RU2725120C1

RU2725120C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2725120C1
Application number: RU2019129939A
Authority: RU
Inventors: Юрий Валентинович Астахов; Владимир Викторович Пантелеев; Денис Васильевич Поляков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Полесье" (ООО "Полесье")
Priority date: 2019-09-23
Filing date: 2019-09-23
Publication date: 2020-06-29

Abstract

FIELD: heat exchange.SUBSTANCE: heat exchanger comprising a vertical housing, an upper and a lower detachable cover, a tube bundle arranged inside the housing and enclosed by casing, which is installed relative to housing with formation of peripheral cavity, divided by partition wall into upper and lower compartment, made in form of vertical shell, connected by lower section with pipe and baffle system, fixed by one edge to shell, and other is to housing, pipes of heat carrier of annular space, installed on housing against corresponding compartment of peripheral cavity, pipes of heat carrier pipe space pipe, wherein the heat exchanger covers are attached by means of a flange connection, wherein the seal of the flange connection is made with at least two O-rings of different diameters with formation of an interlacing space.EFFECT: invention relates to heat engineering and can be used in heat exchangers of nuclear power plants.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах продувки первого и второго контуров атомной электростанции.The invention relates to energy and can be used in purge systems of the first and second circuits of a nuclear power plant.

Известен технологический теплообменник атомной электростанции, содержащий вертикальный корпус, подключенный верхней и нижней частями к подводящему и отводящему патрубкам соответственно, а также трубный пучок, установленный в средней части корпуса с образованием периферийной полости, и опорное кольцо трубного пучка, горизонтально установленное в корпусе с перекрытием упомянутой полости, причем трубный пучок выполнен в виде теплообменных труб, навитых на вертикальную оправку, верхней и нижней горизонтальных решеток, скрепленных с соответствующими концами оправки, и наружного вертикального кожуха, нижний участок которого скреплен с нижней решеткой, причем опорное кольцо расположено в нижней части корпуса и скреплено с нижней решеткой трубного пучка, а верхний участок кожуха выполнен с возможностью продольного перемещения относительно верхней решетки (RU 2354908 С1, кл. МПК F28D 7/00, опубл. 10.05.2009).Known technological heat exchanger of a nuclear power plant, containing a vertical casing connected to the inlet and outlet pipes by the upper and lower parts, respectively, as well as a tube bundle installed in the middle part of the casing with the formation of a peripheral cavity, and a support ring of the tube bundle horizontally mounted in the casing with overlapping said cavity, and the tube bundle is made in the form of heat transfer tubes, wound on a vertical mandrel, upper and lower horizontal gratings fastened to the respective ends of the mandrel, and an outer vertical casing, the lower portion of which is fastened to the lower grate, and the support ring is located in the lower part of the housing and attached to the lower lattice of the tube bundle, and the upper portion of the casing is made with the possibility of longitudinal movement relative to the upper lattice (RU 2354908 C1, class IPC F28D 7/00, publ. 10.05.2009).

Также известен технологический теплообменник атомной электростанции, содержащий размещенные внутри вертикального корпуса вертикальный трубный пучок, верхнюю кольцевую опору и нижнюю кольцевую опору, а также установленные на корпусе верхний и нижний патрубки теплоносителя межтрубного пространства, причем верхний и нижний участки трубного пучка соединены с соответствующими опорами, а последние прикреплены к корпусу, причем верхняя и нижняя опоры выполнены в виде вертикальных обечаек и прикреплены к корпусу соответственно нижним и верхним торцевыми участками этих обечаек, а каждый патрубок установлен на корпусе против обечайки соответствующей опоры, выполненной с образованием относительно корпуса кольцевой камеры. (RU 2354910 С1, кл. МПК F28D 7/00, опубл. 10.05.2009).A technological heat exchanger of a nuclear power plant is also known, comprising a vertical tube bundle, an upper annular support and a lower annular support located inside the vertical casing, as well as upper and lower annular coolant pipes mounted on the casing, the upper and lower sections of the tube bundle being connected to the corresponding supports, and the latter are attached to the housing, the upper and lower supports being made in the form of vertical shells and attached to the housing, respectively, by the lower and upper end portions of these shells, and each pipe is mounted on the housing against the shell of the corresponding support, which is formed to form an annular chamber relative to the housing. (RU 2354910 C1, class IPC F28D 7/00, publ. 05/10/2009).

К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных (прототипом) является технологический теплообменник атомной электростанции, содержащий размещенные внутри вертикального корпуса трубный пучок, охваченный кожухом, который установлен относительно корпуса с образованием вертикальной периферийной полости, разделенной перегородкой на верхний и нижний отсеки, а также опору трубного пучка, прикрепленную к корпусу, при этом на корпусе установлены патрубки теплоносителя межтрубного пространства.The closest technical solution known (prototype) to the present invention is a technological heat exchanger of a nuclear power plant containing a tube bundle located inside a vertical housing, enclosed by a housing that is mounted relative to the housing to form a vertical peripheral cavity separated by a partition into the upper and lower compartments, as well as a support a tube bundle attached to the body, while the pipes of the coolant of the annulus are installed on the body.

Перегородка выполнена в виде вертикальной обечайки, скрепленной нижним участком с опорой, и ленты, прикрепленной одной кромкой к обечайке, а другой - к корпусу, при этом каждый патрубок установлен на корпусе против соответствующего отсека периферийной полости (RU 2354909 С1, кл. МПК F28D 7/00, опубл. 10.05.2009).The partition is made in the form of a vertical shell, fastened with a lower section with a support, and a tape attached with one edge to the shell, and the other to the body, with each pipe mounted on the body against the corresponding compartment of the peripheral cavity (RU 2354909 C1, class IPC F28D 7 / 00, published May 10, 2009).

В случае повреждения теплообменных труб в процессе эксплуатации вышеуказанных теплообменников происходит смешивание рабочих сред трубного и межтрубного пространства и ухудшение теплогидравлических характеристик, что приводит к снижению эксплуатационной надежности и выходу оборудования из строя.In the event of damage to the heat transfer pipes during operation of the above heat exchangers, mixing of the working environments of the pipe and annular spaces and deterioration of the thermal hydraulic characteristics, which leads to a decrease in operational reliability and equipment failure.

Существенным недостатком прототипа является отсутствие доступа к трубному пучку для определения дефектных труб и их глушения, т.е. теплообменник является неремонтопригодным, что уменьшает срок его службы.A significant disadvantage of the prototype is the lack of access to the tube bundle to identify defective pipes and their silencing, i.e. the heat exchanger is non-repairable, which reduces its service life.

Технической задачей изобретения является обеспечение ремонтопригодности, повышение эксплуатационной надежности и увеличение срока службы теплообменника.An object of the invention is to ensure maintainability, increase operational reliability and increase the life of the heat exchanger.

Поставленная задача достигается в теплообменнике, содержащем вертикальный корпус, верхнюю и нижнюю съемную крышку, трубный пучок, размещенный внутри корпуса и охваченный кожухом, который установлен относительно корпуса с образованием периферийной полости, разделенной перегородкой на верхний и нижний отсек, выполненной в виде вертикальной обечайки, скрепленной нижним участком с системой трубной и отбойника, прикрепленным одной кромкой к обечайке, а другой - к корпусу, патрубки теплоносителя трубного пространства, а также патрубки межтрубного пространства, установленные на корпусе против соответствующего отсека периферийной полости.The task is achieved in a heat exchanger containing a vertical housing, an upper and lower removable cover, a tube bundle located inside the housing and covered by a casing that is mounted relative to the housing with the formation of a peripheral cavity divided by a partition into the upper and lower compartment, made in the form of a vertical shell, fastened together the lower section with the pipe and chipper system attached with one edge to the shell and the other to the body, pipe coolant pipes, and annular pipe installed on the body against the corresponding peripheral cavity compartment.

Причем крепление крышек может быть осуществлено посредством фланцевого соединения, уплотнение которого выполнено, по меньшей мере, двумя уплотнительными кольцами разного диаметра для образования межпрокладочного пространства, а в конструкции теплообменника имеется патрубок для контроля герметичности вышеуказанного межпрокладочного пространства.Moreover, the fastening of the covers can be carried out by means of a flange connection, the seal of which is made by at least two sealing rings of different diameters to form an interlining space, and in the design of the heat exchanger there is a pipe for monitoring the tightness of the above interlining space.

При ухудшении тепло-гидравлических характеристик, а также при проведении капитального ремонта оборудования съемные крышки позволяют обеспечить доступ к трубному пучку. При обнаружении дефектных теплообменных труб проводят ремонт трубного пучка путем глушения этих теплообменных труб.In case of deterioration of the heat-hydraulic characteristics, as well as during the overhaul of equipment, removable covers allow access to the tube bundle. If defective heat exchanger tubes are detected, the tube bundle is repaired by damping these heat exchanger tubes.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид теплообменника. На фиг. 2 - выносной элемент А.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of a heat exchanger. In FIG. 2 - remote element A.

Теплообменник содержит вертикальный корпус 1, внутри которого размещен трубный пучок, который представляет собой теплообменные трубы 2, навитых на вертикальную оправку 3, а также верхнюю горизонтальную решетку 4, выполненную в виде наборных колец и нижней горизонтальной решетки 5, скрепленных соответствующими концами оправки 3. Решетки 4 и 5 имеют отверстиями для прохода теплоносителя (отверстия условно не показаны). Трубный пучок охвачен кожухом 6, нижний участок которого скреплен с нижней решеткой 5. Кожух 6 установлен относительно корпуса 1 с образованием вертикальной периферийной полости, разделенной перегородкой 7 на верхний и нижний отсеки 8 и 9 соответственно.The heat exchanger contains a vertical casing 1, inside which a tube bundle is placed, which is a heat exchange tube 2, wound on a vertical mandrel 3, as well as an upper horizontal grate 4 made in the form of stacked rings and a lower horizontal grate 5, fastened by the respective ends of the mandrel 3. Grates 4 and 5 have holes for the passage of coolant (holes are not shown conditionally). The tube bundle is enclosed by a casing 6, the lower portion of which is fastened to the lower grill 5. The casing 6 is mounted relative to the housing 1 with the formation of a vertical peripheral cavity divided by a partition 7 into the upper and lower compartments 8 and 9, respectively.

Перегородка 7 выполнена в виде вертикальной обечайки, скрепленной нижним участком с нижней трубной решеткой 5, а верхним участком к отбойнику 10, прикрепленного одной кромкой к обечайке 7, а другой - к корпусу 1.The partition 7 is made in the form of a vertical shell, fastened by the lower section with the lower tube sheet 5, and the upper section to the chipper 10, attached with one edge to the shell 7, and the other to the body 1.

Обечайка 7 прикреплена к корпусу 1 посредством вертикальных ребер 11, расположенных радиально относительно корпуса, с образованием между собой каналов.The shell 7 is attached to the housing 1 by means of vertical ribs 11 located radially relative to the housing, with the formation of channels between themselves.

На корпусе 1 установлены патрубки 12 и 13 теплоносителя межтрубного пространства, при этом патрубок 12 установлен против отсека 8 периферийной полости, а патрубок 13 - против отсека 9. При этом отбойник 10 расположен с уклоном в сторону патрубка 12, установленного против верхнего отсека 8 периферийной полости.On the housing 1, pipes 12 and 13 of the annular coolant are installed, while the pipe 12 is installed against the compartment 8 of the peripheral cavity, and the pipe 13 is against the compartment 9. At the same time, the chipper 10 is inclined towards the pipe 12 installed against the upper compartment 8 of the peripheral cavity .

Входные концы 14 теплообменных труб 2 проходят через верхнюю трубную решетку 4 и закрепляются в верхней трубной доске 15 камеры 16. Камера 16 имеет парубок подвода теплоносителя трубного пространства 17.The input ends 14 of the heat exchange tubes 2 pass through the upper tube sheet 4 and are fixed in the upper tube plate 15 of the chamber 16. The chamber 16 has a supply pipe for the coolant of the tube space 17.

Выходные концы 18 теплообменных труб 2 проходят через нижнюю трубную решетку 5 и закрепляются в нижней трубной доске 19 камеры 20. Камера 20 имеет парубок отвода теплоносителя трубного пространства 21.The output ends 18 of the heat exchange tubes 2 pass through the lower tube sheet 5 and are fixed in the lower tube board 19 of the chamber 20. The chamber 20 has a branch pipe for removing the heat transfer medium of the tube space 21.

Также теплообменник содержит съемные верхнюю и нижнюю крышки 22 и 23 соответственно с отверстиями для крепежа. На камерах 16 и 20 для соединения крышек предусмотрены глухие резьбовые отверстия.The heat exchanger also contains removable upper and lower covers 22 and 23, respectively, with holes for fasteners. On chambers 16 and 20, blind threaded holes are provided for connecting the covers.

Для уплотнения фланцевого соединения преимущественно типа «шип-паз» используются уплотнительные кольца разного диаметра 24 и 25, при этом благодаря наличию разности диаметров этих уплотнительных колец создается межпрокладочное пространство 28.O-rings of different diameters 24 and 25 are used to seal the flange connection, mainly of the thorn-groove type, and due to the difference in the diameters of these sealing rings, an interlining space 28 is created.

Для контроля плотности фланцевых соединений в межпрокладочном пространстве 28, образованных камерами 16 и 20 и крышками 22 и 23, имеются каналы, ведущие через штуцеры 26 и 27 к контрольно-измерительным приборам (на чертежах не показаны).To control the density of flange joints in the interlining space 28 formed by the chambers 16 and 20 and the covers 22 and 23, there are channels leading through the fittings 26 and 27 to the control and measuring devices (not shown in the drawings).

Обеспечение контроля плотности фланцевых соединений в межпрокладочном пространстве 28 дополнительно позволяет повысить ремонтопригодность и эксплуатационную надежность теплообменника.Providing control of the density of flange joints in the interlining space 28 additionally improves the maintainability and operational reliability of the heat exchanger.

Теплообменник при его использовании в качестве теплообменника аварийного расхолаживания работает следующим образом.The heat exchanger, when used as an emergency cooldown heat exchanger, operates as follows.

Во время расхолаживания ядерной энергетической установки пар из парогенератора подводят в камеру 16 через патрубок 17, где пар, охлаждаясь, конденсируется и опускается по трубам 2, и отдавая тепло теплоносителю, проходящему в это время по межтрубному пространству.During the cooldown of a nuclear power plant, steam from the steam generator is led into the chamber 16 through the pipe 17, where the steam, being cooled, condenses and falls through the pipes 2, and transferring heat to the heat carrier passing at this time through the annulus.

По мере движения вниз в трубах 2 температура конденсата становится меньше, и. в нижней части труб охлаждается до требуемой температуры. Охлажденный конденсат попадает в камеру 20 и далее выводится из теплообменника посредством патрубка 21.As you move down in the pipes 2, the condensate temperature becomes lower, and. at the bottom of the pipes it is cooled to the required temperature. The cooled condensate enters the chamber 20 and then is discharged from the heat exchanger through the pipe 21.

Теплоноситель межтрубного пространства через патрубок 13 поступает в нижний отсек 9 периферийной полости. Далее теплоноситель плавно перетекает вниз и по каналам между ребрами 11 опускается под нижнюю решетку 5, затем поднимается сквозь решетку 5 в полость кожуха 6, где нагревается в межтрубном пространстве витой части трубного пучка, выходит из полости кожуха 6, проходит сквозь верхнюю решетку 4 и далее через верхний отсек 8 и патрубок 12 выводится из теплообменника. Омывая трубы 2 снаружи, теплоноситель нагревается, обеспечивая конденсацию пара и охлаждение конденсата внутри труб 2.The coolant of the annulus through the pipe 13 enters the lower compartment 9 of the peripheral cavity. Next, the coolant flows smoothly downward and passes through the channels between the ribs 11 under the lower grill 5, then rises through the grill 5 into the cavity of the casing 6, where it heats up in the annular space of the twisted part of the tube bundle, leaves the cavity of the casing 6, passes through the upper grill 4 and then through the upper compartment 8 and the pipe 12 is removed from the heat exchanger. Washing the pipes 2 from the outside, the coolant heats up, providing steam condensation and cooling of the condensate inside the pipes 2.

Если нет необходимости в расхолаживании ядерной энергетической установки, теплообменник работает в режиме ожидания с постоянной прокачкой охлаждающего теплоносителя через корпус 1. В этом случае в камеру 16 пар не поступает.If there is no need to cool the nuclear power plant, the heat exchanger operates in standby mode with constant pumping of the coolant through the housing 1. In this case, no steam enters the chamber 16.

При ухудшении тепло-гидравлических характеристик, потери плотности между трубным и межтрубным пространством, крышки 22 и 23 снимают и проводят ремонт теплообменника, путем глушения дефектных труб 2. Допустимое количество труб 2 для глушения определяется тепло-гидравлическим расчетом.If the heat-hydraulic characteristics deteriorate, the density loss between the tube and annular spaces, the caps 22 and 23 are removed and the heat exchanger is repaired by damping the defective pipes 2. The permissible number of pipes 2 for muffling is determined by the heat-hydraulic calculation.

От межпрокладочного пространства 28 к штуцерам 26 и 27 ведут каналы. Штуцеры 26 и 27 присоединяют к контрольно-измерительным приборам (на чертежах не показаны), которые служат для контроля плотности и герметичности фланцевого соединения.From the interlining space 28 to the fittings 26 and 27 are channels. The fittings 26 and 27 are attached to the control and measuring devices (not shown in the drawings), which serve to control the density and tightness of the flange connection.

Claims

1. A heat exchanger comprising a vertical housing, an upper and lower removable cover, a tube bundle located inside the housing and enclosed by a casing that is mounted relative to the housing to form a peripheral cavity, divided by a partition into the upper and lower compartment, made in the form of a vertical shell, fastened by the lower section with a pipe system and a chipper attached with one edge to the shell and the other to the body, the pipe coolant pipes installed on the body against the corresponding compartment of the peripheral cavity, pipe pipe coolant pipes, while the heat exchanger covers are mounted by means of a flange connection, while sealing the flange connection is made by at least two sealing rings of different diameters with the formation of interlining space.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that it has nozzles for monitoring the tightness of the interlining space of the flange connection.