Змеевиковый теплообменный пакет с пространственными двухрядными змеевиками

Авторы патента:

Полезная модель относится к области котлостроения и может быть использована в парогазовых установках (ПГУ) тепловых электростанций (ТЭС) в качестве испарительно-пароперегревательной поверхности нагрева части низкого давления парового котла-утилизатора (КУ) теплоты выхлопных газов газовой турбины (ГТ), входящей в состав ПГУ. Достигаемым результатом полезной модели является создание технологически простой и надежной в эксплуатации испарительно-пароперегревательной поверхности при сохранении гидравлической устойчивости потока пароводяной среды. Змеевиковый тепло-обменный пакет содержит подключенные к параллельно расположенным входному и выходному коллекторам змеевики из отрезков прямых труб, последовательно соединенных между собой гибами. Согласно полезной модели в каждом змеевике отрезки прямых труб расположены в двух соседних параллельных рядах, а гибы соединяют указанные отрезки труб соседних рядов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Одной из проблем, возникающих при конструировании таких поверхностей нагрева, является предотвращение гидравлической неустойчивости потока нагреваемой пароводяной среды, вызываемой при невысоком начальном паросодержании указанной среды относительно низким для нее входным гидравлическим сопротивлением труб змеевикового пакета, образующего испарительную поверхность нагрева.

Известен используемый в качестве испарительно-пароперегревательной поверхности нагрева части низкого давления парового КУ змеевиковый тепло-обменный пакет с подключенными к параллельно расположенным входному и выходному коллекторам змеевиками из отрезков прямых труб, последовательно соединенных между собой гибами [1]. Указанная выше проблема согласно [1] решена традиционным путем установки на входе в каждый змеевик дроссельной вставки. К недостаткам такого решения можно отнести технологическую сложность и относительно низкую надежность из-за возможности сужения вплоть до полного закрытия проходного сечения дроссельной вставки солевыми отложениями.

Достигаемым результатом полезной модели является создание технологически простой и надежной в эксплуатации испарительно-пароперегревательной поверхности при сохранении гидравлической устойчивости потока пароводяной среды.

Это обеспечивается тем, что в змеевиковом теплообменном пакете с подключенными к параллельно расположенным входному и выходному коллекторам змеевиками из отрезков прямых труб, последовательно соединенных между собой гибами, согласно полезной модели в каждом змеевике отрезки прямых труб расположены в двух соседних параллельных рядах, а калачи соединяют указанные отрезки труб соседних рядов. При этом отрезки прямых труб каждого змеевика в соседних рядах могут быть расположены в шахматном порядке.

На фиг.1 изображена схематично часть низкого давления котла-утилизатора ПГУ с испарительно-пароперегревательной поверхностью нагрева в виде змеевикового пакета согласно полезной модели; на фиг.2 - вид на указанный змеевиковый пакет по стрелке А фиг.1.

Часть низкого давления котла-утилизатора (часть высокого давления на чертеже не показана), расположенная в газоходе 1, содержит экономайзерную поверхность в виде змеевикового теплообменного пакета 2 и расположенную за ней по ходу нагреваемой среды испарительно-пароперегревательную поверхность в виде змеевикового теплообменного пакета 3. Оба теплообменных пакета 2 и 3 снабжены распределительными коллекторами 4, 5, 6. При этом коллектор 4 предназначен для подачи в пакет 2 питательной воды, коллектор 6 - для отвода из пакета 3 пара низкого давления, а коллектор 5 является промежуточным и служит для выходным для пакета 2 экономайзерной поверхности и входным - для пакета 3 испарительно-пароперегревательной поверхности. Пакет 3 испарительно-пароперегревательной поверхности содержит змеевики 7, состоящие из расположенных в двух рядах отрезков прямых труб соответственно 8 и 9, соединенных между собой пространственными гибами 10 (фиг.2). При этом отрезки прямых труб 8 первого из указанных двух рядов расположены в шахматном порядке относительно отрезков прямых труб 9 второго ряда. Гибы 10 последовательно соединяют отрезки труб 8 и 9 каждых двух соседних рядов одного змеевика.

Работа испарительно-пароперегревательной поверхности нагрева части низкого давления парового КУ, выполненной в виде змеевикового теплообменного пакета согласно полезной модели, происходит следующим образом. Нагретая в экономайзерном змеевиковом теплообменном пакете 2 котловая вода поступает на входной коллектор 6 испарительно-пароперегревательного теплообменного пакета 3. При этом в результате того, что каждый змеевик данного пакета имеет согласно полезной модели двухрядно-пространственную конфигурацию, общее проходное сечение труб змеевикового пакета 3 сокращается вдвое, по сравнению с таким же теплообменным пакетом традиционной конструкции с плоскими змеевиками. Соответственно в два раза увеличивается скорость входа нагреваемой среды в змеевики этого пакета, что при сохранении заданного значения поверхности теплообмена позволяет существенно повысить входное гидравлическое сопротивление змеевиков без необходимости установки в них дроссельных вставок.

Источники информации:

1.Патент US 7383791, НКИ 122/406.4, МПК F22В 35/00, 2008.

1. Змеевиковый теплообменный пакет с подключенными к параллельно расположенным входному и выходному коллекторам змеевиками из отрезков прямых труб, последовательно соединенных между собой гибами, отличающийся тем, что в каждом змеевике отрезки прямых труб расположены в двух соседних параллельных рядах, а гибы соединяют указанные отрезки труб соседних рядов.

2. Змеевиковый теплообменный пакет по п.1, отличающийся тем, что отрезки прямых труб каждого змеевика в соседних рядах расположены в шахматном порядке.