RU168692U1

RU168692U1 - Superheater Separator

Info

Publication number: RU168692U1
Application number: RU2016114022U
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Трифонов; Екатерина Константиновна Николаенкова; Екатерина Борисовна Григорьева; Владимир Борисович Тренькин; Олег Валерьевич Сучков
Priority date: 2016-04-11
Filing date: 2016-04-11
Publication date: 2017-02-15

Abstract

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в системе сепарации и перегрева пара паровых турбин.Предложен сепаратор-пароперегреватель паровой турбины, включающий расположенные в корпусе сепарационное устройство с патрубками подвода нагреваемого пара и отвода сепарата и перегретого пара, пароперегреватель, выполненный в виде пучков теплообменных труб, объединенных в кассеты с подводящей и отводящей камерами, установленные в корпусе и соединенные трубами с наружными паровыми и водяными камерами с патрубками подвода пара и отвода конденсата греющего пара, при этом патрубок подвода греющего пара установлен на нижней образующей наружной паровой камеры и выполнен расширяющимся, а патрубок подвода нагреваемого пара снабжен внутренним цилиндром, установленным с эксцентриситетом, смещенным в сторону верхней образующей патрубка и соединенным с патрубком отвода сепарата внутренним кожухом.Заявленное решение позволяет повысить экономичность работы сепаратора-пароперегревателя. Установка патрубка подвода греющего пара на нижней образующей наружной паровой камеры и выполнение его расширяющимся, позволяет обеспечить более равномерную раздачу пара в наружной паровой камере, снизить гидравлическое сопротивление по трассе греющего пара в пароперегревателе, повысить давление и температуру греющего пара. Установка внутреннего цилиндра в патрубке подвода нагреваемого пара с эксцентриситетом, смещенным в сторону верхней образующей патрубка и соединенным с патрубком отвода сепарата внутренним кожухом, позволяет снизить влажность и повысить температуру нагреваемого пара,The utility model relates to the field of power engineering and can be used in a steam turbine separation and superheater system. A steam turbine separator-superheater is proposed, including a separation device located in the casing with nozzles for supplying heated steam and separating and superheated steam, a superheater made in the form of bundles heat exchange tubes combined into cassettes with inlet and outlet chambers installed in the housing and connected by pipes to external steam and water chambers with steam cuttings for supplying steam and removing condensate of heating steam, while the heating steam supply pipe is mounted on the lower generatrix of the external steam chamber and is expandable, and the heated steam supply pipe is equipped with an internal cylinder mounted with an eccentricity, shifted towards the upper forming pipe connection and connected to the exhaust pipe separator with an inner casing. The announced solution allows to increase the efficiency of the separator-superheater. Installing a heating steam supply pipe on the lower generatrix of the external steam chamber and expanding it, allows for more even distribution of steam in the external steam chamber, reduces hydraulic resistance along the heating steam path in the superheater, and increases the pressure and temperature of the heating steam. The installation of the inner cylinder in the pipe for supplying heated steam with an eccentricity shifted towards the upper generatrix of the pipe and connected to the pipe for removing the separator with an inner casing allows to reduce humidity and increase the temperature of the heated steam,

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в системе сепарации и перегрева пара паровых турбин.The utility model relates to the field of power engineering and can be used in a steam separation and superheating system for steam turbines.

Известен сепаратор-пароперегреватель паровой турбины, включающий корпус с расположенными в нем сепаратором с патрубками подвода нагреваемого пара и отвода сепарата и перегретого пара, пароперегревателем, выполненным в виде пучков теплообменных труб, объединенных подводящей и отводящей камерами в кассеты. Подводящие и отводящие камеры кассет соединены трубами с наружными паровыми камерами с патрубками подвода греющего пара и водяными камерами с патрубками отвода конденсата греющего пара. Патрубок подвода греющего пара установлен на верхней образующей наружной паровой камеры и выполнен в виде цилиндра (РТМ 108.020.107-84, «Сепараторы-пароперегреватели турбин АЭС», Расчет и проектирование, Л., НПО ЦКТИ, 1986, с. 70).Known separator-superheater of a steam turbine, comprising a housing with a separator located in it with nozzles for supplying heated steam and removal of the separator and superheated steam, a superheater made in the form of bundles of heat-exchange pipes combined by supply and discharge chambers into cassettes. The inlet and outlet chambers of the cassettes are connected by pipes to external steam chambers with heating steam supply pipes and water chambers with heating steam condensate pipes. The heating steam supply pipe is mounted on the upper generatrix of the external steam chamber and is made in the form of a cylinder (RTM 108.020.107-84, “Separators-superheaters of turbines of nuclear power plants”, Calculation and design, L., NPO CKTI, 1986, p. 70).

Недостатком известного сепаратора-пароперегревателя является неравномерный расход пара по трубам из наружной паровой камеры на кассеты, вследствие разного гидравлического сопротивления труб подвода греющего пара к кассетам, вихреобразования в наружных паровых камерах и нерационального использования динамического напора струи пара, что приводит к снижению экономичности работы сепаратора-пароперегревателя.A disadvantage of the known superheater separator is the uneven flow of steam through the pipes from the external steam chamber to the cassettes, due to the different hydraulic resistance of the heating steam supply pipes to the cassettes, the vortex formation in the external steam chambers and the irrational use of the dynamic pressure of the steam jet, which reduces the economical efficiency of the separator superheater.

Известен сепаратор-пароперегреватель паровой турбины, содержащий корпус с расположенным в нем сепаратором с патрубками подвода нагреваемого пара и отвода сепарата и перегретого пара, пароперегревателем, выполненным в виде пучков теплообменных труб, объединенных подводящей и отводящей камерами в кассеты. Подводящие и отводящие камеры кассет соединены трубами с наружными паровыми камерами с патрубками подвода греющего пара и водяными камерами с патрубками отвода конденсата греющего пара. Патрубок подвода греющего пара установлен на верхней образующей наружной паровой камеры и имеет цилиндрическую форму проходного сечения (Денисов К.Н. «Оптимизация конструкции СПП для перспективных блоков АЭС с реакторами ВВЭР повышенной экономичности и надежности», Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Санкт-Петербург, НПО ЦКТИ, 2013, с. 155).Known separator-superheater of a steam turbine, comprising a housing with a separator located in it with nozzles for supplying heated steam and removal of the separator and superheated steam, a superheater made in the form of bundles of heat-exchange tubes combined by supply and discharge chambers into cassettes. The inlet and outlet chambers of the cassettes are connected by pipes to external steam chambers with heating steam supply pipes and water chambers with heating steam condensate pipes. The heating steam supply pipe is mounted on the upper generatrix of the external steam chamber and has a cylindrical bore (Denisov KN “Optimization of the design of SPP for promising NPP units with VVER reactors of increased efficiency and reliability", The dissertation for the degree of candidate of technical sciences, St. Petersburg, NPO CKTI, 2013, p. 155).

Недостатком известного сепаратора-пароперегревателя, принятого за прототип, является сниженная экономичность вследствие неустойчивой работы и разного гидравлического сопротивления труб подвода греющего пара к кассетам, вихреобразования и неравномерного распределения давления пара на входе в трубы от внешней паровой камеры.A disadvantage of the known superheater separator, adopted for the prototype, is reduced efficiency due to unstable operation and different hydraulic resistance of the heating steam supply pipes to the cassettes, vortex formation and uneven distribution of steam pressure at the pipe inlet from the external steam chamber.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявитель не обнаружил технические решения, характеризующие признаками тождественными или эквивалентно предлагаемым. При этом предлагаемые технические решения не вытекают явным для специалиста образом из известного уровня техники и определенного заявителем.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, as well as the identification of sources containing information about analogues of the claimed utility model, made it possible to establish that the applicant did not find technical solutions characterizing the features with identical or equivalent features. Moreover, the proposed technical solutions do not follow in an explicit manner for the specialist from the prior art and determined by the applicant.

Заявленное решение позволяет повысить экономичность работы сепаратора-пароперегревателя. Установка патрубка подвода греющего пара на нижней образующей наружной паровой камеры и выполнение его расширяющимся позволяет обеспечить более равномерную раздачу пара в наружной паровой камере, снизить гидравлическое сопротивление по трассе греющего пара в пароперегревателе, повысить давление и температуру греющего пара. Установка внутреннего цилиндра в патрубке подвода нагреваемого пара с эксцентриситетом, смещенным в сторону верхней образующей патрубка, и, соединенным с патрубком отвода сепарата внутренним кожухом, позволяет снизить влажность и повысить температуру нагреваемого пара, уменьшить расход греющего пара, необходимый для перегрева нагреваемого пара.The claimed solution allows to increase the efficiency of the separator-superheater. The installation of a heating steam supply pipe on the lower generatrix of the external steam chamber and expanding it allows for more uniform distribution of steam in the external steam chamber, to reduce hydraulic resistance along the heating steam path in the superheater, and to increase the pressure and temperature of the heating steam. The installation of an inner cylinder in the pipe for supplying heated steam with an eccentricity shifted towards the upper generatrix of the pipe, and connected to the pipe for removing the separator with an inner casing, can reduce humidity and increase the temperature of the heated steam, reduce the consumption of heating steam required for overheating of the heated steam.

Предложен сепаратор-пароперегреватель паровой турбины, включающий расположенные в корпусе сепарационное устройство с патрубками подвода нагреваемого пара и отвода сепарата и перегретого пара, пароперегреватель, выполненный в виде пучков теплообменных труб, объединенных в кассеты с подводящей и отводящей камерами, установленные в корпусе и соединенные трубами с наружными паровыми и водяными камерами с патрубками подвода пара и отвода конденсата греющего пара, при этом патрубок подвода греющего пара установлен на нижней образующей наружной паровой камеры и выполнен расширяющимся, а патрубок подвода нагреваемого пара снабжен внутренним цилиндром, установленным с эксцентриситетом, смещенным в сторону верхней образующей патрубка и соединенным с патрубком отвода сепарата внутренним кожухом.A steam turbine separator-superheater is proposed, including a separation device located in the casing with nozzles for supplying heated steam and separating and superheated steam, a superheater made in the form of bundles of heat exchange tubes combined into cassettes with inlet and outlet chambers installed in the casing and connected by pipes with external steam and water chambers with nozzles for supplying steam and removal of condensate for heating steam, while the pipe for supplying heating steam is installed on the lower generatrix on outside the steam chamber and is made expandable, and the pipe for supplying heated steam is equipped with an internal cylinder mounted with an eccentricity, offset to the side of the upper generatrix of the pipe and connected to the branch pipe for separating the inner casing.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображен сепаратор-пароперегреватель, на фиг. 2 - вид А по фиг. 1.The utility model is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a superheater separator, FIG. 2 is a view A of FIG. one.

Сепаратор-пароперегреватель паровой турбины включает расположенные в корпусе 1 сепарационное устройство 2 с патрубком подвода нагреваемого пара 3 и отвода сепарата 4 и отвода перегретого пара 5, пароперегреватель 6, выполненный в виде пучков теплообменных труб, объединенных в кассеты 7 с подводящей камерой 8 и отводящей камерой 9. Подводящая камера 8 соединена трубами 10 и 11 с наружной паровой камерой подвода греющего пара 12. Отводящая камера 9 соединена трубами 13 и 14 с наружной камерой отвода конденсата греющего пара 15. На наружных камерах 12 и 15 установлены патрубки подвода греющего пара 16 и отвода конденсата греющего пара 17 соответственно. Патрубок подвода греющего пара 16 установлен на нижней образующей наружной паровой камеры 12 и выполнен расширяющимся. Влага, содержащаяся в нагреваемом паре, сосредоточена в виде пленки и крупных капель в пристенном, достаточно узком слое. Для ее удаления патрубок подвода нагреваемого пара 3 снабжен внутренним цилиндром 18, установленным с эксцентриситетом, смещенным в сторону верхней образующей патрубка подвода нагреваемого пара 3 для обеспечения устойчивого отвода влаги. Диаметр внутреннего цилиндра 18 составляет часть от диаметра патрубка подвода нагреваемого пара 3, обеспечивающую свободный захват и отвод пристенной влаги. Патрубок подвода нагреваемого пара 3 соединен с патрубком отвода сепарата 4 внутренним кожухом 19.The steam turbine separator-superheater includes a separation device 2 located in the housing 1 with a nozzle for supplying heated steam 3 and for separating the separator 4 and for removing the superheated steam 5, a superheater 6 made in the form of bundles of heat transfer tubes combined into cassettes 7 with a supply chamber 8 and a discharge chamber 9. The inlet chamber 8 is connected by pipes 10 and 11 with an external steam chamber for supplying heating steam 12. The outlet chamber 9 is connected by pipes 13 and 14 with an external chamber for removing condensate of heating steam 15. On the outer chambers 12 and 1 5, pipes for supplying heating steam 16 and condensate drain for heating steam 17, respectively, are installed. A pipe for supplying heating steam 16 is installed on the lower generatrix of the external steam chamber 12 and is made expandable. The moisture contained in the heated steam is concentrated in the form of a film and large droplets in a wall, rather narrow layer. To remove it, the pipe for supplying heated steam 3 is equipped with an inner cylinder 18, mounted with an eccentricity, shifted towards the upper generatrix of the pipe for supplying heated steam 3 to ensure stable removal of moisture. The diameter of the inner cylinder 18 is part of the diameter of the pipe for supplying heated steam 3, providing free capture and removal of wall moisture. The nozzle for supplying heated steam 3 is connected to the branch pipe of the separator 4 with an inner casing 19.

Сепаратор-пароперегреватель работает следующим образом.The superheater separator operates as follows.

Греющий пар через патрубок подвода 16 поступает в наружную паровую камеру 12, далее поступает в пароперегреватель 6 по трубам 10 и 11 через подводящие камеры 8 в кассеты 7. Греющий пар конденсируется внутри теплообменных труб кассет 7, отдавая свое тепло нагреваемому пару, проходящему в межтрубном пространстве пароперегревателя 6. Далее образовавшийся конденсат сливается в отводящую камеру 9 и по трубам 13 и 14 сливается в наружную камеру отвода конденсата греющего пара 15 и, далее через патрубок отвода конденсата греющего пара 17 отводится в тракт тепловой схемы. Греющий пар, проходя через патрубок 16, расширяется, уменьшая величину вихреобразования в наружной камере 12, повышая давление и температуру нагреваемого пара. Кроме того, поток греющего пара поворачивается и без вихреобразования поступает к верхним трубам 10. Имеющийся динамический напор струи греющего пара компенсирует увеличенное гидравлическое сопротивление верхних труб 10 и, тем самым, обеспечивает более равномерный расход греющего пара на кассеты 7 и, как следствие, одинаковую температуру конденсата греющего пара в кассетах 7, что снижает термопульсации и повышает экономичность работы сепаратора-пароперегревателя. Влага, движущаяся в пристенном слое по внутренней образующей патрубка подвода нагреваемого пара 3 попадает на наружную поверхность внутреннего цилиндра 18, стекает по ней в нижнюю часть патрубка подвода нагреваемого пара 3, откуда сливается по внутреннему кожуху 19 в патрубок отвода сепарата 4. Далее нагреваемый пар поступает в корпус 1 сепаратора-пароперегревателя на сепарационное устройство 2, где происходит отделение остаточной влаги от пара и, далее отсепарированная влага отводится из корпуса 1 через патрубок 4 в тракт тепловой схемы. Осушенный пар поступает на наружную поверхность кассет 7, перегревается, и, далее через патрубок 5 отводится в следующий цилиндр турбины.Heating steam through the supply pipe 16 enters the external steam chamber 12, then enters the superheater 6 through pipes 10 and 11 through the supply chambers 8 to the cassettes 7. The heating steam condenses inside the heat exchanger tubes of the cassettes 7, losing its heat to the heated steam passing in the annulus superheater 6. Next, the condensate formed is discharged into the discharge chamber 9 and discharged through pipes 13 and 14 into the outer condensate drain chamber of the heating steam 15 and then through the condensate discharge pipe the heating steam 17 is discharged into the duct eplovoy scheme. The heating steam, passing through the pipe 16, expands, reducing the amount of vortex formation in the outer chamber 12, increasing the pressure and temperature of the heated steam. In addition, the heating steam flow rotates and without vortex formation flows to the upper pipes 10. The existing dynamic pressure of the heating steam jet compensates for the increased hydraulic resistance of the upper pipes 10 and, thereby, provides a more uniform flow of heating steam to the cassettes 7 and, as a result, the same temperature condensate heating steam in cassettes 7, which reduces thermal pulsations and increases the efficiency of the separator-superheater. Moisture moving in the wall layer along the inner generatrix of the heated steam supply pipe 3 enters the outer surface of the inner cylinder 18, flows down to the lower part of the heated steam supply pipe 3, from where it is drained through the inner casing 19 into the branch pipe 4. The heated steam comes in the housing 1 of the separator-superheater to the separation device 2, where the residual moisture is separated from the steam and, then, the separated moisture is removed from the housing 1 through the pipe 4 to the heat circuit path. Dried steam enters the outer surface of the cassettes 7, overheats, and, then through the pipe 5 is discharged into the next cylinder of the turbine.

Claims

The separator is a superheater of a steam turbine, including a separation device located in the casing with nozzles for supplying heated steam and for separating the superheated steam separator, a superheater made in the form of bundles of heat exchange tubes combined into cassettes with inlet and outlet chambers installed in the casing and connected by pipes to external steam and water chambers with nozzles for supplying steam and removing condensate of heating steam, characterized in that the pipe for supplying heating steam is installed on the lower generatrix the outer steam chamber and is made expandable, while the nozzle for supplying heated steam is equipped with an inner cylinder mounted with an eccentricity, offset to the side of the upper generatrix of the nozzle and connected to the branch pipe of the separator by an inner casing.