RU1795221C - Теплообменник - Google Patents

Abstract

Использование: в теплообменных аппаратах , в частности дл  подогрева питательной воды в паротурбинных установках. Сущность изобретени : теплообменник, содержащий вертикально установленный корпус 1 с патрубком 8 подвода пара и верхней вод ной камерой 2. снабженной съемной крышкой 16, трубный пучок 3, образованный U-образными трубами, закрепленными в трубной доске 4, и снабженный поперечными перегородками с сегментными прорез ми 26, выполненными в смежных перегородках на диаметрально противопо

Description

ложных сторонах, дополнительно снабжено установленной перед крышкой 16 вод ной камеры 2 заглушкой 12 с кольцевой проточкой 13 в верхнем участке, уплотнительными элементами 14, размещенными в указанной проточке 13 и компенсационными втулками 22; съемна  крышка 16 выполнена с внутренней кольцевой проточкой 17 на нижнем торце, в которой с примыканием к верхнему торцу заглушки 12 установлены указанные компенсационные втулки 22. Теплообменник также дополнительно снабжен кожухом

5, охватывающим трубный пучок 3 и сообщенным с патрубком подвода пара 8, и вер- тикальными перегородками 27, закрепленными на поперечных перегородках на участке между внутренними трубами пучка 3 со стороны сегментных прорезей 26; поперечные перегородки установлены с наклоном в сторону сегментных прорезей 26 и закреплены на кожухе 5, на котором выполнены отверсти  28 дл  отвода конденсата. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относитс  к теплоэнергетике , в частности к теплообменным аппаратам дл  регенеративного подогрева питательной воды в паротурбинных установках с повышенными начальными параметрами пара и воды.

Известно устройство крышка-заглушка дл  подогревател  питательной воды высокого давлени . Данна  крышка-заглушка в сборе включает в себ  кольцевое уплотнение круглого сечени , выполненное из металла , сид щее в скошенной канавке, выточенной в наружной кромке на одном конце цилиндрической торцевой заглушки, расположенной в открытом конце вод ной камеры сосуда высокого давлени . Торцева  заглушка фиксируетс  на месте от осевого смещени  наружу разъемным стопорным кольцом, имеющим выступ, установленным в кольцевой паз, выполненный из внутренней поверхности камеры. Внутренн   базова  поверхность разъемного стопорного кольца выполнена под углом дл  того, чтобы после вставки в него неразъемного кольца сегменты стопорного кольца расклинивались в паз в наружном направлении. Дл  ст гивани  заглушки и установочного кольца в цел х создани  такого расклинивающего действи  предусмотрена ст жна  шпилька, ввинченна  по центру заглушки, и поперечина, лежаща  на установочном кольце, Между заглушкой и разъемным стопорным кольцом установлено плоское компрессионное кольцо, лежащее одновременно на уплотнительном кольце и части торцевой заглушки так, что через кольцевое уплотнение направлена только предварительно заданна  часть сжимающей силы, как описано в патенте, а остальна  сила, передаваема  торцевой заглушкой под действием внутреннего повышенного давлени , передаетс  компрессионным кольцом непосредственно на разъемное стопорное кольцо и далее, через кольцевую выточку, на корпус вод ной камеры .

Недостатком данной конструкции крышки-заглушки  вл етс  сложность конструкции , недостаточна  надежность, недостаточна  надежность герметичности.

Ближайшим аналогом (прототипом) по технической сущности и достигаемому результату предложенного теплообменника  вл етс  известна  конструкци  подогревател  высокого давлени , который представл ет собой теплообменник вертикального типа, основными узлами которого  вл ютс  корпус, еерхн   вод на  камера и трубна  система, Корпус подогревател  сварной, состоит из цилиндрической обечайки, штампованного днища эллиптической формы и фланцев дл  соединени  с трубной системой и вод ной камерой. Вод на  камера с патрубками подвода и отвода воды выпол-. нена литой стальной с фланцем дл  соединени  с трубной системой, котора  состоит из трубной доски, каркаса и U-образнсго трубного пучка. Каркас трубной системы имеет поперечные сегментные перегородки и роликовые опоры дл  выема пучка, а сегментные перегородки скреплены между собой т гами.

Известный теплообменник имеет недостатки;

1. Ненадежна  конструкци  соединени 

вод ной камеры и установленных внутри камеры анкерных т г, которые привод т к нарушению герметичности, т.к. силовой крепеж в данной конструкции испытывает двойную нагрузку-усилие, передаваемое от

рабочего давлени  воды внутри камеры, и усилие от зат жки крепежа дл  создани 

плотности, при этом возможна прот жка крепежа, что в конечном счете снижает надежность , долговечность теплообменника при работе в области повышенных параметров теплоносител ,.

2. При ремонте теплообменника требуетс  полный демонтаж вод ной камеры с отсоединением от трубопроводов подвода и отвода питательной воды к камере с последующим восстановлением уплотнени  всех разъемных соединений подвод щих труб, что создает трудности и неудобство при эксплуатации .

3. Неэффективное использование тепла перегретого пара, поступающего в .корпус теплообменника, и плоха  организаци  от- во4а конденсата в зоне конденсации пара, в частности на сегментных перегородках, что приводит к снижению тепловой эффективности , снижению интенсификации теплообмена , т.е, в конечном счете к большому подогреву питательной воды, идущей в общий цикл тепловой электростанции.

Цель изобретени  - повышение надежности и ремонтопригодности, а также эффективности теплообмена.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что теплообменник содержит вертикально установленный корпус с патрубком подвода пара , верхнюю вод ную камеру, снабженную съеМной крышкой, трубный пучок, образованный Ообразными трубами, закрепленным- в трубной доске, и снабженный поперечными перегородками с сегментными г)рорез ми, выполненными в смежных перегородках на диаметрально противоположных сторонах, теплообменник дополнительно снабжен установленной перед крышкой вод ной камеры заглушкой с кольцевой проточкой, в которой размещены уп- лотнительныеэлементы, и компенсационными втулками, при этом съемйа  крышка выполнена с внутренней кольцевой проточкой на нижнем торце крышки, в которой с примыканием к верхнему торцу заглушки установлены компенсационные втулки, а также благодар  тому, что теплообменник дополнительно снабжен кожухом , охватывающим трубный пучок и сообщенным с патрубком подвода пара, и вертикальными перегородками, закрепленными ;на поперечных перегородках на участке между внутренними трубами пучка со стороны сегментных прорезей, а попереч- льгз перегородки установлены с наклоном в сторону сегментных прорезей и закреплены на кожухе, на котором выполнены отверсти  дл  отвода конденсата.

На фиг. 1 изображен предлагаемый теплообменник , продольный разрез с поворотом патрубка подвода пара дл  лучшего показа конструкции; на фиг. 2 - разрез Г-Г на фиг. 5; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - 5 сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 6 - узел I на фиг. 1.

Предлагаемый теплообменник содержит корпус 1, распределительную вод ную камеру 2, трубный пучок 3 из U-образных

0 труб, закрепленных в трубной доске 4, к которой прикреплен каркасный кожух 5. Корпус 1 теплообменника представл ет собой сварную конструкцию и включает в себ  штампованное эллиптическое днище б, а

5 также воротниковую обечайку 7, с помощью которой корпус 1 прикреплен к нижней кольцевой закраине трубной доски 4. На корпусе 1 имеетс  патрубок 8, сообщенный с кожухом 5 дл  подвода к нему греющего

0 пара и патрубок 9 дл  отвода конденсата. Распределительна  вод на  камера 2 содержит обечайку 10 с горловиной 11, заглушку 12 с кольцевой проточкой 13, уплотнительные элементы 14, опорное коль5 цо 15 и съемную крышку 16 с внутренней кольцевой проточкой 17, а также патрубки входа 18 и выхода 19 подогреваемой среды (питательной воды) м присоединена к верхней кольцевой закраине трубной доски 4 с

0 помощью стыкового сварного шва. Съемна  крышка 16 закреплена к торцу вод ной камеры 2 с помощью силовых шпилек 20. Дл  удобства сборки и осуществлени  предварительной зат жки уплотнительных элемен5 тов 14, а также дл  осуществлени  выема заглушки 12, предусмотрены монтажные шпильки 21, на которые надеты компенсационные втулки 22, предотвращающие уплотнительные элементы 14 от чрезмерной

0 деформации при посто нном сжатии их большим рабочим давлением. Осевое удельное давление, необходимое дл  предварительного обжати  уплотнительных элементов в пресс-форме перед их сборкой

5 в горловине камеры, определ етс  по формуле:

Pi -Fi F2

f,

где Р - осевое удельное давление, кгс/см2; PI - максимальное давление в камере, кгс/см ;

t

Fi - торцева  площадь заглушки, см ; F2 - торцева  площадь уплотнительного элемента, см ;

f- коэффициент степени сжати , учитывающий упругость материала элемента 1.1- 1,3.

Така  конструкци  обеспечивает хорошую герметичность, легкий выем заглушки 12 из камеры 2 и увеличивает срок службы уплотнительных элементов 14. Дл  удобства ремонта и упрощени  демонтажа заглушки 12 из вод ной камеры 2 конструкци  последней предусматривает возможность использовани  съемной крышки 16 и монтажных шпилек 21 в качестве приспособлени  дл  выема заглушки 12 из вод ной камеры 2. Демонтаж заглушки 12 осуществл етс  следующим образом: отвинчиваютс  гайки на монтажных шпильках 21 и колпач- ковые гайки на силовых шпильках 20 на определенную высоту, приподнимаетс  съемна  крышка 16 и устанавливаютс  подкладки между съемной крышкой 16 и торцем вод ной камеры 2, с помощью монтажных шпилек 21 путем завинчивани  гаек на этих шпильках 21, заглушка 12 совместно с ул- лотнительными элементами 14 и опорным кольцом 15 поднимаетс  вверх. Дл  удобства работ при глушении вышедших из стро  труб и уменьшени  металлоемкости вод ной камеры 2 размер горловины 11 определен соотношением - диаметральный размер горловины 11 должен быть не менее сорока сантиметров, но не более внутреннего диаметра вод ной камеры. Минимальный размер 40 см определен возможностью свободного доступа в вод ную камеру 2 дл  глушени  труб.

Каркасный кожух 5 выполнен из системы скошенных полуобёчаек 23 и 24, размещенных между поперечными перегородками 25 с сегментными прорез ми 26 по их периметру и скрепленных между собой по всем сопр гаемым местам. Кажда  поперечна  перегородка 25 в межтрубном пространстве установлена с наклоном в сторону сегментных прорезей 26 и снабжена вертикальной перегородкой 27 дл  задержани  и направлени  конденсата к отверсти м 28, выполненным на кожухе 5 у краев вертикальных перегородок 27 дл  отвода конденсата. В верхней части кожуха 5, примыкающего к трубной доске 4, размещены четыре секции охладител  пара (I, II, II, IV), содержащий короб 30 и фасонную перегородку 31, к которой прикреплены направл юща  перегородка 32 и направл ющие перегородки 33 и 34, которые в свою очередь скреплены с низлежащей поперечной перегородкой. Фасонна  перегородка 31 имеет два фигурных окна 35 и 36 дл  прохода перегретого пара в заданном направлении , Короб 30 примыкает к пр мой полуобечайке 37, имеющей окно дл  прохода перегретого пара. У нижней части трубного пучка 3 на корпусе 1 размещен возду- хоотвод щий кольцевой коллектор 38.

Теплообменник работает следующим образом.

Нагреваема  среда, поступающа  от одного из источников (не показан), через патрубок входа 18 направл етс  в распределительную вод ную камеру 2, где распредел етс  по трубам и проходит через

U-образный пучок, дела  два хода. На выходе из труб пучка 3 среда собираетс  во второй половине камеры 2 и выходит через патрубок 19. Греюща  среда, например перегретый пар, проходит в корпус 1 (см. фиг.

1) через патрубок 8 и короб 30 и направл етс  вверх в отдельный охладитель пара 29, в котором движетс -в следующей послздо- вательности: сначала через окно в полуобечайке 37 попадает .в межтрубное

пространстзо секции 1 и через окно 35 в перегородке 31 (см. фиг. 3) проходит в секцию 11, затем через проход между перегородками 33 и 34 (см. фиг. 3) в перегородке 31 поступает в секцию IV, после чего, отдав

тепло перегретого пара, через сегментную прорезь 26 (см. фиг. 1) покидает охладитель пара 29. Далее греюща  среда поступает в зону конденсации пара, образованную скошенными полуобечайками 23 и 24 и поперечными перегородками 25 и, проход  между ними превращаетс  в конденсат, который в свою очередь стекает по наклонным поперечным перегородкам 25 и направл етс  посредством вертикальных перегородок

27 к отверсти м 28 на выход из кожуха 5 и затем через патрубок 9 выводитс  из нижней части теплообменника по технологическому назначению.

Уплотнение вод ной камеры 2 осуществл етс  заглушкой 12, установленной в горловину 11, за счет заранее заданного осевого удельного давлени , передаваемого только на уплотнительные элементы 14 с помощью заранее выбранной высоты компенсационных втулок 22 после соприкосновени  последних со съемной крышкой 16.

Выполнение кованой вод ной камеры 2 с горловиной 11, в которую установлена заглушка 12, упирающа с  в съемную крышку

16 через уплотнительные элементы 14 и компенсационные втулки 22, обеспечивает высокую надежность, долговечность и удобство ремонта, а наличие в паровом пространстве составного кожуха 5 с

5 отверсти ми 28 дл  отвода конденсата и наклонными поперечными перегородками 25, снабженными вертикальными перегородками 27, позвол ет повысить тепловую эффективность теплообменника.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Теплообменник, содержащий вертикально установленный корпус с патрубком подвода пара и верхней вод ной камерой, снабженной съемной крышкой, трубный пу- чоХ образованный U-образными трубами, закрепленными в трубной доске, и снабжен- нь|(й поперечными перегородками с сегмен- тйыми прорез ми, выполненными в смежных перегородках на.диаметрально противоположных сторонах, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надеж- и ремонтопригодности, а также эффективности теплообмена. он дополнительно снабжен установленной пе- pei крышкой вод ной камеры заглушкой с кольцевой проточкой в верхнем участке, уп- лотнительными элементами, размещенными в указанной проточке, и

   компенсационными втулками, съемна  крышка выполнена с внутренней кольцевой проточкой на нижнем торце, в которой с примыканием к верхнему торцу заглушки установлены указанные компенсационные втулки.
2. 2. Теплообменник по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что он дополнительно снабжен кожухом с отверсти ми дл  отвода конденсата , охватывающим трубный пучок и сообщенным с патрубком подвода пара, и вертикальными перегородками, закрепленными на поперечных перегородках на участке между внутренними трубами пучка со стороны сегментных прорезей, поперечные перегородки выполнены с отверсти ми дл  отвода конденсата, установлены с наклоном в сторону сегментных прорезей и закреплены на кожухе.