RU2206822C1

RU2206822C1 - Spray desuperheater

Info

Publication number: RU2206822C1
Application number: RU2001131868A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Черняк; В.Г. Смирнов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт"
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2003-06-20

Abstract

FIELD: thermal engineering; steam attemperation in steam generators of power units. SUBSTANCE: desuperheater is essentially section of steam line accommodating shielding jacket, water supply device made in the form of radial pipe union with conical bottom and internal cylindrical passage, as well as water-feed nozzle; the latter is rectilinear throughout its entire length; internal passage of pipe union has stepwise changing diameter over its length for mounting on nozzle in vicinity of larger-diameter passage radial ribs restricting axial displacement of this nozzle. Radial guide ribs are disposed on nozzle within its smaller-diameter passage and are built integral with nozzle. Outlet end of nozzle is provided with angular shielding cap in vicinity of spray nozzle whose size does not exceed outer diameter of nozzle. EFFECT: reduced size and enhanced reliability of spray desuperheater. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в парогенераторах энергетических блоков для уменьшения температуры пара до заданного уровня. The invention relates to the field of power engineering and can be used in steam generators of energy blocks to reduce the temperature of steam to a predetermined level.

Известен принимаемый в качестве прототипа изобретения впрыскивающий пароохладитель, содержащий участок паропровода с установленной внутри защитной рубашкой и по меньшей мере одно водоподводящее устройство, выполненное в виде радиального штуцера с конусообразным донышком и внутренним цилиндрическим каналом, укрепленного на внешней поверхности стенки указанного участка паропровода, и консольно прикрепленного к донышку внутри штуцера водоподводящего насадка с форсункой на выходном конце, пропущенного через расположенные последовательно по оси штуцера отверстие в стенке участка паропровода и отверстие в стенке защитной рубашки вглубь последней на минимальную величину из условия возможности размещения форсунки в паровом объеме защитной рубашки, причем водоподводящий насадок снабжен с наружной стороны радиальными направляющими ребрами, а форсунка ориентирована в спутном направлении под углом к потоку пара [1]. Расположение выходного конца водоподающего насадка вблизи отверстия в стенке защитной рубашки при консольном закреплении его к суживающемуся донышку штуцера позволяет уменьшить термические напряжения и динамические нагрузки на насадок от набегающего потока пара, увеличивая тем самым надежность работы пароохладителя. Вместе с тем указанному известному пароохладителю [1] присущи определенные недостатки. В частности, предусмотренное в [1] выполнение выходного участка с угловым изломом в виде "сапожка" существенно увеличивает поперечные габариты насадка, делая невозможными монтаж и ремонтную выемку насадка из штуцера или требуя неоправдано большого кольцевого зазора между насадком и штуцером с соответствующим увеличением наружного диаметра последнего. Кроме того, наличие направляющих ребер с наружной стороны насадка без принятия специальных мер в условиях высоких температур может привести к повреждению насадка из-за термических напряжений. Наконец, в случае поломки ничто не мешает выбросу насадка в паропровод с дальнейшим попаданием его в раздающий коллектор перед одной из ступеней пароперегревателя или даже в проточную часть турбины, что может привести к катастрофическим последствиям. Known is taken as a prototype of the invention, an injection desuperheater containing a section of the steam pipe with a protective jacket installed inside and at least one water supply device made in the form of a radial fitting with a cone-shaped bottom and an inner cylindrical channel, mounted on the outer surface of the wall of the specified section of the steam pipe, and cantilevered to the bottom inside the nozzle of the water supply nozzle with a nozzle at the output end, passed through the located after along the nozzle axis, the hole in the wall of the section of the steam pipe and the hole in the wall of the protective jacket deep into the latter by a minimum amount from the condition that the nozzle can be placed in the steam volume of the protective jacket, and the water supply nozzles are provided with radial guide ribs from the outside, and the nozzle is oriented in the satellite direction at an angle to the steam flow [1]. The location of the outlet end of the water supply nozzle near the hole in the wall of the protective jacket with cantilever fastening it to the tapering bottom of the nozzle allows you to reduce thermal stresses and dynamic loads on the nozzles from the incoming steam flow, thereby increasing the reliability of the desuperheater. However, the specified well-known desuperheater [1] has certain disadvantages. In particular, the execution of the outlet section with an angular kink in the form of a “boot” provided in [1] significantly increases the transverse dimensions of the nozzle, making it impossible to mount and repair the nozzle from the nozzle or requiring an unreasonably large annular gap between the nozzle and the nozzle with a corresponding increase in the outer diameter of the latter . In addition, the presence of guide ribs on the outside of the nozzle without special measures at high temperatures can damage the nozzle due to thermal stresses. Finally, in the event of a breakdown, nothing prevents the nozzle from being ejected into the steam line with its further entry into the distribution manifold in front of one of the stages of the superheater or even into the flow part of the turbine, which can lead to catastrophic consequences.

Достигаемым результатом настоящего изобретения является уменьшение габаритов и повышение надежности работы впрыскивающего пароохладителя. Указанный результат обеспечивается тем, что во впрыскивающем пароохладителе, содержащем участок паропровода с установленной внутри защитной рубашкой и по меньшей мере одно водоподводящее устройство, выполненное в виде радиального штуцера с конусообразным донышком и внутренним цилиндрическим каналом, укрепленного на внешней поверхности стенки указанного участка паропровода, и консольно прикрепленного к донышку внутри штуцера водоподводящего насадка с форсункой на выходном конце, пропущенного через расположенные последовательно по оси штуцера отверстие в стенке участка паропровода и отверстие в стенке защитной рубашки вглубь последней на минимальную величину из условия возможности размещения форсунки в паровом объеме защитной рубашки, причем водоподводящий насадок снабжен с наружной стороны радиальными направляющими ребрами, а форсунка ориентирована в спутном направлении под углом к потоку пара, согласно изобретению насадок на всем протяжении выполнен прямолинейным, а внутренний канал штуцера выполнен по длине с меньшим диаметром на участке, примыкающем к отверстию в стенке участка паропровода, радиальные направляющие ребра расположены на насадке в пределах этого участка штуцера и выполнены заодно с телом насадка, на участке штуцера с большим диаметром внутреннего канала водоподводящий насадок с наружной стороны дополнительно снабжен радиальными ребрами-ограничителями осевого перемещения, причем наружный диаметр оребренного насадка на этом участке превышает диаметр участка внутреннего канала штуцера, примыкающего к отверстию в стенке участка паропровода, а выходной конец насадка в зоне форсунки снабжен защитной угловой крышкой, габариты которой не превышают наружного диаметра насадка. The achieved result of the present invention is to reduce the size and increase the reliability of the injection desuperheater. This result is ensured by the fact that in the injection desuperheater containing a section of the steam pipe with a protective jacket installed inside and at least one water supply device made in the form of a radial fitting with a cone-shaped bottom and an internal cylindrical channel, mounted on the outer surface of the wall of the specified section of the steam pipe, and cantilever attached to the bottom inside the fitting of the water supply nozzle with a nozzle at the output end, passed through sequentially arranged the axis of the nozzle, the hole in the wall of the section of the steam pipe and the hole in the wall of the protective jacket deep into the latter by a minimum amount from the condition that the nozzle can be placed in the steam volume of the protective jacket, the water supply nozzles being provided with radial guide ribs from the outside and the nozzle is oriented in a satellite direction at an angle to the flow the steam according to the invention of the nozzles is made straightforward throughout, and the inner channel of the nozzle is made along the length with a smaller diameter in the area adjacent to a hole in the wall of the steam pipeline section, radial guide ribs are located on the nozzle within this nozzle section and are made integral with the nozzle body, on the outside of the nozzle with a large diameter of the internal channel, the water supply nozzles on the outside are additionally equipped with radial axial displacement ribs, the outer diameter of the ribbed the nozzle in this section exceeds the diameter of the portion of the internal channel of the fitting adjacent to the hole in the wall of the steam pipe section, and the outlet end of the nozzle in e injector provided with a protective cover corner whose dimensions do not exceed the outer diameter of the nozzle.

На чертеже изображен впрыскивающий пароохладитель согласно изобретению в продольном разрезе. The drawing shows an injection desuperheater according to the invention in longitudinal section.

Впрыскивающий пароохладитель содержит участок 1 паропровода с установленной внутри защитной рубашкой 2 и по меньшей мере одно водоподводящее устройство, выполненное в виде радиального штуцера 3 с конусообразным донышком 4 и внутренним цилиндрическим каналом 5. Штуцер 3 укреплен на внешней поверхности стенки участка 1 паропровода. Внутри штуцера 3 к его донышку 4 консольно прикреплен сварным швом 6 водоподводящий насадок 7, пропущенный через расположенные последовательно по оси штуцера 3 отверстие 8 в стенке участка 1 паропровода и отверстие 9 в стенке защитной рубашки 2. Насадок 7 пропущен вглубь защитной рубашки на величину l, минимальную по условиям возможности размещения форсунки 11 в паровом объеме рубашки 2. Водоподводящий насадок 7 снабжен с наружной стороны радиальными направляющими ребрами 10. При этом внутренний канал 5 штуцера 3 выполнен по длине с меньшим диаметром D₁ на участке, примыкающем к отверстию 8 в стенке участка 1 паропровода, а радиальные направляющие ребра 10 расположены на насадке 7 в пределах этого участка штуцера 3 и выполнены заодно с телом указанного насадка. Насадок 7 на всем протяжении выполнен прямолинейным, а на своем выходном конце снабжен водяной форсункой 11, ориентированной в спутном направлении под углом α=45^o к потоку охлаждаемого пара. На участке штуцера 3 с большим диаметром D₂ внутреннего канала 5 водоподводящий насадок 7 с наружной стороны дополнительно снабжен радиальными ребрами-ограничителями 12 осевого перемещения, причем наружный диаметр D₃ оребренного насадка на этом участке превышает диаметр D₁ участка внутреннего канала 5 штуцера, примыкающего к отверстию 8 в стенке участка 1 паропровода, имеющему диаметр, равный диаметру D₁. Выходной конец насадка 7 в зоне размещения форсунки 11 прикрыт защитной угловой крышкой 13, не выходящей по габаритам за пределы наружного диаметра указанного насадка.The injection desuperheater comprises a steam pipe section 1 with a protective jacket 2 installed inside and at least one water supply device made in the form of a radial fitting 3 with a conical bottom 4 and an internal cylindrical channel 5. The fitting 3 is mounted on the outer surface of the wall of the steam pipe section 1. Inside the fitting 3 to its bottom 4, a water supply nozzle 7 is cantileverly fixed by a weld seam 6, passed through a hole 8 arranged in series along the axis of the nozzle 3 in the wall of the steam pipe section 1 and the hole 9 in the wall of the protective jacket 2. The nozzle 7 is passed deep into the protective jacket by an amount l, the minimum conditions for the placement of the nozzle 11 in the steam volume of the shirt 2. The water supply nozzles 7 are provided with radial guide ribs 10 on the outside. Moreover, the inner channel 5 of the fitting 3 is made with a smaller diameter rum D ₁ in the section adjacent to the hole 8 in the wall of the section 1 of the steam line, and the radial guide ribs 10 are located on the nozzle 7 within this section of the fitting 3 and are made integral with the body of the specified nozzle. The nozzles 7 along the entire length are made straightforward, and at its output end is equipped with a water nozzle 11 oriented in the satellite direction at an angle α = 45 ^o to the flow of the cooled steam. In the area of the nozzle 3 with a large diameter D _{2 of the} inner channel 5, the water supply nozzles 7 on the outside are additionally equipped with radial ribs-limiters 12 of axial displacement, and the outer diameter D _{3 of the} ribbed nozzle in this section exceeds the diameter D _{1 of the} section of the inner channel 5 of the nozzle adjacent to the hole 8 in the wall of the section 1 of the steam pipe having a diameter equal to the diameter D ₁ . The output end of the nozzle 7 in the area of the nozzle 11 is covered with a protective corner cover 13 that does not go outside the outside diameter of the specified nozzle.

Впрыскивающий пароохладитель согласно изобретению работает следующим образом. The injection desuperheater according to the invention operates as follows.

Питательная вода по водоподводящему насадку 7 поступает в расположенную под углом 45^o в спутном по отношению к потоку пара направлении форсунку 11 и распиливается ею до мелкодисперсного состояния, охлаждая поступающий по паропроводу пар до требуемой температуры.The feed water through the water supply nozzle 7 enters the nozzle 11 located at an angle of 45 ^° in the direction that is confined to the steam stream and is sawn with it to a finely divided state, cooling the steam coming through the steam line to the required temperature.

В процессе работы пароохладителя водоподводящий насадок 7, охлаждаемый проходящей через него водой, частично отбирает тепло от горячего донышка 4 штуцера 3. При этом разность температур в области сварного шва 6 снижается до уровня, при котором соответствующие термические напряжения не превышают допустимых пределов. Прямолинейная на всем протяжении форма насадка 7 с заменой углового "сапожка" угловой крышкой 13 обеспечивает возможность свободной установки и выемки указанного насадка из штуцера 3 при монтаже или ремонтных работах. Выполнение радиальных направляющих ребер 10 в выходной части насадка 7 заодно с его телом устраняет возможность появления в насадке термических напряжений, возникающих при сварном прикреплении указанных ребер. Наличие сужения кольцевого канала 5 со стороны примыкания штуцера 3 к участку 1 паропровода и расположение на насадке 7 дополнительных ребер 12 в расширенной части канала 5 препятствует выбросу насадка 7 при его поломке в паропровод, предотвращая тяжелое развитие аварийной ситуации. Предусмотренный в пароохладителе [1] защитный козырек предназначен для предохранения насадка с форсункой от динамического воздействия парового потока. Он тонкостенный, так же как и защитная рубашка, и удержать насадок 7 от выброса в случае его поломки не в состоянии. В пароохладителе согласно изобретению ввиду незначительной глубины ввода выходной части насадка 7 внутрь защитной рубашки 2 в установке перед насадком защитного козырька нет необходимости. During operation of the desuperheater, the water supply nozzle 7, cooled by the water passing through it, partially removes heat from the hot bottom 4 of the nozzle 3. In this case, the temperature difference in the region of the weld 6 decreases to a level at which the corresponding thermal stresses do not exceed the permissible limits. The nozzle 7, rectilinear throughout the shape, with the replacement of the “boot” by the corner cover 13, allows free installation and removal of the nozzle from the fitting 3 during installation or repair work. The implementation of the radial guide ribs 10 in the output part of the nozzle 7 at the same time with its body eliminates the possibility of thermal stresses arising in the nozzle arising from the welded fastening of these ribs. The narrowing of the annular channel 5 from the junction of the fitting 3 to the section 1 of the steam line and the location on the nozzle 7 of additional ribs 12 in the expanded part of the channel 5 prevents the nozzle 7 from breaking if it breaks into the steam line, preventing a severe emergency. The protective visor provided in the desuperheater [1] is designed to protect the nozzle and nozzle from the dynamic effects of the steam stream. It is thin-walled, like a protective shirt, and is not able to keep nozzles 7 from being ejected in case of breakage. In the desuperheater according to the invention, due to the small depth of entry of the outlet of the nozzle 7 into the protective jacket 2, there is no need to install a protective visor in front of the nozzle.

Источники информации
Патент РФ N 2066811, 6 F 22 G 5/12, 1996.Sources of information
RF patent N 2066811, 6 F 22 G 5/12, 1996.

Claims

An injection desuperheater containing a section of the steam pipe with a protective jacket installed inside and at least one water supply device made in the form of a radial fitting with a conical bottom and an internal cylindrical channel mounted on the outer surface of the wall of the specified section of the steam pipe and cantilevered attached to the bottom inside the fitting a water supply nozzle with a nozzle at the output end, passed through a hole in the wall of the steam section located sequentially along the nozzle axis the gadfly and the hole in the wall of the protective jacket deep into the latter by a minimum amount from the condition that the nozzle can be placed in the steam volume of the protective jacket, and the water supply nozzles are provided with radial guide ribs from the outside, and the nozzle is oriented in the satellite direction at an angle to the steam stream, characterized in that nozzles along the entire length is made straightforward, and the inner channel of the nozzle is made along the length with a smaller diameter in the section adjacent to the hole in the wall of the section of the steam pipe, the radial The guiding ribs are located on the nozzle within this nozzle section and are made integral with the nozzle body; on the nozzle section with a large diameter of the internal channel, the water supply nozzle on the outside is additionally equipped with radial axial displacement ribs, and the outer diameter of the finned nozzle in this section exceeds the diameter section of the internal channel of the fitting adjacent to the hole in the wall of the section of the steam line, and the output end of the nozzle in the nozzle area is equipped with a protective corner cover, abarity which do not exceed the outer diameter of the nozzle.