EA016587B1 - Продувочный бак - Google Patents

Abstract

Предложен продувочный бак (В) для приема воды, удаляемой путем сброса, продувки и слива из парогенератора-рекуператора (С) или парового котла другого типа с целью уменьшения ее температуры до значения, приемлемого для слива в канализацию. Продувочный бак содержит цилиндрический резервуар (50) и впускные трубы (60), через которые вода от сброса, продувки и слива вводится в резервуар. Каждая труба имеет радиальный участок (62), проходящий через боковую стенку (52) резервуара, в общем вертикальный участок (64), проходящий в резервуаре вверх, и касательный участок (68), открытый внутрь резервуара. Радиальный участок имеет небольшое сливное отверстие (74). Кроме того, продувочный бак имеет трубопровод (90) для ввода в резервуар охлаждающей воды для уменьшения температуры воды, поступившей из парогенератора-рекуператора, и выпускной трубопровод (86) для выхода из резервуара смеси охлаждающей воды с водой, поступившей из парогенератора-рекуператора. Выпускной трубопровод не должен находиться выше сливных отверстий (74) впускных труб. Таким образом, по окончании сброса, продувки и слива вода будет течь из впускных труб и соединенных с ними трубопроводов в резервуар, что уменьшает вероятность коррозии и гидравлического удара в этих трубопроводах.

Description

Изобретение относится в общем к паровым котлам и парогенераторам, в частности к продувочным бакам для них.

Уровень техники

Отработанные газы из газовых турбин, приводящих в действие электрические генераторы, имеют очень высокую температуру. Парогенераторы-рекуператоры отбирают тепло от этих газов для получения пара, приводящего в действие паровые турбины, которые, в свою очередь, приводят в действие другие электрические генераторы.

Обычные парогенераторы-рекуператоры содержат несколько секций, расположенных одна за другой по ходу потока горячих отработанных газов из газовой турбины. К этим секциям относятся экономайзер для повышения температуры питательной воды, испаритель для превращения горячей воды в насыщенный пар и пароперегреватель для превращения насыщенного пара в перегретый пар. Многие парогенераторы-рекуператоры имеют более одного экономайзера, испарителя и пароперегревателя, а некоторые снабжены промежуточными пароперегревателями. Испаритель может быть испарителем циркуляционного типа, имеющим расположенный наверху паровой барабан, из которого полученный в испарителе пар направляется в пароперегреватель. Вода циркулирует также по паровому барабану. Испаритель также может представлять собой однопроточный испаритель, превращающий воду в насыщенный пар без пропускания его через паровой барабан. В нижней области пароперегревателя, промежуточного пароперегревателя и экономайзера скапливаются вода и загрязняющие примеси. Если время от времени не удалять воду из секций парогенератора-рекуператора, то концентрация в воде минеральных веществ и других примесей будет настолько большой, что секции будут засоряться или произойдет пенообразование, что ухудшает перенос тепла. Поэтому секции парогенератора-рекуператора снабжены внизу клапанами для выпуска воды, а иногда и пара. Клапаны, за исключением клапанов паровых барабанов, расположенных наверху в испарителях циркуляционного типа, находятся, как правило, вблизи дна парогенераторарекуператора, т.е. вблизи уровня земли. При открывании клапанов через них сливается вода.

Паровые барабаны являются основным источником удаляемой воды. Обычный паровой барабан работает при достаточно высоком давлении, существующем в испарителе, частью которого он является. Удаление воды производится непрерывно с виде сброса и с большой скоростью. Кроме того, паровой барабан, как правило, имеет на дне продувочное отверстие и клапан для периодических продувок, причем вода, удаляемая при продувке, может содержать твердые частицы.

Правила использования канализационных систем ограничивают температуру сливаемой в них воды. Между тем температура воды, которая удаляется в результате продувки и сброса из испарителей циркуляционного типа, и воды, сливаемой из других секций парогенератора-рекуператора, часто превышает максимально допустимую для канализационных систем температуру. Поэтому парогенераторырекуператоры снабжены продувочными баками, в которых вода, полученная от продувки, сброса и слива, смешивается с охлаждающей водой для уменьшения результирующей температуры воды до величины, приемлемой для канализационных систем.

Аналогичные проблемы относятся и к паровым котлам других типов. Если время от времени не удалять путем продувок воду, содержащуюся в нижней области паровых котлов, то концентрация растворенных в воде минеральных веществ увеличивается и они оседают в виде твердых частиц. Поэтому обычные паровые котлы тоже могут использоваться в сочетании с продувочными баками.

Сущность изобретения охарактеризована в прилагаемой формуле изобретения.

Типичный продувочный бак А (фиг. 1), который используется в настоящее время для приема из парогенераторов-рекуператоров и других паровых котлов воды, удаленной в результате продувки, сброса и слива, содержит цилиндрический резервуар 2, установленный вертикально так, что его нижний конец расположен несколько выше уровня земли. Бак А имеет впускные трубы 4, входящие через боковую стенку резервуара 2 в общем по касательной, в верхней области резервуара 2, где он снабжен облицовкой или износостойкой пластиной 6 из нержавеющей стали. Впускные трубы 4 соединены с трубопроводами для воды, удаляемой путем продувки, сброса и слива из различных секций парогенератора-рекуператора. Бак А имеет первичный выпускной трубопровод 8, который начинается у самого дна резервуара 2, проходит вверх в его нижней области и выходит из резервуара 2 чуть ниже его средней точки. От самого дна резервуара 2 отходит наружу вторичный выпускной трубопровод 12, который при нормальной работе закрыт клапаном 14. Оба выпускных трубопровода 8 и 12 выходят в канализационный коллектор. На верхнем конце резервуар 2 имеет вентиляционный канал 16, сообщающийся с атмосферой.

Вода, удаленная путем продувки, сброса и слива, поступает по соответствующим трубопроводам в резервуар 2 через впускные трубы 4 и вводится в него по касательной вдоль износостойкой пластины 6, образуя вихревой поток, позволяющий образовавшемуся пару выходить через вентиляционный канал 16 наружу. Вода собирается в резервуаре 2, где поддерживается ее заданный уровень, называемый нор

- 1 016587 мальным уровнем. Поскольку по меньшей мере некоторые трубопроводы от парогенераторарекуператора выходят из различных его секций на уровне, лишь незначительно превышающем уровень земли, а затем поднимаются до уровня впускных труб 4 резервуара 2, вода в этих трубопроводах задерживается. Это может вызвать гидравлический удар при открывании клапанов, через которые вода выпускается из секций. Кроме того, задержанная вода может вызвать коррозию трубопроводов. Впускные трубы 4 должны принимать воду, имеющую высокую температуру и разъедающую способность, и потому являются сложными и дорогостоящими. Ввод впускных труб 4 в резервуар 2 по касательной траектории еще больше усложняет конструкцию. Если бак А имеет несколько впускных труб 4, то его длина и длина облицовки 6 должны быть увеличены.

Чтобы избежать проблем, связанных с задержкой воды в трубопроводах для воды, удаляемой путем продувки, сброса и слива, операторы парогенераторов-рекуператоров иногда устанавливают продувочные баки А в ямах ниже уровня земли. В этом случае вода из этих трубопроводов сливается. Однако наличие ям увеличивает затраты и затрудняет обслуживание продувочных баков.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 изображает в разрезе известный продувочный бак, фиг. 2 - разрез предлагаемого продувочного бака, соединенного с парогенератором-рекуператором, фиг. 3 - вид сбоку предлагаемого продувочного бака, с частичным вырывом и фиг. 4 - разрез по линии 4-4 на фиг. 3.

Лучший вариант осуществления изобретения

На фиг. 2 показан продувочный бак В для приема воды, удаляемой из парогенератора-рекуператора С в результате продувки, сброса и слива, по существу, в жидкой фазе. Продувка производится периодически, а сброс непрерывно. Слив тоже производится периодически, но, как правило, только во время пуска или останова парогенератора-рекуператора С. Вода выходит из парогенератора-рекуператора С при температуре, которая много выше температуры, допустимой для слива в канализацию. В баке В вода охлаждается из-за отдачи тепла в окружающую атмосферу и смешивания с более холодной водой от внешнего источника. Вода выводится из продувочного бака В и сливается в канализационную систему при температуре ниже максимальной допустимой для нее температуры.

Парогенератор-рекуператор С (фиг. 2) имеет обычное устройство и содержит канал 20 для горячих газов, создаваемых газовой турбиной или другим источником тепла. Канал 20 имеет вход 22 и выход 24 и состоит из нескольких секций, некоторые из которых снабжены продувочными отверстиями 26 и продувочными клапанами 28 для удаления из секций воды, содержащей растворенные минеральные вещества и другие загрязняющие примеси. К секциям, имеющим продувочные отверстия 26 и продувочные клапаны 28, относятся нагреватель питательной воды или экономайзер 30, испаритель 32 и пароперегреватель 34, расположенные между выходом 24 и входом 22 в последовательности, соответствующей направлению проходящего по ним потока воды и пара. Парогенератор-рекуператор С может содержать также промежуточный пароперегреватель 35, снабженный по меньшей мере одним продувочным отверстием 26 и продувочным клапаном 28.

Если испаритель 32 является испарителем циркуляционного типа, то он имеет паровой барабан 36 на верхнем конце и пучок 38 труб внутри канала 4, где они подвергаются действию горячих газов. Нагретая вода из экономайзера 30 течет в паровой барабан 36 и циркулирует в пучке 38 труб, где часть воды превращается в насыщенный пар. Этот пар и оставшаяся вода поднимаются в паровой барабан 36. Насыщенный пар далее течет в пароперегреватель 34, где превращается в перегретый пар. Оставшаяся вода рециркулирует в пучке 38 труб вместе с водой, поступающей из экономайзера 30. Растворенные в воде минеральные вещества не переносятся паром, а остаются в воде и скапливаются в паровом барабане 36, если из него не удалять воду. С этой целью паровой барабан 36 снабжен идущим к продувочному баку В сбросным трубопроводом 40, по которому из парового барабана 36 под действием значительного давления находящегося в нем пара непрерывно, с большой скоростью, вытекает вода. Сбросный трубопровод 40 позволяет избежать чрезмерной концентрации минеральных веществ в воде, находящейся в барабане 36 и пучке 38 труб. Кроме того, барабан 36 имеет продувочное отверстие 26 на дне и продувочный клапан 28. Как правило, парогенератор-рекуператор С имеет несколько испарителей 32 циркуляционного типа, работающих при разных значениях давления, и несколько сбросных трубопроводов 40, идущих от паровых барабанов 36 испарителей 32.

Продувочные отверстия 26 соединены с продувочным баком В через соответствующие клапаны 28 и продувочные трубопроводы 42. Если клапаны 28 не будут открываться для выпуска из барабанов 36 воды, то находящиеся в ней твердые загрязняющие частицы могут поступать в пучок 38 труб и разрушать их.

Продувочные отверстия 26 на дне экономайзера 30 и пароперегревателя 34, а также на дне однопроточного испарителя и промежуточного пароперегревателя 35 (если таковые есть), через соответствующие клапаны 28 соединены со сливными трубопроводами 44, идущими в продувочный бак В. Трубопроводы 44 установлены с наклоном вниз к баку В.

Продувочный бак В (фиг. 3 и 4) содержит резервуар 50, имеющий цилиндрическую боковую стенку 52 и верхнюю и нижнюю торцевые, предпочтительно куполообразные, стенки 54 и 56 соответственно.

- 2 016587

Для установки резервуара 50 в вертикальное положение нижняя торцевая стенка 56 имеет короткое основание 58 для опоры на фундамент, расположенный на уровне земли или чуть ниже него.

Продувочный бак В содержит также несколько впускных труб 60, по которым вода поступает в бак В из упомянутых выше сбросных трубопроводов 40, продувочных трубопроводов 42 и сливных трубопроводов 44, идущих от парогенератора-рекуператора С. Каждая впускная труба 60 имеет радиальный участок 62, проходящий через боковую стенку 52 резервуара 50 вблизи ее нижнего конца так, что этот участок ориентирован радиально относительно стенки 52. Радиальный участок 62 трубы 60 через ее плавный изгиб 66 переходит в, по существу, вертикальный участок 64, проходящий вблизи боковой стенки 52, причем верхний конец вертикального участка 64 трубы находится ближе к боковой стенке, чем нижний конец. На верхнем конце вертикальный участок 64 через другой плавный изгиб 70 переходит в касательный участок 68, расположенный в общем горизонтально и проходящий вдоль верхней части боковой стенки 52 примерно на 30 см ниже верхней торцевой стенки 54. На конце касательного участка 68 впускная труба 60 открыта во внутреннее пространство резервуара 50, так что вода, выходящая из трубы 60, течет в общем горизонтально по касательной к боковой стенке 52. В этой области резервуар 50 имеет износостойкую пластину 72 из нержавеющей стали, которая служит в качестве облицовки боковой стенки 52. Радиальный участок 62 на отрезке между боковой стенкой 52 и плавным изгибом 66 имеет отверстие 74 (фиг. 3), открытое во внутреннее пространство резервуара 50. Радиальные участки 62 впускных труб 60 соединены с указанными выше трубопроводами 40, 42 и 44. Каждый радиальный участок 62 и его отверстие 74 расположены ниже трубопровода 40, 42 или 44, с которым он соединен, а также ниже связанных с ним клапанов 28 и отверстий 26. Впускная труба 60 предпочтительно выполнена из низкохромистой углеродистой стали, чтобы выдерживать высокие температуры и противостоять эрозии. Диаметр отверстия 74 должен быть около 0,96 см.

Касательные участки 68 всех впускных труб 60 ориентированы так, чтобы вода из них выходила в одном и том же направлении для образования в резервуаре 50 вихревого потока. Эта вода, разумеется, является результатом продувки, сброса и слива из парогенератора-рекуператора С.

Внутреннее пространство резервуара 50 сообщается с окружающей атмосферой через вентиляционный канал 80 в верхней торцевой стенке 54 резервуара. Нижняя торцевая стенка 56 имеет вторичный выпускной трубопровод 82, присоединенный к ней в ее самой нижней точке и закрытый при нормальной работе клапаном 84. Трубопровод 82 ведет в канализационную систему и служит для полного опорожнения продувочного бака В при открытии его клапана 84.

При нормальной работе бак В опорожняется через первичный выпускной трубопровод 86, тоже ведущий в канализационную систему. Трубопровод 86 выходит из резервуара 50 через стенку 52 предпочтительно в радиальном направлении, на уровне чуть ниже радиальных участков 62 впускных труб 60, так что отверстия 74 радиальных участков 62 находятся выше выпускного трубопровода 86. Внутри резервуара 50 выпускной трубопровод 86 загибается вниз, образуя вертикальный участок 88, оканчивающийся вблизи нижней торцевой стенки 56. Здесь вода, находящаяся в резервуаре 50, входит в первичный выпускной трубопровод 86. Первичный выпускной трубопровод 86 фактически может выходить из бака значительно ниже, даже настолько ниже, что вертикальный участок 88 будет не нужен, но нигде выпускной трубопровод 86 не должен подниматься выше радиальных участков 62 впускных труб 60, чтобы уровень воды в баке В был всегда ниже отверстий 74 впускных труб 60.

Бак В имеет впускную трубу 90 для охлаждающей воды, соединенную с источником воды с температурой окружающей среды. Впускная труба 90 снабжена клапаном 92 для регулировки потока поступающей в резервуар 50 охлаждающей воды, которая в резервуаре смешивается с горячей водой, поступающей в него через впускные трубы 60.

При работе парогенератора-рекуператора С и соединенного с ним продувочного бака В вода циркулирует через экономайзеры 30, испарители 32 и другое оборудование, а пар циркулирует главным образом через пароперегреватель 34. Циркулирующие вода и пар будут оставлять в оборудовании минеральные вещества и другие загрязняющие примеси, если их время от времени не удалять. Экономайзеры 30 в основном пропускают минеральные вещества, но некоторое их количество может скапливаться в нижних областях экономайзеров. В пароперегревателе 34 загрязняющие примеси тоже могут скапливаться в его нижней области, особенно после выключения парогенератора-рекуператора С. Но источником наибольшего скопления загрязняющих примесей является испаритель 32, из которого их надо обязательно удалять. Когда в испарителе 32 вода превращается в пар, растворенные в воде минеральные вещества остаются в воде и их концентрация увеличивается. В испарителе 32 циркуляционного типа минеральные вещества скапливаются в его паровом барабане 36. Хотя непрерывный сброс воды через сбросный трубопровод 40 при нормальной работе предотвращает чрезмерное скопление загрязняющих частиц, они все же могут собираться на дне барабана 36. Для удаления загрязняющих примесей из экономайзера 30, из барабана испарителя 32 циркуляционного типа или из нижней области однопроточного испарителя, из пароперегревателя 34 и промежуточного пароперегревателя 35 периодически, обычно раз в день, открываются расположенные в их нижних областях продувочные клапаны 28 для выпуска воды и/или пара как продукта продувки или слива.

Эта вода через трубопроводы 40, 42 и 44 подается к впускным трубам 60 продувочного бака В и по

- 3 016587 ступает в него по радиальным участкам 62 впускных труб. Чтобы вода текла, продувочные отверстия 26, клапаны 28 и трубопроводы 40, 42 и 44 расположены выше радиальных участков 62 впускных труб 60, а трубопроводы 40, 42 и 44 нигде не опускаются ниже этих участков.

Когда открывается какой-либо из продувочных клапанов 28, вода через его отверстие 26 поступает в соответствующий трубопровод 40, 42 или 44 и течет по нему, иногда со значительной скоростью. Вода, выходящая под большим давлением из парового барабана 36, течет по сбросным трубопроводам 40 к касательным участкам 68 и выливается через них с большой скоростью. Вода, удаляемая в результате продувки при открытии клапанов 28 на дне паровых барабанов 36, течет с большой скоростью по продувочным трубопроводам 42 и выливается в резервуар 50 тоже через касательные участки 68. Вода в результате слива из пароперегревателя 34 и промежуточного пароперегревателя тоже может течь с большой скоростью по сливным трубопроводам 44 и выливаться в резервуар 50 через касательные участки 68. При выходе из касательных участков 68 вода ударяется об износостойкую пластину 72 и образует вихревой поток в верхней области резервуара 50. Благодаря падению давления при выходе воды из касательных участков 68 образуется некоторое количество пара, причем вихревой поток облегчает отделение пара от воды. Пар выходит через вентиляционный канал 80.

Вода, поступающая в результате продувки, сброса и слива, опускается в нижнюю область резервуара 50, где смешивается с охлаждающей водой, подаваемой через трубу 90. Охлаждающая вода подается в резервуар 50 в количестве, достаточном для того, чтобы температура воды в нижней части резервуара стала ниже температуры, допустимой для эксплуатации канализационных систем. При введении в бак В воды от продувки, сброса и слива уровень воды в резервуаре 50 может подняться выше уровня первичного выпускного трубопровода 86. Охлажденная вода в самой нижней части резервуара 50 течет в вертикальный участок 88 первичного выпускного трубопровода 86 и выходит из резервуара 50 через этот трубопровод 86 для слива в канализационную систему при приемлемой температуре.

Однако продувка производится лишь время от времени, возможно раз в день, а воды, поступающей только в результате сброса, недостаточно для поднятия уровня воды в резервуаре выше максимальной высоты, на которой находится первичный выпускной трубопровод 86. Соответственно, при нормальной работе уровень воды в резервуаре 50 остается ниже радиальных участков 62 впускных труб 60. Поскольку эти участки 62 расположены ниже продувочных отверстий 26 и идущих от них продувочных трубопроводов 42, вода в последних не скапливается. То же самое относится и к сливным трубопроводам 44. Это позволяет избежать коррозии от воды, являющейся результатом продувки и слива, а также избежать гидравлического удара и сопутствующих ему механических толчков при открывании продувочных клапанов 28.

Хотя в описании речь шла о продувочном баке В для парогенератора-рекуператора, он может использоваться и для паровых котлов других типов.

Claims (12)

1. Продувочный бак, содержащий резервуар (50), боковая стенка (52) которого расположена, по существу, вертикально;

по меньшей мере одну впускную трубу (60) для ввода в резервуар (50) воды, удаляемой из парового котла (С) путем продувки, сброса или слива, причем впускная труба (60) проходит вверх вблизи боковой стенки (52) резервуара (50) и открывается внутрь резервуара (50) вдоль его боковой стенки (52) так, что выпуск воды из впускной трубы (60) осуществляется, по существу, горизонтально вдоль этой боковой стенки (52), при этом впускная труба (60) имеет сливное отверстие (74), открытое внутрь резервуара (50) в самой нижней области трубы (60), обеспечивающее слив части воды в резервуар (50) без ее направления вверх для указанного горизонтального выпуска;

выпускной трубопровод (86), открытый со стороны дна резервуара (50) и выходящий из него, причем выпускной трубопровод (86) расположен ниже сливного отверстия (74) впускной трубы (60) для обеспечения поддержания уровня воды в резервуаре (50) при нормальной работе ниже указанного сливного отверстия (74); и впускную трубу (90) для ввода в резервуар (50) охлаждающей воды.

2. Продувочный бак по п.1, в котором впускная труба (60) входит в резервуар (50), по существу, перпендикулярно к боковой стенке (52) и проходит в резервуаре (50) вверх, а ее выходной участок расположен в общем горизонтально вдоль боковой стенки (52) резервуара (50).

3. Продувочный бак по п.1, в котором боковая стенка (52) резервуара (50) имеет цилиндрическую форму, а впускная труба (60) имеет касательно расположенный по отношению к боковой стенке участок (68) для выпуска воды в резервуар (50) и радиально расположенный по отношению к боковой стенке (52) участок (62), который входит в резервуар (50), по существу, перпендикулярно к боковой стенке (52).

4. Продувочный бак по п.3, в котором указанное сливное отверстие (74) находится на указанном радиально расположенном участке (62).

5. Продувочный бак по п.4, в котором впускная труба (60) имеет, по существу, вертикально расположенный участок (64), в который переходят указанные радиально (62) и касательно (68) расположенные

- 4 016587 участки.

6. Продувочный бак по п.5, в котором впускная труба (60) имеет первый плавный изгиб, где радиально (62) и вертикально (64) расположенные участки переходят один в другой, и второй плавный изгиб, где вертикально (64) и касательно (68) расположенные участки переходят один в другой.

7. Продувочный бак по п.3, в котором резервуар (50) имеет нижнюю стенку (56), а выпускной трубопровод (86) открыт внутрь резервуара (50) вблизи этой нижней стенки (56).

8. Продувочный бак по п.3, содержащий несколько впускных труб (60), касательно расположенные участки (68) которых ориентированы в одном направлении.

9. Парогенератор-рекуператор, имеющий сбросные, продувочные и сливные трубопроводы, идущие к впускным трубам продувочного бака по п.8, причем указанные сбросные, продувочные и сливные трубопроводы расположены выше радиальных участков (62) впускных труб (60) продувочного бака.

10. Паровой котел, имеющий продувочный трубопровод, идущий к впускной трубе продувочного бака по п.1, причем указанный продувочный трубопровод расположен выше сливного отверстия (74) впускной трубы (60) продувочного бака.

11. Способ уменьшения температуры воды, удаляемой из парового котла (С) путем сброса, продувки или слива, включающий выпуск воды из парового котла (С);

ввод воды в резервуар продувочного бака (В) на уровне, расположенном ниже уровня, на котором вода удаляется из парового котла (С), причем резервуар имеет расположенную, по существу, вертикально боковую стенку;

направление введенной воды в резервуаре вверх;

выпуск воды в указанный резервуар, по существу, горизонтально вдоль его боковой стенки с обеспечением стекания воды на дно этого резервуара;

ввод в резервуар охлаждающей воды;

вывод воды из резервуара через выпускной трубопровод, осуществляемый на уровне, расположенном ниже уровня ввода воды в этот резервуар, с обеспечением поддержания уровня воды в резервуаре при нормальной работе ниже указанного уровня ввода в него воды;

слив части воды из парового котла (С) в резервуар без ее направления вверх в этом резервуаре, осуществляемый на уровне, находящемся выше уровня вывода воды из резервуара.

12. Способ по п.11, в котором выпуск воды в резервуар осуществляют, по существу, по касательной к его боковой стенке, имеющей цилиндрическую форму.