способ организации движения греющей среды в подогревателе питательной воды

Формула изобретения

Способ организации движения греющей среды в подогревателе питательной воды, включающий заключение колонн спиралей зон движения пара или конденсата в кожуха и обтекание витков относительно плоскости их навивки, отличающийся тем, что каждую из колонн спиралей зоны охлаждения перегретого пара, зоны массовой конденсации пара и зоны охлаждения конденсата греющего пара заключают в кожух и посредством поперечных перегородок разделяют на секции, греющую среду подают в пространство, образованное внутренними витками спиралей, и далее по ходу пара или конденсата в каждой из секций организуют обтекание витков спиралей в плоскости их навивки в направлении от внутренних витков спиралей к периферийным, от периферийных к внутренним, при этом количество спиралей в зоне массовой конденсации пара уменьшают по мере снижения его расхода при конденсации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в регенеративных подогревателях, в которых питательная вода нагревается путем охлаждения и конденсации пара из отборов высокого давления турбоустановок, а также охлаждения конденсата греющего пара.

Поверхность теплообмена таких подогревателей состоит из плоских горизонтальных одноплоскостных или двухплоскостных трубчатых змеевиков (спиралей), объединенных в вертикальные колонны от 4 до 10, присоединенные к коллекторам питательной воды. Как известно из каталога (Теплообменное оборудование ПТУ, часть II, M., 1989 г., рис.1, рис.3) [1], в каждой колонне спиралей есть зона охлаждения перегретого пара (ОП), зона массовой конденсации пара (КП), зона охлаждения конденсата греющего пара (ОК).

Известен способ организации греющей среды, реализованный в подогревателе питательной воды (SU 334431, публ. 30.03.1972 г.) [2]. Для повышения эффективности теплообмена известного подогревателя колонны спиралей зоны охлаждения перегретого пара и зоны охлаждения конденсата греющего пара заключают каждую в отдельный кожух, обеспечивая внешнее смывание спиралей в направлении, перпендикулярном плоскости их навивки. Путем соединения кожухов пароперепускными коробами осуществляется многоходовое перекрестное движение с общим противотоком одного или нескольких потоков пара и конденсата относительно соответствующих им потоков воды. Такое движение греющей среды в зонах охлаждения перегретого пара и охлаждения конденсата греющего пара не исключает транзитных, то есть минующих поверхности теплообмена протечек в свободном пространстве, образованном внутренним витком спиралей, а также в местах крепления спиралей к коллекторам. Практика показывает, что такие протечки составляют ~25%, а их исключение связано с усложнением изготовления и ремонта подогревателя. На оставшейся вне кожухов зоне массовой конденсации происходит менее интенсивная конденсация практически «неподвижного» пара. Таким образом, известный способ движения греющей среды в подогревателе недостаточно эффективен, а наличие сложной системы перепускных коробов заметно увеличивает его металлоемкость и снижает компактность конструкции.

Задача настоящего изобретения заключается в повышении эффективности работы подогревателя питательной воды, а также снижении его металлоемкости и повышении компактности.

Для решения поставленной задачи предложен способ организации движения греющей среды в подогревателе питательной воды, который, как и известный, включает заключение колонн спиралей зон движения пара или конденсата в кожуха и обтекание витков спиралей относительно плоскости их навивки. Способ отличается тем, что каждую из колонн спиралей зоны охлаждения перегретого пара, зоны массовой конденсации пара и зоны охлаждения конденсата греющего пара заключают в кожух и посредством поперечных перегородок разделяют на секции, греющую среду подают в пространство, образованное внутренними витками спиралей, и далее по ходу пара или конденсата в каждой из секций организуют обтекание витков спиралей в плоскости их навивки в направлении от внутренних витков спиралей к периферийным, от периферийных к внутренним, при этом количество спиралей в зоне массовой конденсации пара уменьшают по мере снижения его расхода при конденсации.

Сущность изобретения заключается в следующем. В отличие от известного способа, включающего заключение каждой из колонн спиралей зоны охлаждения перегретого пара и зоны охлаждения конденсата греющего пара в отдельный кожух, обеспечивающее поперечное обтекание витков относительно плоскости их навивки, в заявленном способе в кожух заключают каждую из колонн спиралей зоны охлаждения перегретого пара, зоны массовой конденсации пара и зоны охлаждения конденсата греющего пара и посредством поперечных перегородок разделяют на секции. Греющую среду подают в пространство, образованное внутренними витками спиралей. В этих условиях организация обтекания витков спиралей в направлении от внутренних витков к периферийным, от периферийных - к внутренним представляет собой продольное обтекание витков спиралей в плоскости их навивки, что существенно сокращает транзитные протечки греющей среды в пространстве, образованном внутренними витками спиралей, а также в местах их крепления к коллекторам. Необходимость в пароперепускных коробах при этом отпадает, что упрощает конструкцию подогревателя в целом и позволяет при прочих равных условиях снизить сопротивление зоны охлаждения перегретого пара и зоны охлаждения конденсата греющего пара со стороны греющей среды. Уменьшение количества спиралей в заключенной в кожух зоне массовой конденсации пара по мере снижения его расхода при конденсации позволяет реализовать скоростной эффект при конденсации движущегося пара.

Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении эффективности теплообмена каждой зоны подогревателя и упрощении его конструкции.

Способ иллюстрируется фигурами, где на фиг.1 представлена схема для четырехколлекторного подогревателя с одноплоскостными спиралями, объединенными в вертикальные колонны, которые технологически разделены на зоны: охлаждения перегретого пара (ОП), массовой конденсации пара (КП), охлаждения конденсата греющего пара (ОК). На фиг.2 - то же, но где каждая из зон разделена на 2 секции. Каждую из колонн спиралей ОП, КП и ОК заключают в кожухи 1, 2, 3 соответственно. Спирали зоны КП заключают в кожух до положения максимального уровня конденсата греющего пара в корпусе подогревателя. Посредством поперечных перегородок 4 зоны разделяют на секции. Число секций и число спиралей в отдельной секции для каждого конкретного случая определяют исходя из оптимума средней скорости в змеевиках и безопасной величины максимальной скорости обтекания внутреннего витка спирали. Подведенный в корпус подогревателя перегретый пар вначале параллельными потоками подает в пространство 5, образованное внутренними витками спиралей. В каждой из секций зон подогревателя по ходу пара или конденсата посредством поперечных перегородок 6 организуют обтекание витков спиралей в плоскости их навивки в направлении от внутренних витков спиралей 7 к периферийным 8, от периферийных 8 к внутренним 9. Охлажденный в зоне ОП пар также параллельными потоками поступает в пространство первой секции зоны КП и совершает движение, аналогичное движению в зоне ОП. Образованный в зоне КП конденсат поступает в зону ОК, где совершает такое же движение, как пар в зоне ОП.

Повышение эффективности теплообмена каждой из зон движения греющей среды в подогревателе без использования пароперепускных коробов позволяет повысить эффективность работы подогревателя питательной воды в целом, а также снизить его металлоемкость и повысить компактность.