RU140687U1

RU140687U1 - HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: RU140687U1
Application number: RU2013137875/06U
Authority: RU
Inventors: Алексей Эдуардович Красавин; Иван Викторович Найден; Владимир Борисович Тренькин
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Инжиниринговая компания "ЗИОМАР" (ОАО "ИК "ЗИОМАР")
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2014-05-20

Abstract

1. Теплообменник, включающий n модулей, где n - целое число не менее 1, по крайней мере один из которых выполнен в виде корпуса с патрубками подвода пара и отвода конденсата, с заключенной в корпус вертикальной трубной системой, состоящей из пучков труб и включающей блок теплообмена и блок охлаждения конденсата, объединенные по пару и соединенные через трубные доски соответственно с входным и выходным коллекторами питательной жидкости,отличающийся тем, чтоблок охлаждения конденсата и трубная доска входного коллектора расположены ниже блока теплообмена и трубной доски выходного коллектора, а корпус снабжен каналом слива конденсата в блок охлаждения конденсата в зоне входа труб в трубную доску выходного коллектора.2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что трубы в пучке имеют перевернутый U-образный профиль.3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что трубы в пучке имеют перевернутый П-образный профиль.4. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что трубы в пучке имеют перевернутый профиль с m+1 перегибов, где m - целое четное число.5. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что его модули соединены последовательно.6. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что его модули соединены параллельно.7. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что его модули соединены параллельно-последовательно.8. Теплообменник по п.2, отличающийся тем, что корпус имеет перевернутый U-образный профиль.9. Теплообменник по п.3, отличающийся тем, что корпус имеет перевернутый П-образный профиль.10. Теплообменник по п.4, отличающийся тем, что корпус имеет перевернутый профиль с m+1 перегибов, где m - целое четное число.1. A heat exchanger comprising n modules, where n is an integer of at least 1, at least one of which is made in the form of a housing with steam supply and condensate drain pipes, with a vertical pipe system consisting of bundles of pipes and comprising a unit enclosed in a housing heat exchange and a condensate cooling unit, coupled in pairs and connected through tube boards respectively to the input and output collectors of the nutrient liquid, characterized in that the condensate cooling unit and the tube board of the inlet manifold are located below the unit heat exchange and the tube plate of the outlet manifold, and the casing is equipped with a condensate drain channel to the condensate cooling unit in the zone of pipe entry into the tube plate of the outlet manifold. 2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the pipes in the bundle have an inverted U-shaped profile. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the pipes in the bundle have an inverted U-shaped profile. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the pipes in the bundle have an inverted profile with m + 1 kinks, where m is an even integer. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that its modules are connected in series. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that its modules are connected in parallel. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that its modules are connected in parallel-series. The heat exchanger according to claim 2, characterized in that the housing has an inverted U-shaped profile. The heat exchanger according to claim 3, characterized in that the housing has an inverted U-shaped profile. The heat exchanger according to claim 4, characterized in that the housing has an inverted profile with m + 1 kinks, where m is an even integer.

Description

Полезная модель предназначена для применения в области теплоэнергетики, в частности в подогревателях низкого и высокого давления, а также может быть использована в других отраслях, изготавливающих или использующих теплообменное оборудование, рассчитанное на осуществление пароконденсатных режимов.The utility model is intended for use in the field of heat engineering, in particular in low and high pressure heaters, and can also be used in other industries that manufacture or use heat exchange equipment designed for steam condensate operation.

Известен подогреватель, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода жидкости, подвода пара, отвода конденсата, входную, выходную, поворотную камеры, размещенную в корпусе трубную систему, включающую в себя неподвижную и подвижную трубные доски, в которых выполнены отверстия для пучков трубок первого и второго ходов (Отраслевой каталог. Теплообменное оборудование паротурбинных установок, 20-89-09, М: 1989, часть I рис. 74, с. 86, 87).A heater is known comprising a housing with nozzles for supplying and discharging liquid, supplying steam, condensate, an inlet, outlet, and rotary chambers, a pipe system located in the housing, including a fixed and movable tube plate, in which openings are made for tube bundles of the first and second moves (Industry catalog. Heat exchange equipment of steam turbine plants, 20-89-09, M: 1989, part I, fig. 74, p. 86, 87).

Конструктивным недостатком данного теплообменника являются большие массогабаритные характеристики при высоких параметрах среды (большие толщины элементов), что делает изготовление некоторых элементов невозможным либо нецелесообразным. Еще одним из недостатков является неэффективная работа внутрикорпусного охладителя конденсата (ОК).The structural disadvantage of this heat exchanger is the large mass and size characteristics at high environmental parameters (large thicknesses of the elements), which makes the manufacture of some elements impossible or impractical. Another disadvantage is the inefficient operation of the internal condensate cooler (OK).

Известен подогреватель, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода жидкости, подвода пара, отвода конденсата, размещенную в корпусе спиральную трубную систему, включающую в себя систему коллекторов. (Отраслевой каталог. Теплообменное оборудование паротурбинных установок, 20-89-09, М: 1989, часть II рис. 22, с. 35).Known heater containing a housing with nozzles for supplying and discharging liquid, steam, condensate, placed in the housing of a spiral pipe system including a manifold system. (Industry catalog. Heat exchange equipment of steam turbine plants, 20-89-09, M: 1989, part II, Fig. 22, p. 35).

Недостатки известного подогревателя:The disadvantages of the known heater:

1) применение углеродистой стали, в качестве материала для изготовления теплообменной поверхности при работе данного подогревателя приводит к быстрому коррозионно-эрозионному износу теплообменных труб, что влечет за собой:1) the use of carbon steel as a material for the manufacture of a heat transfer surface during operation of this heater leads to rapid corrosion-erosion wear of heat transfer pipes, which entails:

вынос продуктов коррозии далее по контуру, что может быть причиной выхода из строя другого оборудования;removal of corrosion products further along the contour, which may be the reason for the failure of other equipment;

необходимость частого контроля состояния теплообменных труб, что приводит к частым остановам оборудования;the need for frequent monitoring of the condition of the heat exchange tubes, which leads to frequent equipment shutdowns;

необходимость контроля входных участков змеевиков при каждом останове, так как они являются наиболее слабым местом, выявленным в процессе эксплуатации данных теплообменников;the need to control the inlet sections of the coils at each shutdown, since they are the weakest point identified during the operation of these heat exchangers;

при эксплуатации в режиме скользящего давления трубы теплообменной поверхности часто выходят из строя;when operating in sliding pressure mode, the pipes of the heat exchange surface often fail;

2) конструкционные недостатки:2) design flaws:

съемный корпус и ограничение по высоте машинного зала, часто не позволяют набрать нужную поверхность теплообмена;a removable housing and a restriction on the height of the machine room, often do not allow you to dial the desired heat transfer surface;

организация теплообменной поверхности является причиной не эффективной работы охладителя пара (ОП) по схеме Виолена.the organization of the heat exchange surface is the reason for the ineffective operation of the steam cooler (OP) according to the Violen scheme.

Известен подогреватель, включающий корпус, внутри которого установлен встроенный охладитель конденсата с коробом над ним и размещенными в нем горизонтальными перегородками, трубный пучок с перегородками, водоподводящую и водоотводящую камеры с патрубками входа и выхода нагреваемой жидкости, патрубок подвода пара в паровой объем корпуса (патент №2147102 опубликовано 27.03.2000 г.).A heater is known that includes a housing, inside of which there is a built-in condensate cooler with a box above it and horizontal partitions placed in it, a tube bundle with partitions, a water supply and water discharge chamber with inlet and outlet pipes of a heated fluid, a steam supply pipe to the steam volume of the body (patent No. 2147102 published 03/27/2000).

По совокупности признаков этот известный подогреватель является наиболее близким к заявляемому и принят за прототип.By the totality of the features, this known heater is the closest to the claimed one and is taken as a prototype.

Полезная модель направлена на решение следующих задач:The utility model is aimed at solving the following problems:

создание конструкции теплообменника, для эксплуатации в более широком диапазоне рабочих параметров;creation of a heat exchanger design for operation in a wider range of operating parameters;

обеспечение длительного срока эксплуатации;ensuring a long service life;

обеспечение более быстрого и простого ремонта;providing faster and easier repairs;

снижение массогабаритных характеристик аппарата.reduction in the overall dimensions of the apparatus.

Технический результат при осуществлении полезной модели - снижение массо-габаритных параметров теплообменника при одновременном повышении эффективности теплообмена.The technical result in the implementation of the utility model is to reduce the mass-dimensional parameters of the heat exchanger while increasing the heat transfer efficiency.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что в теплообменнике, включающем n модулей, где n - целое число не менее 1, по крайней мере один из которых выполнен в виде корпуса с патрубками подвода пара и отвода конденсата, с заключенной в корпус вертикальной трубной системой, состоящей из пучков труб и включающей блок теплообмена и блок охлаждения конденсата, объединенные по пару и соединенные через трубные доски соответственно с входным и выходным коллекторами питательной жидкости, блок охлаждения конденсата и трубная доска входного коллектора расположены ниже блока теплообмена и трубной доски выходного коллектора, а корпус снабжен каналом слива конденсата в блок охлаждения конденсата в зоне входа труб в трубную доску выходного коллектора, при этом трубы в пучке имеют перевернутый U-образный профиль, или трубы в пучке имеют перевернутый П-образный профиль, или трубы в пучке имеют перевернутый профиль с m+1 перегибов, где m - целое четное число, кроме того его модули соединены последовательно, или его модули соединены параллельно, или его модули соединены параллельно-последовательно, а корпус имеет перевернутый U-образный профиль, или корпус имеет перевернутый П-образный профиль, или корпус имеет перевернутый профиль с m+1 перегибов, где m - целое четное число.The claimed technical result is achieved due to the fact that in a heat exchanger comprising n modules, where n is an integer of at least 1, at least one of which is made in the form of a housing with steam supply and condensate drain pipes, with a vertical pipe system enclosed in the housing consisting of bundles of pipes and including a heat exchange unit and a condensate cooling unit, coupled in pairs and connected through pipe boards to the inlet and outlet collectors of the nutrient fluid, condensate cooling unit and tube plate, respectively the inlet manifold is located below the heat exchange unit and the tube plate of the outlet manifold, and the casing is equipped with a condensate drain channel to the condensate cooling unit in the zone of entry of the pipes into the tube plate of the outlet manifold, while the tubes in the bundle have an inverted U-shaped profile, or the tubes in the bundle have an inverted The U-shaped profile or pipes in the bundle have an inverted profile with m + 1 kinks, where m is an even integer, moreover, its modules are connected in series, or its modules are connected in parallel, or its modules are connected in parallel tionary-sequentially, and the housing has an inverted U-shaped profile, or the housing has an inverted U-shaped profile, or an inverted housing has a profile with m + 1 bends where m - even integer.

Полезная модель иллюстрируется рисунком продольного разреза теплообменника (модуля) и рисунками условных обозначений модулей для раскрытия некоторых из всевозможных компоновок:The utility model is illustrated by the longitudinal section of the heat exchanger (module) and the symbols of the symbols for the disclosure of some of the various layouts:

Фиг. 1 - парожидкостный теплообменник (модуль) в разрезе;FIG. 1 - steam-liquid heat exchanger (module) in the context;

Фиг. 2 - Фиг. 11 некоторые из возможных компоновок модулей;FIG. 2 - FIG. 11 some of the possible module layouts;

Фиг. 12 - условная схема обвязки модулей.FIG. 12 is a schematic diagram of the binding of modules.

Теплообменник (модуль) включает корпус 1 с патрубками подвода пара 2, отвода конденсата 3, отвода неконденсирующихся газов 4, перепускной канал 5 предназначенный для слива конденсата, поворот корпуса 6 (может быть выполнен как сварной отвод, или из штампосварных колен, или другой сварной конструкции), в зависимости от назначения теплообменника на корпусе могут быть установлены и другие патрубки (вход конденсата, вход неконденсирующихся газов), распределительные водяные камеры 7 с патрубками входа 8 и выхода 9 нагреваемой жидкости, трубные доски 10, 11, которые могут быть смещены по высоте относительно друг друга на высоту, соизмеримую с высотой охладителя конденсата, над трубной доской 11 расположен встроенный охладитель пара 12 (при необходимости), трубная система 13 имеет встроенный охладитель конденсата 14 (при необходимости) с направляющими перегородками 15, охладитель пара и охладитель конденсата имеют кожухи, при необходимости кожух может быть выполнен по всей длине теплообменной поверхности.The heat exchanger (module) includes a housing 1 with nozzles for supplying steam 2, condensate drain 3, non-condensable gases 4, a bypass channel 5 designed to drain the condensate, rotation of the housing 6 (can be performed as a welded branch, or from die-welded elbows, or other welded construction ), depending on the purpose of the heat exchanger, other nozzles (condensate inlet, non-condensable gas inlet), distribution water chambers 7 with nozzles for the inlet 8 and outlet 9 of the heated fluid, tube boards can be installed on the housing and 10, 11, which can be displaced in height relative to each other to a height commensurate with the height of the condensate cooler, an integrated steam cooler 12 (if necessary) is located above the tube plate 11, the pipe system 13 has an integrated condensate cooler 14 (if necessary) with guide walls 15, the steam cooler and the condensate cooler have casings, if necessary, the casing can be made along the entire length of the heat exchange surface.

Теплообменник (модуль) работает следующим образом. Поток нагреваемой жидкости через патрубок 8 поступает во входную камеру, расположенную под трубной доской 10, из камеры поступает в трубную систему 13, где нагревается за счет охлаждения конденсата пара. Далее ее нагрев в трубной системе происходит за счет конденсации пара в зоне конденсации и за счет перегретого пара в зоне охладителя пара 12. Нагретая жидкость поступает в выходную камеру, расположенную под трубной доской 11, и через патрубок 9 выводится из теплообменника (модуля). Поток греющего пара поступает в охладитель пара (при необходимости) через патрубок 2, установленный на корпусе 1. После охладителя пара пар поступает на трубчатые элементы поверхности теплообмена в зону конденсации. С этой поверхности конденсат греющего пара стекает на уровень конденсата в часть корпуса 1 по первому ходу нагреваемой жидкости, который расположен над охладителем конденсата 14 и на трубную доску 11 с которой отводится на уровень конденсата через перепускной канал 5. Такое расположение нормального (расчетного) уровня конденсата практически устраняет затопление конденсатом поверхности теплообмена на выходе нагреваемой жидкости. Величина нормального уровня поддерживается в расчетном положении регулирующим клапаном, устанавливаемым на трубопроводе за патрубком 3 выхода конденсата пара из охладителя конденсата 14. При противоточном движении в охладителе конденсата 14 конденсат омывает трубчатые элементы поверхности теплообмена, охлаждается и выводится через патрубок 3. Весь охладитель конденсата 14, находится под уровнем конденсата, что исключает проникновение в его внутреннее пространство греющего пара, которое могло бы привести к гидроударам и разрушению охладителя. Кроме того, возникновение незначительных неплотностей в сварных соединениях кожуха охладителя 14, хотя и ухудшает его работу, не вызывает необходимости срочного отключения из работы всего теплообменника. Расположение всего охладителя 14 под уровнем конденсата исключает контакт охлаждаемого конденсата через стенки кожуха с охлаждаемым паром.The heat exchanger (module) operates as follows. The flow of heated fluid through the pipe 8 enters the inlet chamber located under the tube plate 10, from the chamber enters the tube system 13, where it is heated by cooling the steam condensate. Further, its heating in the pipe system occurs due to condensation of steam in the condensation zone and due to superheated steam in the zone of steam cooler 12. The heated liquid enters the outlet chamber located under the tube plate 11 and is discharged from the heat exchanger (module) through the pipe 9. The flow of heating steam enters the steam cooler (if necessary) through the pipe 2 mounted on the housing 1. After the steam cooler, the steam enters the tubular elements of the heat exchange surface into the condensation zone. From this surface, the condensate of the heating steam flows to the condensate level in the part of the housing 1 along the first stroke of the heated liquid, which is located above the condensate cooler 14 and onto the pipe board 11 from which it is discharged to the condensate level through the bypass channel 5. This arrangement of the normal (calculated) condensate level practically eliminates the condensate flooding of the heat exchange surface at the outlet of the heated fluid. The value of the normal level is maintained in the calculated position by a control valve installed on the pipe behind the pipe 3 of the condensate outlet from the condensate cooler 14. In countercurrent movement in the condensate cooler 14, the condensate washes the tubular elements of the heat exchange surface, is cooled and discharged through the pipe 3. The entire condensate cooler 14, It is under the level of condensate, which eliminates the penetration of heating steam into its internal space, which could lead to water hammer and destruction of cooling rer. In addition, the occurrence of minor leaks in the welded joints of the cooler casing 14, although it impairs its operation, does not necessitate an urgent shutdown of the entire heat exchanger from operation. The location of the entire cooler 14 below the condensate level eliminates the contact of the cooled condensate through the walls of the casing with the cooled steam.

Теплообменник может состоять как из одного модуля так и из нескольких модулей без общего корпуса, соединенных между собой перепускными, собирающимися и раздающими каналами 16 нагреваемой жидкости, греющего пара, конденсата, неконденсирующихся газов, дренажей и воздушников согласно Фиг. 12. Охладитель пара, при его необходимости, может быть встроен в каждый модуль, может быть встроен в один или часть модулей, или выделен отдельный модуль для охладителя пара.The heat exchanger can consist of either one module or several modules without a common housing, interconnected by-pass, collecting and distributing channels 16 of the heated fluid, heating steam, condensate, non-condensing gases, drains and air vents according to FIG. 12. The steam cooler, if necessary, can be built into each module, can be built into one or part of the modules, or a separate module can be allocated for the steam cooler.

Claims

1. A heat exchanger comprising n modules, where n is an integer of at least 1, at least one of which is made in the form of a housing with steam supply and condensate drain pipes, with a vertical pipe system consisting of bundles of pipes and comprising a unit enclosed in a housing heat exchange and condensate cooling unit, coupled in pairs and connected through tube boards, respectively, with the input and output collectors of the nutrient fluid,

characterized in that

the condensate cooling unit and the inlet manifold tube plate are located below the heat exchange unit and the outlet manifold tube plate, and the body is provided with a condensate drain channel to the condensate cooling unit in the area of the pipe inlet into the outlet manifold tube plate.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the pipes in the bundle have an inverted U-shaped profile.

3. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the pipes in the bundle have an inverted U-shaped profile.

4. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the pipes in the bundle have an inverted profile with m + 1 kinks, where m is an even integer.

5. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that its modules are connected in series.

6. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that its modules are connected in parallel.

7. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that its modules are connected in parallel-series.

8. The heat exchanger according to claim 2, characterized in that the housing has an inverted U-shaped profile.

9. The heat exchanger according to claim 3, characterized in that the housing has an inverted U-shaped profile.

10. The heat exchanger according to claim 4, characterized in that the housing has an inverted profile with m + 1 kinks, where m is an even integer.