RU2764349C1

RU2764349C1 - Horizontal separator-superheater

Info

Publication number: RU2764349C1
Application number: RU2021109202A
Authority: RU
Inventors: Алексей Николаевич Ануров; Сергей Владимирович Матковский; Валерий Анатольевич Мартынов; Владимир Владимирович Маркин; Олег Валерьевич Сучков; Юрий Владимирович Кузьминов; Дмитрий Сергеевич Башулин
Original assignee: Акционерное общество "Машиностроительный завод "ЗиО-Подольск" (АО "ЗиО-Подольск")
Priority date: 2021-04-02
Filing date: 2021-04-02
Publication date: 2022-01-17

Abstract

FIELD: nuclear power industry.

SUBSTANCE: invention can be used in steam separation and overheating systems for turbines of nuclear power plants. The horizontal separator-superheater includes a housing (1) mounted horizontally on two supports (3). The housing (1) contains two bottoms (2) and (20), dividing partitions (4) and (5), collectors (18) and (19) of the inlet and outlet of the heating steam, chambers (16) and (17) of the inlet and outlet of the heating steam, pipes (12) and (15), collectors (13) and (14) of the inlet and outlet of the heated steam, separator (6), superheater (7) and direct-flow heat exchange pipes. The separator (6) is made of louver packages. The direct-flow heat exchange pipes are combined by means of collectors (13) and (14) into sections installed in the housing (1) parallel to its longitudinal axis (9). The sections are grouped into one superheater unit (7). In the area between the first dividing partition (4) and the bottom (2), collectors (18) of the heating steam inlet are placed. In the area between the second dividing partition (5) and the second bottom (20), the collectors (19) of the heating steam outlet are located.

EFFECT: reducing the overall dimensions of the separator-superheater body and in reducing the mass.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, в частности для системы сепарации и перегрева пара для турбин атомных электростанций и может быть использовано при проектировании сепараторов-пароперегревателей турбоагрегатов атомных электростанций.The invention relates to energy, in particular for the system of separation and superheating of steam for turbines of nuclear power plants and can be used in the design of separators-superheaters of turbine units of nuclear power plants.

Известен аппарат для сушки влажного пара и последующего перегрева высушенного пара, включающий цилиндрический резервуар, сепаратор, расположенный в резервуаре для приема сухого пара из сепаратора, пароперегреватель, снабженный множеством пучков труб, некоторых из которых являются частью первой ступени перегревателя, а остальные - частью второй ступени перегревателя (патент US 4683842, МПК F22B 37/26, опубл. 08.04.1987 г.).An apparatus for drying wet steam and subsequent superheating of the dried steam is known, including a cylindrical tank, a separator located in the tank for receiving dry steam from the separator, a superheater equipped with a plurality of tube bundles, some of which are part of the first stage of the superheater, and the rest are part of the second stage superheater (patent US 4683842, IPC F22B 37/26, publ. 04/08/1987).

Известен сепаратор-пароперегреватель, включающий корпус, в котором вертикально размещены сепаратор и пароперегреватель, содержащий пучки теплообменных труб, объединенные посредством концевых камер, выполненных в виде полых прямоугольных параллелепипедов, в кассеты прямоугольного сечения, установленные в корпусе параллельно его продольной оси, при этом боковые грани концевых камер примыкают друг к другу, кассеты пароперегревателя сгруппированы в один блок, сепаратор установлен в плоскости, перпендикулярно боковой грани пароперегревателя со стороны входа нагреваемого пара, (патент RU 167091, МПК F22B 37/26, опубл. 12.20.2016 г.).A separator-superheater is known, including a housing in which a separator and a superheater are vertically placed, containing bundles of heat exchange pipes, combined by means of end chambers made in the form of hollow rectangular parallelepipeds, in rectangular cassettes installed in the housing parallel to its longitudinal axis, while the side faces the end chambers are adjacent to each other, the superheater cassettes are grouped into one block, the separator is installed in a plane perpendicular to the side face of the superheater from the side of the heated steam inlet, (patent RU 167091, IPC F22B 37/26, publ. 12.20.2016).

Недостатком данных аппаратов является то, что патрубок подвода нагреваемого пара располагается на корпусе ниже сепаратора и пароперегревателя, что приводит к увеличению габаритного размера корпуса и тем самым приводит к увеличению массы конструкции, и необходимого для размещения аппарата пространства машинного зала атомной электростанции.The disadvantage of these devices is that the heated steam supply pipe is located on the body below the separator and superheater, which leads to an increase in the overall size of the body and thereby leads to an increase in the mass of the structure, and the space required for placing the device in the machine room of a nuclear power plant.

Известен влагоотделитель/нагреватель, включающий в себя цилиндрический корпус, влагоотделитель, который удаляет влагу из пара, подвергаемого нагреву, который протекает через нижнюю часть корпуса, и, нагреватель, расположенный над отделителем влаги в корпусе. В нагревательном пространстве предусмотрено множество ограничивающих элементов, позволяющих размещать боковую плиту трубного пучка для ограничения деформации, и эти ограничивающие элементы расположены на заданном расстоянии (патент RU 2477422, МПК F22B 37/26, опубл. 10.03.2013 г.).A dehumidifier/heater is known, including a cylindrical body, a dehumidifier that removes moisture from the heated steam that flows through the lower part of the body, and a heater located above the dehumidifier in the body. A plurality of limiting elements are provided in the heating space, allowing to place the side plate of the tube bundle to limit deformation, and these limiting elements are located at a given distance (patent RU 2477422, IPC F22B 37/26, publ. 10.03.2013).

Недостаток данной конструкции заключается в том, что применение U-образных труб и двух коллекторов греющего пара в камере, образованной первой разделительной перегородкой и днищем, приводит к необходимости увеличения габаритных размеров трубного пучка, а также корпуса сепаратора-пароперегревателя и тем самым приводит к увеличению массы конструкции и необходимого для размещения аппарата пространства машинного зала атомной электростанции.The disadvantage of this design is that the use of U-shaped pipes and two heating steam collectors in the chamber formed by the first dividing wall and the bottom leads to the need to increase the overall dimensions of the tube bundle, as well as the body of the separator-superheater, and thereby leads to an increase in weight design and the space necessary for placing the device in the machine room of a nuclear power plant.

Технической проблемой, на решение которой направлено данное изобретение, является уменьшение габаритных размеров конструкции, массы всей конструкции и трудоемкости при изготовлении.The technical problem to be solved by this invention is to reduce the overall dimensions of the structure, the weight of the entire structure and the complexity in manufacturing.

Указанная техническая проблема решается за счет того, что в горизонтальном сепараторе-пароперегревателе, включающем установленный горизонтально на две опоры корпус, содержащий два днища, разделительные перегородки, коллекторы входа и выхода греющего пара, камеры входа и выхода греющего пара, патрубки и коллекторы входа и выхода нагреваемого пара, сепаратор, выполненный из пакетов жалюзи, пароперегреватель, прямоточные теплообменные трубы, при этом прямоточные теплообменные трубы объединены посредством коллекторов в секции, установленные в корпусе параллельно его продольной оси, и секции сгруппированы в один блок пароперегревателя, в зоне между первой разделительной перегородкой и днищем размещены коллекторы входа греющего пара, в зоне между второй разделительной перегородкой и вторым днищем размещены коллекторы выхода греющего пара, вход нагреваемого пара осуществляется непосредственно в коллектор входа пара, расположенный под сепаратором, а выход нагреваемого пара осуществляется через коллектор выхода пара, расположенный над пароперегревателем, вход греющего пара осуществляется через камеры входа греющего пара со стороны первой разделительной перегородки, а выход греющего пара через камеры выхода греющего пара со стороны второй разделительной перегородки, сепаратор выполнен из центробежных сепарационных модулей и установлен горизонтально в плоскости параллельной боковой грани пароперегревателя со стороны коллектора входа нагреваемого пара.This technical problem is solved due to the fact that in a horizontal separator-superheater, which includes a body mounted horizontally on two supports, containing two bottoms, dividing walls, heating steam inlet and outlet manifolds, heating steam inlet and outlet chambers, nozzles and inlet and outlet manifolds of heated steam, a separator made of shutters, a superheater, direct-flow heat exchange tubes, while direct-flow heat exchange tubes are combined by means of manifolds into sections installed in the housing parallel to its longitudinal axis, and the sections are grouped into one unit of the superheater, in the area between the first dividing wall and the bottom houses the heating steam inlet manifolds, in the area between the second dividing wall and the second bottom there are the heating steam outlet manifolds, the heated steam enters directly into the steam inlet manifold located under the separator, and the heated steam exits through the steam outlet header located above the superheater, the heating steam enters through the heating steam inlet chambers from the side of the first dividing partition, and the heating steam exits through the heating steam outlet chambers from the side of the second dividing partition, the separator is made of centrifugal separation modules and is installed horizontally in a parallel plane the side face of the superheater from the side of the heated steam inlet manifold.

Объединение прямоточных теплообменных труб посредством коллекторов в секции, и расположение их в корпусе параллельно его продольной оси, а также группировка секций в один блок пароперегревателя позволяет снизить металлоемкость конструкции и упростить технологический процесс сборки пароперегревателя в целом.Combining direct-flow heat exchange tubes by means of collectors in sections, and their location in the casing parallel to its longitudinal axis, as well as grouping the sections into one superheater unit, allows reducing the metal consumption of the structure and simplifying the technological process of assembling the superheater as a whole.

Размещение коллекторов входа греющего пара в зоне между первой разделительной перегородкой и днищем, а коллекторов выхода греющего пара в зоне между второй разделительной перегородкой и вторым днищем упрощает доступ для проведения осмотра и обслуживания элементов пароперегревателя.The location of the heating steam inlet collectors in the area between the first dividing wall and the bottom, and the heating steam outlet collectors in the area between the second dividing wall and the second bottom simplifies access for inspection and maintenance of the superheater elements.

Осуществление входа нагреваемого пара непосредственно в коллектор входа пара, расположенный под сепаратором, а выхода нагреваемого пара через коллектор выхода пара, расположенный над пароперегревателем позволяет достигать минимального гидравлического сопротивления по тракту нагреваемого пара.Implementation of the input of the heated steam directly into the steam inlet manifold located under the separator, and the output of the heated steam through the steam outlet manifold located above the superheater allows to achieve a minimum hydraulic resistance along the path of the heated steam.

Осуществление входа греющего пара через камеры входа греющего пара со стороны первой разделительной перегородки, а выхода греющего пара через камеры выхода греющего пара со стороны второй разделительной перегородки позволяет обеспечить более равномерную раздачу пара между коллекторами секций пароперегревателя.Implementation of the heating steam inlet through the heating steam inlet chambers from the side of the first dividing wall, and the heating steam outlet through the heating steam outlet chambers from the second dividing wall allows for more uniform distribution of steam between the collectors of the superheater sections.

Установка сепаратора горизонтально в плоскости параллельной боковой грани пароперегревателя со стороны коллектора входа нагреваемого пара и выполнение его из центробежных сепарационных модулей позволяет достигать минимального гидравлического сопротивления по тракту нагреваемого пара и уменьшить габариты сепаратора-пароперегревателя.Installing the separator horizontally in the plane parallel to the side face of the superheater on the side of the heated steam inlet manifold and making it from centrifugal separation modules allows achieving a minimum hydraulic resistance along the heated steam path and reducing the dimensions of the separator-superheater.

Изобретение иллюстрируется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

На фиг. 1 изображен эскиз сепаратора-пароперегревателя;In FIG. 1 shows a sketch of a separator-superheater;

На фиг. 2 - сечение по А-А (исполнение с жалюзийным сепаратором);In FIG. 2 - section along A-A (version with louvered separator);

На фиг. 3 - сечение по А-А (исполнение с центробежными сепарационными модулями).In FIG. 3 - section along A-A (version with centrifugal separation modules).

Горизонтальный сепаратор-пароперегреватель включает установленный горизонтально на опоры 3 корпус 1 (фиг. 1), с двумя днищами 2, 20, в котором устанавливается первая разделительная перегородка 4, а в зоне между первой разделительной перегородкой 4 и днищем 2 размещаются коллекторы входа греющего пара 18, вторая разделительная перегородка 5, и в зоне между второй разделительной перегородкой 5 и днищем 20 размещаются коллекторы выхода греющего пара 19, в пространстве между разделительными перегородками 4 и 5 горизонтально размещены сепаратор 6, и пароперегреватель 7, содержащий пучки прямоточных теплообменных труб, объединенные посредством коллекторов в секции 8 (фиг. 2, 3), установленные параллельно продольной оси 9 сепаратора-пароперегревателя, сепаратор 6, расположенный в нижней части корпуса, выполненный из пакетов жалюзи 10 (фиг. 2), соединенных между собой торцами в горизонтальной плоскости так, что образуется панель с ломаными боковыми поверхностями в виде синусоиды или сепарационных центробежных модулей 11 (фиг. 3), патрубки входа нагреваемого пара 12 располагаются на корпусе 1 со стороны сепаратора 6 таким образом, что вход нагреваемого пара осуществляется непосредственно в коллектор входа нагреваемого пара 13, патрубки выхода нагреваемого пара 15 располагаются на корпусе со стороны пароперегревателя, вход греющего пара осуществляется через камеры входа греющего пара 16, выход греющего пара осуществляется через камеры выхода греющего пара 17.The horizontal separator-superheater includes a housing 1 (Fig. 1) installed horizontally on supports 3, with two bottoms 2, 20, in which the first dividing partition 4 is installed, and in the area between the first dividing partition 4 and the bottom 2 there are heating steam inlet collectors 18 , the second dividing partition 5, and in the area between the second dividing partition 5 and the bottom 20, the heating steam outlet collectors 19 are placed, in the space between the dividing partitions 4 and 5, a separator 6 is horizontally placed, and a superheater 7 containing bundles of direct-flow heat exchange pipes, combined by means of collectors in section 8 (Fig. 2, 3), installed parallel to the longitudinal axis 9 of the separator-superheater, separator 6, located in the lower part of the body, made of shutters 10 (Fig. 2), interconnected by ends in a horizontal plane so that a panel is formed with broken side surfaces in the form of a sinusoid or a separation ny centrifugal modules 11 (Fig. 3), the heated steam inlet pipes 12 are located on the body 1 from the side of the separator 6 in such a way that the heated steam enters directly into the heated steam inlet collector 13, the heated steam outlet pipes 15 are located on the body from the side of the superheater, the heating steam enters through the chambers heating steam inlet 16, the heating steam outlet is carried out through the heating steam outlet chambers 17.

Горизонтальный сепаратор-пароперегреватель работает следующим образом:The horizontal separator-superheater works as follows:

Влажный пар из турбины через входные патрубки 12 входит в нижнюю часть сепаратора-пароперегревателя в коллектор входа нагреваемого пара 13. Влажный пар, проходя через пакеты жалюзи 10 или сепарационные центробежные модули 11, осушается, отсепарированная влага через трубы слива сепарата отводится из сепаратора-пароперегревателя. Сухой пар из сепаратора 6 поступает в секции 8 пароперегревателя 7. В секциях 8 нагреваемый пар проходит в пространстве между прямоточными теплообменными трубами, где перегревается за счет тепла греющего пара. Из пароперегревателя 7 перегретый пар поступает в коллектор выхода пара 14 и выходит из аппарата через патрубки 15. Конденсат греющего пара по трубам отводится из сепаратора-пароперегревателя.Wet steam from the turbine through the inlet pipes 12 enters the lower part of the separator-superheater into the collector of the heated steam inlet 13. The wet steam, passing through the shutters 10 or the separation centrifugal modules 11, is dried, the separated moisture is removed from the separator-superheater through the separator-superheater pipes. Dry steam from separator 6 enters section 8 of superheater 7. In sections 8, the heated steam passes through the space between the direct-flow heat exchange tubes, where it is superheated due to the heat of the heating steam. Superheated steam from the superheater 7 enters the steam outlet collector 14 and exits the apparatus through pipes 15. The condensate of the heating steam is discharged through the pipes from the separator-superheater.

Таким образом, использование данного изобретения позволяет уменьшить габаритные размеры корпуса сепаратора-пароперегревателя, сократить массу всей конструкции и уменьшить трудозатраты при изготовлении.Thus, the use of this invention makes it possible to reduce the overall dimensions of the separator-superheater body, reduce the weight of the entire structure and reduce labor costs in manufacturing.

Claims

1. Horizontal separator-superheater, including a body mounted horizontally on two supports, containing two bottoms, dividing partitions, heating steam inlet and outlet manifolds, heating steam inlet and outlet chambers, pipes and heated steam inlet and outlet manifolds, a separator made of packages louvres, superheater, direct-flow heat exchange tubes, characterized in that direct-flow heat exchange tubes are combined by means of manifolds into sections installed in the housing parallel to its longitudinal axis, and the sections are grouped into one unit of the superheater, in the area between the first dividing wall and the bottom there are heating steam inlet manifolds , in the area between the second dividing wall and the second bottom there are collectors for the output of heating steam.

2. The horizontal separator-superheater according to claim 1, characterized in that the input of the heated steam is carried out directly into the steam inlet manifold located under the separator, and the heated steam exits through the steam outlet manifold located above the superheater, the heating steam enters through the inlet chambers heating steam from the side of the first dividing partition, and the heating steam outlet through the heating steam outlet chambers from the side of the second dividing partition.

3. Horizontal separator-superheater according to claim 1, characterized in that the separator is made of centrifugal separation modules and is installed horizontally in a plane parallel to the side face of the superheater from the side of the heated steam inlet manifold.