CS244173B1 - Svislý ohřívák vody vytápěný parou - Google Patents

Abstract

U provedení svislého ohříváku vody vytápěného parou, se zvýšeným využitím výhřevné plochy, efektivním průtokem topné páry od pláště ohříváku k jeho ose, je vložena trubka odvod kondenzátu topné páry a v tomto nejchladnějším prostoru je výhodně umístěna trubka pro odvod nezkondenzovatelných plynů,'které by jinak využití výhřevné plochy snižovaly. Prostor odvodu kondenzátu a teplosměnných trubek je výhodně opatřen směšovacím chladičem páry. Předmětný ohřívák je technologicky dobře řešen, co do koncepce omezuje možnost trubkové vibrace a konečně umožňuje vysoké ohřátí vody. Řešení je možno využít v klasické i jaderné energetice.

Description

Vynález se týká svislého ohříváku vody vytápěného parou se zvýšeným využiti· výhřevné ploáhy, zlepšenou funkcí, který je koncepčnětechnologicky výhodný.

V energetických zařízeních jsou ve značném rozsahu používány ohříváky vody s ohřevem vody v trubkovém teplosměnném svazku a kondenzací topné páry v mezitrubkovém prostoru· Podle využití, velikosti, teplotního a tlakového zatížení jsou konstruovány a vyráběny jako svislé nebo ležaté s teplosměnnou plochou tvořenou přímými trubkami zakotvenými v pevných trubkovnicích nebo v jedné trubkovnici pevné a v jedné plovoucí· Při větších rozdílech mezi teplotou ohřívané vody na vstupu a na výstupu jsou používány tzv. ohříváky vlásemkové, v nichž je teplosměnná plocha tvořena svazkem teplosměnných trubek (vlésenek) ohnutých do tvaru písmene U” s oběma konci zakotvenými v jedné trubkovnioi· Vodní komora připojená k trubkovnici je opatřena rozváděči vestavbou zabezpečující rozdělení vody do jednotlivých trubkových tahů. Trubkovým tahem se zde rozumí část trubek teplosměnného trubkového svazku, ve kterých ohřívající se voda proudí v jednom směru a jednotlivé trubkové tahy jsou v teplosměnném svazku zapojeny za sebou. Známé provedení svislého ohříváku vody/používaného jako ohříváku regeneračního nebo ohříváku pro teplofikační účely/sestává ze svislého válcového tělesa nahoře opatřeného klenutým víkem a dole horizontální trubkovnicí s připojenou vodní komorou· Teplosměnná plocha je tvořena svazkem teplosměnných trubek ohnutých do tvaru obráceného písmene U* svými konci zakotvených v trubkovnici a ohybem směřujících nahoru. U dvoutahového provedení je prostor vodní komory rozdělen rozváděči vestavbou tvořenou svislou rovinnou stěnou v oso vodní komory na dvě poloviny, vstupní a výstupní prostor.Teplosměnné trubky zaúslují jedním koncem do vstupního a druhým koncem do výstupního prostoru komory a vytváří tak dva trubkové tahy, vstupní trubkový tah a výstupní trubkový tak navzájem propojené U-ohyby teplosměnných trubek. V příčném řezu teplosměnného svazku vyplňují

244 173 trubky každého z trubkových tahů plochu půlkruhu. U čtyřtahového provedení je jedna z polovin vodní komory rozdělena další svis lou rovinnou stěnou na dva kvadranty sloužící ke vstupu a výstupu ohřívané vody.V příčném řezu teplosměnným svazkem vyplňují trubky každého ze čtyř trubkových tahů plochu čtvrtkruhu. Mezi jednotlivými trubkovými tahy jsou neotrubkované prostory sloužící k zabudování nosného systému teplosměnného svazku a dvou odvodňovacích trubek. Topná pára je do prostorů ohříváku přivedena nátrubkem umístěným ve středu horního klenutého víka, vstupuje bajednou do všech trubkových tahů, a to jednak z prostoru mezi teplosměnným svazkem a pláštěm a jednak z neotrubkovaných prostorů mezi jednotlivými trubkovými tahy. Kondenzát vzniklý na teplosměnných trubkách je sváděn sběracími plechy do odvodnovacích trubek zaústěných pod hladinou kondenzátu v ohříváku· Sběraoí plechy jsou rozloženy v několika horizontálních rovinách po výšce teplosměnného svazku, v každé rovině jsou dva sběrací plechy půlkruhového tvaru· prostoru mezi jednotlivými trubkovými tahy je umístěna trubka odvodu nezkondenzovatelných plynů. Odvod kondenzátu je proveden nátrubkem v plášti ohříváku umístěným pod úrovní hladiny kondenzátu v ohříváku. ^voda vstupuje do vstupního prostoru vodní komory, proudí jednotlivými trubkovými tahy, ohřívá se a z výstupního prostoru vodní komory je odváděna z ohříváku. Kromě výhod plynoucích z poměrné výrobní jednoduchosti a ověřené technologie výroby má výše popsaný ohřívák vody řadu funkčních nevýhod. Mezi tyto nevýhody patří zejména neuspořádané proudění páry v mezitrubkovém prostoru teplosměnného svazku (nejsou zde vytvořeny mezitrubkové tahy pro definované prouděni páry) vedoucí k vytváření, míst s nulovou rychlostí páry a tedy k hromadění nezkondenzovatelných plynů uvnitř teplosměnného svazku mající za následek značné snížení výkonu ohříváku. Uspořádání teplosměnného svazku a vestavby nevytváří dostatečné podmínky pro existenci definovaného prostoru s nejvýiším parciálním tlakem nezkondenzovatelných plynů. Znač né rozmezí použitých poloměrů ohybů u jednotlivých trubkových řad má za následek u vnějších trubkových řad (nepodepřený trubkový ohyb činí kolem 3 m) zvýšenou možnost vibrací trubek a dále značné rozdíly mezi celkovou délkou jednotlivých trubek ( 2 až 3 m) jsou z teplotechnického í výrobního hlediska nevýhodné.

244 173

Další nevýhodou je nesymetrické pevnostní namáhání trubkovnice vlivem teplotního rozdílu mezi vodou ve vstupním a výstupním pros toru vodní komory, a proto je omezeno ohřátí vody.

Uvedené nevýhody odstraňuje a výhody ponechává svislý ohřívák vody vytápěný parou padle vynálezu· ^eho podstata spočívá v tom, že prostor odvodu kondenzátu z teplosměnného svazku/vytvo* řený po jeho výšce ve střední neotrubkované části ohříváku/je obklopen dvěma nebo vlče soustřednými trubkovými tahy, vstupním trubkovým tahem a výstupním trubkovým tahem, propojených ze strany vody ve směru od osy ohříváku k jeho plášti a prostor vytvořený mezi vstupním trubkovým tahe* a pláštěm ohříváku je vstupním prostorem páry, do sběracími plechy vytvořených paralelních horizontálních mezitrubkových tahů, propojených a nátrubkem páry. Prostor odvodu kondenzátu z teplosměnného svazku je výhodná opatřit směšovacím chladičem páry umístěným ve směru od oay ohříváku před první řadu teplosměnných trubek vstupního trubkového tahu. Prostor odvodu kondenzátu je dále opatřen jedinou centricky umístěnou odvodňovací trubkou a alespoň jednou trubkou odvodu nezkondenzovatelných plynů se vstupními otvory zaústěnými do vnitřního prostoru směšovacího chladiče· ^yála je výhodná vyvést kondenzát z ohříváku středovým otvorem v trubkovnici·

Svislý ohřívák vody vytápěný parou provedený podle vynálezu optimalizuje vzájemné prouděni topné páry a ohřívaná vody· Topná pára vstupuje z prostoru mezi pláštěm a výstupním trubkovým tahem do horizontálních tahů tvořených sběracími plechy, proudí radiálně od obvodu ke středu teploeměnnáho trubkového svazku mezi teplosměnnými trubkami jednotlivých trubkových tahů ve směru od výstupního ke vstupnímu trubkovému tahu · Zbytky nezkondenzované páry spolu s nezkondenzovatelnými plyny proudí dále do prostoru směšovacího chladiče páry, kde převážná část zbylé páry zkondenzuje a je zde tedy vytvořen prostor s vysokou koncentrací nezkondenzovatelných plynů, který vytváří předpoklady pro vysokou účinnost odvodu nezkondenzovatelných plynů. R_adiální proudění topné páry se zmenšujícím se průtočným průřezem páry daným soustředným uspořádáním trubkových tahů zabezpečuje udržení rychlosti páry a zamezuje vzniku prostoru s hromaděním nezkondenzovatelných plynů a toto proudění je dál· podporován· činností směšovacího chladiče páry· 244 173

Chladicím médiom směšovacího chladiče páry jo část podchlazeného kondenzátu odebraného ze sběracích plechů. Yýhodou chladiče páry jako koncového stupně při kondenzaci páry oproti povrchovému jo jeho účinnost téměř nezávislá na koncentraci nezkondenzovatelných plynů v tomto prostoru· Další výhodou je sníženi nebezpečí vibrací u nepodepřených ohybů trubek, jejichž dálka v· srovnáni so stávajícím typem ohříváku je 3 sž 4 krát kratší· Pevnostní přídavné namáháni trubkovnice vlivem rozdílných teplot vody v jednotlivých prostorách vodní komory a trubkových tazích jo výhodnější než u stávajícího typu, nebol teplotní pole trubkovnice je osově souměrné, álo uspořádáni teplotního svazku spolu se středovým odvodem kondenzátu z ohříváku dává dobrá předpoklady pro zabudováni účinného podchlazovačo kondenzátu do prostoru nad trubkovnici·

Přiklad provedeni svislého ohříváku vody vytápěného parou padle vynálezu je uveden na přiložených výlcrecedi· Na obr· 1 jo schematicky znázorněn podélný řez svislým ohřívákem vody. Na obr.2 je znázorněn příčný řez.

Svislý ohřívák vody sestává ze svislého válcového tělesa JL tvořeného obvodovým pláštěm £, horním klenutým víkem 3, trubkovnicí £ v dolní části tělesa JL a k ní přilehlou vodní komorou £· Toplosaěnný svazek 6,zakotvený v trubkovnici 4,je tvořen teplosměnnými trubkami 7 ohnutými do tvaru obráceného písmene U a uspořádanými do dvou soustředných trubkových tahů vstupního 8 trubkového tahu a výstupního 9 trubkového tahu, symetricky umístěnými, kolem středního nootrubkovaného prostoru ohříváku, který je prostorem 10 odvodu kondenzátu z topíosměnného svazku· Prostor 10 odvodu kondenzátu je opatřen centricky umístěnou odvodnovaoí trubkou 11 a dálo je opatřen směšovacími chladičem 13 páry umístěným ve směru od osy ohříváku před první řadu 13 toplosměnných trubek vstupního 8 trubkového tahu· Do prostoru.směšovacího chladiče 12 páry zaúelujl vstupní otvory 14 trubky 15 odvodu nezkondenzovatelných plynů· Prostor mezi teplosměnným svazkem 6 a pláštěm 2 je vstupním prostorem 16 páry do sběracími plochy 17 vytvořených paralelních horizontálních mezitrubkových 18 tahů.propojených

244 173 s nátrubkem 19 topné páry umístěným centricky v horní» klenutém víku 3. Mezi zaústění nátrubku 19 topné páry a vstupní prostor 16 topné páry do mezitrubkových 18 tahů je vls^žena rozváděči vestavba 20 topné páry. ^vodní komora 5 je rozdělena přepážkou 21 tvaru dutého válce na vstupní prostor 22 a výstupní prostor 23 vodní komory· Konce teplosměnných trubek vstupního trubkového tahu 8 zaúslují do vstupního prostorů 22 vodicí komory a konce teplosměnných trubek výstupního trubkového tahu 9 zaúslují do výstupního prostoru 23 vodní komory· Teplosměnné trubky vstupního trubkového tahu 8, jsou propojeny s teplo směnnými trubkami výstupního trubkového tahu £ svými ohyby 24»

Topná pára 25 vstupuje do ohříváku nátrubkem 19 topné páry a je rozvedena rozváděči vestavbou 20 topné páry do vstupního prostoru 16 topné páry mezitrubkových tahů 18, Topná pára proudí těmito tahy radiálně do prostoru 10 Odvodu kondenzátu a postup ně kondenzuje na teplosměnných trubkách· Kondenzát 26 takto vznik lý se dělí na dvě části, první část kondenzátu stéká po teplosměn ných trubkách 7 do nižšího mezitrubkového tahu a část stéká po povrchu sběracích plechů 17, podchlazuje se a je jimi sváděna do rozváděčích žlabů 27 směšovacího chladiče 12 páry opatřených otvory 28, z nichž volnými proudy vytéká, ohřívá se zbytky nezkondezované páry a je zachycována a sváděna sběracími žlaby 29 do odvodňovací trubky 11 zaústěné pod hladinu 30 kondenzátu nad trubkovnici 4. Od.tud je kondenzát odváděn středovým otvorem 31 v trubkovnici 4 a napojeným nátrubkem 32 kondenzátu z ohříváku· Nezkondenzovatelné plyny jsou odváděny trubkou 15 odvodu nezkondenzovatelných plynů. Voda 36 vstupuje vstupním nátrubkem vody 33 do vstupního prostoru 22 vodní komory, proudí teplosměnnými trubkami vstupního trubkového tahu 8 nahoru a teplosměnnými trubkami výstupního trubkového tahu í) proudí dolů a přes výstupní prostor 23 vodní komory a výstupní nátrubek 34 vody vystupuje ohřátá voda z ohříváku.

Pro zabezpečení opravitelnosti při případných poruchách těsnosti teplosměnné plochy je vodní komora opatřena snímatelnými průlezovými víky 35.

Claims (5)

1. Svislý ohřívák vody vytápěný parou, vyznačený tím, že prostor (10) odvodu kondenzátu z teploeměnného trubkového svazku (6) vytvořený po jeho výšce ve střední neotrubkované částí ohříváku je obklopen dvěma nebo více soustřednými trubkovými tahy, vstupním trubkovým tahem (8) g výstupním trubkovým tahem (0), propojenými ze strany vody vo směru od osy ohříváku k jeho plášti (2) a prostor vytvořený mezi výstupním trubkovým tahem (9) a pláštěm (2) je vstupním prostorem (16) topná páry, do sběracími plochy (17) vytvořených paralelních horizontálních mezitrubkových tahů (18), propojených a nátrub kem (19) topné páry·

2. Svislý ohřívák vody vytápěný parou dle bodu 1, vyznačený tím, žo prostor (10) odvodu kondenzátu z teploeměnného trubkového svazku (6) je opatřen směšovacím chladičem (12) páry, umístěným vo směru od esy ohříváku před první řadu-(13) teplosměnných trubek vstupního trubkového tahu (8)*

3· Svislý ohřívák vody vytápěný parou dle bodu 1, vyznačený tím, že prostor (10) odvodu kondenzátu z teploeměnného trubkového svazku (6) jo opatřen jedinou centricky umístěnou odvodňovacl trubkou (11).

4· Svislý ohřívák vody vytápěný parou dle bodu 1 a 2, vyznačený tím, žo prostor (10) odvodu kondenzátu z teploeměnného trubkového svazku (6) je opatřen alespoň jednou trubkou (15) odvodu nezkondenzovatelných plynů se vstupními otvory (14) zaústěnými do vnitřního prostoru směšovacího chladiče (12) páry.

5. Syislý ohřívák vody vytápěný parou dle bodu 1, vyznačený tím, že teplosměnný trubkový svazek (6) je zakotven v trubkovnici (4) opatřené Ve svém stfedn otvorem- 421) pro odvod kondenzátu (26).