Устройство для регулирования уровня конденсата в пароводяных подогревателях

Устройство для регулирования уровня конденсата в пароводяных подогревателях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (б1) G 05 0 9/02; F 16 Т 1/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (c

1 г

М (К,ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3444110/18-24 (22) 14.04.82 (46) 07.11.83. Бюл. )(- 41 (72) А. Г. Аничхин, А. Н. Воскресенский.и С. Ф. Ходун (71) Производственное объединение по выпуску, ремонту и наладке элект-. роэнергетического оборудования легкой промышленности (53) 621.646(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 211250, кл. F .16 Т 1/14, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 808766, кл. F 16 Т 1/14, 1979 (прототип). (54).(57) 1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ КОНДЕНСАТА В ПАРОВОДЯНЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЯХ, содержащее теплообменник с паровой и-коиденсатной зонами, имеющий входные патрубки для подвода пара и нагреваемой среды и выходные.патрубки для отвода нагреваемой среды и конденсата, на йослед-. нем из которых установлен клапан с. мембранной коробкой, сообщенной первой импульсной трубкой с конденсатной зоной теплообменника, а второй — с конденсатопроводом, причем на первой импульсной трубке раз-, мещены регулируемый дроссель и пер= вая полость охладителя, сообщенная со второй импульсной трубкой, другая полость охладителя сообщена с выходным патрубком для отвода нагреваемой среды, а на второй импульсной трубке установлен дроссель, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и повышения термодинамической эффективности использования теплообмена и энергии пара устройства, оно содержит испаритель, одна полость которого включена в линию первой импульсной трубки между регулируемым дросселем и охладителем, а другая полость соединена с паровой и конденсатной зонами теплообменника, причем мембранная коробка выполнена в виде корпуса с установленным в нем подпружиненным клапаном, размещенным между двумя камерами, одна из которых сообщена с выходным патрубком для отвода конденсата, а другая — с конденсатопроводом, а клапан жестко связан с мембраной, образующей с кор пусом полость, включенную и линию второй импульсной трубки.

2. Устройство по п.)., о т л и ч а ю щ е е с я тем, что на входном патрубке подвода пара установлен регулятор давления.

1()5 3010

Из<>бр«тени«отно«гг<эл к .энерг< < ttâ ке, в частности к паровым и логревателям технологической воды, и может быть использован<э н системах от<. пле—

45

Степень использования тепла кон денсата в теплообменнике зависит от величины поверхности теплообменэ<ика. расположенной в конденсатной зоне.

В промежуточном режиме B связи c постоянным уровнем конденсата поверхния и вентиляции. 5

Известно устройство для «нтоматического удаления влаги из отстойника (!J .

Однако это устройство не обеспечивает надежного регулирования уровня конденсата.

Известно устройство для регулирования уровня конденсата в паронодяных подогревателях, содержащее теп 5 лообменник с паровой и конденсатной зонами, имеющий входные питрубки для подвода пара и нагренаемой среды и выходные патрубки для < твода нагреваемой среды и конденсата,на последнем из которых установлен клапан с мембранной камерой, сообщенной одной импульсной трубкой с конденсатной зоной, и другой — с конденсатопроводами, причем на первой трубке разиещеэо>э охладитель и регулируемый дроссель, а на второй — дрос— сель (21 .

Недостатком известного устройства является малый диапаз<эц регулирования и недостаточная термодинимиче- 30 ская эффективность использования теплообменника и энергии пара. Известный регулятор обеспечивает поддержание определенного уровня конденсата, выбранного из условия работы теплообменника в расчет<<ом режиме.

Практически теплообменник работает в режиме менее расчетного — в промежуточном режиме, Поскольку регулятор поддерживает 40 уровень конденсата постоянным (ttoверхности теплообмеиника, контактирующие с паром, остаются неизменными), то теплопроизводительность теплообменника в промежуточном режиме регулируется дросселироваиием давлежя пара на входе в теплообменник.

При этом температура пара в теплообменнике снижается, ухудшаются условия теплопередачи, что вызывает неэффективное использование поверхностей теплообмена. и<эсти теплообм< на не ttclt<)Jtt>. <уt <ò< я для более глуб<эк<эг<э «го охлаждения, что влияет ц» удельный расход пари.

Таким обризом, н промежуточном ре жиме недостаточно эффективно испольэуется энергия пара и поверхности теплообмена для переохлаждения конденсата.

Цель изобретения — расширение диапазона <эегулирования ур«<э<я к<энленсата и повышение термодинамической эффективности использ ования теплообменника и энергии пара.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее теплообменник с паровой и конденсатной зонами, имеэ<эщий входные патрубки для подвода пара и нагреваемой среды и выходные патрубки для отвода нагреваемой среды и конденсата, на последнем из к эторых установлен клапан с мембранной коробкой, сообщенной первой импульсной трубкой с конденсатной зоной теплообменника а второй — с коиденсатопроводом, причем на первой импульсной трубке размещены регулируемь<й дроссель и первая полость охладителя, сообщенная со второй импульсной трубкой--, другая полость охладителя сообщена с выходным патрубком для отвода нагреваемой среды, à На второй импульсной трубке установлен дроссель, pîïîëнительно содержит испаритель, одна полость которого включена в линию первой импульсной трубки между регулируемым дросселем и охладителем, а другая полость соединена с паровой и конденсатной зонами теплообменника, причем мембранная коробка выполнена в виде корпуса с установленным в нем подпружиненным клапаном, размеЩенным между двумя камерами, одна из которых сообщена с выходным патрубком для отвода конденсата, а другая — с конденсатопроводом, а клапан жестко связан с мембраной, обра> зующей с корпусом полость, включенную в линию второй импульсной трубки.

В тех случаях,когда давление пара перед подогревателем может колебаться в значительном диапазоне, на входном патрубке подачи пара устанавливается регулятор давления.

Данное устройство позволяет поддерживать уровень конденсата в значительном диапазоне; от минимального, выбранного из условия исклю1053 чения пролет» пара в конденсатопровод, до максимального, определенного из условия исключения выброса кон-. денсата в паропровод. Г!ри промея<у точном режиме работы теплообменника уровень конденсата устанавливается между минимальным и максимальным его значениями. В этом случае в зависимости от тепловой нагрузки на теплообменник изменяются доли поверхности теплообмена, контактирующие с паром и конденсатом.

Это обстоятельство позволяет регу. лировать теплопроизводительность подогревателя изменением. уровня конденсата в теплообменнике без дроссе- . лирования давления пара перед теплообменником.

Таким. образом, исключаются непроизводительные потери энергии пара за счет дросселирования, что ведет к сокращению удельного расхода пара.

Увеличение доли поверхности теплообменна, контактирующей с кондеисатом, позволяет более эффективно использовать тепло конденсата за счет понижения его температуры,при этом также сния<ается удельнай расход пара. !!а фиг. изображена принципиальная схема устройства;. на фиг.2 — устройство, общий вид; на фиг.3- разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 — разрез Б-Б на фиг.2.

Устройство содержит тенлообменник

1, имеющий входные патрубки 2 и 3 для З5 подвода пара и нагреваемой среды, и

1 выходные патрубки 4 и 5 для отвода нагреваемой среды и конденсата. Внутренний объем теплообменника заполнен поверхностями нагрева н имеет паровую

4О

6 и конденсатную 7 зоны.

На патрубке 5 для отвода конденсата установлен (регулирующий) клапан

8 с пружиной 9 и мембранной коробкой

10, к которой подключены первая и вторая импульсные трубки 11 и 12, соединяющие.ее с дросселем 13 и охлади терм 14, последний соединен первой импульсной трубкой 11 с испарителем

15, подключенным через регулируемый дроссель 16 к конденсатной "зоне 7 теплообмеиника . Регулируемый дроссель 16 является задатчиком уровня, испаритель 15 — датчиком уровня, охладитель 14 - датчиком обратной связи по температуре.

Корпус испарителя 15 расположеи ,вертикально и соединен трубками с

070 4 паровой 6 и конделсатной 7 зонами теплообменника 1 на высоте предельно допустимых .уровней конденсата. Причем нижний уровень должен быть них<е поверхности нагрева, а верхний выше ее. Номинальный (оасчетный) уро— вень находится между предельно допустимыми уровнями.

Охладитель 14,размещен на выходном ,патрубке 4 для отвода нагревэемой среды.

Драссель 13 и выходной патрубок клапана 8 соединены с конденсатонроводсм 17.

На входном патрубке 2 для подвода пара установлен регулятор 18 давления, обеспечивакяций стабилизацию этого параметра при значительных колебаниях давления в паровой магистрали, °

Корпус испарителя 15 и импульсные патрубки 11 и 12 имеют тепловую изоляцию для уменьшения потерь и повышения точности регулирования

B реальных условиях испаритель 15,, охладитель 14 и клапан 8 устанавливаются на одной высоте, что исклюаает влияние статического напора .в импульсных трубках (фиг.2).

Мембранная коробка !!ыполнайа в виде двух камер 19 и 20 между которыми установлен подпружиненный клапан

8, жестко связанный с мембраной, образующей с корпусом полость 21, включенную в линию второй импульсной трубки 22 ° При этом камера 19 подключена к выходному патрубку конденсата 5, а камера 20 — к конденсатопроводу 17.

Устройство работает следующим образом. .Наьынальный (расчетный) режим.

В теплообменник 1 подается нагреваемая среда и пар с давлением обеспечиваюпц м номинальную теплопроизводительность.

Образующийся в теплообменнике конденсат отводится через клапан 8 в конденсатопровод 17. Часть конденсата через регулируемый дроссель 16, где он дросселируется и вскипает, подается в испаритель 15. В испарителе конденсат дополнительно испаряется и образовавшаяся парокондеисатная смесь поступает в охладитель 14, где частично конденсируется и через дроссель 13 отводится в конденсатопровод 17. с При этом в полости 21 создается избыточное давление, уравновешивае5 мое пружиной 9. Величина избыточного давления, устанавливаемого прн помовд регулируемого дросселя 16, обеспечивает отвод конденсата клапаном 8 при номинальном (расчетном ) режиме. В этом режиме почти вся поверхность нагрева находится в паро.вой зоне и поддерживается номинальный уровень конденсата.

Положение регулируемого дросселя

16 зависит от номинального перепада давления между теплообменником 1 и конденсатопроводом 17 и от заданного ,значения температуры нагреваемой. среды на выходе из теплообменника, При случайном повышении уровня конденсата в теплообменнике 1 (например, при снижении теплосодержания перегретого пара} в испарителе 15 уменьшается поверхность, находящаяся в паровой зоне, и интенсивность образования пароконденсатной смеси в испарителе 15 снижается. Объем смеси, проходящий через дроссель 13 и давление в.полости 21 уменьшается.

Клапан 8 перемещается в сторону открытия и увеличивает количество отво-димого конденсата.

При этом уровень конденсата в теплообменнике 1 и испарителе 15 понижается, интенсивность образования пароконденсатной смеси и давление в полости 21 увеличивается, клапан 8 перемещается в сторону закрытия, поддерживая требуемый номинальный уровень конденсата.

Промежуточный режим (ниже номинального).

При уменьшении теплопотреблення температура нагреваемой среды на выходе из теплообменника увеличивается, интенсивность охлаждения пароконденсатной смеси в охладителе 14 ,снижается, объем пароконденсатной смеси, проходящей через дроссель

13, и давление в полости 21 увеличиваются. Клапан 8 перемещается в сторону закрытия и уменьшает расI ход отводимого конденсата.

Уровень конденсата в теплообмен" пике 1 и испарителе !5 поднимается, Интенсивность образования пароконденсатной смеси в испарителе 15 снижается, давление в полости 21 стаби.-, . лизируется и перемещение клапана 8 прекращаетсл.

В резухп.таге повышения уровня конденсата в г .плообменннке 1 паро30

В результате понижения уровня конденсата в теплообменнике 1 паровая зона 6 и поверхность нагрева,расположенная в ней, увеличиваются, а конденсатная зона 7 уменьшается

При этом теплопроизводительность теплообменника возрастает, снил:ение температуры нагреваемой среды прекращается..

Аварийный режим.

При. увеличении теплапотребления сверх номиналъной теплопроизводительности теплообменника уровень конденсата достигает своего. ни него предала и в регулируемый дроссель

16 JIoeTyHaeT пар.: В результате расширения пара посде регулируемого дросселя 16 и в связи с недостаточной поверхностью для его полной конденсации в охладителе 14 давление в полости 21 резко возрастает и клапан 8 полностью закрывается. Это вызывает повышение уровня конденсата, открытие клапана 8 и повторение цикла.

Устройство в данном случае переходит в режим работы позиционного регулятора и обеспечивает поддержание нижнего предельного уровня. За счет этого предотвращается пролет пара из теплообменника 1 в конденсатопровод 17 через клапан 8.

1053070 вая зона 6 и поверхности нагрева, расположенные в ней, уменьшаются, а конденсатная зона 7 увеличивается.

Прн этом теплопроизводительность теп5 лообменника снижается,,повышение температуры нагреваемой среды прекращается. В связи с увеличением конденсатной зоны 7 степень охлаждения отводимого конденсата .возрастает.

При увеличении теплопотребления температура нагреваемой среды на выходе из теплообменника 1 уменьшается, интенсивность охлаждения пароконденсатной смеси в охпадителе 14 уве-!

5 .личивается, объем пароконденсатной смеси, проходящей через дроссель 13, уменьшается, давление в полости 21 снижается. Клапан 8 перемещается s .сторону открытия и увеличивает рас20 ход отводимого конденсата. .Уровень конденсата в теплообмен! нике 1 и в испарителе .15 снижается.

Интеясивность образования парокон-, деисатной смеси в испарителе 15 увеличивается, давление в полости 21 стабилизируется и перемещение клапана 8 прекращается

При уменьшении теплопотреблення ниже минимально допустимой производительности теплоьбменника уровень конденсата достигает своего верхнего предела. Корпус испарителя 15 полностью заполняется конденсатом, образование пароконденсатной смеси в испарителе 15 прекращается. В полости 21 устанавливается минималь1О5З аО ное давление, соответстнун1щее открытому состоянию клапана 8.

В результате этого устройство переходит в режим работы позиционного регулятора, поддерживающего верхний предельный уровень, что исключает возможность поступления конденсата в магистральный паропровод. конденсат

105 3070

17 ) МжФисот гюле

Ииник.

8ulcr uu

АжсМсощ

Заказ 8870/45 Тираж 874 Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Б — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Т. Задворная

Редактор П.Коссей Техред С.Легеза Корректор В. Бутяга