CS262456B1

CS262456B1 - ) Built-in condensate subcooler of the heat exchanger

Info

Publication number: CS262456B1
Application number: CS872376A
Authority: CS
Inventors: Josef Ing Srutek; Oldrich Ing Manek; Vaclav Ing Masek; Helena Ing Zamecnikova; Jarmila Varvarovska; Vladimir Hlousek
Original assignee: Srutek Josef; Manek Oldrich; Masek Vaclav; Zamecnikova Helena; Jarmila Varvarovska; Vladimir Hlousek
Priority date: 1987-04-02
Filing date: 1987-04-02
Publication date: 1989-03-14
Also published as: CS237687A1

Abstract

Vestavěný podchlazovač podle navrhovaného uspořádání umožňuje celkové zmenšení teplosměnné plochy. Výměník tepla pak rovněž vychází lehčí. Přitom je současně zlepšen přístup k ukotveným koncům teplosměnných trubek v trubkovnici, což umožňuje lepší kontrolu těsnosti trubek i jejich případné opravy. U navrhovaného uspořádání je vnitřní trubkovnice uspořádána nad vnější trubkovnicí a vnitřní okraj vnější trubkovnice je spojen s vnějším okrajem vnitřní trubkovnice prstencem. Teplosměnná plocha podchlazovače je tvořena částí vnějšího svazku teplosměnných trubek, uspořádanou mezi tělesem výměníku a zmíněným prstencem.The built-in subcooler according to the proposed arrangement allows for an overall reduction in the heat exchange surface. The heat exchanger is also lighter. At the same time, access to the anchored ends of the heat exchange tubes in the tube sheet is improved, which allows for better control of the tightness of the tubes and their possible repairs. In the proposed arrangement, the inner tube sheet is arranged above the outer tube sheet and the inner edge of the outer tube sheet is connected to the outer edge of the inner tube sheet by a ring. The heat exchange surface of the subcooler is formed by a part of the outer bundle of heat exchange tubes arranged between the exchanger body and the aforementioned ring.

Description

Vynález se týká Vstavěného podohlazovače kondenzátu výměníku tepla, jehož teplosměnná plocha je tvořena teplosměnnými trubkami ve tvaru vlásenky, sloužící zejména pro regenerační okruhy klasických i jaderných elektráren.The present invention relates to a built-in condenser subcooler of a heat exchanger, the heat exchange surface of which is formed by hair-like heat transfer tubes, which are used in particular for regenerative circuits of conventional and nuclear power plants.

Výměníky tepla zapojené do regeneračního cyklu nebo teplofikačního cyklu elektráren používají jako topné médium odběrovou páru z turbiny, která v mezitrubkovém prostoru kondenzuje a je odváděna ve formě kondenzátu k dalšímu zpracování. Ohřívané médium je napájecí nebo teplofikační voda. Velmi častým požadavkem je podchlazení kondenzátu pod teplotu kondenzace. Proto se část teplosměnné plochy výměníku vymezuje pro tzv. vestavěný podchlazovač kondenzátu. S ohledem na požadovaný stupeň podchlazení se pro podchlazovač kondenzátu vždy vymezuje část nejstudenější teplosměnné plochy, aby přestup tepla byl co nejekonomičtější a vymezená plocha byla oo nejmenší. Jsou známy konstrukce vestavěných podchlazovačů, které jsou průtlačného typu, kdy prostor podohlazovače je obvodově utěsněn prstencovým válcovým pláštěm a v prostoru průchodu teplosměnných trubek utěsněn těsnicími prvky tak, že kondenzát je souproudem nebo protiproudem tahem čerpadla proháněn kolem teplosměnných trubek, přičemž plocha hladiny je regulována v prostoru mimo podchlazovač. Tato konstrukce je velmi náročná z hlediska utěsnění průchodu trubek. V případě roztěsnění těchto průchodů dochází k velkým erozivním napadení trubek a zjištění této poruchy je možné až po úplném zničení jedné nebo více teplosměnných trubek. Přitom oprava je možná pouze ve výrobním podniku.The heat exchangers connected to the regeneration cycle or the heating cycle of the power plants use steam as the heating medium from the turbine, which condenses in the inter-pipe space and is discharged in the form of condensate for further processing. The heated medium is feed water or heating water. A very common requirement is to condense the condensate below the condensation temperature. Therefore, a part of the heat exchanger heat exchanger surface is defined for the so-called built-in condensate subcooler. With regard to the desired degree of supercooling, a portion of the coldest heat transfer surface is always defined for the condensate subcooler, so that the heat transfer is as economical as possible and the defined area is as small as possible. Built-in subcoolers are known to be of the extrusion type, wherein the subcooler space is circumferentially sealed by an annular cylindrical shell and sealed by sealing elements in the passage of heat exchange tubes so that condensate is swept around the heat exchange tubes. outside the subcooler. This construction is very demanding in terms of sealing the passage of the tubes. If these passages are sealed, the tubes are subject to a large erosive attack and this failure is only possible after one or more heat exchange tubes have been completely destroyed. Repair is only possible in the manufacturing plant.

Proto se začaly provádět tzv. zatopené podohlazovače. Zde není nutno provádět utěsnění průchodu trubek horní stěnou podohlazovače, protože hladina je udržována až nad horní stěnou. Tím se však nevyužívá celá jedna polovina počtu teplosměnných trubek v délce vestavěného podohlazovače, protože teplotní spád v teplé větvi výměníku je malý a k podchlazování kondenzátu zde prakticky nedochází. Dále jsou velké problémy s promývánlm prostoru teplé větve, což vede k vytváření usazenin a silnému koroznímu napadání teplosměnných trubek.Therefore, the so-called flooded undercoaters began to be carried out. Here, it is not necessary to seal the passage of the tubes through the top wall of the subcooler, since the level is maintained above the top wall. However, this does not utilize one half of the number of heat exchanger tubes in the length of the built-in subcooler, as the temperature gradient in the heat exchanger branch is small and condensate sub-cooling is practically avoided. Furthermore, there are great problems with washing the space of the warm branch, which leads to the formation of deposits and a strong corrosion attack of the heat exchange tubes.

Tím je snižována nejen ekonomie přestupu tepla, ale i životnost výměníku, přičemž hmotnost takto uspořádané teplosměnné plochy je vyšší než u prvně popsané konstrukce. Je rovněž známa konstrukce podohlazovače, u níž je trubkovnice rozdělena na dvě mezikruhové části, přičemž vnější část trubkovnice leží nad vnitřní části trubkovnice tak, že podchlazovač je vytvořen nad vnitřní částí trubkovnice a je omezen válcovým prstencem spojujícím obě části. Tato konstrukce sice odstraňuje nepromývaný prostor teplé větve, ale vznikají problémy s odvodem kondenzátu, který musí být pak odváděn přes vnitřní trubkovnici a spodní komoru, což je výrobně velmi složité. Toto uspořádání neumožňuje dobrý přístup k místu zakotvení teplosměnných trubek a z hlediska oprav je tato konstrukce vhodná pouze pro výměníky velikých průměrů okolo 3 m a je tedy málo univerzální.This reduces not only the heat transfer economics but also the service life of the heat exchanger, and the mass of the heat exchanger surface thus arranged is higher than in the first described construction. It is also known to design a subcooler in which the tubesheet is divided into two annular portions, wherein the outer tubesheet lies above the inner tubesheet so that the subcooler is formed above the inner tubesheet and is limited by a cylindrical ring connecting the two portions. Although this design removes the unwanted space of the warm branch, there are problems with the condensate drainage, which must then be discharged through the inner tube sheet and the lower chamber, which is very difficult to manufacture. This arrangement does not allow good access to the anchoring point of the heat exchanger tubes, and for repair purposes, this design is only suitable for large diameter exchangers of about 3 m and is therefore of little versatility.

Uvedené nevýhody odstraňuje vestavěný podchlazovač kondenzátu výměníku tepla, jehož teplosměnná plocha je tvořena teplosměnnými trubkami ve tvaru vlásenky, uspořádanými v radiálním svazku symetrickém kolem podélné osy výměníku. Tyto teplosměnné trubky jsou oběma svými konci zakotveny do trubkovnic, přičemž konce vnitřní části každé trubky, tvořící vnitřní svazek teplosměnných trubek, jsou zakotveny do vnitřní trubkovnice a konce vnější části každé trubky, tvořící vnější svazek teplosměnných trubek, jsou zakotveny do vnější trubkovnice,- podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že jeho teplosměnná plocha je tvořena částí vnějšího svazku teplosměnných trubek uspořádanou nad vnější trubkovnicí, jejíž vnitřní okraj je spojen prstencem s vnějším okrajem vnitřní trubkovnice umístěné nad vnější trubkovnicí. Mezi tělesem výměníku a prstencem je vytvořen mezitrubkový prostor v němž je uspořádána intenzifikační vestavba. V prostoru mezi částí vnějšího svazku teplosměnných trubek a tělesem výměníku je přitom uspořádáno zařízení pro obvod kondenzátu sestávající z válcového pláště, příčné desky a horního nátrubku. V prostoru pod vnitřní trubkovnicí je uspořádána první komora chladicí vody tvořena vnitřní trubkovnicí, prstencem, vnitřním pláštěm, dnem a vnitřní trubkou a v prostoru pod vnější trubkovnicí je uspořádána druhá komora chladicí vody, tvořena vnější trubkovnicí, vnějším pláštěm a víkem.The above-mentioned disadvantages are overcome by the built-in condenser subcooler of the heat exchanger, the heat exchange surface of which is formed by hair-like heat exchange tubes arranged in a radial beam symmetrical around the longitudinal axis of the exchanger. These heat transfer tubes are anchored at both ends to the tube sheets, the ends of the inner part of each tube forming the inner bundle of heat exchange tubes are anchored to the inner tube sheet and the ends of the outer part of each tube forming the outer bundle of heat exchange tubes are anchored to the outer tube sheet. The present invention is characterized in that its heat transfer surface is formed by a portion of the outer bundle of heat exchange tubes arranged above the outer tube sheet, the inner edge of which is connected by a ring to the outer edge of the inner tube sheet located above the outer tube sheet. An inter-tube space is formed between the exchanger body and the ring in which the intensification installation is arranged. In the space between the part of the outer heat exchanger tube bundle and the exchanger body there is arranged a condensate circuit device consisting of a cylindrical shell, a cross plate and an upper sleeve. In the space below the inner tubesheet is provided a first cooling water chamber formed by the inner tubesheet, annular, inner shell, bottom and inner tube, and in the space below the outer tubesheet is a second cooling water chamber formed by the outer tubesheet, outer shell and lid.

Výhoda tohoto uspořádání tkví v tom, že celá teplosměnná plocha je využívána s vysokou efektivnosti, přičemž není potřeba utěsnění vestavěného podohlazovače. Je zcela odstraněn zatopený prostor kolem vnitřního svazku trubek, čími se zmenšuje možnost vzniku korozí v tomto prostoru za nim. Vnitřní trubkovnice je přitom dostatečně omývána. Vestavěný podchlazovač uspořádaný podle tohoto vynálezu umožňuje celkové zmenšeni teplosměnné plochy, výměník tepla pak vychází lehčí. Přitom je zlepěen přístup k ukotveným koncům teplosměnných trubek v trubkovnici, což umožňuje kontrolu těsnosti trubek i jejich eventuální opravu utěsněním i mimo výrobní podnik. Tím je zvýšena spolehlivost i životnost výměníku tepla při úspoře kvalitního materiálu třídy 17 i třídy 11, respektive 15.The advantage of this arrangement is that the entire heat exchange surface is used with high efficiency, without the need to seal the built-in undercooler. The flooded space around the inner tube bundle is completely removed, reducing the possibility of corrosion in this space behind them. The inner tube plate is sufficiently washed. The built-in subcooler arranged in accordance with the present invention allows the heat exchanger surface to be reduced overall, making the heat exchanger lighter. The access to the anchored ends of the heat exchange tubes in the tube sheet is improved, which makes it possible to check the tightness of the tubes and their possible repair by sealing even outside the manufacturing plant. This increases the reliability and durability of the heat exchanger while saving quality materials of class 17 and class 11 and 15 respectively.

Příklad uspořádání vestavěného podchlazovače podle tohoto vynálezu je na přiloženém obrázku, který představuje podélný řez vestavěným podchlazovačem.An example of a built-in subcooler arrangement according to the present invention is shown in the attached figure, which is a longitudinal section of the built-in subcooler.

Vnitřní svazek 16 teplosměnných trubek 17 je zakotven do vnitřní trubkovnice 1, která je svým vnějším okrajem i. spojena přes prstenec 5 s vnitřním okrajem 3 vnější trubkovnice 2, do které je zakotven vnější svazek 15 teplosměnných trubek 17. Vnější trubkovnice 2 je připojena k tělesu výměníku 14 a k vnějšímu plášti 11. Vnitřní trubkovnice χ s prstencem J5 a vnitřním pláštěm 7. se dnem B tvoří první komoru chladicí vody £, z níž je přes vnitřní trubku 9, odváděna ohřátá chladicí voda. Druhá komora 10, do které je zaváděna dolním nátrubkem 13 chladicí voda, je tvořena vnějším pláštěm 11 a víkem 12.The inner bundle 16 of the heat exchange tubes 17 is anchored in the inner tube sheet 1, which by its outer edge i is connected via a ring 5 to the inner edge 3 of the outer tube sheet 2 into which the outer bundle 15 of heat exchange tubes 17 is anchored. The inner tubesheet 10 with the ring 15 and the inner jacket 7 with the bottom B forms the first cooling water chamber 8, from which heated cooling water is discharged through the inner tube 9. The second chamber 10, into which the cooling water is inserted through the lower nozzle 13, is formed by the outer shell 11 and the lid 12.

Vlastní vestavěný podchlazovač je tvořen v mezitrubkovém prostoru 18 mezi prstencem 5, a tělesem výměníku 14. V mezitrubkovém prostoru 18 se nachází intenzifikační vestavba 19 částečně upevněná na prstenec 5 a částečně upevněná na zařízení pro odvod kondenzátu 20, tvořené válcovým pláštěm 21 a příčnou deskou 22. Ze zařízení pro odvod kondenzátu 20 je kondenzát odváděn horním nátrubkem 23 výměníku.The built-in subcooler is formed in the inter-tube space 18 between the ring 5 and the heat exchanger body 14. In the inter-tube space 18 there is an intensification unit 19 partially mounted on the ring 5 and partly mounted on the condensate discharge device 20. From the condensate drain 20, the condensate is discharged through the upper nozzle 23 of the exchanger.

Chladicí voda je přiváděna dolním nátrubkem 13 do druhé komory chladicí vody 10. prochází teplosměnnými trubkami 17 do prvni komory chladicí vody <> a vnitřní trubkou 9. je vyváděna z výměníku. Kondenzát z topné páry stéká po vnějším povrchu teplosměnných trubek 17 a po vnitřní trubkovnici χ do vnitřního prostoru 18 vestavěného podchlazovače. Je usměrňován intenzifikační vestavbou 19 a ochlazován při styku s teplosměnnými trubkami 17 vnějšího svazku 15. Těsně nad vnější trubkovnici 2 je pomocí zařízení pro odvod kondenzátu 20 odváděn přes,horní, nátrubek:23»'výměníku tepla. Ψ ' Vestavěný podchlazovač kondenzátu výměníku tepla je obzvlášt vhodný pro regenerační a teplofikačni výměníky okruhu jaderných i klasických elektráren. Je však vhodný jako vestavě ný dochlazovač médii i jiných zařízení v dalších odvětvích průmyslu, například v průmyslu chemickém, potravinářském, strojírenském atd.Cooling water is supplied via the lower nozzle 13 to the second cooling water chamber 10, passing through the heat exchange tubes 17 to the first cooling water chamber <> and is discharged through the inner tube 9 from the exchanger. The condensate from the heating steam flows down the outer surface of the heat exchange tubes 17 and the inner tube sheet χ into the interior space 18 of the built-in subcooler. It is rectified by the intensification unit 19 and cooled in contact with the heat exchange tubes 17 of the outer bundle 15. Just above the outer tube sheet 2, it is discharged via the condensate drainage device 20 through the upper nozzle 23 of the heat exchanger. The built-in condensate subcooler of the heat exchanger is particularly suitable for regenerative and heat exchanger circuits of nuclear and conventional power plants. However, it is suitable as a built-in aftercooler for media and other equipment in other industries, such as chemical, food, engineering, etc.

Claims

A heat exchanger condensate subcooler, the heat exchange surface of which is a hairpin-shaped heat exchange tube arranged in a radial bundle symmetrical about the longitudinal axis of the heat exchanger, the tubes of which are anchored to the tube sheet with their ends. are anchored to the inner tube sheet and the ends of the outer portion of each tube form the outer bundle of heat exchange tubes are anchored to the outer tube sheet, characterized in that its heat transfer surface is formed by the outer tube bundle (15) disposed above the outer tube sheet (2); the inner edge (3) of which is connected by the ring (5) to the outer edge (4) of the inner tube sheet (1) located above the outer tube sheet (2).

2. A heat exchanger condensate built-in subcooler according to claim 1, characterized in that a cross-tubular space (18) is arranged between the heat exchanger body (14) and the ring (5), in which the intensification unit (19) is arranged.

3. A heat exchanger condensate built-in subcooler according to claims 1 and 2, characterized in that a condensate drainage device (20) is provided in the space between the portions of the outer heat exchanger tube bundle (17) and the heat exchanger body (14). a cylindrical shell (21), a cross plate (22), and an upper sleeve (23).

A heat exchanger condensate built-in subcooler according to Claims 1, 2, 3, characterized in that in the space below the inner tubesheet (1) a first cooling water chamber (6) is formed of the inner tubesheet (1) by an annular ring (5). 1, a bottom (8) and an inner tube (9), and in the space below the outer tube sheet (2) there is a second cooling water chamber (10) formed by an outer tube sheet (2), an outer jacket (11) and a wolf (12).