RU2509260C1

RU2509260C1 - Method to organise motion of heating medium in feed water heater

Info

Publication number: RU2509260C1
Application number: RU2012143955/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Александрович Нагорнов; Виктор Михайлович Марушкин; Павел Эдуардович Капуста; Дмитрий Леонидович Масленников; Константин Алексеевич Шитов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "СУЗМК ЭНЕРГО"
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-03-10

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: method includes enclosure of columns of spirals of steam or condensate motion areas into jackets and streamlining of turns relative to the plane of their winding, at the same time each of the columns of spirals of the superheated steam cooling area, the mass steam condensation area and heating steam condensate cooling area are enclosed into the jacket, and using transverse partitions, are divided into sections, the heating medium is supplied into the space formed by internal turns of spirals, and further along the way of steam or condensate in each section they organise streamlining of turns in spirals in the plane of their winding in direction from internal turns of spirals to peripheral ones, from peripheral ones - to internal ones, at the same time the number of spirals in the area of mass steam condensation is reduced as its flow reduces during condensation.

EFFECT: increased efficiency of heat exchange in each area of a heater and its simplified design.

2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в регенеративных подогревателях, в которых питательная вода нагревается путем охлаждения и конденсации пара из отборов высокого давления турбоустановок, а также охлаждения конденсата греющего пара.The invention relates to a power system and can be used in regenerative heaters, in which feed water is heated by cooling and condensing steam from high-pressure sampling turbines, as well as cooling the condensate of heating steam.

Поверхность теплообмена таких подогревателей состоит из плоских горизонтальных одноплоскостных или двухплоскостных трубчатых змеевиков (спиралей), объединенных в вертикальные колонны от 4 до 10, присоединенные к коллекторам питательной воды. Как известно из каталога (Теплообменное оборудование ПТУ, часть II, M., 1989 г., рис.1, рис.3) [1], в каждой колонне спиралей есть зона охлаждения перегретого пара (ОП), зона массовой конденсации пара (КП), зона охлаждения конденсата греющего пара (ОК).The heat exchange surface of such heaters consists of flat horizontal single-plane or two-plane tubular coils (spirals), combined in vertical columns from 4 to 10, attached to the collectors of feed water. As is known from the catalog (PTU Heat Transfer Equipment, Part II, M., 1989, Fig. 1, Fig. 3) [1], in each column of spirals there is a cooling zone for superheated steam (OP), a zone for mass condensation of steam (CP ), the cooling zone of the condensate of the heating steam (OK).

Известен способ организации греющей среды, реализованный в подогревателе питательной воды (SU 334431, публ. 30.03.1972 г.) [2]. Для повышения эффективности теплообмена известного подогревателя колонны спиралей зоны охлаждения перегретого пара и зоны охлаждения конденсата греющего пара заключают каждую в отдельный кожух, обеспечивая внешнее смывание спиралей в направлении, перпендикулярном плоскости их навивки. Путем соединения кожухов пароперепускными коробами осуществляется многоходовое перекрестное движение с общим противотоком одного или нескольких потоков пара и конденсата относительно соответствующих им потоков воды. Такое движение греющей среды в зонах охлаждения перегретого пара и охлаждения конденсата греющего пара не исключает транзитных, то есть минующих поверхности теплообмена протечек в свободном пространстве, образованном внутренним витком спиралей, а также в местах крепления спиралей к коллекторам. Практика показывает, что такие протечки составляют ~25%, а их исключение связано с усложнением изготовления и ремонта подогревателя. На оставшейся вне кожухов зоне массовой конденсации происходит менее интенсивная конденсация практически «неподвижного» пара. Таким образом, известный способ движения греющей среды в подогревателе недостаточно эффективен, а наличие сложной системы перепускных коробов заметно увеличивает его металлоемкость и снижает компактность конструкции.A known method of organizing a heating medium, implemented in a feedwater heater (SU 334431, publ. 03/30/1972) [2]. In order to increase the heat exchange efficiency of the known coil heater of the coils of the superheated steam cooling zone and the cooling zone of the condensate of the heating steam, each is enclosed in a separate casing, providing external flushing of the spirals in a direction perpendicular to the plane of their winding. By connecting the casings with steam transfer boxes, multi-way cross movement is carried out with a common countercurrent of one or more steam and condensate streams relative to their corresponding water streams. Such movement of the heating medium in the zones of cooling of superheated steam and cooling of the condensing of heating steam does not exclude transit, that is, bypassing the surface of heat transfer of leaks in the free space formed by the internal coil of the spirals, as well as in the places where the spirals are attached to the collectors. Practice shows that such leaks amount to ~ 25%, and their exclusion is associated with the complication of the manufacture and repair of the heater. In the zone of mass condensation remaining outside the casings, a less intense condensation of the practically “stationary” vapor occurs. Thus, the known method of moving the heating medium in the heater is not efficient enough, and the presence of a complex system of bypass ducts significantly increases its metal consumption and reduces the compactness of the structure.

Задача настоящего изобретения заключается в повышении эффективности работы подогревателя питательной воды, а также снижении его металлоемкости и повышении компактности.The objective of the present invention is to increase the efficiency of the feed water heater, as well as reducing its metal consumption and increasing compactness.

Для решения поставленной задачи предложен способ организации движения греющей среды в подогревателе питательной воды, который, как и известный, включает заключение колонн спиралей зон движения пара или конденсата в кожуха и обтекание витков спиралей относительно плоскости их навивки. Способ отличается тем, что каждую из колонн спиралей зоны охлаждения перегретого пара, зоны массовой конденсации пара и зоны охлаждения конденсата греющего пара заключают в кожух и посредством поперечных перегородок разделяют на секции, греющую среду подают в пространство, образованное внутренними витками спиралей, и далее по ходу пара или конденсата в каждой из секций организуют обтекание витков спиралей в плоскости их навивки в направлении от внутренних витков спиралей к периферийным, от периферийных к внутренним, при этом количество спиралей в зоне массовой конденсации пара уменьшают по мере снижения его расхода при конденсации.To solve this problem, a method for organizing the movement of a heating medium in a feed water heater is proposed, which, as is well known, includes enclosing columns of spirals of zones of steam or condensate movement in a casing and flowing around the coils of spirals relative to the plane of their winding. The method is characterized in that each of the columns of spirals of the superheated steam cooling zone, the mass condensation zone of the steam and the cooling zone of the condensate of the heating steam are enclosed in a casing and are divided into sections by means of transverse partitions, the heating medium is fed into the space formed by the internal turns of the spirals, and then along steam or condensate in each of the sections organize the flow around the turns of the spirals in the plane of their winding in the direction from the internal turns of the spirals to peripheral, from peripheral to internal, while helices in mass vapor condensation zone decrease with decreasing its flow rate by condensation.

Сущность изобретения заключается в следующем. В отличие от известного способа, включающего заключение каждой из колонн спиралей зоны охлаждения перегретого пара и зоны охлаждения конденсата греющего пара в отдельный кожух, обеспечивающее поперечное обтекание витков относительно плоскости их навивки, в заявленном способе в кожух заключают каждую из колонн спиралей зоны охлаждения перегретого пара, зоны массовой конденсации пара и зоны охлаждения конденсата греющего пара и посредством поперечных перегородок разделяют на секции. Греющую среду подают в пространство, образованное внутренними витками спиралей. В этих условиях организация обтекания витков спиралей в направлении от внутренних витков к периферийным, от периферийных - к внутренним представляет собой продольное обтекание витков спиралей в плоскости их навивки, что существенно сокращает транзитные протечки греющей среды в пространстве, образованном внутренними витками спиралей, а также в местах их крепления к коллекторам. Необходимость в пароперепускных коробах при этом отпадает, что упрощает конструкцию подогревателя в целом и позволяет при прочих равных условиях снизить сопротивление зоны охлаждения перегретого пара и зоны охлаждения конденсата греющего пара со стороны греющей среды. Уменьшение количества спиралей в заключенной в кожух зоне массовой конденсации пара по мере снижения его расхода при конденсации позволяет реализовать скоростной эффект при конденсации движущегося пара.The invention consists in the following. In contrast to the known method, including the conclusion of each of the columns of spirals of the cooling zone of the superheated steam and the cooling zone of the condensate of the heating steam in a separate casing, providing a transverse flow around the turns relative to the plane of their winding, in the claimed method, each of the columns of the spirals of the cooling zone of the superheated steam is enclosed zones of mass condensation of steam and cooling zone of the condensate of the heating steam and through transverse partitions are divided into sections. The heating medium is fed into the space formed by the internal turns of the spirals. Under these conditions, the organization of the flow of spiral coils in the direction from internal coils to peripheral, from peripheral to internal coils is a longitudinal flow around coils of coils in the plane of their winding, which significantly reduces the transit leakage of the heating medium in the space formed by the internal coils of coils, as well as in places their fastenings to collectors. In this case, the need for steam bypass ducts disappears, which simplifies the design of the heater as a whole and allows, all other things being equal, to reduce the resistance of the cooling zone of superheated steam and the cooling zone of the condensing heating steam from the heating medium. The decrease in the number of spirals in the zone of mass condensation of the steam enclosed in the casing as its flow rate decreases during condensation allows one to realize a speed effect during condensation of a moving steam.

Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении эффективности теплообмена каждой зоны подогревателя и упрощении его конструкции.A new technical result achieved by the claimed invention is to increase the heat transfer efficiency of each zone of the heater and simplify its design.

Способ иллюстрируется фигурами, где на фиг.1 представлена схема для четырехколлекторного подогревателя с одноплоскостными спиралями, объединенными в вертикальные колонны, которые технологически разделены на зоны: охлаждения перегретого пара (ОП), массовой конденсации пара (КП), охлаждения конденсата греющего пара (ОК). На фиг.2 - то же, но где каждая из зон разделена на 2 секции. Каждую из колонн спиралей ОП, КП и ОК заключают в кожухи 1, 2, 3 соответственно. Спирали зоны КП заключают в кожух до положения максимального уровня конденсата греющего пара в корпусе подогревателя. Посредством поперечных перегородок 4 зоны разделяют на секции. Число секций и число спиралей в отдельной секции для каждого конкретного случая определяют исходя из оптимума средней скорости в змеевиках и безопасной величины максимальной скорости обтекания внутреннего витка спирали. Подведенный в корпус подогревателя перегретый пар вначале параллельными потоками подает в пространство 5, образованное внутренними витками спиралей. В каждой из секций зон подогревателя по ходу пара или конденсата посредством поперечных перегородок 6 организуют обтекание витков спиралей в плоскости их навивки в направлении от внутренних витков спиралей 7 к периферийным 8, от периферийных 8 к внутренним 9. Охлажденный в зоне ОП пар также параллельными потоками поступает в пространство первой секции зоны КП и совершает движение, аналогичное движению в зоне ОП. Образованный в зоне КП конденсат поступает в зону ОК, где совершает такое же движение, как пар в зоне ОП.The method is illustrated by figures, in which Fig. 1 shows a diagram for a four-collector heater with single-plane spirals combined into vertical columns, which are technologically divided into zones: cooling superheated steam (OP), mass condensation of steam (KP), cooling condensate of heating steam (OK) . Figure 2 is the same, but where each of the zones is divided into 2 sections. Each of the columns of spirals OP, KP and OK is enclosed in casings 1, 2, 3, respectively. The spirals of the KP zone are enclosed in a casing to the position of the maximum level of condensate of the heating steam in the heater body. By means of transverse partitions 4 zones are divided into sections. The number of sections and the number of spirals in a separate section for each particular case is determined on the basis of the optimum average speed in the coils and the safe value of the maximum velocity around the internal coil. The superheated steam supplied to the heater body is first supplied in parallel streams into the space 5 formed by the internal turns of the spirals. In each of the sections of the heater zones along the steam or condensate, by means of transverse partitions 6, the flow of coils of spirals is arranged in the plane of their winding in the direction from the inner coils of the spirals 7 to the peripheral 8, from the peripheral 8 to the internal 9. The pairs cooled in the OP zone also come in parallel flows into the space of the first section of the KP zone and makes a movement similar to the movement in the OP zone. Condensate formed in the KP zone enters the OK zone, where it makes the same movement as steam in the OP zone.

Повышение эффективности теплообмена каждой из зон движения греющей среды в подогревателе без использования пароперепускных коробов позволяет повысить эффективность работы подогревателя питательной воды в целом, а также снизить его металлоемкость и повысить компактность.Improving the heat transfer efficiency of each of the zones of movement of the heating medium in the heater without using steam bypass ducts can improve the efficiency of the feed water heater as a whole, as well as reduce its metal consumption and increase compactness.

Claims

A method of organizing the movement of a heating medium in a feed water heater, comprising enclosing columns of spirals of zones of steam or condensate movement in a casing and flowing around the turns relative to the plane of their winding, characterized in that each of the columns of spirals is a cooling zone of superheated steam, a mass condensation zone of steam and a condensate cooling zone heating steam is enclosed in a casing and is divided into sections by means of transverse partitions, the heating medium is fed into the space formed by the internal turns of the spirals, and then along Ara or condensate in each of the sections organize the flow of coils of spirals in the plane of their winding in the direction from the internal coils of the spirals to peripheral, from peripheral to internal, while the number of spirals in the zone of mass condensation of steam decreases as its flow rate decreases during condensation.