CS259610B1

CS259610B1 - Vertical heat exchanger

Info

Publication number: CS259610B1
Application number: CS8610103A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Masek; Josef Srutek; Oldrich Manek; Helena Zamecnikova; Vladimir Hlousek; Jarmila Varvarovska; Zdenek Pisa
Original assignee: Vaclav Masek; Josef Srutek; Oldrich Manek; Helena Zamecnikova; Vladimir Hlousek; Jarmila Varvarovska; Zdenek Pisa
Priority date: 1986-12-29
Filing date: 1986-12-29
Publication date: 1988-10-14
Also published as: CS1010386A1

Abstract

Účelem navrhovaného řešení je uspořádat srážeč přehřátí, kondenzátor a podchlazovače kondenzátu z hlediska přestupů na optimálních místech teplosiněnných trubek. Uvedeného účelu se dosáhne tak, že šrážeč přehřátí, sestávající z parní trubky, pláště opatřeného otvory, dolního úseku vnitřního tahu svazku teplosraěnných trubek a intenzifikační vestavby, je uspořádán v prostoru nad vnitřním sektorem trubkovnice nad hladinou vody. Vertikálního výměníku tepla je možno využít z regeneračních i teplofikáčních obvodů jak klasických, tak jaderných elektráren.The purpose of the proposed solution is to arrange the superheater, condenser and condensate subcoolers in terms of transfers at optimal locations of the heat-shrinkable tubes. The stated purpose is achieved by arranging the superheater, consisting of a steam tube, a shell provided with holes, the lower section of the internal draft of the heat-shrinkable tube bundle and an intensification installation, in the space above the inner sector of the tube sheet above the water level. The vertical heat exchanger can be used in regenerative and heat-shrinkable circuits of both conventional and nuclear power plants.

Description

Vynález se týká vertikálního výměníku tepla se zabudovaným srážečem přehřátí, sestávajícího z radiálně uspořádaného svazku teplosměnných trubek tvaru U, sestavených v plášti a zakotvených jedním koncem ve vnitřním sektoru trubkovnice a druhým koncem ve vnějším sektoru trubkovnice, přičemž nad vnitřním sektorem trubkovnice je uspořádán srážeč přehřátí páry. Radiálně uspořádaným svazkem se rozumí osově symetrický trubkový svazek, jehož vlásenky jsou rozmístěny v radiálních nebo mírně odkloněných rovinách.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a vertical heat exchanger with a built-in superheater, comprising a radially arranged bundle of U-shaped heat exchanger tubes assembled in a jacket and anchored with one end in the inner tubesheet sector and the other end in the outer tubesheet sector. . By radially arranged bundle is meant an axially symmetrical tubular bundle whose hairpins are disposed in radial or slightly deflected planes.

Výměníky tepla využívající jako topné médium v mezitrubkovém prostoru páru, mají teplosměnnou plochu podle potřeby rozdělenou do tří částí. Ve srážecí přehřátí je teplota páry snižována na teplotu sytosti, v kondenzační části pára kondenzuje a v podchlazovací části je snižována teplota kondenzátu pod teplotu sytosti.Heat exchangers using steam as the heating medium in the inter-tube space have a heat exchanger surface divided into three parts as required. In precipitation overheating the steam temperature is reduced to saturation temperature, in the condensation part the steam condenses and in the subcooling part the condensate temperature is lowered below the saturation temperature.

Z íunkce jednotlivých částí teplosměnné plochy vyplývá i jejich zařazení na tazích výměníku. Optimální umístění srážeče přehřátí je v horní části výměníku, optimální umístění podchlazovače kondenzátu je ve spodní části výměníku. Přitom umístění kondenzační části teplosměnné plochy neovlivňuje podstatným způsobem činnost výměníku.The function of the individual parts of the heat exchange surface also implies their inclusion on the heat exchanger routes. The optimum location of the superheat precipitator is at the top of the exchanger, the optimal location of the condensate subcooler is at the bottom of the exchanger. The positioning of the condensation part of the heat transfer surface does not substantially affect the operation of the exchanger.

Jsou známy konstrukce vertikálních vlásenkových výměníků tepla, které mají komoru chladicí vody umístěnou nahoře. Srážeč přehřátí je pak v optimální poloze na nejteplejším místě svazku teplosměnných trubek. Vzniká však problém s provedením podchlazovače kondenzátu. Podchlazovač kondenzátu musí být dokonale těsný vzhledem k celému mezitrubkovému prostoru. Tím rostou náklady na montáž a roste i cena výměníku. Protože podchlazovač kondenzátu je pak umístěn pouze na části teplosměnných trubek, je toto řešení vhodné pouze pro určité parametry chladicí vody a topné páry. Kromě toho je výměník takovéto konstrukce ze strany chladicí vody nevypustitelný.Vertical hairpin heat exchangers are known which have an upper cooling water chamber. The superheat collector is then in the optimal position at the hottest point of the heat exchanger tube bundle. However, there is a problem with the condensate subcooler. The condensate subcooler must be perfectly tight with respect to the entire inter-pipe space. This increases installation costs and increases the cost of the exchanger. Since the condensate subcooler is then located only on a portion of the heat exchange tubes, this solution is only suitable for certain parameters of cooling water and heating steam. In addition, the exchanger of such a construction is non-draining from the cooling water side.

Jiné známé řešení konstrukce vertikálního vlásenkového výměníku s radiálně uspořádaným svazkem má komoru chladící vody umístěnou dole. Podchlazovač kondenzátu je umístěn na nejchladnějším tahu výměníku a srážeč přehřátí je uspořádán v místě ohybu vlásenek. V tomto případě jsou teplosměnné trubky po průchodu srážečem přehřátí dodatečně omývány topnou párou a kondenzátem z topné páry a může při určitých parametrech docházet k dodatečnému ochlazování chladicí vody. To vede ke snižování účinnosti výměníku, roste teplosměnná plocha a tím cena výměníku.Another known design of a vertical hairpin exchanger with a radially arranged bundle has a cooling water chamber located at the bottom. The condensate subcooler is located on the coldest draft of the exchanger and the superheat condenser is arranged at the bend of the hairpins. In this case, the heat transfer tubes are additionally washed with heating steam and condensate from the heating steam after passing through the superheat condenser and additional cooling of the cooling water may occur at certain parameters. This leads to a decrease in the efficiency of the exchanger, increasing the heat exchange surface and thus the price of the exchanger.

Uvedené nevýhody odstraňuje vertikální výměník tepla se zabudovaným srážečem přehřátí, sestávající z radiálně uspořádaného svazku teplosměnných trubek tvaru U, uspořádaných v tělese výměníku a zakotvených jedním koncem ve vnitřním sektoru trubkovnice a druhým koncem ve vnějším sektoru trubkovnice, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že srážeč přehřátí, sestávající z parní trubky, pláště opatřeného otvory, dolního úseku vnitřního tahu svazku teplosměnných trubek a intenzifikační vestavby, je uspořádán v prostoru nad vnitřním sektorem trubkovnice nad hladinou vody.These disadvantages are overcome by a vertical heat exchanger with a built-in overheating condenser consisting of a radially arranged bundle of U-shaped heat exchanger tubes arranged in the heat exchanger body and anchored with one end in the inner tubesheet sector and the other end in the outer tubesheet sector. The superheat collector consisting of a steam tube, a shell provided with openings, a lower section of the internal thrust of the heat exchange tube bundle and an intensification installation is arranged in a space above the inner sector of the tube sheet above the water level.

Výhoda tohoto uspořádání spočívá v tom, že srážeč přehřátí, kondenzátor i podchlazovač kondenzátu jsou z hlediska přestupů tepla uspořádány na optimálních místech teplosměnných trubek, přičemž vlásenky jsou uspořádány v takové poloze, že jsou vypustitelné při odstavování. Podchlazovač kondenzátu je zatopený kondenzátem a není jej tedy nutno těsnit, srážeč přehřátí leží nad maximální hladinou. To vše vede ke zmenšování rozměrů výměníků a snižování jejich ceny.The advantage of this arrangement is that the superheat condenser, the condenser and the condensate subcooler are arranged at the optimum locations of the heat exchange tubes in terms of heat transfer, the hairpins being arranged in such a position that they are releasable during shutdown. The condensate subcooler is flooded with condensate and therefore it is not necessary to seal it, the overheating condenser lies above the maximum level. All this leads to a reduction in the size of the heat exchangers and a reduction in their cost.

Příklad uspořádání vertikálního výměníku tepla podle vynálezu je zobrazen na přiloženém obrázku. Na obrázku je podélný řez vertikálním výměníkem tepla.An example of a vertical heat exchanger arrangement according to the invention is shown in the attached figure. The picture shows a longitudinal section through a vertical heat exchanger.

Teplosměnné trubky 18 uspořádané do svazku 3 jsou svými konci zakotveny do vnitřního prostoru trubkovnice 1 a vnějšího sektoru trubkovnice 2. Část délky teplosměnných trubek 18 mezi ohybem 26 a vnitřním sektorem trubkovnice 1 tvoří vnitřní tah 7, část délky teplosměnných trubek 18 mezi ohybem 26 a vnějším sektorem trubkovnice 2 tvoří vnější tah 4. V kondenzační části 21 teplosměnné trubky 18 jsou podpírány přepážkami 23. Vnitřní sektor trubkovnice 1 a vnější sektor trubkovnice 2 jsou v tomto případě propojeny prstencem 5. Mezi prstencem 5 a tělesem 14 výměníku je ve spodním úseku 19 uspořádán podchlazovač 8 kondenzátu. Nad vnitřním sektorem trubkovnice 1, v dolním úseku 15 je z pláště 13 s otvory 17 a intenzifikační vestavby 16 sestaven srážeč 11 přehřátí, do kterého je pára přiváděna parní trubkou 12. Podchlazovač 8 kondenzátu a srážeč 11 přehřátí dělí svazek 3 teplosměnných trubek 18 na podchlazovací část 20, kondenzační část 21 a srážecí část 22. Kondenzát páry je z tělesa 14 výměníku odváděn vývodem kondenzátu 30.The heat transfer tubes 18 arranged in the bundle 3 are anchored at their ends into the inner space of the tube sheet 1 and the outer tube sheet sector 2. Part of the length of the heat exchange tubes 18 between the bend 26 and the inner sector of the tube sheet 1 In the condensation part 21, the heat exchanger tubes 18 are supported by partitions 23. The inner tube section 1 and the outer tube section 2 are in this case interconnected by a ring 5. Between the ring 5 and the exchanger body 14 is arranged in the lower section 19 condensate subcooler 8. Above the inner sector of the tube sheet 1, in the lower section 15, an overheating collector 11 is assembled from the jacket 13 with the openings 17 and the intensification unit 16, to which steam is supplied by the steam pipe 12. The condensate subcooler 8 and The steam condensate is discharged from the exchanger body 14 through a condensate outlet 30.

Chladicí voda je přiváděna vstupním hrdlem 29 do druhé komory 10, prochází teplosměnnými trubkami 18 a přes první komoru 6 a vnitřní trubku 9 vystupuje výstupním hrdlem 28 z vertikálního výměníku tepla.Cooling water is supplied through the inlet orifice 29 to the second chamber 10, passes through the heat exchange tubes 18 and through the first chamber 6 and the inner tube 9 exits through the outlet orifice 28 from the vertical heat exchanger.

Mezi první komorou 6 a druhou komorou 10 je uspořádána mezistěna 27, do které je zaústěna vnitřní trubka 9. Aby byl umožněn přístup ke všem koncům teplosměnných trubek 18, je druhá komora 10 opatřena vnějším průlezem 24 a mezistěna 27 je opatřena vnitřním průlezem 25.Between the first chamber 6 and the second chamber 10 there is a partition 27 into which the inner tube 9 is connected. To allow access to all ends of the heat exchange tubes 18, the second chamber 10 is provided with an outer hatch 24 and the partition 27 is provided with an inner hatch 25.

Chladicí voda z druhé komory 10 protéká teplosměnnými trubkami 18 do první komory 6. Nejprve tedy prochází podchlazovací částí 20, pak kondenzační částí 21 a nakonec, když chladicí voda má nejvyšší teplotu, prochází srážecí částí 22.The cooling water from the second chamber 10 flows through the heat exchange tubes 18 into the first chamber 6. Thus, it passes first through the subcooling section 20, then through the condensing section 21, and finally, when the cooling water is at its highest temperature, passes through the precipitation section 22.

Přehřátá pára je přiváděna parní trubkou 12. Vstupuje nejprve do srážecí části 22. Když dosáhne teploty blízké mezi sytosti, vstupuje do kondenzační části 21 a kondenzát z topné páry vystupuje přes podchlazovací část 20 vývodem 30 kondenzátu ven z výměníku. Otvory 17 zamezují vytvoření vodní hladiny v prostoru srážeče 11 přehřátí.The superheated steam is supplied by the steam pipe 12. It first enters the precipitation portion 22. When it reaches a temperature near the saturation limit, it enters the condensation portion 21 and the condensate from the heating steam exits through the subcooling portion 20 through the condensate outlet 30 out of the exchanger. The openings 17 prevent the formation of a water level in the space of the superheat collector 11.

Vertikální výměník tepla podle vynálezu je zvláště vhodný pro regenerační a teplofikační obvody klasických i jaderných elektráren. Lze jej však použít i v jiných průmyslových odvětvích.The vertical heat exchanger according to the invention is particularly suitable for regeneration and heating circuits of conventional and nuclear power plants. However, it can also be used in other industries.

Claims

Subject

Vertical heat exchanger with built-in overheating collector, consisting of a radially arranged bundle of U-shaped heat exchange tubes arranged in the heat exchanger body and anchored with one end in the inner tube sheet sector and the other end in the outer tube sheet sector,

OF THE INVENTION in that an overheating collector (11) consisting of a steam tube (12), a shell (13) provided with openings (17), a lower section (15) of the internal tension (7) of the heat exchange tube bundle (3) and intensification ( 16), is arranged in a space above the inner sector of the tubesheet (1) above the water level (31).