FI110206B - Lauhdutin - Google Patents

Description

1 110206

Lauhdutin

Tekniikan ala

Keksintö koskee lauhdutinta, joka käsittää pyöreän poikkileikkaus-muodon omaavia jäähdytysputkia, tukilevyjä ja jakelukoteloita, joihin jäähdy-5 tysputket on kiinnitetty ja suojauslaitteen jäähdytysputken suojaamiseksi höy-ryvirtauksessa olevista vesipisaroista johtuvaa eroosiota vastaan, jolloin suoja-laite on kiinnitetty jäähdytysputkeen peittämään pintoja, jotka ovat vesipisaroille alttiina.

Tekniikan nykytila 10 Höyryvoimalaitteistossa käytettävän höyryn energian hyödyntämisek si mahdollisimman tehokkaasti höyry johdetaan tavallisesti laitteiston pien-paineturpiinista lauhduttimeen. Höyry saa tiivistyä siinä suuressa alipaineessa kylmällä vedellä tapahtuvan jäähdytyksen avulla. Tämä jäähdytysvesi johdetaan lukuisien jäähdytysputkien läpi, jotka on sijoitettu ryhmiksi koottuina vaa-15 kasuoraan asentoon lauhdutinkammioon. Jokaisessa ryhmässä jäähdytysputket on sijoitettu yhdensuuntaisiksi ja lähelle toisiaan. Koska höyryn tiivistyminen tapahtuu lähinnä ryhmissä lämmönsiirron ollessa suurin tiheästi sijoitettujen jääh-; f. dytysputkien välissä olevista ahtaista tiloista, suurin alipaine syntyy niissä. Lauh- . . duttimeen virtaava höyry, jonka nopeus voi olla suurien laitteistojen sisääntulos- . 20 sa jopa 200 m/s, hakeutuu näille alueille, joiden alipaine on suurin. Höyry joutuu . . tällöin menemään ryhmien uloimpien jäähdytysputkien, niin sanottujen reuna- . * putkien väliin. Koska höyryssä on vesipisaroita, joita ei pystytä ohjaamaan reu- ;* naputkien väliin, vaan ne törmäävät niihin samalla nopeudella kuin sisäänvirtaa- ‘ * va höyry, näiden reunaputkien ulospäin suuntautuvalle puolelle muodostuu ve- 25 sipisaroista johtuvaa syöpymistä. Syöpyminen, joka johtuu putkimateriaalin raerajojen väsymisestä, muodostuu jonkin ajan kuluttua niin suureksi, että putkien seinämiin tulee läpimeneviä reikiä. Jos jäähdytysvetenä käytetään suolavettä, suolaa pääsee näistä rei'istä lauhteeseen, jota käytetään kierrätyksessä uudes-taan syöttövetenä, ja suola muodostaa tällöin vahingollisia laskeumia laitteiston 30 lämpöpintoihin. Näihin vahinkoihin onkin tämän vuoksi kiinnitettävä aina suurta ’;!/ huomiota niiden korjaamiseksi, ennen kuin jäähdytysputkien syöpyminen on •; ·' edennyt liian pitkälle.

•: · ·; Suuret laitteistot pysäytetään normaalisti kerran vuodessa niiden tar kastamiseksi. Syöpymisvahinkoja käsittävät reunaputket tukitaan tällöin tulpilla 35 tai korjataan muulla tavalla. Todettaessa vahinkoja vuositarkastusten välisenä 2 110206 aikana ne korjataan laitteiston ollessa tällöin käytössä useimmiten tukkimalla syöpyneet reunaputket tulpilla. Tämä operaatio edellyttää kuitenkin laitteiston käytön tilapäistä vähentämistä tai laitteiston pysäyttämistä kokonaan.

Koska laitteiston tästä johtuva pysäyttäminen sattuu usein sellaiseen 5 vuodenaikaan, jolloin laitteiston tuottamalla energialla on suurin kysyntä, tämä | aiheuttaa yhdessä reunaputkien tulpilla suoritettavasta tukkimisesta johtuvan toiminta-asteen laskemisen kanssa sen, että syöpymisvahingoista syntyy suuria taloudellisia tappioita.

US-patentissa 3 568 763 julkistetaan järjestely, joka ratkaisee osittain 10 syöpymisongelman. Tällöin on kyseessä harjakattorakenne, joka on kiinnitetty välittömästi jokaisen jäähdytysputkiryhmän yläpuolelle. Rakenne suojaa ryhmän ylimmät reunaputket suoraan lauhduttimen sisääntulosta virtaavalta höyryltä, ! mutta siitä on vähän hyötyä alemmaksi sijoitetuille reunaputkille. Lisäksi tähän rakenteeseen liittyvä epäkohta on, ettei sitä voida käyttää nykyisissä höyryvoi-15 malaitteistoissa muuttamatta niitä, mikä aiheuttaa taas tuntuvia kustannuksia.

Suojauslaitteena käytetään myös ristikkoa, joka sijoitetaan jäähdy-tysputkiryhmään välittömästi reunaputkien ulkopuolelle ja johon syövyttävät vaikutukset kohdistuvat. Tämä ratkaisu aiheuttaa kuitenkin suuria tehohäviöitä höyryn suuresta virtausvastuksesta johtuen.

20 Keksintöä koskeva selvitys Tekninen ongelma

Jo kauan on kaivattu kipeästi sellaista laitetta, joka suojaa nimenomaan lauhduttimien reunaputket syöpymiseltä ja joka voidaan asentaa paikalleen, ilman että käytössä olevan höyryvoimalaitteiston rakenteeseen tehtävät 25 muutostyöt ja laitteiston pysäyttäminen aiheuttavat suuria kustannuksia. Laitteen on pystyttävä suojaamaan kaikenlaiset jäähdytysryhmän jäähdytysputket, teho-häviön on oltava tällöin mahdollisimman pieni ja laitteen on kestettävä käytössä : kauan. Sen on lisäksi sovelluttava sekä uusiin että jo käytössä oleviin laitteistoi- .·'··' hin ja se on voitava asentaa käytössä oleviin laitteistoihin niitä käytettäessä il- 30 man pitkiä seisonta-aikoja.

Ratkaisu

Keksinnön tavoitteena on saada aikaan alussa esitettyä tyyppiä oleva | laite, jolla ratkaistaan edellä mainitut tekniset ongelmat. Tähän tavoitteeseen 3 110206 päästään laitteen käsittäessä oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyt rakenne-piirteet.

Keksinnön mukainen laite käsittää suojuksen, jossa on kotelo, joka on järjestetty niin, että se peittää lauhdutinputken syöpymiselle alttiin osan. Asi-5 an havainnollistamiseksi kotelon voidaan ajatella olevan muodostettu niin sanotuksi putkipuolikkaaksi, joka kiinnitetään jokaiseen suojattavaan jäähdytysput-keen niin, että se on jäähdytysputken syöpymiselle alttiilla puolella. Suojuksen pituus valitaan niin, että suojus on helppo asentaa ja että se vastaa jäähdytys-putken suojattavan vapaan osan pituutta, ja niin edelleen. Suojus kiinnitetään 10 jäähdytysputkeen putkipuolikkaan avulla, joka käsittää mieluimmin tasapaksun, pyöreän "perusputken" sen osan, jonka "perusputken" kaksi emäviivaa rajaavat i keskipistekulman ollessa noin 180°, ja putkipuolikas on varustettu sen pitkistä sivuista ulos työntyvillä, suippenevilla osilla, jotka ovat mieluimmin samaa materiaalia kuin putkipuolikas ja vastaavat vahvuudeltaan sitä. Koska nämä osat ovat 15 aluksi suunnilleen yhdensuuntaisia keskenään ja taivutettu sitten toisiaan päin niin, että ne koskettavat jäähdytysputken takapintaan, saadaan aikaan laitteet suojuksen pitämiseksi paikallaan jäähdytysputken päällä. Jos näitä osia taivutetaan lisäksi niin paljon, että ne saadaan niissä olevien jännitysvoimien avulla puristamaan kotelo jäähdytysputkea vasten, kotelo voi, mikäli se on muotoiltu 20 jäähdytysputkea vastaavaksi, liittyä tiiviisti jäähdytysputkeen suuresta kosketuspinnasta ja tässä pinnassa olevasta tyydyttävästä kosketuspaineesta johtuen. Jännitysvoimista johtuen syntyy myös kitkaa, joka varmistaa suojuksen pysymisen paikallaan jäähdytysputkessa. Laitteen ominaisuudet kiinnittyä jäähdytys-putkeen riippuvat muun muassa siitä, kuinka pitkälle laitteen jäähdytysputkeen 25 koskettavat osat ulottuvat jäähdytysputken ympärille, toisin sanoen laitteeseen liittyvästä keskipistekulmasta. Tämän kulman on oltava vähintään 180°, niin että laite voidaan kiinnittää. Kulman kasvaessa kiinnitys saadaan paremmaksi, mutta kulman ylittäessä 300° syntyy huomattavia epäkohtia kuten kiinnitysosien pitkät vipuvarret ja jäähdytysputken suuret peitetyt pinnat. Lisäksi seuraavassa selos-30 tettavissa tapauksissa voi tällöin olla vaikeaa kiristää laitetta riittävästi sitä asen-: ‘ ” nettaessa.

Keksinnön erään rakenteen mukaan suojus ehdotetaan lisäksi tehtäväksi elastisesta, tasapaksusta materiaalista ja muotoiltavaksi niin, että se käsit-tää asennettuna "perusputken" sen osan, joka on rajattu kahdella emäviivalla, 35 jolloin "keskipistekulma" on hieman yli 180°, mieluimmin 200°- 220°. Kiinni- 110206 4 tysosina toimivat tällöin ne kourun muotoiset kaistat, jotka muodostavat ajatellun putkipuoliskon jatkeet sen pitkittäissivuja pitkin.

Jotta kiinnitysosaan saadaan sisäinen jännitys, kotelo on ennen sen asentamista muodostettu poikkileikkaukseltaan pääasiassa pyöreäksi tai hie-5 man ellipsin muotoiseksi sisähalkaisijan ollessa jonkin verran jäähdytysputken vaipan halkaisijaa pienempi. Suojuksen joustaessa asennusasentoonsa sen koko sisäpinta ja myös kiinnitysosaksi katsottava osa muotoutuvat suunnilleen jäähdytysputken muotoon ja saavat tällöin edellä mainitun kiinnitysominaisuuden ja tiiviin kosketuksen jäähdytysputkeen.

10 Jos suojus tehdään suhteellisen ohuesta ja hyvät jousto-ominaisuu det omaavasta materiaalista kuten metalliseoksesta, sitä voidaan lisäksi laajentaa niin paljon, että sen yhdensuuntaiset pitkittäissivut voidaan suunnata sivulta jäähdytysputken päälle, ilman että suojus muuttuu muodoltaan plastisesti. Kun suojus pyrkii sitten palautumaan alkuperäiseen muotoonsa, se on osittain jääh-15 dytysputken ympärillä edellä mainitulla tavalla.

Keksinnön mukaisen rakenteen kotelosta ulostyöntyvien kiinnitysosi-en ei tarvitse välttämättä olla muodostettu "perusputken" osina. Ne voivat olla esimerkiksi nauhamaisia pidennyksiä, jotka suuntautuvat ensin ulos tietyn etäisyyden verran yhdensuuntaisesti keskenään, minkä jälkeen ne taivutetaan toisi-20 aan ja jäähdytysputkea vasten. Vaikka onkin edullista, että ne tukeutuvat suo-i raan jäähdytysputken takasivuun, joissakin tapauksissa voi olla tarkoituksenmu- . kaista panna jokin väliosa kiinnitysosan ja jäähdytysputken väliin esimerkiksi sen . vuoksi, että kiinnitysosa saadaan asennettaessa puristumaan lujemmin jäähdy tysputkea vasten. Kiinnitysosien ei tarvitse myöskään olla muodostettu kaistoik-25 si, jotka suuntautuvat vaippojen pitkittäissivuja pitkin. Ne voivat olla esimerkiksi tietylle etäisyydelle toisistaan sijoitettuja pieniä kieliä.

Jos jostakin syystä halutaan suurempi kiristys, voidaan joutua käyttämään lujempaa materiaalia. Suojus ei voi tällöin laajentua niin paljon, että se voidaan työntää sivulta jäähdytysputken päälle sen muuttamatta muotoaan plas-:, ‘ ·; 30 tisesti. Suojus voidaan sulkea ja muodostaa siihen sisäinen jännitys tällöin puris tamalla sitä asennettaessa kokoon. Tämä voidaan suorittaa esimerkiksi niin, et- • · tä suojus on katkaistu sen leikatessa symmetriatason mittaritoukan muotoisella palteella, jonka kyljet puristuvat toisiinsa, jolloin suojus muuttuu muodoltaan plastisesti palteen yläosaa pitkin. Toisena sulkutapana on muistimetallin käyttä-35 minen laitteessa.

5 110206

Edut

Keksinnön mukaista laitetta voidaan käyttää sekä suunniteltavissa laitteistoissa jäähdytysputkien syöpymisen estämiseksi että jo käytössä olevissa i laitteistoissa, joiden reunaputket ovat jo syöpyneet, lisävahinkojen ja pitkäaikais-5 ten käyttökeskeytysten estämiseksi. Jos putkiin on muodostunut läpimeneviä reikiä, voidaan hyvän tiiviyden saamiseksi aikaan käyttää liimaa tai lukkonestettä laitteen suojuksen ja jäähdytysputken välissä. Tämä parantaa myös lukitusta pyörimistä vastaan. Laite on huokea hankkia ja yksinkertainen ja nopea asentaa. Suositettavan rakenteen mukaisessa laitteessa sen selkään kohdistetaan 10 tietty paine, jolloin laite työnnetään sivulta jäähdytysputken päälle ja se sulkeutuu siihen sitten itsestään.

Syntyneestä kosketuspaineesta johtuen ja koska voidaan käyttää ohuita suojuksia, jotka peittävät vain puolet syöpyneiden reunaputkien pinnasta, putkien jäähdytyskyky ei heikkene sanottavasti. Ohuista suojuksista johtuen höy-15 ryn virtaushäviöt reunaputkien välissä eivät myöskään lisäänny paljon. Kokeet ja laskelmat ovat osoittaneet, että käytettäessä suojuksia reunaputkien koko pituudella niiden tukilevyissä ja jakolaatikoissa olevien kiinnitysten välissä ei synny virtauksesta aiheutuvia värähtelyjä, jotka voivat aiheuttaa vahingollisia kääntymisiä tai kulumista suojuksien ja jäähdytysputkien välissä.

20 Kuvioita koskeva selostus

Suositettavaa rakennetta selostetaan nyt lähemmin viittaamalla tällöin oheisiin kuvioihin.

Kuvio 1 esittää pystyleikkausta lauhduttimen eräästä osasta.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen lauhduttimen jäähdytysputkea 25 keksinnön mukaisella suojauslaitteella varustettuna.

Kuvio 3 esittää kuvioon 2 sisältyvää suojauslaitetta.

Kuviot 4 ja 5 esittävät vaihtoehtoisia suojauslaitteita.

Suositettava rakenne

Kuvio 1 esittää poikkileikkauksena yläosaa lauhdutinosasta 1, jossa 30 on jäähdytysputkiryhmä 2, joka käsittää lukuisia jäähdytysputkia 3, joista lämpö johdetaan pois niissä viilaavan jäähdytysveden avulla. Asian havainnollistamiseksi ryhmään on otettu normaalirakenteeseen verrattuna vähemmän jäähdytysputkia. Poikkileikkaus on otettu kahden jäähdytysputkien 3 vahvistamiseen käytetyn tukilevyn välisestä tasosta. Takimmainen tukilevy on merkitty kuviossa 35 viitenumerolla 4.

β 110206 Käytetty höyry virtaa laitteiston pienpaineturpiinista 5 lauhduttimen sisääntulon 6 kautta lauhdutinosastoon 1. Höyryvirta, jolla on sisääntulossa 6 huomattava nopeus, joka voi olla suuremmissa laitteistoissa yli 200 m/s, jakautuu ja työntyy eri suunnista jäähdytysryhmään 2, joka on putkiryhmän kehällä si-5 jaitsevien reunaputkien 7 välissä (nuolet kuviossa 1). Käytetty höyry sisältää pieniä vesipisaroita, jotka eivät ohjaudu reunaputkien väliin, vaan kohdistuvat höyryn tulonopeutta vastaavalla nopeudella reunaputkiin 7, joihin tulee vähitellen niin vakavia neulanpistovaurioita ja muita syöpymisvaurioita, että putken seinämiin muodostuu läpimeneviä reikiä.

10 Tämän syöpymisen estämiseksi keksinnön mukaan ehdotetaan suo- jauslaitteita 8, jotka on tässä suositettavassa rakenteessa (katso kuviota 2) muodostettu putkikouruiksi, joissa on keskipistekulma v, joka on asennetussa putkikourussa noin 210°, putkikourujen pituuden ollessa hieman pienempi kuin tukilevyjen 4 välinen etäisyys. Suojukset on tehty ohuesta, joustavasta materiaa-15 lista kuten hapon kestävästä ruostumattomasta teräksestä, jolla on hyvä jousto-kyky tämäntyyppiseen syöpymiseen nähden. Lisäksi materiaali on lähellä jääh-dytysputkien materiaalia, joka on nyt käsiteltävissä lauhduttimissa titaania, galvaanisessa jännitysketjussa, minkä vuoksi ei tarvitse pelätä suojusten ja jäähdy-tysputkien välistä halkeamiskorroosiota. Suojukset voidaan valmistaa suoraan 20 pyöristämällä nauhamateriaali jo tunnetulla tavalla tai välillisesti leikkaamalla standard iputket emäviivaa pitkin ja muotoilemalla ne sitten puristamalla. Suojukset valmistetaan niin, että niiden poikkileikkaus on suunnilleen ympyränkaaren muotoinen ja sisähalkaisija jonkin verran pienempi kuin suojattavan putken ul-kohalkaisija keskipistekulman ollessa tällöin siis suurempi kuin paikalleen asen-25 netussa suojuksessa (katso kuviota 3).

Kun suojus asennetaan paikalleen, se painetaan aivan yksinkertaisesti sivulta jäähdytysputken päälle niin, että se tulee jäähdytysputken syöpy-misvahingoille alttiiden osien päälle. Jotta kahden reunaputken välinen rako ei pienene liikaa, suojukset on edullista sijoittaa sellaisiin asentoihin, että vain yksi 30 suojus työntyy tähän rakoon (katso kuviota 1).

Kun suojuksen mitat valitaan oikein, sille saadaan sellaiset ominaisuudet, että se pystyy sitä asennettaessa joustamaan ensin ulospäin ja sulkeutumaan sitten jäähdytysputken päälle, niin että jäähdytysputkea vasten syntyy niin suuri kosketuspaine, että varmistetaan hyvä lämmönsiirto ja kiinnitys.

35 Ryhmän alempien jäähdytysputkien syöpyminen rajoittuu kapeam malle alueelle kuin ylemmissä jäähdytysputkissa. Koteloiden leveys voidaan 7 110206 tehdä tällöin pienemmäksi. Jotta jäähdytysputki saadaan jatkuvasti ympäröidyksi riittävästi suojuksella, suojauslaitteessa voi olla tällöin erityiset kiinnitysosat, jotka suuntautuvat ulos kotelosta. Kuvio 4 esittää suojauslaitetta 9, jossa on kotelon molempiin pitkittäissivuihin kiinnitetyt kielet 10. Kuvio 5 esittää suojauslaitetta 11, 5 jossa kotelo muodostaa toisen reunan kiinnitysosat ja jossa toisen reunan kiinnitysosat on muodostettu kielinä 12. Kielet voivat olla kuvioissa esitettyä vastaavalla tavalla kouruina käytetyn putken osia.

Claims (3)

110206 8

1. Lauhdutin, joka käsittää pyöreän poikkileikkausmuodon omaavia jäähdytysputkia (3), tukilevyjä (4) ja jakelukoteloita, joihin jäähdytysputket on 5 kiinnitetty ja suojauslaitteen (8) jäähdytysputken suojaamiseksi höyryvirtauk-sessa olevista vesipisaroista johtuvaa eroosiota vastaan, jolloin suojalaite (8) on kiinnitetty jäähdytysputkeen peittämään pintoja, jotka ovat vesipisaroille alttiina, tunnettu siitä, että suojalaite on joustava ja sovitettu painettavaksi jäähdytysput-10 ken ympäri sen sivulta, että se on oleellisesti lieriön muotoinen ja auki sen yhdeltä sivulta, että ennen asentamista, suojalaitteella on sisähalkaisija, joka on niin paljon pienempi kuin jäähdytysputken ulkohalkaisija ja osia, jotka on jatkettu kehäsuunnassa niin paljon pituussuuntaisessa halkaisijatasossa, että 15 suojalaite puristaa jäähdytysputkea sellaisella puristusvoimalla, joka estää sitä pyörimästä jäähdytysputken päällä, ja että suojalaite ulottuu oleellisesti koko jäähdytysputken pituudelle sen asennuspisteiden välissä.

2. Lauhdutin, joka käsittää patenttivaatimuksen 1 mukaisen suoja-20 laitteen (8), tunnettu siitä, että suojalaite on tasapaksu hylsy, joka on rajattu kahdella emäviivalla, jolla on keskipistekulma (v), joka on hieman yli 180° -300°, mieluimmin 200° - 220°, kun hylsy on asennettu lauhdutinputkeen.

3. Lauhdutin, joka käsittää patenttivaatimuksen 2 mukaisen suoja-laitteen, tunnettu siitä, että hylsyssä on ainakin toisen emäviivan kohdalla ; 25 lovet kielien (10,12) muodostamiseksi näiden lovien kohdalle. 9 110206