RU2021002C1

RU2021002C1 - Separator

Info

Publication number: RU2021002C1
Authority: RU
Inventors: Олег Алексеевич Поваров; Виктор Николаевич Жаров; Валерий Петрович Филимонов
Original assignee: Олег Алексеевич Поваров; Виктор Николаевич Жаров; Валерий Петрович Филимонов
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1994-10-15

Abstract

FIELD: manufacturing of separators. SUBSTANCE: separator has housing with wet steam supply branch pipe and dried steam discharge branch pipe. Centrifugal modules are mounted in housing so that annular space is formed between modules and housing. Centrifugal modules have tubes incorporating displacers embraced by blades with input and output edges. Centrifugal modules are fixed in tube plates. Separator is characterized in that it has inlet device with cylindrical shell and perforated cone, whose base is disposed in annular space between housing and centrifugal modules. Output edge of each blade covers input edge of adjacent blade in the direction of steam flow, with the given in description ratios being satisfied. EFFECT: increased efficiency of sepsrstor and enhanced reliability in operation. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкциям промежуточных сепараторов и сепараторов-пароперегревателей, и может быть использовано в комплекте с турбиной, работающей на насыщенном или слабоперегретом паре. The invention relates to a power system, in particular, to designs of intermediate separators and superheater separators, and can be used in conjunction with a turbine operating on saturated or slightly superheated steam.

Наиболее близким техническим решением из известных по совокупности признаков и достигаемому результату является сепаратор, содержащий корпус, снабженный патрубками подвода влажного пара и отвода осушенного пара, размещенные с образованием кольцевого пространства относительно корпуса центробежные модули, содержащие трубы с размещенными в них вытеснителями, охваченными закручивающими лопатками с входными и выходными кромками, и закрепленные в трубных досках, образующих по ходу движения потока камеры влажного пара, сброса сепарата и осушенного пара. The closest technical solution of the known combination of features and the achieved result is a separator containing a housing equipped with nozzles for supplying wet steam and removal of dried steam, centrifugal modules placed with the formation of an annular space relative to the housing, containing tubes with displacers placed in them, covered by twisting vanes with input and output edges, and fixed in pipe boards, forming in the direction of the flow of the chamber of the wet steam, the discharge of the separator and the dried steam.

Недостатком этой конструкции является недостаточно высокая эффективность сепарации, обусловленная отсутствием предсепарационных устройств для отбора пленки влаги на входе в сепаратор, прямыми проскоками влажного пара между закручивающими лопатками центробежных модулей в местах размещения вытеснителей и лопаток. The disadvantage of this design is the lack of separation efficiency, due to the lack of pre-separation devices for collecting a moisture film at the inlet of the separator, by direct slips of wet steam between the spinning blades of the centrifugal modules at the locations of the displacers and blades.

Цель изобретения - повышение эффективности за счет организации предварительной сепарации и оптимизации геометрии каналов истечения пароводяной смеси в центробежных модулях. The purpose of the invention is to increase efficiency due to the organization of preliminary separation and optimization of the geometry of the channels of the flow of steam-water mixture in centrifugal modules.

Поставленная цель достигается тем, что сепаратор, содержащий корпус, снабженный патрубками подвода влажного пара и отвода осушенного пара, размещенные с образованием кольцевого пространства относительно корпуса центробежные модули, содержащие трубы с размещенными в них вытеснителями, охваченными закручивающими лопатками с входными и выходными кромками, и закрепленные в трубных досках, образующих на ходу движения потока камеры влажного пара, сброса сепарата и осушенного пара, снабжен входным устройством, содержащим цилиндрическую обечайку, размещенную в патрубке подвода влажного пара с образованием кольцевого зазора, и перфорированный конус, установленный в камере влажного пара, причем основание корпуса размещено в кольцевом пространстве, образованном корпусом и центробежными модулями, а выходная кромка каждой закручивающей лопатки по ходу движения пара перекрывает входную кромку соседней лопатки, при этом должны быть выполнены следующие соотношения: 0,05 ≅

≅ 0,1, где δ- кольцевой зазор между патрубком влажного пара и цилиндрической обечайкой входного устройства;
d_п - диаметр патрубка подвода влажного пара;
0,01 ≅

≅ 0,02, где t_пер - величина перекрытия лопатки выходной кромки лопатки относительно входной кромки соседней лопатки;
t - шаг между лопатками;
0,4 ≅

≅ 0,6, где d_в - наружный диаметр вытеснителя;
d_т - внутренний диаметр трубы центробежного модуля.This goal is achieved in that the separator containing the casing, equipped with nozzles for supplying wet steam and drainage of dried steam, centrifugal modules placed with the formation of an annular space relative to the housing, containing centrifugal modules containing displacers enclosed by twisting vanes with input and output edges, and fixed in tube boards, forming in the course of the flow of the flow chamber of wet steam, discharge of the separator and dried steam, is equipped with an input device containing a cylindrical a seagull placed in the nozzle for supplying wet steam with the formation of an annular gap, and a perforated cone mounted in the chamber of wet steam, the base of the housing is placed in the annular space formed by the housing and centrifugal modules, and the output edge of each spinning blade along the steam moves overlaps the input edge adjacent scapula, while the following relationships should be satisfied: 0.05 ≅

≅ 0.1, where δ is the annular gap between the wet steam pipe and the cylindrical shell of the input device;
d _p - the diameter of the nozzle for supplying wet steam;
0,01 ≅

≅ 0.02, where t _lane is the overlap value of the blade of the outlet edge of the blade relative to the input edge of the adjacent blade;
t is the pitch between the blades;
0.4 ≅

≅ 0.6, where d _in is the outer diameter of the displacer;
d _t - the inner diameter of the tube of the centrifugal module.

Сепаратор может быть снабжен патрубками, устанавливаемыми в отверстиях перфорированного конуса по обе его стороны. The separator can be equipped with nozzles that are installed in the holes of the perforated cone on both sides.

На фиг. 1 изображен общий вид сепаратора; на фиг.2 - взаимное расположение закручивающих лопаток (развертка); на фиг.3 - узел I на фиг.1. In FIG. 1 shows a general view of the separator; figure 2 - the relative position of the twisting blades (scan); figure 3 - node I in figure 1.

Сепаратор содержит корпус 1, в котором установлены центробежные модули, состоящие из коаксиально расположенных труб 2 и 3, установленных относительно друг друга с образованием кольцевой щели 4. The separator comprises a housing 1, in which centrifugal modules are installed, consisting of coaxially arranged tubes 2 and 3, mounted relative to each other with the formation of an annular gap 4.

В трубах 2 внутренним диаметром d_т размещены вытеснители 5, диаметром d_в, охваченные закручивающими лопатками 6, имеющими входные и выходные кромки, соответственно 7 и 8.In the pipes 2 with an internal diameter d _t , displacers 5 are placed, with a diameter d _in , covered by twisting blades 6 having input and output edges 7 and 8, respectively.

Центробежные модули закреплены в трубных досках 9 и 10 с образованием камер влажного пара 11, сброса сепарата 12 и осушенного пара 13. The centrifugal modules are fixed in the tube plates 9 and 10 with the formation of wet steam chambers 11, discharge of the separator 12 and dried steam 13.

На трубной доске 10 размещены пароперепускные трубы 14, а в камере влажного пара 11 расположено входное устройство, содержащее цилиндрическую обечайку 15, установленную в патрубке 16 подвода влажного пара с образованием кольцевого зазора 17, и перфорированный конус 18 с отверстиями 19, в которых закреплены патрубки 20. Steam transfer pipes 14 are placed on the tube board 10, and in the wet steam chamber 11 there is an input device comprising a cylindrical shell 15 installed in the wet steam supply pipe 16 to form an annular gap 17, and a perforated cone 18 with holes 19 in which the pipes 20 are fixed .

Корпус 1 снабжен также патрубками отвода осушенного пара и отвода сепарата соответственно 21, 22 и 23. The housing 1 is also equipped with nozzles for draining the dried steam and the outlet of the separator, respectively 21, 22 and 23.

Сепаратор работает следующим образом. Влажный пар, поступая через патрубок 16 в сепаратор, разделяется на два потока. Основной поток, содержащий равномерно распределенную влагу, попадает в объем, охваченный цилиндрической обечайкой 15 входного устройства, и далее в полость, окруженную перфорированным конусом 18, откуда подается на закручивающие лопатки центробежных модулей. Часть влаги, содержащейся в основном потоке пара, осаждается на внутренней поверхности перфорированного конуса 18 и, обтекая участки патрубков 20, заведенных внутрь конуса 18, сливается на поверхность верхней трубной доски 9, с которой отводится из аппарата через патрубок 22. The separator works as follows. Wet steam entering through the nozzle 16 into the separator is divided into two streams. The main stream, containing evenly distributed moisture, enters the volume covered by the cylindrical shell 15 of the input device, and then into the cavity surrounded by the perforated cone 18, from where it is supplied to the spinning blades of the centrifugal modules. Part of the moisture contained in the main steam stream is deposited on the inner surface of the perforated cone 18 and, flowing around the portions of the nozzles 20, wound inside the cone 18, is drained onto the surface of the upper tube plate 9, which is removed from the apparatus through the nozzle 22.

Другой поток пара, представляющий собой поток двухфазной смеси с большой концентрацией влаги в виде капель, а также пристенный слой влаги, находящейся в виде пленки, поступает в кольцевой зазор 17, и далее движется в зазоре между корпусом 1 и перфорированным корпусом 18. По мере движения в этом зазоре часть пара, содержащегося в двухфазной смеси через патрубки 20 отводится в основной поток пара, причем участки патрубков 20, размещенные на наружной поверхности конуса 18, препятствуют сливу влаги через отверстия перфорации в основной поток. Another vapor stream, which is a stream of a two-phase mixture with a high moisture concentration in the form of drops, as well as a wall layer of moisture in the form of a film, enters the annular gap 17, and then moves in the gap between the housing 1 and the perforated housing 18. As you move in this gap, part of the vapor contained in the two-phase mixture is discharged through the nozzles 20 into the main steam stream, and the portions of the nozzles 20 located on the outer surface of the cone 18 prevent the drainage of moisture through the perforation holes into the main stream.

Достигнув нижней кромки конуса 18, влага сливается на поверхность верхней трубной доски 9, откуда отводится через патрубок 22, а оставшийся пар разворачивается и перемешивается с основным потоком, идущим на вход в центробежные модули. Having reached the lower edge of the cone 18, moisture is drained onto the surface of the upper tube plate 9, from where it is discharged through the pipe 22, and the remaining steam is deployed and mixed with the main stream entering the centrifugal modules.

В каналах, образованных закручивающими лопатками, происходит закрутка потока, влага под действием центробежных сил отжимается к стенками труб 2 и через щели 4 вместе с частью пара попадает в камеру 12, где влага, скапливаясь на поверхности нижней трубной доски 10, по патрубку 23 отводится из аппарата, а пар через перепускные трубы 14 сбрасывается в камеру 13, где смешивается с основным потоком осушенного пара, поступающего из труб 3 центробежных модулей. Из камеры 13 через патрубок 21 осушенный пар подается потребителю. In the channels formed by the twisting blades, the flow swirls, moisture under the action of centrifugal forces is pressed to the walls of the pipes 2 and through slots 4 along with part of the steam it enters the chamber 12, where moisture, accumulating on the surface of the lower tube board 10, is removed from the pipe 23 from apparatus, and the steam through the bypass pipes 14 is discharged into the chamber 13, where it is mixed with the main stream of dried steam coming from the pipes 3 of the centrifugal modules. From the chamber 13 through the pipe 21 the dried steam is supplied to the consumer.

Существенным отличием предлагаемого технического решения от прототипа является повышение эффективности сепарации путем установки предсепарационного устройства и оптимизации геометрии каналов центробежных модулей как за счет размещения закручивающих лопаток относительно одна другой, так и за счет оптимизации геометрических характеристик вытеснителя. A significant difference between the proposed technical solution and the prototype is to increase the separation efficiency by installing a pre-separation device and optimizing the geometry of the channels of centrifugal modules due to the placement of twisting blades relative to one another, and by optimizing the geometric characteristics of the displacer.

Наличие цилиндрической обечайки и перфорированного конуса, установленных с зазором относительно корпуса аппарата, обеспечивает отбор из потока пара наиболее влагосодержащей его части - пристенного слоя, и отвод его к месту накопления влаги - на поверхность верхней трубной доски для последующего отвода из сепаратора. The presence of a cylindrical shell and a perforated cone installed with a gap relative to the apparatus body ensures the selection of the most moisture-containing part - the wall layer, from the steam stream and its removal to the place of moisture accumulation - on the surface of the upper tube plate for subsequent removal from the separator.

Размещение основания конуса в кольцевом пространстве, образованном корпусом и перфорированными модулями, позволяет отводить влагу в место, свободное от центробежных модулей, т.е. исключается вероятность попадания влаги, движущейся по поверхности конуса на вход в модули. Placing the base of the cone in the annular space formed by the housing and perforated modules allows moisture to be removed to a place free of centrifugal modules, i.e. eliminates the possibility of moisture moving along the surface of the cone at the entrance to the modules.

Выполнение на конусе патрубков, установленных в отверстиях перфораций, обеспечивает отвод части пара, захваченного вместе с влагой, в общий поток без опасения повторного захвата этим паром пленки влаги, движущейся как по внешней, так и по внутренней поверхностям конуса, так как пленка обтекает эти патрубки. Отвод части пара через патрубки приводит к уменьшению его расхода в месте разворота потока при огибании его нижней кромки конуса, что снижает его скорость и вероятность повторного захвата влаги с поверхности слоя сепарата, скапливающегося на трубной доске. The execution on the cone of the nozzles installed in the perforation holes ensures the removal of a part of the vapor trapped with the moisture into the general flow without fear of re-capture by this vapor of a film of moisture moving both on the external and internal surfaces of the cone, since the film flows around these nozzles . The removal of a part of the steam through the nozzles leads to a decrease in its flow rate at the place of the flow turning when it bends around the lower edge of the cone, which reduces its speed and the likelihood of re-capture of moisture from the surface of the separator layer that accumulates on the tube plate.

В случае заведения нижней кромки конуса под уровень слоя сепарата может быть организован гидрозатвор, и тогда, при достаточном суммарном сечении отверстий в конусе весь пар, захваченный вместе с влагой, будет сбрасываться через патрубки, что практически полностью исключит повторный захват влаги. If the lower edge of the cone is placed below the level of the separator layer, a water trap can be arranged, and then, with a sufficient total cross-section of the holes in the cone, all the vapor trapped with moisture will be discharged through the nozzles, which will almost completely eliminate re-capture of moisture.

Размещение выходной кромки каждой закручивающей лопатки под входной кромкой соседней лопатки устраняет прямой проскок влаги, в первую очередь крупнодисперсной, через криволинейные каналы, образованные лопатками закручивающего аппарата. Placing the output edge of each spinning blade under the input edge of the adjacent blade eliminates the direct penetration of moisture, primarily coarse, through the curved channels formed by the blades of the spinning device.

Claims

1. SEPARATOR, comprising a housing equipped with nozzles for supplying wet steam and draining dried steam, centrifugal modules arranged with an annular space relative to the housing, comprising centrifugal modules containing tubes with displacers enclosed by twisting vanes with inlet and outlet edges and secured in tube boards, forming in the direction of the flow of the camera chamber of wet steam, discharge of the separator and dried steam, characterized in that, in order to increase efficiency, it is equipped with an input device containing m a cylindrical shell placed in the nozzle for supplying wet steam with the formation of an annular gap and a perforated cone mounted in the chamber of wet steam, the base of the cone is placed in the annular space formed by the casing and centrifugal modules, and the outlet edge of each twisting blade in the direction of steam overlaps the inlet the edge of the adjacent scapula, while the following relationships should be fulfilled:
0.05 ≅ δ / d _p ≅ 0.1,
where δ is the annular gap between the nozzle for supplying wet steam and the cylindrical shell of the input device;
d _p - the diameter of the nozzle for supplying wet steam,
0.01 ≅ t _per / t ≅ 0.02,
where t _lane - the amount of overlap in terms of the output edge of the blade relative to the input edge of the adjacent blade;
t is the pitch between the blades,
_In 0,4 ≅ d / d _t ≅ 0,6,
where d _in - the outer diameter of the displacer;
d _t - the inner diameter of the tube of the centrifugal module.

2. The separator according to claim 1, characterized in that it is equipped with nozzles installed in the holes of the perforated cone on both sides thereof.