Устройство для регулирования уровня конденсата в пароводяных подогревателях

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) 01) ЗОБРЕТЕ ОПИСАНИ К,АВТОРСКОМУ ТЕЛ ЬСТ,оскр есендинениеадке элек ности исп энергии и жит испар го включе 9(54). (57) 1.УСТРОЙСТВО Д 1 И РЕГУЛИРО- с ВАНИЯ УРОВНЯ КОНДЕНСАТА В ПАРОВОДЯ- ч НЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЯХ, содержащее тепло- в обменник с паровой и-коиденсатнойп зонами, имеющий входные патрубки для м подвода пара и нагреваемой среды и ., с выходные.патрубки для отвода нагре- о ваемой среды и конденсата, на йослед" д нем из которых установлен клапан с,с мембранной коробкой, сообщенной. п первой импульсной трубкой с конден- . в сатной зоной теплообменника, а второй - с конденсатопроводом, причем на первой импульсной трубкемеляевы регулируемый дроссель и п г л и ч п раз-,ер-. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 211250, кл. Г .16 Т 1/14, 1965,2. Авторское свидетельство СССРР 808766, кл. Г 16 Т 1/ 14, 197(прототип). 1) 6 05 0 9/02; Г 16 Т 1/14 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 и ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и повышения термод)йамической эффектив.ользовання теплообмена иара устройства, оно содеритель, одна полость котороиа в линию первой импульсной трубки между регулируемым дросселем и охладителем, а другая полость соединена с паровой и конденатной зонами теплообменника, прием мембранная коробка выполнена в иде корпуса с установленным в немодпружиненным клапаном, размещеннымежду двумя камерами, одна из которыхообщена с выходным патрубком длятвода конденсата, а другая - с коненсатопроводом, а клапан жестковязан с мембраной, образующей с корусом полость, включенную и линию торой импульсной трубки.2. Устройство по и.)., о та ю щ е е с я тем, что на входноматрубке подвода пара установлен реулятор давления.Изобретение оь ььосьь ьзгл к .эцергетц - ке, в частцости к паровым плогревателям технологической воды, и может быть цспользоваьцэ н системах отопле 20 45 Степень использования тепла кон.денсата в теплообменнике зависит отвеличины поверхности тегцгообмеггггик а. расположенной в конденсатной зоне. В промежуточном режиме в связи г постоянным уровнем конденсата поверхция ц вентиляции. 5Известно устройство для нтоматического удаления влаги цз отстойцика 1,Однако это устройство це обеспечивает надежного регулирования уровня конденсата.Известно устройство для регулирования уровня конденсата в паронодяцых подогревателях, содержащее теп 4 5лообмецник с паровой и когэдеггсатцойзонами, имеььэщийг входные патрубкидля подвода пара и цагренаемой среды и выходные патрубки для отводанагреваемой среды и конденсата,цапоследнем из которых установлен клапан с мембранной камерой, сообщенной однойимпульсной трубкой с конденсатной зоной, а другой - с конденсатопроводами, причем ца первойтрубке разиещеггьг охладитель и регулируемый дроссель, а ца второй - дроссель 2 ) .Недостатком известного устройства является мальпг диапазоэь регулирования и недостаточная термодиыамическая эффективность исиользоваггиятеплообменцика и энергии пара. Из -вестный регулятор обеспечивает поддержание определеггггого уровня когщегьсата, выбранного из условия работытеплообменника в расчетььом режиме.Практически теплообменцик работаетв режиме менее расчетного - в промежуточном режиме,Поскольку регулятор поддержг.вает 40уровень конденсата постоянным гговерхности теплообмеиника, контактирующие с паром, остаются неизменными), то теплопроизводительность теплообменника в промежуточном режимерегулируется дросселировацием давлеяьгя пара на входе в тегглообменник.При этом температура пара в тешгообменнике сггижается, ухудшаются условия теплопередачи, что вызывает неэффективное использование поверхностей теплообмена,цостц тецлообмеца це цсцользуььтся для более гььубокого го охььаждеььыьь, что влияет ца удельный расход пара,Таким образом, н промежуточном реьжиме недостаточно эффективно испольэуется энергия пара и поверхности теплообмеца для переохлаждения коцденсата.Цель изобретения - расширение диапазона оегулирования уроьэця кьэцыецсатаи повышение термодинамическойэффективности использования теплообменника и энергии пара,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство, содержащее теплообменцик с паровой и кондецсатнойзонами, имеььэщий входные патрубкидля подвода пара и цагреваемой среды и выходные патрубки для отводацагреваемой среды и конденсата, напоследнем из которых установленклапан с мембранной коробкой, сообщенной первой импульсной трубкойс конденсатной зоной теплообменника, а второй - скоцдецсатопроводом,причем на первой импульсной трубкеразмещены регулируемьыг дроссель ипервая полость охладителя, сообщенная со второй импульсной трубкой",другая полость охладителя сообщенас выходным патрубком для отвода нагреваемой среды, а ца второй импульсной трубке установлен дроссель, дополнительно содержит испаритель, однаполость которого включена в линиюпервой импульсной трубки между регулируемым дросселем и охладителем, адругая полость соединена с паровойи коцденсатной зонами теплообменника,причем мембранная коробка выполненав виде корпуса с установленным внем подпружиненныч клачаггом, размеЩенным между двумя камерами, однаиз которых сообщена с выходным патрубком для отвода конденсата, а другая - с конденсатопроводом, а клапан жестко связан с мембраной, обраГзующей с корпусом полость, включенную в линию второй импульсной трубки,В тех случаях ,когда давление пара перед подогревателем может колебаться в значительном диапазоне, навходном патрубке подачи пара устанавливается регулятор давления.Данное устройство позволяетподдерживать уровень конденсата взначгэгтельном диапазоне: от минимального, выбранного из условия исклю1053чения пролет пара в конденсатопровод, до максимального, определенного из условия исключения выброса кон;денсата в паропровод, 1 ри промежуточном режиме работы теплообменни-.ка уровень конденсата устанавливается между минимальным и максимальным его значениями. В этом случаев зависимости от тепловой нагрузкина теплообменник изменяются доли поверхности теплообмена, контактирующие с паром и конденсатом.Это обстоятельство позволяет регулировать теплопроизводительностьподогревателя изменением уровня конденсата в теплообменнике без дроссе- .лирования давления пара перед теплообменником.Таким. образом, исключаются непроизводительные потери энергии параза счет дросселирования, что ведет ксокращению удельного расхода пара.Увеличение доли поверхности теплообменна, контактирующей с кондеисатом, позволяет более эффективноиспользовать тепло конденсата засчет понижения его температуры,приэтом также снияается удельвай расходпара,На фиг.изображена принципиальная схема устройства;. на фиг.2 " устройство, общий вид; на фиг.3- разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрезфБ-Б на фиг.2.Устройство содержит тенлообменник1, имеющий входные патрубки 2 и 3 дляЗ 5подвода пара и нагреваемой среды, ивыходные патрубки 4 и 5 для отводанагреваемой среды и конденсата. Внутренний объем теплообменника заполненповерхностями нагрева н имеет паровую4 О6 и конденсатную 7 зоны. ,гНа патрубке 5 для отвода конденсата установлен (регулирующий) клапан8 с пружиной 9 и мембранной коробкой1 О, к которой подключены первая и.вторая импульсные трубки 11 и 12, соединяющие.ее с дросселем 13 и охладителек 14, последний соединен первойимпульсной трубкой 11 с испарителем15, подключенным через регулируемыйдроссель 16 к конденсатной "зоне 7теплообмеиника . 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 4паровой 6 и конделсатной 7 зонамитеплообменника 1 на высоте предельнодопустимых .уровней конденсата, Причем нижний уровень должен быть нихеповерхности нагрева, а верхний ". выше ее, Номинвльный (оасчетный) уро -вень находится между предельно допустимыми уровнями,Охладитель 14,размещен на выходном,патрубке 4 для отвода нагрев семойсреды.Драссель 13 и выходной патрубокклапана 8 соединены с конденсатонроводсм 17.На входном патрубке 2 для подвода пара установлен регулятор 18 давления, обеспечивакнций стабилизациюэтого параметра при значительных колебаниях давления в паровой магистрали,Корпус испарителя 15 и импульсныепатрубки 11 и 12 имеют тепловую изоляцию для уменьшения потерь и повыше-.ния точности регулированияВ реальных условиях испаритель 15охладитель 14 и клапан 8 устанавливаются на одной высоте, что исклюааетвлияние статического напора .в импульсных трубках (фиг.2).Мембранная коробка ыполнайа в виде двух камер 19 и 20 между которыми установлен подпружиненный клапан8, жестко связанный с мембраной, образующей с корпусом полость 21, включенную в линию второй импульсной трубки 22При этом камера 19 подключенак 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 давлениемобеспечиваюпцзм номинальную теплопроизводительность.Образующийся в теплообменнике конденсат отводится через клапан 8 вконденсатопровод 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 вконденсатопровод 17.с При этом в полости 21 создаетсяизбыточное давление, уравновешивае мое пружиной 9. Величина избыточного давления, устанавливаемого прнпомавал 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 дросселя16 зависит от номинального перепададавления между теплообменником 1 иконденсатопроводом 17 и от заданного,значения температуры нагреваемой,среды на выходе из теплообменника,При случайном повышении уровняконденсата в теплообменнике 1 (например, при снижении теплосодержанияперегретого пара) в испарителе 5уменьшается поверхность, находящаяся в паровои зоне, и интенсивностьобразования пароконденсатной смеси виспарителе 15 снижается. Объем смеси, проходящий через дроссель 13 идавление в.полости 21 уменьшается.Клапан 8 перемещается в сторону открытия и увеличивает количество отводимого конденсата,При этом уровень конденсата в теплообменнике 1 и испаритепе 15 понижается, интенсивность образованияпароконденсатной смеси и давлениев полости 21 увеличивается, клапан 8перемещается в сторону закрытия,поддерживая требуемый номинальныйуровень конденсата,Промежуточный режим (ниже номинального).При уменьшении теплопотребленнятемпература нагреваемой среды на выходе из теплообменника увеличивается, интенсивность охлаждения пароконденсатной смеси в охладителе 14,снижается, объем пароконденсатнойсмеси, проходящей через дроссель13, и давление в полости 21 увеличиваются, Клапан 8 перемещается всторону закрытия и уменьшает расход отводимого конденсата.Уровень конденсата в теплообмен"нике 1 и испарителе 5 поднимается,Интенсивность образования пароконденсатной смеси в испарителе 15 снижается, давление в полости 21 стаби.-,. лизируется и перемещение клапана 8прекращается.В результаге повышения уровня конденсата в г.плообменннке 1 паро30 35 40 50 55 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, свил:ение температуры нагреваемой среды прекращаетсяАварийный режим.При увеличении теплапотребления сверх номиналъной теплопроизводительности тепдообманника уровень конденсата достигает своего. нинегопредала и в регулируемый дроссель 16 поступает пар,: В результате расшир.ения 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. 1053070вая зона 6 и поверхности нагрева,расположенные в ней, уменьшаются, аконденсатная зона 7 увеличивается.Прн этом теплопроизводительность теп лообменникаснижаетсяповышениетемпературы нагреваемой среды прекращается, В связи с увеличением конденсатной зоны 7 степень охлажденияотводимого конденсата возрастает.При увеличении теплопотреблениятемпература нагреваемой среды на выходе из теплообменника 1 уменьшается,интенсивность охлаждения пароконденсатной смеси в охладителе 14 уве .личивается, объем пароконденсатнойсмеси, проходящей через дроссель 13,уменьшается, давление в полости 2снижается. Клапан 8 перемещается всторону открытия и увеличивает рас ход отводимого конденсата.1 О 5 ЗЮО нденсаж При уменьшении теплопотребления 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 минимальное давлениесоОтВ е тств унщее О Гкритому 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.1053070 1 Гю юлик ииник. 8870/45 Тираж 874 Под ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Б, Раушская наб., д. 4/5 лиал ПП 11 "11 атент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Составитель Т, Задворнаяактор П. Косс ей Техр ед С. Ле геза Корректор В. Бутяга