Устройство для улавливания посторонних включений в паре

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к котлам и турбинам энергоблоков и мощных ТЭС, где наблюдается эрозия оборудования из-за продуктов коррозии и может найти применение в других отраслях промышленности, например, в газовой, где требуется очистка среды от посторонних включений. Устройство для улавливания твердых фракций в паре, содержащее трубопровод входа среды с поворотом в раздающий коллектор с торцевым подводом и отводом среды, глухой торец которого снабжен переходником через который осуществляется отвод среды из тупиковой зоны коллектора на очистку к уловителю. Система очистки паровой среды работает за счет коллекторного эффекта, реализованного подключением выхода очищенной среды к внешней стенке трубопровода входа на расстоянии 2,0-2,5 калибра после его поворота.

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована, например, для улавливания твердых частиц и шлама в трубопроводах, транспортирующих пар или газ.

Известны системы обогреваемых труб, состоящие из соединенных между собой входного и выходного коллекторов с торцевым подводом и отводом среды [1]. В таких системах большая часть загрязнений находящихся в парогазовой среде осаждается у глухого торца раздающего коллектора, меньшая - проскакивает в проточную часть турбины и вызывает эрозионное повреждение сопел и лопаток ступеней [2, 3].

Для очистки пара от посторонних включений, в т.ч. металлических частиц, известен уловитель-сепаратор [4] работающий при пусках турбин.

Известно, что для сепарации загрязнений в подводящем паропроводе осуществляется поворот потока в колене, либо в тройнике с тупиковым накопителем.

В качестве прототипа выбран уловитель для очистки пара [5], в котором в результате поворота пара в тройнике на 90° под действием сил гравитации и инерции происходит сепарация механических примесей и их осаждение в накопителе.

Недостаток прототипа по [5] - недостаточная эффективность при малых скоростях потока, когда без установки дополнительных завихрителей центробежные силы недостаточны, чтобы отжать твердые частицы на внешнюю стенку, что приводит к проскоку механических примесей после уловителя.

Задача полезной модели - обеспечение всережимной сепарации, повышение эффективности сепарации как при малых, так и при повышенных скоростях потока.

Сущность работы полезной модели

Предметом полезной модели является устройство для улавливания посторонних включений в паре, содержащее трубопровод входа среды с поворотом в раздающий коллектор с торцевым подводом и отводом среды, соединенный системой параллельных труб с собирающим коллектором с торцевым отводом среды, при этом глухой торец раздающего коллектора с помощью переходника соединен с уловителем, у которого выход пара или газа выполнен в виде трубы (приемника), размещенной внутри корпуса уловителя, приемник соединен с трубопроводом, подключенным к внешней стенке подводящего трубопровода после поворота на расстоянии 2,0-2,5 калибра (D₀). Это позволяет производить очистку пара за счет коллекторного эффекта при торцевом подводе среды. Такое подключение системы очистки среды позволяет исключить дополнительные потери давления, связанные с установкой и работой улавливающих устройств.

Осуществление полезной модели

На фиг.1 изображено устройство для улавливания посторонних примесей, в т.ч. металлических частиц, при транспортировке парогазовых сред.

Устройство содержит:

1. Трубопровод входа среды

2. Раздающий коллектор

3. Поворот трубопровода

4. Глухой торец раздающего коллектора

5. Переходник с большего сечения на меньшее

6. Трубопровод подвода среды на очистку

7. Корпус уловителя

8. Приемник очищенной среды

9. Трубопровод отвода очищенной среды

10. Система параллельных труб

11. Собирающий коллектор

12. Трубопровод после собирающего коллектора

13. Отвод отсепарированных примесей

Устройство работает следующим образом:

При торцевом подводе рабочей среды трубопровод входа среды 1 до раздающего коллектора 2 снабжен поворотом 3, на внешнюю стенку которого отжимается поток при изменении направления движения. К глухому торцу 4 коллектора 2 для снижения расхода среды по контуру очистки подключен переходник 5, осуществляющий переход с большего сечения на меньшее. Посторонние включения, в т.ч. металлические частицы и шлам при торцевом подводе среды проскакивают к глухому торцу 4 и через трубопровод 6 поступают к уловителю 7 для закрутки потока, при которой центробежные силы отбрасывают на внутренние стенки корпуса уловителя находящиеся в рабочей среде посторонние включения, в т.ч. продукты коррозии и металлического шлама, которые под действием гравитационных сил попадают в нижнюю часть уловителя. Очищенная среда через приемник 8 поступает далее в трубопровод 9 отвода среды с диаметром d меньше диаметра D ₀ трубопровода входа среды и подключается на внешнюю стенку трубопровода 1 на расстоянии 2,0-2,5 калибра от поворота 3, т.е. возвращается обратно в цикл. При таком подключении уловитель 7 находится под большим перепадом давления в результате срабатывания давления в местах подключения к коллектору 2 системы параллельных труб 10, из которой среда поступает в собирающий коллектор 11 и отводится по трубопроводу 12.

Отвод отсепарированных примесей по мере их накопления осуществляется через дренаж 13, например, продувкой при растопке котла.

Промышленная применимость

Полезная модель может быть реализована как на котлах эксплуатируемых электростанций, так и на новом энергооборудовании.

Источники информации

1. Парогенераторы электростанций. М.А.Стырикович, К.Я.Катковская, Е.П.Серов, М-Л., изд-во «Энергия», 1966, с.151.

2. Электрические станции. - 2004. - 4, стр.14-20. Эрозионный износ твердыми частицами проточной части ЦСД - 1 турбин Т-250/300-240. / Хаимов В.А., Качуринер Ю.Я., Воропаев Ю.Л.

3. Электрические станции. - 1986. - 10, стр.47. Эрозия сопл паровых турбин под действием твердых частиц. / Jkede K., Watanabe О., Miyazaki M.

4. Brandon R.E. Turbine start-up particulate separator. Патент USA 5111633, 1992.

5. Патент 2213607. Российская Федерация. Устройство для очистки газа или пара от инородных включений. / Азнабаев А.А., Вайнштейн П.Л., Орлик В.Г. - Б.И., 2003, 28.

Устройство для улавливания посторонних включений в паре, содержащее трубопровод входа среды с поворотом, подключенный к раздающему коллектору с торцевым подводом среды, соединенному системой параллельных труб с собирающим коллектором с торцевым отводом среды, отличающееся тем, что вход рабочей среды на очистку в уловитель осуществляется из глухого торца раздающего коллектора через переходник, а выход очищенной среды из уловителя подключен к внешней стенке трубопровода входа на расстоянии 2,0-2,5 калибра после его поворота.