RU2052712C1

RU2052712C1 - Steam cooler

Info

Publication number: RU2052712C1
Application number: RU93025762A
Authority: RU
Inventors: Э.А. Гудымов; Б.Н. Родионов; В.С. Мизюк; И.Ф. Шаповал; И.А. Юрша
Original assignee: Гродненское производственное объединение "Азот"
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1996-01-20

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: steam cooler has ferrule 2 mounted in steam line; ferrule has confuser sections 3 and 4; steam cooler is also provided with injecting device 5 mounted along axis of ferrule at point of its maximum narrowing. Injecting device is made in form of converging nozzle secured on water supply pipe line 6. Steam cooler has hollow cylinder mounted coaxially between ferrule 2 and injecting device 5, blade swirler 8 with inner and outer thrust rings which is fitted before ferrule 2, two additional ferrules 9 and 10 (inner and outer, respectively) which are made in form of truncated cones mounted coaxially relative to water supply pipe line; outer ferrule 9 is secured to outlet end of hollow cylinder 7 by its lesser base and to outer ring of swirler 8 by its larger base; inner ferrule 10 is secured to lateral surface of central water supply pipe line 6 by its lesser base and to inner ring of swirler 8 by its larger base. Mounted before swirler 8 is cowl 11 made in form of truncated cone secured to inner ring of swirler 8 by its larger base and to lateral surface of central pipe line by its lesser base. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для охлаждения пара путем впрыска в него воды и может быть использовано в химической, энергетической и других отраслях промышленности, где требуются охлаждение или регулировка температуры пара. The invention relates to devices for cooling steam by injecting water into it and can be used in chemical, energy and other industries where cooling or adjusting the temperature of the steam is required.

Известен пароохладитель [1] содержащий установленную в паропроводе обечайку с конфузорным и диффузорным участками, впрыскивающее устройство, установленное на водоподводящем трубопроводе, при этом впрыскивающее устройство выполнено в виде трубы с перфорацией на боковой стороне, установлено перпендикулярно оси паропровода в конфузорной части обечайки, а сама обечайка имеет прямоугольное сечение. Known desuperheater [1] containing a shell mounted in the steam pipe with confuser and diffuser sections, an injection device mounted on the water supply pipe, the injection device is made in the form of a pipe with perforation on the side, installed perpendicular to the axis of the steam pipe in the confuser part of the shell, and the shell itself has a rectangular section.

Этот пароохладитель имеет очень малую интенсивность перемешивания воды с паром, что ведет к затягиванию охлаждения и большому брызгоуносу. Вследствие того, что в пароохладителе впрыскивающее устройство размещено в конфузорной части, где скорости пара невелики, выходящая вода не полностью подхватывается паром, часть ее попадает на стенки, что приводит к затягиванию перемешивания с паром, его охлаждению и брызгоуносу. This desuperheater has a very low intensity of mixing water with steam, which leads to a delay in cooling and large spraying. Due to the fact that the injection device in the desuperheater is located in the confuser part, where the steam speeds are low, the outgoing water is not completely taken up by the steam, part of it falls onto the walls, which leads to delaying mixing with the steam, its cooling and spraying.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является пароохладитель [2] содержащий установленную в паропроводе обечайку с конфузорным и диффузорным участками, установленное по оси обечайки в месте ее максимального сужения впрыскивающее устройство, укрепленное на центральном водоподводящем трубопроводе, и полый цилиндр, установленный коаксиально между обечайкой и впрыскивающим устройством, при этом впрыскивающее устройство выполнено в виде полого насадка каплевидной формы с перфорированной боковой поверхностью, а входной торец цилиндра расположен внутри конфузорной части обечайки. The closest in technical essence and the achieved effect to the claimed one is a desuperheater [2] containing a shell mounted in the steam pipe with confuser and diffuser sections, mounted along the axis of the shell in the place of its maximum narrowing, an injection device mounted on the central water supply pipe, and a hollow cylinder mounted coaxially between the shell and the injection device, while the injection device is made in the form of a hollow nozzle of a drop-shaped shape with a perforated side surface, and the inlet end of the cylinder is located inside the confuser part of the shell.

Этот пароохладитель также имеет низкую интенсивность перемешивания воды с паром. Вследствие того, что полый цилиндр расположен в самой узкой части обечайки, а его входной конец расположен в конфузорной ее части, перепад давления по длине цилиндра незначителен, поэтому невелика скорость пара и, следовательно, не достаточно интенсивно перемешивание пара с водой. Вследствие того, что впрыскивающее устройство выполнено в виде полого насадка каплевидной формы с перфорированной боковой поверхностью, вода выходит перпендикулярно оси, пробивает слой пара, движущийся с небольшой скоростью, и попадает на стенку цилиндра, что ведет к снижению интенсивности перемешивания воды и пара и брызгоуносу. This desuperheater also has a low intensity of mixing water with steam. Due to the fact that the hollow cylinder is located in the narrowest part of the shell, and its inlet end is located in its confuser part, the pressure drop along the cylinder length is insignificant, therefore, the steam velocity is low and, therefore, the steam is not sufficiently mixed with water. Due to the fact that the injection device is made in the form of a hollow drop-shaped nozzle with a perforated lateral surface, water exits perpendicular to the axis, breaks through a layer of steam moving at low speed, and enters the cylinder wall, which leads to a decrease in the intensity of mixing of water and steam and spray boom.

Задачей изобретения является повышение интенсивности перемешивания воды с паром. The objective of the invention is to increase the intensity of mixing water with steam.

Поставленная задача решается тем, что в пароохладитель, содержащий установленную в паропроводе обечайку с конфузорным и диффузорным участками, установленное по оси обечайки в месте ее максимального сужения впрыскивающее устройство, укрепленное на центральном водоподводящем трубопроводе, и полый цилиндр, коаксиально установленный между обечайкой и впрыскивающим устройством, согласно изобретению перед обечайкой введен лопаточный завихритель с внутренним и наружным упорными кольцами, а также введены две дополнительные внутренняя и наружная обечайки, выполненные в виде усеченных конусов и установленные коаксиально основной обечайке и центральному трубопроводу, при этом наружная обечайка меньшим основанием крепится к входному торцу полого цилиндра, а большим основанием к наружному кольцу завихрителя, внутренняя обечайка меньшим основанием прикреплена к боковой поверхности центрального трубопровода, а большим основанием к внутреннему кольцу завихрителя, перед завихрителем установлен обтекатель, выполненный в виде усеченного конуса, прикрепленный большим основанием к внутреннему кольцу завихрителя, а меньшим к боковой поверхности центрального трубопровода, впрыскивающее устройство выполнено в виде конфузорного сопла. The problem is solved in that in the desuperheater containing a casing installed in the steam pipe with confuser and diffuser sections, an injection device mounted on the central axis of the casing in the place of its maximum narrowing, mounted on the central water supply pipe, and a hollow cylinder coaxially mounted between the casing and the injection device, according to the invention, a scapular swirler with inner and outer thrust rings is introduced in front of the shell, and two additional inner and the shell of the shell, made in the form of truncated cones and installed coaxially to the main shell and the central pipeline, with the outer shell being attached to the inlet end of the hollow cylinder with a smaller base, and the outer shell to the swirl ring, the inner shell attached to the side surface of the central pipeline, and a large base to the inner ring of the swirl, in front of the swirl mounted fairing, made in the form of a truncated cone, attached a large base iem swirl to the inner ring and the fewer the side surface of the central pipeline, the injection device is a confuser nozzle.

Благодаря тому, что пароохладитель снабжен завихрителем, установленным перед обечайкой, двумя дополнительными обечайками внутренней и внешней, выполненными в виде усеченных конусов, установленными коаксиально центральному подводящему трубопроводу и основной обечайке, при этом меньшими основаниями наружная дополнительная обечайка прикреплена к выходному торцу полого цилиндра, внутренняя к боковой поверхности центральной трубы, а большими основаниями наружная дополнительная обечайка прикреплена к наружному кольцу завихрителя, а внутренняя к внутреннему, достигается следующее: во-первых, между входом завихрителя и выходным торцом полого цилиндра образуется значительный перепад давления, что ведет к увеличению скорости пара в месте контакта с впрыскивающим устройством, что, в свою очередь, ведет к интенсификации перемешивания воды и пара; во-вторых, пар получает вращательное движение на завихрителе большого диаметра, а при уменьшении диаметра крутка потока возрастает и в полом цилиндре достигает максимального значения, что ведет к резкой интенсификации перемешивания воды и пара. Due to the fact that the desuperheater is equipped with a swirl installed in front of the shell, two additional inner and outer shells made in the form of truncated cones mounted coaxially to the central supply pipe and the main shell, with smaller bases, the outer additional shell is attached to the output end of the hollow cylinder, the inner to the side surface of the central pipe, and with large bases, the outer additional shell is attached to the outer ring of the swirl, and morning to the inside, the following is achieved: first, between the inlet of the swirl and the outlet end of the hollow cylinder, a significant pressure drop is formed, which leads to an increase in the steam velocity at the point of contact with the injection device, which, in turn, leads to intensification of mixing of water and steam ; secondly, the steam receives rotational motion on a swirl of large diameter, and as the diameter decreases, the twist of the flow increases and reaches a maximum value in the hollow cylinder, which leads to a sharp intensification of the mixing of water and steam.

Благодаря тому, что перед завихрителем установлен обтекатель, выполненный в виде усеченного конуса, прикрепленного большим основанием к внутреннему кольцу завихрителя, а меньшим к боковой поверхности центральной трубы, гидравлическое сопротивление системы минимально и максимально, перепад давления и скоростной напор тратятся на создание скорости, что ведет также к интенсификации перемешивания. Due to the fact that a fairing is installed in front of the swirl, made in the form of a truncated cone attached with a large base to the inner ring of the swirl and smaller to the side surface of the central pipe, the hydraulic resistance of the system is minimal and maximum, the pressure drop and the pressure head are spent on creating speed, which leads also to intensify mixing.

Благодаря тому, что впрыскивающее устройство выполнено в виде конфузорного сопла, струя воды вытекает вдоль оси и даже при взаимодействии ее с вращающейся струей пара не выпадают капли на боковую поверхность полого цилиндра, следовательно, не снижается интенсивность перемешивания воды с паром и брызгоуноса. Due to the fact that the injection device is made in the form of a confuser nozzle, the water stream flows along the axis and even when it interacts with a rotating stream of steam, drops do not fall on the side surface of the hollow cylinder, therefore, the intensity of mixing water with steam and spray nozzle does not decrease.

Продольный разрез пароохладителя представлен на чертеже. A longitudinal section of the desuperheater is shown in the drawing.

Пароохладитель содержит установленную в паропроводе 1 обечайку 2 с конфузорными 3 и диффузорным 4 участками, впрыскивающее устройство 5, укрепленное на центральном водоподводящем трубопроводе 6, выполненное в виде конфузорного сопла, полый цилиндр 7, завихритель 8, установленный перед обечайкой 2, две дополнительные обечайки: наружную 9 и внутреннюю 10, выполненные в виде усеченных конусов, обтекатель 11, выполненный в виде усеченного конуса. Наружная обечайка 9 большим основанием прикреплена к наружному кольцу завихрителя 8, а меньшим к входному торцу полого цилиндра 7, внутренняя обечайка 10 большим основанием прикреплена к внутреннему кольцу завихрителя 8, а меньшим к боковой поверхности центрального водоподводящего трубопровода. Обтекатель 11 большим основанием прикреплен к внутреннему кольцу завихрителя 8, а меньшим к боковой поверхности центрального водоподводящего трубопровода 6. The desuperheater contains a casing 2 installed in the steam pipe 1 with confuser 3 and diffuser 4 sections, an injection device 5 mounted on the central water supply pipe 6, made in the form of a confuser nozzle, a hollow cylinder 7, a swirler 8 installed in front of the casing 2, two additional shells: the outer 9 and the inner 10, made in the form of truncated cones, the fairing 11, made in the form of a truncated cone. The outer shell 9 with a large base attached to the outer ring of the swirl 8, and smaller to the input end of the hollow cylinder 7, the inner shell 10 with a large base attached to the inner ring of the swirl 8, and smaller to the side surface of the central water supply pipeline. The cowling 11 is attached with a large base to the inner ring of the swirler 8, and smaller to the side surface of the Central water supply pipe 6.

Пароохладитель работает следующим образом. Desuperheater works as follows.

По паропроводу 1 подают пар (на чертеже слева направо). Центральный поток пара обтекателем 11 оттесняется от центра к входу в завихритель 8, где он приводится во вращение. Проходя по кольцевому пространству, образованному обечайками 9 и 10, пар увеличивает свою крутку благодаря снижению диаметра канала, и в цилиндре 7 крутка потока достигает максимума. Steam is supplied through steam line 1 (from the drawing from left to right). The Central steam flow fairing 11 is pushed from the center to the entrance to the swirl 8, where it is rotated. Passing through the annular space formed by the shells 9 and 10, the steam increases its twist by reducing the diameter of the channel, and in the cylinder 7 the twist of the flow reaches a maximum.

Основная часть пара устремляется в канал, образованный конфузорной частью 3 обечайки 2 и обечайкой 9, и в месте максимального сужения обечайки 2 (между участками 3 и 4) обеспечивает максимальную скорость и минимальное давление. Перепад давления между входом и выходом участка 3 обеспечивает проход пара через завихритель 8, канал между обечайками 9 и 10 и цилиндр 7 с большой осевой скоростью и большой круткой потока. The main part of the steam rushes into the channel formed by the confuser part 3 of the shell 2 and the shell 9, and at the point of maximum narrowing of the shell 2 (between sections 3 and 4) provides maximum speed and minimum pressure. The pressure difference between the inlet and outlet of section 3 allows the passage of steam through the swirl 8, the channel between the shells 9 and 10 and the cylinder 7 with a large axial speed and a large twist flow.

По водоподводящему трубопроводу 6 подают воду, которая истекает через сопло 5. Попадая во вращающийся поток пара, вода быстро перемешивается и испаряется. В диффузорном участке 4 уже перемешиваются два потока пара: центральный вращающийся поток влажного пара и периферийный основной поток перегретого пара. За счет вращения центрального потока на участке 4 происходит интенсивное перемешивание обоих потоков. Water is supplied through the water supply pipe 6, which flows out through the nozzle 5. Once in the rotating stream of steam, the water is rapidly mixed and evaporated. In the diffuser section 4 two streams of steam are already mixed: a central rotating stream of wet steam and a peripheral main stream of superheated steam. Due to the rotation of the central stream in section 4, intensive mixing of both flows occurs.

Claims

A STEAM COOLER containing a casing installed in the steam pipe with confuser and diffuser sections, located along the casing axis in the place of its maximum narrowing, an injection device mounted on a central water supply pipe, and a hollow cylinder coaxially mounted between the casing and the injection device, characterized in that it is provided with a spatula swirl with inner and outer thrust rings, additional inner and outer shell and fairing, while the blade swirl Replaced in front of the main shell, additional shells are made in the form of truncated cones and are located coaxially with the main shell and the central water supply pipe, the outer shell with its smaller base fastened to the inlet end of the hollow cylinder, and the large base with the outer ring of the swirl, the inner shell with its smaller base attached to the side surface of the central water supply pipeline, and with a large base - to the inner ring of the swirl, in addition, It is filled in the form of a truncated cone, fastened by a large base to the inner ring of the swirl, and smaller by the side surface of the central water supply pipe, the injection device is made in the form of a confuser nozzle.