсата образован соответствующей гофрой 16 кожуха 5 и разделительными перегородками 14 и 15. Перепускные окна 12 выполнены в гофре 16 кожуха 5, образующей выходной канал 10 дополнительного конденсата.Screens 2 are installed around the vertical collector by beams with the formation of openings distributed around the vertical collector (figure 2 shows four such beams). The casing 5 is made with vertical corrugations 16 located in the openings between the beams of the screens 2, and each channel 9 of additional condensate is formed by the corresponding corrugation 16 of the casing 5 and the dividing walls 14 and 15. Bypass windows 12 are made in the corrugation 16 of the casing 5, forming the output channel 10 additional condensate.

В каждом канале 9 (10) дополнительного конденсата одна из разделительных перегородок 14 прикреплена к гофре 16 в ее нижней части, а другая перегородка 15 - со стороны корпуса 1. Входной канал 9 дополнительного конденсата соединен с его выходным каналом 10 посредством короба 17, установленного в полости 8 охлажденного конденсата и закрепленного концами в отверстиях, выполненных в разделительных перегородках 14, прикрепленных к нижним частям гофр 16 этих каналов 9 и 10. В каналах 9 и 10 образуется уровень 18 дополнительного конденсата.In each channel 9 (10) of additional condensate, one of the dividing walls 14 is attached to the corrugation 16 in its lower part, and the other partition 15 is on the side of the housing 1. The input channel 9 of the additional condensate is connected to its output channel 10 by means of a duct 17 installed in cavity 8 of the cooled condensate and fixed by the ends in the openings made in the dividing walls 14, attached to the lower parts of the corrugations 16 of these channels 9 and 10. In the channels 9 and 10, an additional condensate level 18 is formed.

В верхней части корпуса 1 закреплен патрубок 19 подвода греющего пара, а в нижней части корпуса 1 предусмотрен патрубок 20 отвода конденсата.A pipe 19 for supplying heating steam is fixed in the upper part of the housing 1, and a condensate drain pipe 20 is provided in the lower part of the housing 1.

В пароводяном подогревателе, изображенном на фиг.1-3, все четыре пучка используются для конденсации греющего пара. В варианте выполнения пароводяного подогревателя, изображенного на фиг.4-5, пучок 21 используется для охлаждения греющего пара, а три остальные пучка - для конденсации греющего пара. В этом случае в гофре 16 кожуха 5, образующей входной канал 9 дополнительного конденсата, выполнены перепускные окна 22 с гидрозатвором 23.In the steam-water heater shown in FIGS. 1-3, all four beams are used to condense the heating steam. In the embodiment of the steam-water heater shown in FIGS. 4-5, the beam 21 is used to cool the heating steam, and the remaining three bundles are used to condense the heating steam. In this case, in the corrugation 16 of the casing 5, which forms the input channel 9 of the additional condensate, overflow windows 22 with a water lock 23 are made.

Пароводяной подогреватель работает следующим образом.Steam-water heater operates as follows.

Греющий пар через патрубок 19 подают в межтрубное пространство трубчатых ширм 2. В пароводяном подогревателе, изображенном на фиг.1-3, греющий пар проходит по межтрубному пространству всех четырех пучков, где конденсируется. В пароводяном подогревателе, изображенном на фиг.4-5, греющий пар проходит сначала по межтрубному пространству пучка 21 трубчатых ширм 2, где охлаждается, а охлажденный пар проходит по межтрубному пространству остальных трех пучков, где конденсируется. В обоих случаях конденсат сливается на уровень 6 конденсата. Конденсат проходит по межтрубному пространству зоны 7 охлаждения конденсата, охлаждается. Охлажденный конденсат собирается в полости 8, из которой выводится по патрубку 20.Heating steam through the pipe 19 is fed into the annular space of the tubular screens 2. In the steam-water heater shown in figures 1-3, the heating steam passes through the annular space of all four beams, where it condenses. In the steam-water heater shown in FIGS. 4-5, the heating steam first passes through the annular space of the beam 21 of the tubular screens 2, where it is cooled, and the cooled steam passes through the annular space of the remaining three beams, where it condenses. In both cases, the condensate is drained to level 6 of the condensate. The condensate passes through the annulus of the condensate cooling zone 7 and is cooled. The cooled condensate is collected in the cavity 8, from which it is discharged through the pipe 20.

Во входной канал 9 дополнительного конденсата по патрубку 11 подают дополнительный конденсат из другого пароводяного подогревателя, давление в котором больше, чем в рассматриваемом пароводяном подогревателе. В канале 9 дополнительный конденсат вскипает, пар поднимается вверх, где подмешивается к основному потоку пара перед его конденсацией в межтрубном пространстве ширм 2.In the input channel 9 of the additional condensate, additional condensate from another steam-water heater is supplied through the pipe 11, the pressure of which is greater than in the steam-water heater under consideration. In channel 9, additional condensate boils, steam rises, where it is mixed with the main steam stream before condensation in the annulus of screens 2.

В пароводяном подогревателе, изображенном на фиг.1-3, из канала 9 конденсат перепускается по коробам 17 в выходные каналы 10 дополнительного конденсата. Далее дополнительный конденсат проходит через гидрозатвор 13 в окна 12, выполненные в гофрах 16 со стороны каналов 10. Посредством окон 12 дополнительный конденсат переливается в зону 7 охлаждения конденсата, где подмешивается к собственному конденсату для дальнейшего охлаждения.In the steam-water heater shown in figures 1-3, from the channel 9, the condensate is bypassed through the ducts 17 in the output channels 10 of the additional condensate. Further, additional condensate passes through a water trap 13 into windows 12 made in corrugations 16 from the side of channels 10. Through windows 12, additional condensate is poured into the condensate cooling zone 7, where it is mixed with its own condensate for further cooling.

В пароводяном подогревателе, изображенном на фиг.4-5, из канала 9 примерно две трети расхода дополнительного конденсата проходит через гидрозатвор 23 в окна 22, выполненные в гофре 16 со стороны канала 9, а остальная часть перепускается по коробу 17 в выходной канал 10 конденсата и далее проходит через гидрозатвор 13 в окна 12, выполненные в гофре 16 со стороны каналов 10. Как и в первом случае, дополнительный конденсат подмешивается к собственному конденсату для дальнейшего охлаждения.In the steam-water heater shown in FIGS. 4-5, approximately two-thirds of the additional condensate flow from channel 9 passes through a water lock 23 into windows 22 made in corrugation 16 from channel 9, and the rest is passed through duct 17 to the condensate outlet channel 10 and then passes through the hydraulic lock 13 into the windows 12, made in the corrugation 16 from the side of the channels 10. As in the first case, the additional condensate is mixed with its own condensate for further cooling.

Подогреваемую воду (питательную воду системы регенерации паротурбинной установки) подают в раздающую камеру 3 вертикального коллектора. Далее вода проходит по трубам ширм 2, где подогревается за счет охлаждения собственного и дополнительного конденсата в зоне 7, а также за счет конденсации греющего пара. Подогретая вода через собирающую камеру 4 вертикального коллектора выводится из подогревателя.Heated water (feed water of the steam turbine plant regeneration system) is supplied to the distribution chamber 3 of the vertical collector. Further, the water passes through the pipes of the screens 2, where it is heated by cooling its own and additional condensate in zone 7, as well as by condensation of the heating steam. Heated water through the collecting chamber 4 of the vertical collector is discharged from the heater.

Claims

1. A steam-water heater comprising a vertical housing with tubular screens longitudinally mounted around a vertical collector of heated water and surrounded by a casing partially filled with condensate to form a cooling zone, which is connected to a cooled condensate cavity located in the lower part of the housing under the screens and channels additional condensate, the input of which is connected to the supply pipe of this condensate and is connected to at least one output channel of the additional condensation zone in communication with the condensate cooling zone by means of overflow windows made in the casing with a water seal; moreover, dividing partitions are installed between the channels of the additional condensate and the cavity of the cooled condensate, characterized in that the screens are installed around the vertical collector by beams with the formation of openings distributed around the vertical collector, and the casing made with vertical corrugations located in the openings between the bundles of screens, with each channel of additional condensate image It is surrounded by the corresponding corrugation of the casing and dividing walls, and the bypass windows are made in the corrugation of the casing, which forms the output channel of the additional condensate.

2. The heater according to claim 1, characterized in that in each channel of the additional condensate, one of the dividing walls is attached to the corrugation in its lower part, and the other from the side of the housing, while the input channel of the additional condensate is connected to its output channel by means of a duct, installed in the cavity of the cooled condensate and fixed by the ends in the holes made in the dividing walls attached to the lower parts of the corrugations of these channels.

3. The heater according to claim 1, characterized in that in the corrugation of the casing forming the input channel of the additional condensate, additional bypass windows with an additional water seal are made.