RU2293916C1

RU2293916C1 - Heater

Info

Publication number: RU2293916C1
Application number: RU2005125938/06A
Authority: RU
Inventors: Михаил Павлович Белоусов (RU); Михаил Павлович Белоусов
Priority date: 2005-08-15
Filing date: 2005-08-15
Publication date: 2007-02-20

Abstract

FIELD: feed-water heaters.

SUBSTANCE: heater comprises housing with branch pipes for supplying steam and discharging condensate, water chamber with branch pipes for supplying and discharging water to be heated, and pipe bank with a built-in condensate cooler. The condensate cooler is provided with casing made of face and side vertical sheets. The bottom edges of the outer and inner face vertical sheets of the casing of the condensate cooler are mounted with a spaced relation to the pipe bank. The side vertical sheets of the casing of the condensate cooler are tightly connected with the pipe bank. The top edges of the side and face vertical sheets are arranged at different height from the pipe bank. The outer face sheet is provided with the box with openings in its top section. The box is in communication with the branch pipe for supplying condensate from the heater under high pressure.

EFFECT: enhanced efficiency.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах регенеративных систем, систем теплоснабжения, предназначенных для подогрева воды за счет конденсации пара на трубах поверхности теплообмена.The invention relates to the field of energy and can be used in heat exchangers of regenerative systems, heat supply systems designed to heat water by condensation of steam on the pipes of the heat exchange surface.

Известен поверхностный подогреватель, содержащий корпус с патрубками подвода пара и отвода его конденсата, патрубком подвода конденсата из подогревателя, давление пара в корпусе у которого больше, чем у рассматриваемого, распределительную водяную камеру с патрубками подвода и отвода нагреваемой воды, трубную систему из U-образных труб, расположенную под распределительной водяной камерой, часть труб поверхности теплообмена которой по всей высоте, установкой кожуха, выделена под охладитель конденсата, в который после смешивания поступает конденсат греющего пара и конденсат из подогревателя с большим давлением пара в корпусе. (Отраслевой каталог Теплообменное оборудование паротурбинных установок, часть I, 20-89-09, М.: ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, 1989, с.67, рис.56).A surface heater is known, comprising a housing with steam supply and condensate drain pipes, a condensate supply pipe from the heater, the steam pressure in the housing of which is greater than the one in question, a distribution water chamber with hot water supply and drain pipes, and a U-shaped pipe system pipes, located under the distribution water chamber, part of the pipes of the heat exchange surface of which over the entire height, by installing the casing, is allocated under the condensate cooler, into which, after mixing m heating steam condensate and condensate from the preheater to high pressure steam in the housing. (Industry catalog Heat exchange equipment of steam turbine plants, part I, 20-89-09, M .: TSNIITEITYAZHMASH, 1989, p.67, Fig. 56).

Недостатком известного подогревателя является необходимость использования под поверхность теплообмена охладителя конденсата всей длины труб первого хода, размещаемых в плотном сварном кожухе. Через эти трубы проходит только часть расхода нагреваемой воды, что уменьшает температурный напор и увеличивает поверхность теплообмена охладителя конденсата, а также то, что для обеспечения входа конденсата пара в зону охладителя конденсата, часть поверхности теплообмена размещается под уровнем конденсата и практически исключается из процесса теплообмена. Плотность кожуха охладителя конденсата по всей его длине (высоте) является необходимым условием для обеспечения работоспособности охладителя. Выполнение требования плотности кожуха при его изготовлении является относительно сложной задачей, а нарушение плотности во время эксплуатации исключает охладитель конденсата из работы и вызывает гидроудары, разрушающие охладитель, поэтому охладители конденсата устанавливаются не в каждой группе теплообменников системы регенерации и теплоснабжения паровых турбин.A disadvantage of the known heater is the need to use under the heat exchange surface of the condensate cooler the entire length of the pipes of the first stroke, placed in a dense welded casing. Only part of the flow rate of heated water passes through these pipes, which reduces the temperature head and increases the heat exchange surface of the condensate cooler, as well as the fact that to ensure the entry of steam condensate into the condensate cooler zone, part of the heat exchange surface is located below the condensate level and is practically excluded from the heat exchange process. The density of the condensate cooler casing along its entire length (height) is a necessary condition for ensuring the operability of the cooler. Fulfillment of the casing density requirement during its manufacture is a relatively difficult task, and violation of the density during operation excludes the condensate cooler from work and causes water hammer that destroys the cooler, therefore condensate coolers are not installed in each group of heat exchangers of the steam turbine regeneration and heat supply system.

Известен подогреватель, включающий корпус с патрубками подвода пара и отвода его конденсата, распределительную с патрубками входа и выхода нагреваемой воды и поворотную водяные камеры, трубную систему, часть труб которой при входе в нее нагреваемой воды установкой кожуха выделена под встроенный охладитель конденсата с гидрозатвором, подъемный участок которого для обеспечения сокращения поверхности теплообмена зоны охладителя конденсата соединен с трубопроводом отвода конденсата одним или несколькими трубопроводами с запорной арматурой. (SU №1138595, F 22 D 1/32; опубликовано 07.02.1985).A heater is known, including a housing with steam supply and condensate drain pipes, a distribution one with heated water inlet and outlet pipes, and a rotary water chambers, a pipe system, a portion of the pipes of which, when the heated water enters it, by installing a casing, is allocated under the built-in condensate cooler with a water seal, lifting a section of which, in order to reduce the heat exchange surface of the condensate cooler zone, is connected to the condensate drain pipe by one or more pipelines from the shutoff arm uroy. (SU No. 1138595, F 22 D 1/32; published 02/07/1985).

По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.By the totality of the features, this known technical solution is the closest to the claimed one and is taken as a prototype.

Недостатком известного подогревателя, принятого за прототип, является наличие гидрозатвора с подъемным и опускным участками, что увеличивает габариты и массу теплообменника, а также необходимость затопления части поверхности теплообмена, которая практически исключается из теплообмена как в режиме конденсации пара, так и в режиме охладителя конденсата, неопределенность в величине конденсата греющего пара, поступающего в зону охладителя конденсата, так как часть этого конденсата через кольцевые зазоры в перегородках второго хода поступает в нижнюю часть корпуса подогревателя, и отводится из подогревателя, минуя зону охладителя конденсата. При поступлении в подогреватель конденсата из аппарата с большим давлением в корпусе (это количество конденсата может быть в 2-3 раза больше количества конденсата греющего пара) этот конденсат также не поступает в охладитель и отводится из подогревателя практически не охлажденным. Эта конструкция охладителя может быть рекомендована при предъявлении требования об изменении величины поверхности теплообмена зоны охладителя конденсата в процессе эксплуатации без выключения подогревателя из работы. Отличительная сложность конструкции, невозможность охлаждения конденсата, поступающего из подогревателя с большим давлением, ограничивает сферу использования конструкции этого подогревателя.A disadvantage of the known heater adopted for the prototype is the presence of a water trap with lifting and lowering sections, which increases the dimensions and mass of the heat exchanger, as well as the need to flood part of the heat exchange surface, which is practically eliminated from heat transfer both in steam condensation mode and in condensate cooler mode, the uncertainty in the amount of condensate of the heating steam entering the condensate cooler zone, since part of this condensate through the ring gaps in the partitions of the second stroke drawn through the lower part of the heater housing, and is discharged from the preheater, passing the condensate cooler zone. When condensate enters the heater from the apparatus with high pressure in the housing (this amount of condensate can be 2-3 times greater than the amount of heating steam condensate), this condensate also does not enter the cooler and is practically not cooled out of the heater. This design of the cooler can be recommended upon presentation of a requirement to change the value of the heat exchange surface of the condensate cooler zone during operation without shutting down the heater from operation. The distinctive complexity of the design, the inability to cool the condensate coming from the heater with high pressure, limits the scope of use of the design of this heater.

Предлагаемая разработка подогревателя в основном ориентируется на переохлаждение конденсата, поступающего из подогревателя, в котором давление пара в корпусе больше, чем в рассматриваемом. В практике работы подогревателей систем теплоснабжения и регенерации количество конденсата греющего пара, как правило, меньше или равно количеству конденсата, поступающего из подогревателя с большим давлением пара в корпусе. Поэтому разработка простых и надежных конструктивных решений, обеспечивающих переохлаждение большей части конденсата, выходящего из подогревателя, является актуальной задачей, решение которой позволяет повысить экономичность работы подогревателя и улучшить условия работы регулирующего клапана (уменьшается температура конденсата, поступающего в клапан).The proposed development of the heater mainly focuses on the subcooling of condensate coming from the heater, in which the vapor pressure in the housing is greater than in the considered one. In the practice of operation of heaters of heat supply and regeneration systems, the amount of condensing heating steam is usually less than or equal to the amount of condensate coming from the heater with high vapor pressure in the housing. Therefore, the development of simple and reliable design solutions that ensure the cooling of most of the condensate leaving the heater is an urgent task, the solution of which allows to increase the efficiency of the heater and improve the operating conditions of the control valve (the temperature of the condensate entering the valve decreases).

Заявляемое техническое решение позволяет за счет установки над трубной доской открытого сверху короба, в котором размещены трубы поверхности теплообмена охладителя конденсата, обеспечить оптимальное переохлаждение конденсата, поступающего из подогревателя с большим давлением пара и частично охладить конденсат греющего пара. Таким образом, заявляемое простое и технологичное конструктивное решение встроенного охладителя конденсата позволяет применить и осуществить переохлаждение конденсата в любом подогревателе системы регенерации и теплоснабжения и тем самым повысить экономичность его работы.The claimed technical solution allows, due to the installation of a duct open above the tube, in which the tubes of the heat exchange surface of the condensate cooler are placed, to provide optimal supercooling of the condensate coming from the heater with high steam pressure and partially cooling the condensate of the heating steam. Thus, the claimed simple and technologically advanced constructive solution of the integrated condensate cooler allows the use and implementation of condensate supercooling in any heater of the regeneration and heat supply system and thereby increase the efficiency of its operation.

Предложен подогреватель, включающий корпус с патрубками входа пара, выхода его конденсата, водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, трубную систему со встроенным охладителем конденсата, кожух которого выполнен из торцевых и боковых вертикальных листов, при этом нижние кромки внешнего и внутреннего торцевых вертикальных листов кожуха охладителя конденсата расположены с зазором относительно трубной доски, а боковые вертикальные листы кожуха охладителя конденсата плотно с ней соединены, верхние кромки боковых и торцевых вертикальных листов расположены на разной высоте от трубной доски, а к внешнему торцевому листу присоединен короб с отверстием в верхней части, сообщенный с патрубком подвода конденсата из подогревателя с большим давлением.A heater is proposed that includes a housing with steam inlet, condensate outlet pipes, a water chamber with heated water inlet and outlet pipes, a pipe system with an integrated condensate cooler, the casing of which is made of end and side vertical sheets, while the lower edges of the outer and inner end vertical sheets of the condensate cooler casing are located with a gap relative to the tube plate, and the lateral vertical sheets of the condensate cooler casing are tightly connected to it, the upper edges of the side and end faces O vertical plates located at different heights from the tube plate and to the outer face sheet attached box having an opening at the top, communicating with the inlet pipe of the condensate from the preheater to high pressure.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез подогревателя, а на фиг.2 - его поперечные разрезы.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a longitudinal section of the heater, and in Fig.2 - its cross sections.

Подогреватель включает корпус 1 с патрубком входа пара 2, патрубком 3 выхода его конденсата, патрубком 4 входа конденсата из подогревателя с большим давлением пара в корпусе, распределительную водяную камеру 5 с патрубками входа 6 и выхода 7 нагреваемой воды, трубную доску 8, над которой размещена трубная система 9 со встроенным охладителем конденсата 10, кожух которого выполнен из внешнего 11 и внутреннего 12 торцевых вертикальных листов и боковых вертикальных листов 13 и 14. Нижние кромки внешнего 11 и внутреннего 12 торцевых вертикальных листов кожуха охладителя конденсата 10 расположены с зазором относительно трубной доски 8, а боковые вертикальные листы 13 и 14 кожуха охладителя конденсата 10 плотно соединены с трубной доской 8. Верхние кромки боковых вертикальных листов 13 и 14 и торцевых вертикальных листов 11 и 12 расположены на разной высоте от трубной доски 8. К внешнему торцевому листу 11 присоединен короб 15 с отверстием в верхней части, сообщенный с патрубком подвода конденсата из подогревателя с большим давлением пара в корпусе. На трубной доске 8 установлен лист 16, образующий с внешним торцевым листом 11 гидрозатвор 17, обеспечивающий минимальное (по высоте) гарантированное затопление конденсатом нижней части труб поверхности теплообмена охладителя конденсата. Отвод неконденсирующихся газов из корпуса 1 может быть осуществлен через вертикальную перфорированную трубу. Уровень конденсата в корпусе поддерживается в заданном положении регулирующим клапаном, установленным на трубопроводе, присоединенном к патрубку 3.The heater includes a housing 1 with a steam inlet pipe 2, a condensate outlet pipe 3, a condensate inlet pipe 4 from a heater with high vapor pressure in the housing, a distribution water chamber 5 with pipes for the inlet 6 and outlet 7 of the heated water, a tube board 8 over which pipe system 9 with an integrated condensate cooler 10, the casing of which is made of outer 11 and inner 12 end vertical sheets and side vertical sheets 13 and 14. The lower edges of the outer 11 and inner 12 end vertical sheets the condensate cooler cooler 10 is positioned with a gap relative to the tube plate 8, and the side vertical sheets 13 and 14 of the condensate cooler shell 10 are tightly connected to the tube plate 8. The upper edges of the side vertical sheets 13 and 14 and the vertical end sheets 11 and 12 are located at different heights from tube plate 8. To the outer end sheet 11 is attached a box 15 with an opening in the upper part, in communication with the condensate supply pipe from the heater with high vapor pressure in the housing. A sheet 16 is installed on the tube plate 8, forming a water seal 17 with the outer end sheet 11, which ensures a minimum (in height) guaranteed condensate flooding of the lower part of the pipes of the heat exchange surface of the condensate cooler. The removal of non-condensable gases from the housing 1 can be carried out through a vertical perforated pipe. The level of condensate in the housing is maintained in a predetermined position by a control valve mounted on a pipe connected to the pipe 3.

Подогреватель работает следующим образом. Поток греющего пара в корпус 1 поступает через патрубок 2 где конденсируется на трубах трубной системы 9, а конденсат пара стекает на трубную доску 8, накапливается на ней и до поступления к патрубку 3 проходит через нижний, имеющий минимальную температуру участок труб охладителя 10, на которых он охлаждается, а затем выводится через патрубок 3. Конденсат пара из подогревателя с давлением в корпусе большим, чем в рассматриваемом подогревателе, через патрубок 4 поступает в короб 15, на выходе из которого он вскипает. Пар самовскипания конденсируется на трубах поверхности нагрева, преимущественно, первого хода благодаря тому, что верхняя кромка внутренней торцевой вертикальной перегородки 12 расположена выше или на уровне верхних кромок боковых листов 13 и 14. Конденсат пара самовскипания поступает в охладитель конденсата 10. Оставшаяся часть не вскипевшего конденсата (за вычетом пара самовскипания) через верхнюю кромку торцевой перегородки 11 также поступает в охладитель 10, в котором и происходит переохлаждение всего конденсата. На выходе из охладителя 10 этот конденсат смешивается с конденсатом греющего пара и через гидрозатвор 17 и патрубок 3 выводится из подогревателя. Гидростатический уровень конденсата в охладителе не допускает поступление пара в охладитель 10 в случае возникновения неплотностей в кожухе, что устраняет возникновение гидроударов и разрушения охладителя 10.The heater operates as follows. The flow of heating steam into the housing 1 enters through the pipe 2 where it condenses on the pipes of the pipe system 9, and the steam condensate flows onto the pipe board 8, accumulates on it and, until it reaches the pipe 3, passes through the lower section of the cooler pipes 10, which has a minimum temperature, on which it is cooled and then discharged through nozzle 3. Steam condensate from the heater with a pressure in the housing greater than in the heater in question, through the nozzle 4 enters the box 15, at the outlet of which it boils. Self-boiling steam condenses on the pipes of the heating surface, mainly of the first stroke, due to the fact that the upper edge of the inner vertical end wall 12 is located above or at the level of the upper edges of the side sheets 13 and 14. Condensate of the self-boiling steam enters the condensate cooler 10. The remaining part of the non-boiling condensate (minus self-boiling steam) through the upper edge of the end wall 11 also enters the cooler 10, in which the supercooling of the entire condensate takes place. At the outlet of the cooler 10, this condensate is mixed with the condensate of the heating steam and is discharged from the heater through a water lock 17 and a pipe 3. The hydrostatic level of condensate in the cooler does not allow steam to enter the cooler 10 in case of leaks in the casing, which eliminates the occurrence of water hammer and destruction of the cooler 10.

Claims

A heater comprising a housing with steam inlet, condensate outlet pipes, a water chamber with heated water inlet and outlet pipes, a pipe system with a built-in condensate cooler, the casing of which is made of end and side vertical sheets, characterized in that the lower edges of the outer and inner end vertical sheets of the condensate cooler casing are located with a gap relative to the tube plate, and the side vertical sheets of the condensate cooler casing are tightly connected to it, the upper edges of the side and end vertical sheets are located at different heights from the tube plate, while a box with an opening in the upper part connected to the condensate supply pipe from the heater with high vapor pressure in the housing is connected to the outer end sheet.