FI79189B - Foeravskiljare foer en roerledning foerande en tvaofasblandning. - Google Patents

Description

! 79189

Esierotin kaksifaasiseosta ohjaavaa putkijohtoa varten

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen esierotin.

Kyllästyshöyryturbiinilaitteistoissa kuivataan märkänä turbiinin suurpaineosasta tuleva höyry ennen kuin se saapuu jälleen pien-paineturbiiniin ja tämän jälkeen sitä tulistetaan hieman. Tämä tapahtuu vesierotintulistimissa vanunkiverkkomatöillä tai kimmah-duslevyseinämillä, kuten on esitetty julkaisussa Brown Boveri Mit-teilungen, tammikuu 1976, osa 63, s. 66 ff.

Tämän kytkennän haittana on se, että suurpaineturbiinin ja höyry-virtauksen vedenerotinelementtien välinen aiivirtausputki on alttiina suhteellisen korkealle vesipitoisuudelle. Tämä lisää pakostakin eroosio-/korroosiopotentiaalia ja painehäviöitä.

Samoin voi muodostua vesiaaltoja ja paikallisia korkeita kosteus-konsentraatioita, joita ei sitten voida erottaa vedenerottimella enää selvällä erotusasteella.

Edelleen on vedenerotus vanunkiverkkomattojen ja kimmahduslevy-seinämien avulla tunnettu siitä, että niiden erotushyötysuhde riippuu höyrynvirtausnopeudesta, pisarakoosta ja märkäkäsittelyn absoluuttisesta korkeudesta.

On tunnettua paineistaa erotinelementit mahdollisimman tasaisesti höyryllä kytkemällä eteen tai taakse virtausvastuksia, julkaisun EP 0 005 225 B1, tai muodostamalla virtaustiet erityisellä tavalla, julkaisun CH 483 864 mukaisesti. Tosin tämän toimenpiteen avulla voidaan märkäkuormitus osittain tasoittaa, mutta vesiaallot ja vesivyyhdit pysyvät, ja keskimääräisen märkyyden absoluuttista kokoa ei voida tästä syystä muuttaa. Tässä yhteydessä on tunnettua, että n. 10%:n märkyydessä painehäviö on suurpainetur- 2 79189 biinin ja vedenerottimen välisissä yhteysjohdoissa n. 3 kertaa suurempi kuin höyryn ollessa kuivaa.

5 Julkaisusta EP-0 096 016 AI on edelleen tunnettua järjestää suurnopeusvedenerottimeen virtaa ylöspäin ohjaussiivistä vedenesierotin, joka muodostuu olennaisesti putkenpolvikap-paleen seinämässä läpikulkevasta raosta, jonka päällä on limittäin virtauskanavaan ulottuva peitelevy. Tosin siten 10 saadaan aikaan putkiseinämän läheisyydessä virtaavan veden erotus, mutta seinämän märkäkonsentraation kuorinta voi olla ainoastaan minimaalista, jos halutaan koota määrityksen mukaisesti ainoastaan kerrosvirtausvesi.

15 Verrattuna edellä esitettyjen tunnettujen ratkaisujen haittoihin keksintö haluaa löytää tähän avun.

Vaatimuksissa esitetyn keksinnön tehtävänä on ehdottaa esi-erotin, jolla voidaan saada aikaan hyviä vedenerotusasteita 20 ja samanaikaisesti erottaa myös erotettavaa vettä varten toimiva kuljetushöyrykerros, jolloin voidaan hallita epäsäännöllisiä putkiseinämän vesivirtauksia, kuten tulvavir-tauksia, pistevirtauksia, aaltovirtauksia jne. Tämän lisäksi keksinnön tehtävänä on muodostaa vedenesierotin niin, että 25 se voidaan asentaa jälkikäteen pienellä panoksella myös jo olemassa oleviin turbiinilaitteistoihin. Siten on mahdollista minimoida suurpaineturbiinin ja tulistimen väliset höyrynpuoleiset painehäviöt, jotka aiheutuvat märkyyden ennenaikaisesta pienenemisestä.

30 Tämä tehtävä saavutetaan siten, että suurpaineturbiinin ja tulistimen väliset painehäviöt höyrypuolella minimoidaan siten, että kosteutta vähennetään aikaisessa vaiheessa.

Tähän käytetyn keksinnön mukaisen esierottimen pääasialli-35 simmat tunnusmerkit ilmenevät patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosasta.

791 89 3 Märkäpitoisuuden pieneneminen saa aikaan eroosio/korroosio-potentiaalin vähenemisen yhteysjohdoissa ja turboryhmän lämpökulutuksen vähenemisen. Hyvän vedenerotuksen johdosta esierottimessa pienenee vesiaaltojen ja vesivyyhtien poten-5 tiaali seuraavissa vedenerotinelementeissä keksinnön mukaisen vedenerottimen käytön mukaisesti, joka perustuu siihen, että tämä on järjestetty virtaa alaspäin turbiinin suurpai-neosasta ja virtaa ylöspäin toisesta välitulistimen eteen-kytketystä mielivaltaisen rakenteen omaavasta vedenerotti-10 mesta. Tämä vähentää veden läpilyöntiä ja parantaa, kaikkien asennettujen erotinelementtien suhteen tarkasteltuna, vedenerotuksen kokonaishyötysuhdetta.

Keksinnön mukainen ratkaisu ei saa aikaan etuja ainoastaan 15 uusien vaan myös jo olemassa olevien laitteistojen yhteydessä, kun viimeksi mainittujen kohdalla osoittautuu käytönoton jälkeen, että niissä vedenerotus on riittämätön.

Piirustuksessa on esitetty kaaviomaisesti keksinnön sovellu-20 tusesimerkkejä.

Piirustuksessa kuvio 1 esittää kyllästyshöyryturbiinikytkentää, jonka sisään on asennettu vedenerottimet, 25 kuvio 2 esittää kahdella kammiolla varustettua esierotinta, kuvio 3 esittää kahdella kammiolla varustettua esierotinta, ja 30 kuvio 4 esittää vielä erästä kolmella kammiolla varustettua esierotinta.

Kaikki keksinnön välittömälle ymmärtämiselle tarpeettomat 35 elementit on jätetty pois. Väliaineiden virtaussuuntaa on merkitty nuolilla. Kuvioissa on samoja elementtejä merkitty samoilla viitenumeroilla.

79189 4

Kuvio 1 esittää kyllästyshöyryturbiinilaitteistoa, joka on varustettu vedenerotuksella, jolloin keksinnön mukainen esierotin 3 on liitetty tähän kytkentään. Suurpaineturbii-nista 1 tuleva höyry virtaa ensin välittömästi virtaa alas-5 päin sijoitetun esierottimen 3 läpi, tämän jälkeen putkijohdon 31 jatkeen kautta toisen vedenerottimen - tässä esimerkiksi suurnopeuserottimen 4 läpi - minkä jälkeen se saapuu johdon 8 kautta välitulistimeen 5. Tietenkin vedenerotus voi koostua, mainitun esierottimen 3 lisäksi, useista jäl-10 keenkytketyistä mielivaltaisen rakenteen omaavista veden-erottimista. Tämä riippuu aiotusta vedenerotusasteesta, jonka on oltava turbiinihyötysuhteen parantamiseksi ja siipieroosion vähentämiseksi pienpaineturbiinissa 2 välttämättä suuri. Tämän lisäksi on huomattava, että liittämällä 15 esierotin 3 voidaan luopua esim. kalliista ja painehäviöalt-tiista vedenerotintulistimesta.

Virrattuaan välitulistimen 5 läpi paineistaa nyt optimaalisesti kuiva höyry 9 pienpaineturbiinin 2. Tällöin on höyry 20 9 optimaalisesti rikastettu silloin, kun se paisuu pien paineturbiinissa 2 täysin "tavanomaisiin" loppumärkyyksiin. Esierottimessa 3 tapahtuu vesi/kuljetushöyry/työhöyry-faa-sierotus. Tässä tapauksessa erotettu vesi 37 ja erotettu kuljetushöyry 36 syötetään painealtaaseen 6. Tietenkin 25 esierottimessa 3 erotettu kuljetushöyry 36 voidaan syöttää erikseen toiseen painealtaaseen, esim. esilämmittimeen. Suurnopeuserottimessa 4 vielä erotettu vesi 7 virtaa pois yhdessä veden 36 kanssa.

30 Esitetyn kytkennän avulla suurnopeuserotinta 4 ei tarvitse sisäisten toimenpiteiden johdosta trimmata yli 95 %:n tarvittaviin vedenerotushyötysuhteisiin. Korkeat erotuserät ja -hyötysuhteet voidaan saada pikemminkin aikaan kytkemällä peräkkäin useita yksinkertaisen rakenteen omaavia suurno-35 peuserottimia 4 liittämällä niiden eteen esierotin 3. Tällä kytkennällä saadaan aikaan myös 1-2 %:n jäämäkosteus pienpaineturbiinin edessä. Painehäviöiden ja jäämäkosteuden 5 79189 esillä olevan vähenemisen ansiosta tuotetaan tällöin 1 000 MWe-laitteistossa 7,5 MWe enemmän sähköenergiaa.

Vedenerottimien kytkennän ei tarvitse olla toistensa suhteen 5 välttämättä rinnakkainen.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukaisen esierottimen 3 eräs sovellutusmuoto.

10 Höyryä ohjaavassa putkijohdossa 31 on samankeskinen sisäput-ki, jossa on mieluummin Laval-suuttimen 33a muoto. Putkijohdon 31 ja sisäputken 33 tuloaukon välissä on rengasrakoaukko 32. Edelleen virtaa alaspäin rengasrakoaukosta 32 putkijohto 31 kaartuu ulospäin välitilaksi 35, johon on järjestetty 15 toinen samankeskinen väliputki 34, joka noudattaa putkijohdon puolella putkijohdon 31 toteutettua ääriviivaa. Siten muodostuu putkijohdon 31 ja väliputken 34 väliin virtaus-suunnassa samana pysyvä kammio 35b.

20 Siellä, missä virtausolosuhteet vaativat sitä, kammiota 35b laajennetaan virtaussuunnassa esim. 5 %:n määrällä. Sisäputkessa 34 on virtaa alaspäin aukosta 36 ja virtaa ylöspäin toisesta aukosta 37 pohjasulku, jolloin muodostuu toinen kammio 35a, josta lähtee putkeksi muodostettu aukko 25 36. Virtaa alaspäin sisäputken 34 pohjasulusta ja virtaa ylöspäin putkijohdon 1 ja sisäputken 33 välisestä höyrytii-viistä yhtymisestä kammiossa 35b on samoin putkeksi muodostettu aukko 37.

30 Putkijohdossa 31, joka on kuvion 1 mukaisesti suurpainetur-biinin 1 ja esierottimen 3 höyryä ohjaava alivirtausputki, vesi virtaa suurimmaksi osaksi putkiseinämän läheisyydessä. Tämä jo olemassa oleva faasierotus virtauksessa erotetaan rengasrakoaukossa 32, jolloin sen mitoitus valitaan niin, 35 että virtaus pysyy rengasraon 32 läpi isokineettisenä.

Sen ansiosta, että sisäputkessa 33 on Laval-suuttimen 33a muoto, pienenee virtaa alaspäin rengasrakoaukosta 32 erote- 6 791 89 tun vesi/kuljetushöyry-seoksen nopeus. Tämä saa aikaan sen, että esim. aaltovirtaus rauhoittuu kerrosvirtaukseksi, niin että välitilassa 35 voidaan suorittaa sisäputken 34 raon muodostavan tuloaukon avulla tämän seoksen sisäinen faa-5 sierotus. Samalla kun kuljetushöyry imetään aukon 36 läpi, vesi virtaa pois aukon 37 kautta.

Kuvio 3 esittää erästä toista esierotinta 3. Verrattuna kuvion 2 mukaiseen esierottimeen tässä putkijohtoa 31 ei 10 ole laajennettu. Välitila 35 on tästä syystä luonnostaan pienempi ja virtaa alaspäin rengasrakoaukosta 32 veden ja kuljetushöyryn välistä faasierotusta ei tapahdu kuorinnan johdosta toisen raonmuodostavan sisäputken sijoituksen johdosta. Tähän järjestetty sisäputki 38 on pohjan puolelta 15 avoin ja se jakaa välitilan 35 ainoastaan kahdeksi keskenään yhteydessä olevaksi kammioksi 35a, 35b. Sisäputki 38 on höyrytiiviisti yhdistetty virtaa ylöspäin aukosta 36 putki-johtoon 1. Virtaa alaspäin rengasrakoaukosta 32 paineesta vapautuva vesi/kuljetushöyry-seos virtaa kammion 35a läpi, 20 jolloin sen läpikulun jälkeen seoksen faasierotus on saatu aikaan niin pitkälti, että kuljetushöyry voi virrata nyt vastavirtaan kammion 35b läpi aukkoon 36 päin. Vesi sitä vastoin virtaa pois aukon 37 kautta.

25 Kuten kuviossa 4 on esitetty, tässä esierottimessa on kolme kammiota 35a, 35b, 35c. Sisäputki 39 muodostaa ulkoneman alusta putkijohdon 31 jatkeen. Sisäputki vetäytyy sisäputken 33 Laval-suutinmuotoisen osan ulkonemaan asti ja siinä se on varustettu kehäsuunnassa järjestetyillä aukoilla 41.

30 Nämä aukot 41 on puolestaan verhottu toisella sisäputkella 40, joka täyttää kimmahdusseinämän tehtävän.

Kun nyt erotettu vesi/kuljetushöyry-seos virtaa kammion 35a kautta ulos aukoista 31, se kimmahtaa sisäputken 40 35 sisäseinämää vasten sillä vaikutuksella, että faasierotus tapahtuu nyt pitkälti mekaanisesti. Samalla kun vesi voi virrata pois aukon 37 kautta, virtaa kuljetushöyry aukon 36 kautta pois.

7 79189

Keksinnön mukaisen esierottimen myöhempi asennus jo olemassa oleviin laitteistoihin voidaan suorittaa yksinkertaisesti siten, että osa putkijohdosta 31 erotetaan ja sen tilalle 5 asennetaan haluttu esierotinmuunnelma. Esierottimet tulee asentaa mieluummin pystysuorasti.

Claims (5)

1. 8 79189
2. 1. Esierotin (3) kaksifaasiseosta ohjaavaa putkijohtoa (31) varten, etenkin veden erottamiseksi työhöyrystä, joka ohjataan yhdestä turbiiniosasta (1) putkijohdon kautta toi-5 seen turbiiniosaan (2), kuluttajaan tai lämpöaltaaseen, jossa putkijohdossa (31) on vähintään yksi poikkileikkausta kaventava sisäputki (33), tunnettu siitä, että tulovirtauspuolella sisäputken (33) alkupään ja putkijohdon (31) välissä on isokineettisesti mitoitettu rengasrakoaukko 10 (32), että rengasrakoaukon (32) alavirtapuolella vähintään yksi toinen sisäputki (34, 38, 39, 40) jakaa sisäputken (33) ja putkijohdon (31) välisen välitilan (35) kammioiksi (35a, 35b, 35c), että vähintään kahdella näistä kammioista (35a, 35b) kummallakin on aukko (36, 37) kuljetushöyryn 15 vastaavasti veden johtamiseksi pois ja että viimeisen aukon (37) alavirtapuolella putkijohto (31) on höyrytiiviisti suljettu näihin mainittuihin kammioihin nähden veden johtamiseksi pois.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen esierotin, tun nettu siitä, että poikkileikkauksen kaventavassa sisä-putkessa (33) on Laval-suutcimen (33a) muoto.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen esierottimen (3) käyt-25 tö kyllästyshöyryturbiinilaitteistossa, jolloin esierotin (3) on sovitettu suurpaineturbiinin (1) alavirtapuolelle ja vähintään yhden toisen, mielivaltaisen rakenteen omaavan vedenerottimen (4) ylävirtapuolelle, joka vedenerotin on kytketty välitulistimen (5) eteen. 30
5. 1. Föravskiljare (3) i en rörledning (31) som transpor- terar en blandning av tvä faser, särskilt för avskiljning av vatten ur arbetsänga som ledes frän en turbindel (1) via 35 en rörledning tili en annan turbindel (2), tili en förbruka-re eller tili ett värmefall, varvid rörledningen (31) har minst ett inre rör (33) som minskar dess tvärsnitt,