WO2018063021A1 - Пароперегреватель - Google Patents
Пароперегреватель Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018063021A1 WO2018063021A1 PCT/RU2016/000648 RU2016000648W WO2018063021A1 WO 2018063021 A1 WO2018063021 A1 WO 2018063021A1 RU 2016000648 W RU2016000648 W RU 2016000648W WO 2018063021 A1 WO2018063021 A1 WO 2018063021A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- steam
- wedge
- shaped
- superheater
- superheating
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22G—SUPERHEATING OF STEAM
- F22G3/00—Steam superheaters characterised by constructional features; Details of component parts thereof
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21D—NUCLEAR POWER PLANT
- G21D5/00—Arrangements of reactor and engine in which reactor-produced heat is converted into mechanical energy
- G21D5/04—Reactor and engine not structurally combined
- G21D5/08—Reactor and engine not structurally combined with engine working medium heated in a heat exchanger by the reactor coolant
- G21D5/12—Liquid working medium vaporised by reactor coolant
- G21D5/14—Liquid working medium vaporised by reactor coolant and also superheated by reactor coolant
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22G—SUPERHEATING OF STEAM
- F22G7/00—Steam superheaters characterised by location, arrangement, or disposition
- F22G7/14—Steam superheaters characterised by location, arrangement, or disposition in water-tube boilers, e.g. between banks of water tubes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
- F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
- F22B37/26—Steam-separating arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
- F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
- F22B37/26—Steam-separating arrangements
- F22B37/268—Steam-separating arrangements specially adapted for steam generators of nuclear power plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22G—SUPERHEATING OF STEAM
- F22G3/00—Steam superheaters characterised by constructional features; Details of component parts thereof
- F22G3/003—Superheater drain arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22G—SUPERHEATING OF STEAM
- F22G3/00—Steam superheaters characterised by constructional features; Details of component parts thereof
- F22G3/006—Steam superheaters with heating tubes
Definitions
- the invention relates to energy, in particular for a steam separation and superheating system for turbines of nuclear power plants.
- Known superheater turbines of a nuclear power plant comprising a housing, and placed above the separator.
- the superheater contains bundles of heat exchange tubes combined in tube bundles.
- Tube packages are installed in the housing parallel to its longitudinal axis and are grouped into two blocks of rectangular cross-section (patent for a utility model of the Russian Federation N ° 54271 ⁇ , IPC ⁇ 02 ⁇ 7 / 00, published on 10.06.2006).
- a superheater is known for overheating turbine steam (Utility Model Patent of the Russian Federation JVs 88774 ⁇ , IPC F22B 37/26, published on November 20, 2009), which is built into the casing and consisting of tube bundles made in the form of rectangular parallelepipeds. Tube packages are installed parallel to its longitudinal axis.
- the closest technical solution selected for the prototype is a superheater included in the separator-superheater and consisting of a pipe package of the first stage and a pipe package of the second stage in a vertical casing, and the pipe packages are located one above the other (patent RU 2522273, publ. 07/10/2014, .)
- the disadvantage of this design of the superheater is the large geometric dimensions in height due to the location of the first and second stage of the superheater packages on top of each other, which leads to an increase in the mass and dimensions of the equipment, the complexity and cost of their manufacture, as well as oversized transportation.
- the flow area in the outlet is reduced the collector behind the superheaters of the first and second stages, which in turn leads to a decrease in the efficiency of heat transfer due to an increase in hydraulic resistance and uneven flow velocity field.
- the invention is aimed at solving the problem of reducing overall dimensions while maintaining the efficiency of heat transfer.
- both tube packages of the first and second stages of overheating are deployed vertically at the same height so as to form two inlet segment-shaped collectors, a wedge-shaped exhaust manifold with a rotation angle from 10 ° to 90 °, and the steam outlet pipe is located in a vertical housing opposite the wedge-shaped exhaust manifold.
- Figure 1 A longitudinal section of a superheater
- the superheater includes a housing 1, in which two packages of heat exchange tubes 2,3 are placed.
- the heat exchange surfaces 4 of both pipe bundles are mounted side by side in the housing 1 parallel to its longitudinal axis 5.
- the heat exchange surfaces are divided into two parts and are located at an angle relative to each other, forming two semiform-shaped inlet manifolds 6, 7 and a wedge-shaped exhaust manifold 8.
- the angle between the heat exchange surfaces of the tube bundles is from 10 ° to 90 °.
- the superheater works as follows:
- the location of the outlet pipe 10 at the same level with the outlet manifold 8 reduces the resistance of the working steam and thus ensures the efficiency of heat transfer.
- the optimization of the angle between the surfaces of the tube bundles of the superheater in the range from 10 ° to 90 ° is due to the combination of the optimal steam flow rate on the heat exchange surface (provided by the area of the steam flow) and the need for uniform distribution of the steam flow at the inlet and outlet of the tube bundles of the superheater while ensuring a compact arrangement by case diameter.
- the angle decreases to less than 10 °, an increase in resistance occurs in the output manifold 8 due to a decrease in its bore.
- the heat transfer performance decreases due to a decrease in the heat-exchange surface area with a constant case diameter.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к энергетике, в частности для системы сепарации и перегрева пара для турбин атомных станций. Изобретение направлено на решение задачи снижения массогабаритных размеров при сохранении эффективности теплообмена. Поставленная задача в заявленном изобретении решается тем, что оба трубных пакета первой и второй ступеней перегрева развернуты вертикально на одной высоте таким образом, что образуют между собой и внутренней частью корпуса два впускных сегментовидных коллектора, клиновидный выпускной коллектор с углом разворота от 10º и до 90º, а патрубок выхода пара расположен в вертикальном корпусе напротив клиновидного выпускного коллектора. Фактическое снижение массогабаритных характеристик составляет 18-25%, что позволяет использовать данное решение в компактных системах для сепарации и перегрева пара.
Description
Пароперегреватель
Изобретение относится к энергетике, в частности для системы сепарации и перегрева пара для турбин атомных станций.
Известен пароперегреватель турбины атомной электрической станции, включающий корпус, и размещенный над сепаратором. Пароперегреватель содержит пучки теплообменных труб, объединенных в трубные пакеты. Трубные пакеты установлены в корпусе параллельно его продольной оси и сгруппированы в два блока прямоугольного сечения (патент на полезную модель РФ N° 54271 Ш,МПК Н02К7/00, опубл.10.06.2006г).
Известен пароперегреватель, предназначенный для перегрева пара турбины (Патент на полезную модель РФ JVs 88774 Ш ,МПК F22B 37/26, опубл. 20.11.2009г.), встроенный в корпус и состоящий из трубных пакетов, выполненных в виде прямоугольных параллелепипедов. Трубные пакеты установлены параллельно его продольной оси.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является пароперегреватель, входящий в сепаратор-пароперегреватель и состоящий из трубного пакета первой ступени и трубного пакета второй ступени в вертикальном корпусе, причем трубные пакеты расположены друг над другом (патент RU 2522273, опубл. 10.07.2014г.)
Недостаток указанной конструкции пароперегревателя заключается в больших геометрических размерах по высоте из-за расположения первой и второй ступени пакетов пароперегревателя друг над другом, что приводит к увеличению массы и габаритов оборудования, трудоемкости и стоимости их изготовления, а также негабаритности при транспортировке. В случае установки пароперегревателей первой и второй ступени рядом (параллельно) друг с другом уменьшается проходное сечение в выходном
коллекторе за пароперегревателями первой и второй ступени, что в свою очередь приводит к снижению эффективности теплообмена за счет увеличения гидравлического сопротивления и неравномерности поля скоростей потока.
Изобретение направлено на решение задачи снижения массогабаритных размеров при сохранении эффективности теплообмена.
Поставленная задача в заявленном изобретении решается тем, что оба трубных пакета первой и второй ступеней перегрева развернуты вертикально на одной высоте таким образом, что образуют между собой и внутренней частью корпуса два впускных сегментовидных коллектора, клиновидный выпускной коллектор с углом разворота от 10 °и до 90°, а патрубок выхода пара расположен в вертикальном корпусе напротив клиновидного выпускного коллектора.
Изобретение иллюстрируется чертежами Фиг.1,2:
Фиг.1 - Продольный разрез пароперегревателя;
Фиг.2 - Разрез А-А на фиг.1.
Пароперегреватель включает корпус 1 , в котором размещены два пакета теплообменных труб 2,3. Теплообменные поверхности 4 обоих пакетов труб установлены рядом в корпусе 1 параллельно его продольной оси 5. Теплообменные поверхности разделены на две части и расположены под углом относительно друг друга, образуя два сементовидные впускные коллекторы 6, 7 и клиновидный выпускной коллектор 8.
При этом угол между теплообменными поверхностями трубных пакетов составляет от 10° до 90°.
Пароперегреватель работает следующим образом:
Влажный пар через входной патрубок 9 входит в нижнюю часть пароперегревателя, откуда пар поступает во впускные сегментовидные входные коллекторы 6, 7 из которых проходит через теплообменные поверхности трубных пакетов первой 2 и второй ступеней перегрева 3. В теплообменных поверхностях нагреваемый пар перегревается за счет тепла
греющего пара проходящего по внутритрубному пространству теплообменной поверхности. Из пароперегревателей перегретый пар поступает в клиновидный выпускной коллектор и выходит из пароперегревателя через патрубок 9.
Благодаря тому, что теплообменные поверхности пароперегревателей разделены и расположены под углом относительно друг от друга, образуется два входных 6,7 и выходной клиновидный коллектор 8, которые обеспечивают достаточное проходное сечение для обеспечения эффективного теплообмена и низкого сопротивления (потерь). Вследствие чего сохраняется эффективность пароперегревателя по сравнению с прототипом при уменьшении габаритов корпуса 1.
Кроме того, расположение выходного патрубка 10 на одном уровне с выходным коллектором 8 обеспечивает снижение сопротивления рабочего пара и таким образом обеспечивает эффективность теплообмена.
Оптимизация угла между поверхностями трубных пакетов пароперегревателя в диапазоне от 10° до 90° обусловлена сочетанием оптимальной скорости потока пара на теплообменную поверхность (обеспечивается площадью набегания потока пара) и необходимостью равномерного распределения потока пара на входе и выходе из трубных пакетов пароперегревателя с одновременным обеспечении компактного расположения по диаметру корпуса. При уменьшении угла менее 10° происходит увеличение сопротивления в выходном коллекторе 8 за счет уменьшения его проходного сечения. При увеличении угла свыше 90° снижается производительность теплообмена за счет снижения площади теплообменной поверхности при постоянном диаметре корпуса.
Данные углы были получены путем построения математических моделей и экспериментальными продувками на стендах.
Таким образом, техническая проблема - снижения массогабаритных характеристик без одновременного снижения эффективности теплообмена достигнута - фактическое снижение
массогабаритных характеристик составляет 18-25 %, что позволяет использовать данное решение в компактных системах для сепарации и перегрева пара.
Claims
Формула изобретения
Пароперегреватель, расположенный в верхней части вертикального корпуса, включающий два трубных пакета первой и второй ступеней перегрева, впускной и выпускной коллекторы и патрубки входа и выхода пара, отличающийся тем, что оба трубных пакета первой и второй степеней перегрева развернуты вертикально на одной высоте таким образом, что образуют между собой и внутренней частью корпуса два впускных сегментовидных коллектора, клиновидный выпускной коллектор с углом разворота от 10 °и до 90°, а патрубок выхода пара расположен в вертикальном корпусе напротив клиновидного выпускного коллектора.
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201680087232.2A CN110446888A (zh) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 蒸汽过热器 |
| BR112018077516-9A BR112018077516A2 (pt) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | sobreaquecedor de vapor |
| PCT/RU2016/000648 WO2018063021A1 (ru) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Пароперегреватель |
| CA3047873A CA3047873C (en) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Steam superheater |
| UAA201812996A UA124064C2 (ru) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Пароперегреватель |
| JP2018569123A JP2020509322A (ja) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 過熱器 |
| KR1020187038054A KR102306926B1 (ko) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 증기 과열기 |
| US16/313,728 US20190214158A1 (en) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Steam Superheater |
| EP16917840.7A EP3521700A4 (en) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | STEAM HEATER |
| RU2019108994A RU2707240C1 (ru) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Пароперегреватель |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2016/000648 WO2018063021A1 (ru) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Пароперегреватель |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2018063021A1 true WO2018063021A1 (ru) | 2018-04-05 |
Family
ID=61759861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2016/000648 WO2018063021A1 (ru) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Пароперегреватель |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20190214158A1 (ru) |
| EP (1) | EP3521700A4 (ru) |
| JP (1) | JP2020509322A (ru) |
| KR (1) | KR102306926B1 (ru) |
| CN (1) | CN110446888A (ru) |
| BR (1) | BR112018077516A2 (ru) |
| CA (1) | CA3047873C (ru) |
| RU (1) | RU2707240C1 (ru) |
| UA (1) | UA124064C2 (ru) |
| WO (1) | WO2018063021A1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4248181A (en) * | 1978-10-11 | 1981-02-03 | Stein Industrie | Vertical steam separator-superheater |
| US4530814A (en) * | 1982-05-13 | 1985-07-23 | The Babcock & Wilcox Company | Apparatus for superheating steam |
| RU2522273C1 (ru) * | 2012-11-13 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Российский концерн по производству электрической и тепловой энергии на атомных станциях" (ОАО "Концерн Росэнергоатом") | Сепаратор-пароперегреватель |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1759011A (en) * | 1928-04-30 | 1930-05-20 | Superheater Co Ltd | Reheater |
| US2800113A (en) * | 1948-03-16 | 1957-07-23 | Babcock & Wilcox Co | Steam generator |
| FR2439358A2 (fr) * | 1978-10-18 | 1980-05-16 | Stein Industrie | Separateur-surchauffeur de vapeur vertical |
| FR2406157A1 (fr) * | 1977-10-17 | 1979-05-11 | Stein Industrie | Separateur-surchauffeur de vapeur vertical |
| DE3531054C1 (de) * | 1985-08-30 | 1986-11-06 | L. & C. Steinmüller GmbH, 5270 Gummersbach | Vorrichtung zum Trocknen von Nassdampf und anschliessendem UEberhitzen des getrockneten Dampfes |
| JP2522273Y2 (ja) | 1991-08-06 | 1997-01-08 | 本田技研工業株式会社 | バルブボディ構造 |
| RU88774U1 (ru) * | 2009-07-16 | 2009-11-20 | Александр Макарович Маринич | Сепаратор-пароперегреватель турбины атомной электрической станции |
-
2016
- 2016-09-30 CN CN201680087232.2A patent/CN110446888A/zh active Pending
- 2016-09-30 CA CA3047873A patent/CA3047873C/en active Active
- 2016-09-30 EP EP16917840.7A patent/EP3521700A4/en active Pending
- 2016-09-30 BR BR112018077516-9A patent/BR112018077516A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2016-09-30 KR KR1020187038054A patent/KR102306926B1/ko active IP Right Grant
- 2016-09-30 RU RU2019108994A patent/RU2707240C1/ru active
- 2016-09-30 JP JP2018569123A patent/JP2020509322A/ja active Pending
- 2016-09-30 US US16/313,728 patent/US20190214158A1/en not_active Abandoned
- 2016-09-30 WO PCT/RU2016/000648 patent/WO2018063021A1/ru unknown
- 2016-09-30 UA UAA201812996A patent/UA124064C2/ru unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4248181A (en) * | 1978-10-11 | 1981-02-03 | Stein Industrie | Vertical steam separator-superheater |
| US4530814A (en) * | 1982-05-13 | 1985-07-23 | The Babcock & Wilcox Company | Apparatus for superheating steam |
| RU2522273C1 (ru) * | 2012-11-13 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Российский концерн по производству электрической и тепловой энергии на атомных станциях" (ОАО "Концерн Росэнергоатом") | Сепаратор-пароперегреватель |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| See also references of EP3521700A4 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3047873A1 (en) | 2018-04-05 |
| EP3521700A1 (en) | 2019-08-07 |
| US20190214158A1 (en) | 2019-07-11 |
| RU2707240C1 (ru) | 2019-11-25 |
| CA3047873C (en) | 2022-06-07 |
| UA124064C2 (ru) | 2021-07-14 |
| CN110446888A (zh) | 2019-11-12 |
| KR102306926B1 (ko) | 2021-10-05 |
| BR112018077516A2 (pt) | 2019-04-02 |
| KR20190087296A (ko) | 2019-07-24 |
| EP3521700A4 (en) | 2020-05-27 |
| JP2020509322A (ja) | 2020-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7230005B2 (ja) | 空気駆動式発電機 | |
| CN107606974B (zh) | 一体式组合换热器 | |
| TW201040463A (en) | Once through evaporator | |
| HRP20110461T1 (hr) | Izmjenjivač topline u oblike zastave | |
| RU2707240C1 (ru) | Пароперегреватель | |
| RU105730U1 (ru) | Спиральный змеевик теплообменного аппарата | |
| AU2012200216B2 (en) | Heat transfer passes for solar boilers | |
| RU88774U1 (ru) | Сепаратор-пароперегреватель турбины атомной электрической станции | |
| RU167091U1 (ru) | Сепаратор-пароперегреватель | |
| CN203469500U (zh) | 用于石油天然气中低品位余热发电蒸发器 | |
| JP2018537641A (ja) | 蒸気発生器 | |
| CN215491204U (zh) | 一种基于相变换热技术的汽汽换热器 | |
| Gardner et al. | Development of a solar thermal supercritical steam generator | |
| RU97502U1 (ru) | Испарительно-пароперегревательная двухходовая змеевиковая поверхность | |
| CN102759199A (zh) | 用于槽式太阳能光热发电的蛇管换热蒸发系统 | |
| CN113195996B (zh) | 热交换器 | |
| RU2489575C1 (ru) | Паротурбинная гелиотеплотрубная установка | |
| RU151157U1 (ru) | Судовой утилизационный паровой котел | |
| RU54271U1 (ru) | Сепаратор-пароперегреватель турбины атомной электрической станции | |
| US20220325884A1 (en) | Heat exchanger with pipe bundle | |
| RU147233U1 (ru) | Контур естественной циркуляции рабочего тела | |
| RU2473838C1 (ru) | Испарительная поверхность нагрева прямоточного котла-утилизатора с секционированными змеевиковыми пакетами | |
| ITUB20152846A1 (it) | Condensatore ad aria | |
| KR20140004075A (ko) | 과열 증기를 제조하기 위한 장치 및 제조 방법 | |
| CN102786109A (zh) | 一种核电用除氧器设备再热冷段蒸汽消能及加热装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 16917840 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 3047873 Country of ref document: CA Ref document number: 20187038054 Country of ref document: KR Kind code of ref document: A Ref document number: 2018569123 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
| REG | Reference to national code |
Ref country code: BR Ref legal event code: B01A Ref document number: 112018077516 Country of ref document: BR |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 112018077516 Country of ref document: BR Kind code of ref document: A2 Effective date: 20181228 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2016917840 Country of ref document: EP Effective date: 20190430 |