Сепаратор-пароперегреватель
Владельцы патента RU 2397407:
Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения" (ОАО "ВНИИАМ") (RU)
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при проектировании сепараторов-пароперегревателей турбоустановок атомных электростанций. Сущность изобретения: сепаратор-пароперегреватель содержит вертикальный корпус с нижним сепаратором влаги. Сепаратор влаги выполнен в виде центрального и периферийного кольцевых рядов сепарационных пакетов, образующих между собой раздающую камеру влажного пара. В периферийном кольцевом ряду сепарационных пакетов выполнен проем, расположенный напротив патрубка подвода. Раздающая камера влажного пара соединена с патрубком подвода посредством перепускного патрубка, выходной конец которого закреплен в проеме периферийного кольцевого ряда сепарационных пакетов. Такая конструкция сепаратора-пароперегревателя обеспечивает прямолинейное движение потока влажного пара на участке между патрубком подвода и раздающей камерой, которое характеризуется относительно небольшим гидравлическим сопротивлением. При этом исключается поворотная камера влажного пара и обеспечивается равномерность раздачи влажного пара по сепарационным пакетам, что снижает металлоемкость сепаратора-пароперегревателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в турбоустановках атомных электростанций.
Известен сепаратор-пароперегреватель, содержащий вертикальный корпус с верхним сепаратором влаги и нижним трубчатым пароперегревателем, причем сепаратор влаги выполнен в виде кольцевого ряда сепарационных пакетов, установленных над трубами пароперегревателя (SU 600352. F22B 37/26, F22G 3/00. 30.03.1978).
Известный сепаратор-пароперегреватель не обеспечивает необходимой температуры перегрева пара, так как допускает залив труб пароперегревателя при переполнении сепаратоотводящих желобов.
Известен сепаратор-пароперегреватель, содержащий вертикальный корпус с нижним сепаратором влаги и верхним трубчатым пароперегревателем, причем сепаратор влаги выполнен в виде кольцевого ряда сепарационных пакетов, установленного в корпусе с образованием камеры влажного пара, соединенной с патрубком подвода, закрепленным в боковой стенке корпуса (SU 368448. F22G 1/00, F22B 37/26. 23.06.1969).
Установка сепарационных пакетов в один кольцевой ряд сепарационных пакетов приводит к необходимости использовать более длинный корпус, что повышает металлоемкость сепаратора-пароперегревателя. Кроме того, такая конструкция сепаратора-пароперегревателя не обеспечивает равномерность раздачи осушенного пара после сепаратора влаги по межтрубному пространству пароперегревателя. Осушенный пар поднимается к пароперегревателю только одним центральным потоком. Это приводит к неполному использованию поверхности нагрева пароперегревателя. При проектировании такого пароперегревателя приходится завышать коэффициент запаса по поверхности нагрева, что приводит к повышению металлоемкости сепаратора-пароперегревателя.
К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных технических решений (прототипом) является сепаратор-пароперегреватель, содержащий вертикальный корпус с нижним сепаратором влаги и верхним трубчатым пароперегревателем, причем сепаратор влаги выполнен в виде центрального и периферийного кольцевых рядов сепарационных пакетов, первый из которых установлен во втором с образованием раздающей камеры влажного пара, соединенной с патрубком подвода, закрепленным в боковой стенке корпуса (ЕР 0010261. F22B 37/26. 30.04.1980).
Установка центрального кольцевого ряда сепарационных пакетов в их периферийном кольцевом ряде снижает необходимую высоту корпуса и, соответственно, металлоемкость сепаратора-пароперегревателя. При этом после сепаратора влаги выравнивается распределение сухого пара, который теперь поднимается к пароперегревателю двумя потоками: центральным и периферийным. Это приводит к более полному использованию поверхности нагрева пароперегревателя, что также снижает металлоемкость сепаратора-пароперегревателя.
Однако в прототипе используется поворотная камера, расположенная под сепарационными пакетами, включенная по ходу влажного пара между патрубком подвода и камерой влажного пара. Это приводит не только к удлинению корпуса и, соответственно, к повышению металлоемкости сепаратора-пароперегревателя, но и к торцевому подводу влажного пара к раздающей камере, который характеризуется большой неравномерностью раздачи влажного пара по сепарационным пакетам и, соответственно, повышенной металлоемкостью последних. Кроме того, недостатком прототипа является повышенное гидравлическое сопротивление сепаратора-пароперегревателя из-за резкого расширения потока влажного пара на выходе из патрубка подвода и относительно сложной траектории потока влажного пара от патрубка подвода до раздающей камеры. Это снижает давление перегреваемого пара на выходе сепаратора-пароперегревателя и ухудшает экономичность турбоустановки, в которую он включен.
Технической задачей изобретения является снижение металлоемкости и гидравлического сопротивления сепаратора-пароперегревателя.
Техническая задача решается в сепараторе-пароперегревателе, содержащем вертикальный корпус с нижним сепаратором влаги и верхним трубчатым пароперегревателем, причем сепаратор влаги выполнен в виде центрального и периферийного кольцевых рядов сепарационных пакетов, первый из которых установлен во втором с образованием раздающей камеры влажного пара, соединенной с патрубком подвода, закрепленным в боковой стенке корпуса, при этом в периферийном кольцевом ряде сепарационных пакетов выполнен проем, расположенный напротив патрубка подвода, а раздающая камера влажного пара соединена с последним посредством перепускного патрубка, выходной конец которого закреплен в проеме периферийного кольцевого ряда сепарационных пакетов.
Кроме того, центральный кольцевой ряд сепарационных пакетов может быть установлен в их периферийном кольцевом ряде эксцентрично со сдвигом от перепускного патрубка, а последний может быть выполнен в форме диффузора.
Наличие проема в периферийном кольцевом ряде сепарационных пакетов, расположенного напротив патрубка подвода, и соединение камеры влажного пара с патрубком подвода посредством перепускного патрубка, выходной конец которого закреплен в проеме периферийного кольцевого ряда сепарационных пакетов, обеспечивает прямолинейное движение потока влажного пара на участке между патрубком подвода и раздающей камерой, которое характеризуется относительно небольшим гидравлическим сопротивлением.
При этом исключается поворотная камера влажного пара и обеспечивается равномерность раздачи влажного пара по сепарационным пакетам, что снижает металлоемкость сепаратора-пароперегревателя.
Установка центрального кольцевого ряда сепарационных пакетов в их периферийном кольцевом ряде эксцентрично со сдвигом от перепускного патрубка и выполнение последнего в форме диффузора обеспечивает плавное расширение потока влажного пара от патрубка подвода до раздающей камеры, что еще больше снижает гидравлическое сопротивление и повышает равномерность раздачи влажного пара по сепарационным пакетам и, соответственно, еще больше снижает металлоемкость сепаратора-пароперегревателя.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид сепаратора-пароперегревателя; а на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
Сепаратор-пароперегреватель содержит вертикальный корпус 1 с нижним сепаратором 2 влаги, а также с верхним трубчатым пароперегревателем 3 первой ступени и верхним трубчатым пароперегревателем 4 второй ступени.
Сепаратор 2 влаги выполнен в виде центрального кольцевого ряда 5 и периферийного кольцевого ряда 6 сепарационных пакетов 7 жалюзийного типа. Центральный кольцевой ряд 5 сепарационных пакетов 7 установлен в их периферийном кольцевом ряде 6 с образованием раздающей камеры 8 влажного пара. Камера 8 влажного пара соединена с патрубком 9 подвода, закрепленным в боковой стенке корпуса 1. В периферийном кольцевом ряду 6 сепарационных пакетов 7 выполнен проем 10, расположенный напротив патрубка 9 подвода. Раздающая камера 8 влажного пара соединена с патрубком 9 подвода посредством перепускного патрубка 11, выходной конец которого закреплен в проеме 10 периферийного кольцевого ряда 6 сепарационных пакетов 7.
Центральный кольцевой ряд 5 сепарационных пакетов 7 установлен в периферийном кольцевом ряду 6 сепарационных пакетов 7 эксцентрично со сдвигом от перепускного патрубка 11, а последний выполнен в форме диффузора.
Межтрубное пространство пароперегревателя 3 и 4 соединено с сепаратором 2 влаги со стороны наружной поверхности периферийного кольцевого ряда 6 и внутренней поверхности центрального кольцевого ряда 5 сепарационных пакетов 7. Пароперегреватель 3 первой ступени перегрева соединен трубным пространством через соответствующие камеры центрального коллектора 12 с трубопроводом 13 подвода греющего пара и с трубопроводом 14 отвода конденсата греющего пара. Пароперегреватель 4 второй ступени перегрева соединен трубным пространством через соответствующие камеры центрального коллектора 15 с трубопроводом 16 подвода греющего пара и с трубопроводом 17 отвода конденсата греющего пара.
Наружные и внутренние поверхности центрального и периферийного кольцевых рядов 5 и 6 сепарационных пакетов 7 образованы перфорированными обечайками 18. Центральное кольцо 5 сепарационных пакетов 7 со стороны перепускного патрубка 11 экранировано перфорированным листом 19.
В верхней части корпуса 1 закреплен осевой патрубок 20 отвода перегреваемого пара, в нижней части - патрубок 21 слива сепарата.
Сепаратор-пароперегреватель работает следующим образом.
Влажный пар через патрубок 9 и перепускной патрубок 11 поступает в раздающую камеру 8, посредством которой равномерно распределяется по сепарационным пакетам 7 центрального кольцевого ряда 5 и периферийного кольцевого ряда 6. Сепарат собирается в нижней части корпуса 1 и затем сливается из него по патрубку 21.
Осушенный пар после сепаратора 2 проходит сначала межтрубное пространство пароперегревателя 3 первой ступени перегрева, а затем межтрубное пространство пароперегревателя 4 второй ступени перегрева, где перегревается до заданной температуры. Перегретый пар выводится из корпуса 1 через патрубок 20.
Греющий пар по трубопроводам 13 и 16, соответствующие камеры центральных коллекторов 12 и 15 подается в трубные пространства пароперегревателей 3 и 4, где этот пар конденсируется, отдавая тепло перегреваемому пару. Конденсат греющего пара отводится от пароперегревателей 3 и 4 по трубопроводам 14 и 17 соответственно.
1. Сепаратор-пароперегреватель, содержащий вертикальный корпус с нижним сепаратором влаги и верхним трубчатым пароперегревателем, причем сепаратор влаги выполнен в виде центрального и периферийного кольцевых рядов сепарационных пакетов, первый из которых установлен во втором с образованием раздающей камеры влажного пара, соединенной с патрубком подвода, закрепленным в боковой стенке корпуса, отличающийся тем, что в периферийном кольцевом ряде сепарационных пакетов выполнен проем, расположенный напротив патрубка подвода, а раздающая камера влажного пара соединена с последним посредством перепускного патрубка, выходной конец которого закреплен в проеме периферийного кольца сепарационных пакетов.
2. Сепаратор-пароперегреватель по п.1, отличающийся тем, что центральный кольцевой ряд сепарационных пакетов установлен в их периферийном кольцевом ряде эксцентрично со сдвигом от перепускного патрубка, а последний выполнен в форме диффузора.
