RU2568027C1

RU2568027C1 - Mixing heater of regeneration systems of steam turbines

Info

Publication number: RU2568027C1
Application number: RU2014148329/06A
Authority: RU
Inventors: Виктор Федорович Ермолов; Ольга Борисовна Трофимова; Юрий Германович Сухоруков; Наталья Геннадьевна Юдина; Екатерина Александровна Сухорукова; Вячеслав Васильевич Мухин; Егор Александрович Большаков
Priority date: 2014-12-01
Filing date: 2014-12-01
Publication date: 2015-11-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: mixing heater of regeneration systems of steam turbines is offered which comprises the heating compartment located in the housing, the steam chamber with steam supply branch pipes with the steam check valves installed on their ends and the central steam channel with the lower punched plate, the water chamber with the condensate supply branch pipe inside and the top punched plate, the condensate collector separated by the partition with expansion pipes, this condensate collector has the emergency overflow pipe and the fairing above it, and also the condensate removal branch pipe; the ends of steam supply branch pipes are made with bevels, the partition has the funnel for condensate drain into the condensate collector the axis of which coincides with the heater axis, and in the top part of the heater the combined steam-air mix collector is located, and the water chamber is installed in the heater housing with the ring gap, the water chamber, the central steam channel and the lower punched plate are connected in the single block, besides, the condensate collector contains the deaerating device of bubbling type with the steam supply collector.

EFFECT: invention allows to improve reliability and overall performance of the power unit in general.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах регенерации паровых турбин.The invention relates to the field of power engineering and can be used in steam turbine regeneration systems.

Известен регенеративный подогреватель паровой турбины, содержащий заключенные в корпусе перфорированные тарелки, патрубок подвода пара, патрубок подвода конденсата, патрубок отвода конденсата, центральный паровой канал, патрубок отвода паровоздушной смеси (SU 665179 А1, МПК F22D 1/32, опубликовано 30.05.1979 г.).A regenerative steam turbine heater is known comprising perforated plates enclosed in a housing, a steam supply pipe, a condensate supply pipe, a condensate pipe, a central steam channel, a steam-air mixture pipe (SU 665179 A1, IPC F22D 1/32, published 05/30/1979 )

Недостатком известного подогревателя является необходимость увеличения габаритов центрального парового канала и установленного на нем обратного клапана в случае повышения производительности, а также отсутствие деаэрационного устройства.A disadvantage of the known heater is the need to increase the dimensions of the central steam channel and the non-return valve installed on it in case of increased productivity, as well as the absence of a deaeration device.

Известен регенеративный подогреватель паровой турбины, содержащий заключенные в корпусе отсек нагрева с перфорированными тарелками, патрубок подвода пара с обратными клапанами, патрубок подвода конденсата, центральный паровой канал, камеру отвода паровоздушной смеси (SU 953363 А1, МПК F22D 1/32, опубликовано 23.08.1982 г.).A regenerative steam turbine heater is known, comprising a heating compartment with perforated plates enclosed in a housing, a steam supply pipe with non-return valves, a condensate supply pipe, a central steam channel, a steam-air mixture removal chamber (SU 953363 A1, IPC F22D 1/32, published on 08/23/1982 g.).

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 сложная система принудительного закрытия обратных клапанов, расположенных на концах патрубков подвода пара, не оптимальный отвод паровоздушной смеси и отсутствие в подогревателе деаэрационного устройства.A disadvantage of the known heater adopted for the prototype is a complex system of forced closing of non-return valves located at the ends of the steam supply pipes, not optimal removal of the vapor-air mixture and the absence of a deaeration device in the heater.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым. При этом предлагаемое техническое решение не вытекает явным для специалиста образом из известного уровня техники и определенного заявителем.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, as well as identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a technical solution characterized by signs identical or equivalent to those proposed. However, the proposed technical solution does not follow explicitly for the specialist in the manner of the prior art and determined by the applicant.

Заявленное решение позволяет уменьшить металлоемкость, обеспечить стабильную работу подогревателя и придать ему деаэрационную способность, следовательно, улучшить водно-химический режим, повысить надежность и эффективность работы энергоблока в целом за счет исключения сложных и металлоемких узлов и внесения в подогреватель необходимого деаэрационного устройства и сборного коллектора паровоздушной смеси.The claimed solution allows to reduce the metal consumption, to ensure stable operation of the heater and to give it deaeration ability, therefore, to improve the water-chemical regime, to increase the reliability and efficiency of the power unit as a whole by eliminating complex and metal-intensive units and introducing into the heater the necessary deaeration device and pre-assembled steam-air collector mixtures.

Предложен смешивающий подогреватель систем регенерации паровых турбин, включающий расположенные в корпусе отсек нагрева, паровую камеру с патрубками подвода пара с установленными на их концах обратными паровыми клапанами и центральный паровой канал с нижней перфорированной тарелкой, водяную камеру с расположенными в ней патрубком подвода конденсата и верхней перфорированной тарелкой, отделенный перегородкой с уравнительными трубами конденсатосборник с трубой аварийного перелива и расположеным над ней обтекателем, а также патрубком отвода конденсата, при этом концы патрубков подвода пара выполнены со скосами, при этом на перегородке установлена воронка для слива конденсата в конденсатосборник, ось которой совпадает с осью подогревателя, причем в верхней части подогревателя расположен сборный коллектор паровоздушной смеси, а водяная камера установлена в корпусе подогревателя с кольцевым зазором, при этом водяная камера, центральный паровой канал и нижняя перфорированная тарелка соединены в единый блок, кроме того, в конденсатосборнике расположено деаэрационное устройство барботажного типа с коллектором подвода пара.A mixing heater of steam turbine regeneration systems is proposed, including a heating compartment located in the housing, a steam chamber with steam supply nozzles with backpressure valves installed at their ends, and a central steam channel with a lower perforated plate, a water chamber with a condensate supply pipe and upper perforated located in it a condensate collector with an emergency overflow pipe and a cowl located above it, separated by a partition with equalizing pipes, and a fairing located above it m of condensate drain, while the ends of the steam supply nozzles are made with bevels, while a funnel is installed on the partition to drain the condensate into the condensate collector, the axis of which coincides with the axis of the heater, and in the upper part of the heater there is a pre-assembled steam-air mixture, and a water chamber is installed in the housing a heater with an annular gap, while the water chamber, the central steam channel and the lower perforated plate are connected in a single unit, in addition, a deaeration is located in the condensate collector a bubbler type device with a steam supply manifold.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображен смешивающий регенеративный подогреватель в разрезе.The invention is illustrated in the drawing, which shows a mixing regenerative heater in section.

Подогреватель имеет корпус 1, разделенный перегородкой 2 на собственно отсек нагрева 3 и конденсатосборник 4. В верхней части подогревателя расположена паровая камера 5, имеющая патрубок подвода пара 6 из отбора турбины. На концах патрубков подвода пара 6 (внутри аппарата) расположены обратные клапаны 8 в виде свободных подвижных захлопок (без дополнительных устройств закрытия). Для предотвращения появления в подогревателе посторонних ударов и звуков, а также для более плотного закрытия обратных клапанов 8 концы патрубков подвода пара 6 выполнены со скосами. Для более равномерного отвода паровоздушной смеси в подогревателе установлен сборный коллектор паровоздушной смеси 7. Паровая камера 5 соединена с зоной нагрева конденсата центральным паровым каналом 9, на нижнем конце которого закреплена нижняя перфорированная тарелка 10. Ниже паровой камеры 5 расположена кольцевая водяная камера 11 с патрубком подвода основного конденсата 12. Водяная камера 11 образует совместно с корпусом 1 кольцевой канал. Днище водяной камеры 11 имеет кольцевую перфорацию и является верхней тарелкой 13. Водяная камера 11, центральный паровой канал 9 и нижняя перфорированная тарелка 10 соединены в единый блок. Перегородка 2, разделяющая отсек нагрева 3 и конденсатосборник 4, состоит из горизонтального листа 14 и сопряженного с ним конуса 15. На перегородке установлены уравнительные патрубки 16 и труба аварийного перелива конденсата 17, над которой расположен отбойник 18. Между трубой аварийного перелива 17 и конусом перегородки 15 имеется кольцевой сужающийся канал для слива конденсата в конденсатосборник 4. Расположенное в конденсатосборнике 4 деаэрационное устройство 19 представленно в виде барботажного устройства. Оно состоит из кольцевого перфорированного листа 20, расположенного внутри цилиндрической обечайки 21. Под перфорированный лист предусмотрена подача пара с помощью перфорированного кругового коллектора 22. Отвод конденсата из подогревателя осуществляется через патрубок отвода конденсата 23. В подогревателе может быть несколько патрубков подвода пара и основного конденсата, а также подогреватель может быть исполнен с плоскими, коническими и эллиптическими днищами.The heater has a housing 1, divided by a partition 2 into the actual heating compartment 3 and the condensate collector 4. In the upper part of the heater there is a steam chamber 5 having a steam supply pipe 6 from the turbine selection. At the ends of the steam supply nozzles 6 (inside the apparatus) there are check valves 8 in the form of free movable flaps (without additional closing devices). To prevent the occurrence of extraneous shocks and sounds in the heater, as well as for more tightly closing the check valves 8, the ends of the steam supply pipes 6 are made with bevels. For a more uniform discharge of the steam-air mixture, a pre-assembled steam-air mixture is installed in the heater 7. The steam chamber 5 is connected to the condensate heating zone by a central steam channel 9, at the lower end of which a lower perforated plate 10 is fixed. An annular water chamber 11 with an inlet pipe is located below the steam chamber 5 the main condensate 12. The water chamber 11 forms, together with the housing 1, an annular channel. The bottom of the water chamber 11 has an annular perforation and is the upper plate 13. The water chamber 11, the central steam channel 9 and the lower perforated plate 10 are connected in a single unit. The partition 2 separating the heating compartment 3 and the condensate collector 4 consists of a horizontal sheet 14 and a cone mating with it 15. Equalization pipes 16 and an emergency condensate overflow pipe 17 are installed on the partition, above which a baffle is located 18. Between the emergency overflow pipe 17 and the partition cone 15 there is an annular tapering channel for draining the condensate into the condensate collector 4. The deaeration device 19 located in the condensate collector 4 is presented as a bubbler device. It consists of an annular perforated sheet 20 located inside the cylindrical shell 21. Steam is provided under the perforated sheet using a perforated circular collector 22. Condensate is discharged from the heater through a condensate discharge pipe 23. There can be several steam and main condensate pipes in the heater, and also the heater can be made with flat, conical and elliptical bottoms.

Смешивающий регенеративный подогреватель работает следующим образом. Основной конденсат поступает в водяную камеру 11. Через перфорацию верхней тарелки 13 он сливается на нижнюю тарелку 10, образуя верхний струйный каскад. Через перфорацию нижней тарелки 10 основной конденсат сливается на разделительную перегородку 2, образуя нижний струйный каскад. Через кольцевой канал в разделительной перегородке 2 основной конденсат сливается в конденсатосборник 4 и после обработки в деаэрацонном устройстве 19 отводится из подогревателя через патрубок отвода конденсата 23. Греющий пар из отбора турбины поступает в паровую камеру 5 через паровые патрубки 6 со встроенными обратными клапанами 8. Полное или частичное закрытие обратного парового клапана, при повышении давления в корпусе 1, осуществляется за счет появления разности давления в корпусе 1 подогревателя и паропроводе отбора турбины. Далее пар по центральному паровому каналу 9 поступает к нижнему струйному каскаду. Паровой поток пересекает струйный каскад от центра к периферии и частично конденсируется, нагревая воду до температуры насыщения. После нижнего струйного каскада пар поступает к верхнему струйному каскаду. Пересекая струи верхнего струйного каскада, пар движется от периферии к центру, где и заканчивается конденсация его основной массы. Оставшаяся часть пара поступает в паровое пространство водяной камеры 11, где конденсируется на поверхности слоя конденсата верхней тарелки 13. Оставшаяся несконденсированная часть пара вместе с воздухом через сборный коллектор отвода паровоздушной смеси 7 отводится из подогревателя. Пар, поступающий на деаэрационное устройство 19, создает паровую «подушку» под барботажным листом 20. При проходе через перфорацию барботажного листа 20 пар частично перегревает конденсат и создает его интенсивную циркуляцию, что обеспечивает необходимые условия его деаэрации. Далее барботажный пар через уравнительные патрубки 16 в перегородке выходит в отсек нагрева 3 и смешивается с основным потоком пара под нижним струйным каскадом.Mixing regenerative heater operates as follows. The main condensate enters the water chamber 11. Through the perforation of the upper plate 13, it merges onto the lower plate 10, forming the upper jet cascade. Through perforation of the lower plate 10, the main condensate is discharged to the separation wall 2, forming the lower jet cascade. Through the annular channel in the separation wall 2, the main condensate is discharged into the condensate collector 4 and, after processing in the deaeration device 19, is discharged from the heater through the condensate drain pipe 23. Heating steam from the turbine extraction enters the steam chamber 5 through steam pipes 6 with built-in non-return valves 8. Full or partial closing of the steam check valve, with increasing pressure in the housing 1, is due to the appearance of a pressure difference in the housing 1 of the heater and the turbine selection steam line. Next, the steam flows through the central steam channel 9 to the lower jet cascade. The vapor stream crosses the jet cascade from the center to the periphery and partially condenses, heating the water to saturation temperature. After the lower jet cascade, steam enters the upper jet cascade. Crossing the jets of the upper jet cascade, the vapor moves from the periphery to the center, where the condensation of its bulk ends. The remaining part of the steam enters the vapor space of the water chamber 11, where it condenses on the surface of the condensate layer of the upper plate 13. The remaining non-condensed part of the steam, together with the air, is discharged from the heater through the collecting manifold of the vapor-air mixture 7. The steam entering the deaeration device 19 creates a steam “cushion” under the bubble sheet 20. When passing through the perforation of the bubble sheet 20, the steam partially overheats the condensate and creates its intensive circulation, which provides the necessary conditions for its deaeration. Next, the bubbling steam through equalizing nozzles 16 in the partition goes into the heating compartment 3 and mixes with the main steam stream under the lower jet cascade.

Claims

Смешивающий подогреватель систем регенерации паровых турбин, включающий расположенные в корпусе отсек нагрева, паровую камеру с патрубками подвода пара с установленными на их концах обратными паровыми клапанами и центральный паровой канал с нижней перфорированной тарелкой, водяную камеру с расположенными в ней патрубком подвода конденсата и верхней перфорированной тарелкой, отделенный перегородкой с уравнительными трубами конденсатосборник с трубой аварийного перелива и расположенным над ней обтекателем, а также патрубком отвода конденсата, отличающийся тем, что концы патрубков подвода пара выполнены со скосами, при этом на перегородке установлена воронка для слива конденсата в конденсатосборник, ось которой совпадает с осью подогревателя, причем в верхней части подогревателя расположен сборный коллектор паровоздушной смеси, а водяная камера установлена в корпусе подогревателя с кольцевым зазором, при этом водяная камера, центральный паровой канал и нижняя перфорированная тарелка соединены в единый блок, кроме того, в конденсатосборнике расположено деаэрационное устройство барботажного типа с коллектором подвода пара. Mixing heater for steam turbine regeneration systems, including a heating compartment located in the housing, a steam chamber with steam supply nozzles with non-return steam valves installed at their ends and a central steam channel with a lower perforated plate, a water chamber with a condensate supply pipe and an upper perforated plate located in it a condensate collector with an emergency overflow pipe and a cowl located above it, separated by a partition with equalizing pipes, and a drain pipe condensate, characterized in that the ends of the steam supply nozzles are made with bevels, while a funnel is installed on the partition to drain the condensate into the condensate collector, the axis of which coincides with the axis of the heater, and in the upper part of the heater there is a pre-assembled steam-air mixture, and a water chamber is installed in the housing a heater with an annular gap, while the water chamber, the central steam channel and the lower perforated plate are connected in a single unit, in addition, a deaeration is located in the condensate collector Noe device bubbling with steam supply manifold.