RU2366859C1

RU2366859C1 - Vertical heater

Info

Publication number: RU2366859C1
Application number: RU2008115660/06A
Authority: RU
Inventors: Михаил Павлович Белоусов (RU); Михаил Павлович Белоусов; Юрий Павлович Андреев (RU); Юрий Павлович Андреев
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2009-09-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention concerns power industry and can be applied in heat exchange aggregates of regeneration systems, heat supply systems for water heating by steam condensation in heat exchange surface tubes. Vertical steam and water heater includes distributive water chamber with heated water inlet and outlet pipes, case with steam inlet and condensate outlet pipe and steam and air mix outlet pipe, pipeline with guiding partitions, surface-type air cooler. Part of all heat exchange surface tube length of first passage at heated water inlet is placed in a chamber with bottom positioned at the normal condensate level plane in the case; throttle holes for air and steam mix inlet to chamber are made in vertical side wall of chamber at steam inlet side to form pressure difference between steam bulk in the case and inside chamber. Pipe for air and steam mix outlet pipe and heating steam condensate outlet pipe are installed on chamber, with upper part of heating steam condensate outlet pipe attached to chamber bottom and lower part positioned above condensate level in the case.

EFFECT: enhanced heat efficiency, prolonged life time and improved reliability of heater.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах регенеративных схем, 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 circuits, heat supply systems designed to heat water by condensation of steam on the pipes of the heat exchange surface.

Известен подогреватель, включающий распределительную водяную камеру с патрубками входа и выходами нагреваемой воды, поворотную водяную камеру, трубную систему с направляющими движение потока пара перегородками, корпус с патрубком подвода пара и отвода его конденсата, патрубком отвода паровоздушной смеси (каталог 8-78. Теплообменное оборудование, часть II, НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ, часть II, М., 1978, лист 159).A well-known heater, including a distribution water chamber with inlet pipes and exits of heated water, a rotary water chamber, a pipe system with guides for steam flow movement by partitions, a housing with a steam supply pipe and condensate discharge pipe, a steam-air mixture discharge pipe (catalog 8-78. Heat exchange equipment , part II, NIIEINFORMENERGOMASH, part II, M., 1978, sheet 159).

Недостатком известного подогревателя является неэффективное удаление из корпуса паровоздушной смеси. Это объясняется тем, что к патрубку отвода паровоздушной смеси возможно поступление пара через зазоры между перегородками и корпусом, пара холостых проточек помимо трубного пучка, конденсата пара, стекающего по внутренней стенке корпуса. Все эти три потока приводят к «запариванию» отвода паровоздушной смеси, к накоплению ее в нижней части корпуса, что вызывает коррозию внутрикорпусных элементов, и ухудшению процесса теплообмена.A disadvantage of the known heater is the inefficient removal of the vapor-air mixture from the housing. This is due to the fact that steam can flow through the gaps between the partitions and the casing to the vapor-air mixture outlet pipe, a pair of idle grooves in addition to the tube bundle, and steam condensate flowing down the inner wall of the casing. All these three streams lead to "steaming" of the removal of the steam-air mixture, to its accumulation in the lower part of the body, which causes corrosion of the internal elements, and to the deterioration of the heat exchange process.

Известен подогреватель, включающий распределительную водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, поворотную водяную камеру, корпус с патрубком подвода пара, отвода его конденсата и патрубком отвода паровоздушной смеси, трубную систему с направляющими движение потока пара перегородками, часть труб трубной системы по всей их длине, установкой кожуха, выделена под охладитель паровоздушной смеси (воздухоохладитель). (Отраслевой каталог. Теплообменное оборудование паротурбинных установок. Часть I, 20-89-90, М., 1989, рис.74, с.86.)Known heater, including a distribution water chamber with nozzles for the inlet and outlet of heated water, a rotary water chamber, a housing with a nozzle for supplying steam, for removing its condensate and a nozzle for removing the steam-air mixture, a pipe system with guides for the flow of steam, partitions, part of the pipe system throughout length, installation of a casing, is allocated under the cooler of the vapor-air mixture (air cooler). (Industry catalog. Heat exchange equipment of steam turbine plants. Part I, 20-89-90, M., 1989, Fig. 74, p. 86.)

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 незначительный перепад давления во входном отверстии при входе паровоздушной смеси из корпуса в воздухоочиститель, что приводит к локальному (из ограниченного объема корпуса) отводу в воздухоохладитель паровоздушной смеси. Из этого ограниченного объема паровоздушная смесь направляется в воздухоохладитель с незначительным процентным содержанием в ней воздуха. В остальном объеме корпуса происходит увеличение концентрации воздуха в паре, из-за конденсации пара и сложности «эвакуации» паровоздушной смеси из мест ее накопления, которое происходит по всему сечению корпуса, к месту входа ее в воздухоохладитель. Увеличение процентного содержания воздуха в паре приводит к ухудшению процесса теплообмена и интенсификации коррозии внутрикорпусных элементов конструкции. Кроме того, за счет использования в воздухоохладителе всей длины труб поверхности теплообмена первого хода уменьшается температурный напор в воздухоохладителе, что требует увеличения его поверхности теплообмена.A disadvantage of the known heater, adopted for the prototype, is a slight pressure drop in the inlet at the entrance of the steam-air mixture from the housing to the air cleaner, which leads to a local (from a limited volume of the housing) discharge into the air cooler of the steam-air mixture. From this limited volume, the vapor-air mixture is sent to an air cooler with a small percentage of air in it. In the remaining volume of the body, there is an increase in the concentration of air in the steam due to the condensation of the steam and the difficulty of “evacuating” the air-vapor mixture from the places of its accumulation, which occurs along the entire cross section of the body, to the place of its entry into the air cooler. The increase in the percentage of air in the pair leads to a deterioration of the heat transfer process and the intensification of corrosion of the internal structural elements. In addition, due to the use of the entire length of the pipes of the heat exchange surface of the first stroke in the air cooler, the temperature head in the air cooler decreases, which requires an increase in its heat transfer surface.

Заявляемое техническое решение позволяет за счет установки камеры, с размещенной в ней ограниченной по высоте части труб поверхности теплообмена первого хода при входе в них нагреваемой воды, а также выполнения в боковой стенке камеры равномерно по всей стенке расположенных дросселирующих входящую в камеру паровоздушную смесь отверстий позволяет повысить перепад давления между давлением пара в корпусе и камере, что, учитывая большие размеры камеры, (ширина боковой с дросселирующими отверстиями стенки камеры равна ширине фронта движения пара) позволяет паровоздушной смеси поступать в камеру из всего объема корпуса, расположенного перед ней. Такая организация поступления паровоздушной смеси в камеру исключает возможность образования в трубной системе плохо вентилируемых паром зон, в которых может накапливаться воздух и происходить интенсивная коррозия элементов конструкции. Благодаря разнице давлений в камере и корпусе паровоздушная смесь даже при нагрузках меньше номинальных поступает в камеру, где на трубах поверхности теплообмена пар конденсируется, концентрация воздуха в ограниченном объеме камеры возрастает, а объем паровоздушной смеси уменьшается, что позволяет эффективно отводить воздух из подогревателя. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить тепловую эффективность, срок службы и надежность подогревателя.The claimed technical solution allows by installing the camera, with a portion of the pipes limited to height of the pipe, the heat exchange surface of the first stroke at the entrance of heated water, as well as performing uniformly throughout the wall of the throttling steam-air mixture of the holes entering the chamber, increasing pressure difference between the vapor pressure in the housing and the chamber, which, given the large dimensions of the chamber, (the width of the side wall with the throttling holes of the chamber is equal to the front width steam) allows the vapor-air mixture to enter the chamber from the entire volume of the housing located in front of it. Such an organization of the vapor-air mixture flow into the chamber eliminates the possibility of formation in the pipe system of poorly ventilated steam zones in which air can accumulate and intense corrosion of structural elements occurs. Due to the pressure difference in the chamber and the casing, the air-vapor mixture even in the case of loads less than the nominal enters the chamber, where the steam condenses on the tubes of the heat exchange surface, the air concentration in the limited chamber volume increases, and the volume of the vapor-air mixture decreases, which allows efficient air removal from the heater. Thus, the proposed technical solution allows to increase thermal efficiency, service life and reliability of the heater.

Предложен вертикальный пароводяной подогреватель, включающий распределительную водяную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, корпус с патрубком входа пара, выхода его конденсата и патрубком выхода паровоздушной смеси, трубную систему с направляющими перегородками, воздухоохладитель поверхностного типа, при этом часть длины всех труб поверхности теплообмена первого хода при входе в них нагреваемой воды размещена в камере, днище которой расположено в плоскости нормального уровня конденсата в корпусе, на вертикальной боковой стенке камеры со стороны входа пара (паровоздушной смеси) выполнены дросселирующие отверстия для входа паровоздушной смеси в камеру, создающие разницу давления между давлением в паровом объеме корпуса и внутри камеры. На камере, после прохода через нее паровоздушной смеси, установлен патрубок для ее отвода с повышенной концентрацией воздуха, а также предусмотрен патрубок выхода конденсата греющего пара, верхняя часть которого присоединена к днищу камеры, а нижняя часть размещена под уровнем конденсата в корпусе.A vertical steam-water heater is proposed, including a distribution water chamber with inlet and outlet pipes of heated water, a housing with a steam inlet, condensate outlet and steam-air mixture outlet pipe, a pipe system with guide baffles, a surface-type air cooler, while part of the length of all pipes of the heat exchange surface the first stroke, when heated water enters them, is placed in a chamber, the bottom of which is located in the plane of the normal level of condensate in the housing, on a vertical oic wall from the pair of inlet chamber (vapor mixture) are throttle openings for entry of vapor into the chamber, creating a pressure difference between the pressure in the vapor volume within the chamber and the housing. On the chamber, after the steam-air mixture passes through it, a nozzle is installed for its removal with an increased concentration of air, and there is also a nozzle for the exit of the condensate of the heating steam, the upper part of which is attached to the bottom of the chamber, and the lower part is located below the level of condensate in the housing.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображен вертикальный подогреватель.The invention is illustrated in the drawing, which shows a vertical heater.

Пароводяной подогреватель включает водяную камеру 1 с патрубком 2 входа и патрубком 3 выхода нагреваемой воды, корпус 4 с патрубком входа пара 5 и выхода его конденсата 6, трубную систему 7 с направляющими перегородками 8, поворотную водяную камеру 9. Часть длины всех труб поверхности теплообмена первого хода при входе в них нагреваемой воды размещена в днище камеры 10, боковая стенка 11 камеры 10 имеет дросселирующие отверстия, а на противоположной боковой стенке камеры 10 установлен патрубок 12 выхода паровоздушной смеси. Для выхода конденсата из камеры 10 предусмотрен патрубок 13, верхняя часть которого 7 присоединена к днищу камеры 10, а нижняя кромка размещена над нормальным уровнем конденсата в корпусе 4. Трубы поверхности теплообмена, расположенные в камере 10, образуют воздухоохладитель поверхностного типа 14. Визуальный контроль за уровнем конденсата в корпусе осуществляется при помощи водоуказательного стекла, а уровень в корпусе поддерживается регулирующим клапаном, установленным на трубопроводе отвода конденсата из корпуса.The steam-water heater includes a water chamber 1 with an inlet pipe 2 and a heated water outlet 3, a housing 4 with a steam inlet 5 and condensate outlet 6, a pipe system 7 with guide walls 8, a rotary water chamber 9. Part of the length of all pipes of the heat exchange surface of the first the passage at the entrance of heated water to them is placed in the bottom of the chamber 10, the side wall 11 of the chamber 10 has throttling holes, and on the opposite side wall of the chamber 10 there is a pipe 12 for the exit of the vapor-air mixture. To exit the condensate from the chamber 10, a pipe 13 is provided, the upper part of which 7 is attached to the bottom of the chamber 10, and the lower edge is placed above the normal level of condensate in the housing 4. The heat exchange surface pipes located in the chamber 10 form a surface-type air cooler 14. Visual inspection the condensate level in the housing is carried out using water-indicating glass, and the level in the housing is supported by a control valve mounted on the condensate drain pipe from the housing.

Подогреватель работает следующим образом. Нагреваемая вода через патрубок 2 поступает во входную часть водяной камеры 1, откуда направляется в трубы поверхности теплообмена первого хода и через поворотную камеру 9 по трубам второго хода поступает в выходную часть водяной камеры 1 и далее через патрубок 3 выводится из подогревателя. При движении в трубах нагревается за счет тепла конденсации пара. Пар поступает в корпус подогревателя 4 через патрубок 5. Конденсат греющего пара стекает в нижнюю часть корпуса 4, накапливается в нем и при достижении нормального уровня отводится через патрубок 6. При движении потока пара сверху вниз и его конденсации на внешней стороне труб концентрация воздуха в паре возрастает и максимальная ее величина достигается перед боковой стенкой 11 камеры 10. Минимальное давление в камере 10 зависит от температуры поступающей в нее нагреваемой воды и суммарного сечения дросселирующих отверстий на боковой стенке 11. При минимальном сечении дросселирующих отверстий обеспечивается минимальное давление в камере 10, при максимальном перепаде давления нижняя часть объема корпуса 4 - камера 10. Таким образом, за счет выбора суммарного сечения дросселирующих отверстий создается определенный переход давления между камерой 10 и объемом нижней части корпуса 4. Дросселирующие отверстия равномерно располагаются по всей площади стенки 11, что позволяет осуществить вход паровоздушной смеси в камеру 10 из всего объема нижней части корпуса 4. Это обстоятельство по сравнению с локальным отводом воздуха из корпуса устраняет возможность образования застойных, плохо вентилируемых потоком пара зон. В камере 10 пар из паровоздушной смеси конденсируется на "холодных" трубах поверхности теплообмена, концентрация воздуха в ней возрастает, а объем уменьшается, что позволяет эффективно из ограниченного объема камеры 10 отводить паровоздушную смесь через патрубок 12. Для обеспечения отвода конденсата пара из камеры 10 установлен патрубок 13, нижняя часть которого размещена под уровнем конденсата в корпусе. Образовавшийся гидрозатвор не позволяет пару из нижней части корпуса поступать в камеру 10.The heater operates as follows. The heated water through the pipe 2 enters the inlet of the water chamber 1, from where it is sent to the pipes of the heat exchange surface of the first stroke and through the rotary chamber 9 through the pipes of the second stroke enters the output of the water chamber 1 and then through the pipe 3 is removed from the heater. When moving in pipes, it is heated by the heat of condensation of steam. Steam enters the heater body 4 through the nozzle 5. The heating steam condensate flows into the lower part of the housing 4, accumulates in it and, when the normal level is reached, is discharged through the nozzle 6. When the steam flow moves from top to bottom and it condenses on the outside of the pipes, the air concentration in the steam increases and its maximum value is reached in front of the side wall 11 of the chamber 10. The minimum pressure in the chamber 10 depends on the temperature of the heated water entering it and the total cross-section of the throttling holes on the side wall 11. With a minimum cross section of the throttling holes, the minimum pressure in the chamber 10 is ensured; with a maximum pressure drop, the lower part of the volume of the housing 4 is the chamber 10. Thus, by choosing the total cross section of the throttling holes, a certain pressure transition is created between the chamber 10 and the volume of the lower part of the housing 4 The throttling openings are evenly distributed over the entire area of the wall 11, which allows the steam-air mixture to enter the chamber 10 from the entire volume of the lower part of the housing 4. This is due to avneniyu with local tap of air from the housing eliminates the possibility of formation of stagnant poorly ventilated steam flow zones. In the chamber 10, steam from the steam-air mixture condenses on the “cold” pipes of the heat exchange surface, the air concentration in it increases, and the volume decreases, which allows the steam-air mixture to be drained from the limited volume of the chamber 10 through the pipe 12. To ensure the removal of steam condensate from the chamber 10 is installed a pipe 13, the lower part of which is located below the level of condensate in the housing. The resulting water lock does not allow steam from the bottom of the housing to enter the chamber 10.

Claims

A vertical heater including a distribution water chamber with inlet and outlet nozzles for heated water, a housing with a steam inlet, condensate outlet and vapor-air mixture outlet pipe, a pipe system with guide baffles and a surface-type air cooler, characterized in that a part of the length of all the pipes of the heat exchange surface the first stroke at the entrance of heated water into them is placed in a chamber, the bottom of which is located in the plane of the normal level of condensate in the housing, on a vertical side wall On the side of the steam inlet chamber there are throttling openings for the vapor-air mixture to enter the chamber, a steam-air mixture outlet pipe and a heating steam condensate outlet pipe are installed on the camera, the upper part of which is attached to the bottom of the chamber, and the lower part is located below the condensate level in the housing.