Сепаратор-пароперегреватель
Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано для сепарации влаги из влажного пара с последующим его перегревом применительно к паровым турбинам большой мощности, работающим на насыщенном паре. Предложен сепаратор-пароперегреватель, включающий корпус с трубным пучком из спиральных конических змеевиков, вокруг которого расположено сепарационное устройство, состоящее из поворотных лопаток и пакетов жалюзи, камеру для подвода греющего пара, выходной патрубок перегретого пара, сепаратосборник и камеру отвода конденсата греющего пара, при этом на наружной поверхности корпуса размещен кольцевой коллектор, сообщающийся с внутренним объемом сепаратора через кольцевую щель в корпусе, внутри кольцевого коллектора установлена перфорированная обечайка, в нижней его стенке имеется трубопровод для отвода отсепарированной влаги, а входной патрубок влажного пара кольцевого коллектора расположен по касательной к корпусу сепаратора-пароперегревателя, причем сепаратосборник размещен на нижнем днище сепаратора-пароперегревателя и выполнен в виде цилиндрического сосуда с размещенными в нем соосно цилиндрическими обечайками и сливным трубопроводом, образующими кольцевые камеры, соединенные трубопроводом, каналом и емкостью с соответствующими ступенями сепаратора, кроме того, камера для подвода греющего пара расположена на верхнем днище сепаратора-пароперегревателя, а камера отвода конденсата греющего пара - на боковой поверхности корпуса в нижней его части. Входные стояки змеевиков трубного пучка завальцованы рядами по периферии трубной доски камеры для подвода греющего пара. Заявляемое техническое решение позволяет повысить эффективность работы сепарационного устройства и надежность работы сепаратора-пароперегревателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано для сепарации влаги из влажного пара с последующим его перегревом применительно к паровым турбинам большой мощности, работающим на насыщенном паре.
Основным требованием, предъявляемым к сепараторам-пароперегревателям, является удаление влаги из влажного пара, образовавшейся в лопаточном тракте при работе турбины, с последующим перегревом его в трубном пучке. Кроме этого, сепаратор-пароперегреватель должен иметь минимальное гидравлическое сопротивление по тракту нагреваемого пара, минимальный паровой объем, минимальный вес и высокую эксплуатационную надежность.
Известен сепаратор-пароперегреватель, содержащий в общем корпусе кольцевой влагоулавливающий пакет жалюзей, который установлен эксцентрично в корпусе, а перед влагоулавливающим пакетом установлен дырчатый лист. Трубный пучок сепаратора-пароперегревателя выполнен из скобообразных труб, установленных в вертикальном коллекторе (SU 368448, МПК: F22G 1/00, F22B 37/26, опубл. 26.01.1973).
Недостатком известного устройства является то, что оно не исключает локального проскока влаги через влагоулавливающее жалюзийное устройство на поверхность трубного пучка.
Известен также сепаратор-пароперегреватель, имеющий сепарационное устройство с двумя ступенями сепарации (поворотные лопатки - первая ступень, пакеты жалюзи - вторая ступень), которое расположено по окружности вокруг трубного пучка. Трубный пучок выполнен в виде многозаходных конических спиралей с автономным подводом греющего пара и отводом конденсата греющего пара через камеры, расположенные на нижнем днище устройства. Подвод нагреваемого и отвод перегретого пара осуществляется через патрубки, расположенные на верхнем днище устройства, при этом первоначально влажный пар поступает во входную камеру устройства, предназначенную для его равномерного распределения при входе в сепарационное устройство (SU 357412 МПК; F22G 3/00, В01D 45/06, F01K 7/22, опубл. 31.10.1972).
Это известное устройство является наиболее близким устройством аналогичного назначения к предлагаемому по совокупности признаков и принято за прототип.
Основным недостатком известного устройства, принятого за прототип, является возможность локальной концентрации крупнодисперсных капель воды из-за аэродинамического несовершенства входной камеры, что приводит к местному проскоку воды через сепарационное устройство на трубный пучок и не обеспечивает эффективной сепарации влаги и перегрева пара.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить эффективность работы сепарационного устройства и надежность работы сепаратора-пароперегревателя. Предложенное конструктивное решение обеспечивает эффективную сепарацию влаги и перегрев пара. Кольцевой коллектор является первой ступенью сепарации, в которой осуществляется удаление крупнодисперсной влаги из влажного пара и равномерное распределение нагрузки на вторую (поворотные лопатки) и третью (жалюзи) ступени сепарационного устройства. Встроенный сепаратосборник с системой гидравлических затворов исключает подтопление трубного пучка и пульсацию расхода в каналах слива сепарата между ступенями сепарации и сепаратосборником. Расположение камеры для подвода греющего пара на верхнем днище устройства, а камеры отвода конденсата греющего пара на боковой поверхности корпуса в нижней его части, обеспечивает хорошее дренирование всего трубного пучка на любых режимах эксплуатации и при ремонте, что приводит к повышению надежности сепаратора-пароперегревателя.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.
Определение из выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков позволило выявить в заявленном техническом решении совокупность существенных отличительных признаков по отношению к рассматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.
Предложен сепаратор-пароперегреватель, включающий корпус с трубным пучком из спиральных конических змеевиков, вокруг которого расположено сепарационное устройство, состоящее из поворотных лопаток и пакетов жалюзи, камеру для подвода греющего пара, выходной патрубок перегретого пара, сепаратосборник и камеру отвода конденсата греющего пара, при этом на наружной поверхности корпуса размещен кольцевой коллектор, сообщающийся с внутренним объемом сепаратора через кольцевую щель в корпусе, внутри кольцевого коллектора установлена перфорированная обечайка, в нижней его стенке имеется трубопровод для отвода отсепарированной влаги, а входной патрубок влажного пара кольцевого коллектора расположен по касательной к корпусу сепаратора-пароперегревателя, причем сепаратосборник размещен на нижнем днище сепаратора-пароперегревателя и выполнен в виде цилиндрического сосуда с размещенными в нем соосно цилиндрическими обечайками и сливным трубопроводом, образующими кольцевые камеры, соединенные трубопроводом, каналом и емкостью с соответствующими ступенями сепаратора, кроме того, камера для подвода греющего пара расположена на верхнем днище сепаратора-пароперегревателя, а камера отвода конденсата греющего пара - на боковой поверхности корпуса в нижней его части. Входные стояки змеевиков трубного пучка завальцованы рядами по периферии трубной доски камеры для подвода греющего пара.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 - поперечный разрез по А-А.
Сепаратор-пароперегреватель включает корпус 1 с верхним эллиптическим днищем 2 и трубным пучком 3 из спиральных конических змеевиков, вокруг которого расположено сепарационное устройство, состоящее из поворотных лопаток 4 и пакетов жалюзи 5, камеру для подвода греющего пара 6 и выходной патрубок перегретого пара 7, расположенные на верхнем эллиптическом днище 2, сепаратосборник 8 и камеру отвода конденсата греющего пара 9. На наружной поверхности корпуса 1 размещен кольцевой коллектор 10, сообщающийся с внутренним объемом сепаратора через кольцевую щель 11 в корпусе 1. Внутри кольцевого коллектора 10 расположена перфорированная обечайка 12, в нижней его стенке имеется трубопровод 13 для отвода отсепарированной влаги. Входной патрубок влажного пара 14 кольцевого коллектора 10 установлен по касательной к корпусу 1 сепаратора-пароперегревателя. Сепаратосборник 8 размещен на нижнем днище 15 устройства и выполнен в виде цилиндрического сосуда с размещенными в нем соосно цилиндрическими обечайками 16 и сливным трубопроводом 17, образующими кольцевые камеры, соединенные трубопроводом 13, каналом 18 и емкостью 19 с соответствующими ступенями сепаратора - кольцевым коллектором 10, поворотными лопатками 4 и пакетами жалюзи 5. Камера отвода конденсата греющего пара 9 расположена на боковой поверхности корпуса 1 в нижней его части. На верхнем днище 2 расположена камера для подвода греющего пара 6, в трубной доске 20 которой завальцованы рядами по периферии трубной доски входные стояки 21 змеевиков трубного пучка 3.
Устройство работает следующим образом. Влажный пар через входной патрубок 14 поступает в кольцевой коллектор 10, где под действием центробежных сил влага прижимается к его внешней стенке (первая ступень сепарации), стекает вниз и отводится через трубопровод 13 в сепаратосборник 8. Частично осушенный пар, проходя через перфорированную обечайку 12 и кольцевую щель 11, равномерно распределяется на входе в поворотные лопатки 4 (вторая ступень сепарации), пакеты жалюзи 5 (третья ступень сепарации), трубный пучок 3 и, перегретый, отводится из устройства через выходной патрубок 7. Слив сепарата с поворотных лопаток 4 в сепаратосборник осуществляется через канал 18, а с пакетов жалюзи 5 - через емкость 19 под трубным пучком. Цилиндрические обечайки 16 в сепаратосборнике 8 образуют систему гидрозатворов, исключающих перетекание пара помимо ступеней сепарации. Отвод сепарата из устройства осуществляется через сливной трубопровод 17. Греющий пар через входную камеру 6 раздается через стояки 21 на трубный пучок 3, а конденсат греющего пара отводится из трубного пучка через камеру 9.
1. Сепаратор-пароперегреватель, включающий корпус с трубным пучком из спиральных конических змеевиков, вокруг которого расположено сепарационное устройство, состоящее из поворотных лопаток и пакетов жалюзи, камеру для подвода греющего пара, выходной патрубок перегретого пара, сепаратосборник и камеру отвода конденсата греющего пара, отличающийся тем, что на наружной поверхности корпуса размещен кольцевой коллектор, сообщающийся с внутренним объемом сепаратора через кольцевую щель в корпусе, внутри кольцевого коллектора установлена перфорированная обечайка, в нижней его стенке имеется трубопровод для отвода отсепарированной влаги, а входной патрубок влажного пара кольцевого коллектора расположен по касательной к корпусу сепаратора-пароперегревателя, при этом сепаратосборник размещен на нижнем днище сепаратора-пароперегревателя и выполнен в виде цилиндрического сосуда с размещенными в нем соосно цилиндрическими обечайками и сливным трубопроводом, образующими кольцевые камеры, соединенные трубопроводом, каналом и емкостью с соответствующими ступенями сепаратора, кроме того, камера для подвода греющего пара расположена на верхнем днище сепаратора-пароперегревателя, а камера отвода конденсата греющего пара - на боковой поверхности корпуса в нижней его части.
2. Сепаратор-пароперегреватель по п.1, отличающийся тем, что входные стояки змеевиков трубного пучка завальцованы рядами по периферии трубной доски камеры для подвода греющего пара.
