CS272594B1

CS272594B1 - Moisture separator

Info

Publication number: CS272594B1
Application number: CS498188A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Ing Masek; Jiri Ing Csc Karpisek; Josef Ing Srutek; Helena Ing Zamecnikova; Vladimir Hlousek; Jarmila Varvarovska
Original assignee: Masek Vaclav; Karpisek Jiri; Srutek Josef; Zamecnikova Helena; Vladimir Hlousek; Jarmila Varvarovska
Priority date: 1988-07-11
Filing date: 1988-07-11
Publication date: 1991-02-12
Also published as: CS498188A1

Abstract

The solution concerns the moisture separator for power machines, especially for moisture separation from steam, which comes out from the individual stages of the turbine, and from steam, which is taken from the turbine for the purpose of industrial heating and regeneration. The gist of the solution is the fact that at least one distribution blade (10) passes in the upper passage (11) into the helical building-in (8), which is formed by at least one helical surface (16), which tightly adjoins the central pipe (4) by its inner helical line (17) and the coating (2) by its outer helical line (18). At least one helical surface (16) of the helical building-in (8) passes in the lower passage (12) into the guide blade (13) and rectifier blade (7) in such a way that the guide blade (13) adjoins the central pipe (4) by its inside circumference (19) and the outlet branch (3) by its central circumference (20) and the rectifier blade (7) adjoins the outlet branch (3) by its inner edge (21) and the coating (2) by its outer edge (22).<IMAGE>

Description

Vynález se týká odlučovače vlhkosti, sestávajícího ze vstupního hrdla, pláště, středové trubky, rozváděčích lopatek s nátokovou hranou, naváděcích lopatek s nátokovou hranou, usměrňovačích lopatek s výstupní hranou a výstupního hrdla s kuželovým přechodem.The invention relates to a moisture separator consisting of an inlet throat, a jacket, a central tube, a leading edge guide vanes, a leading edge guide vanes, an outlet edge guide vanes and a conical transition outlet nozzle.

Dosud se pro účely vysušení páry mezi středotlakým a nízkotlakým dílem turbiny používají žaluziové odlučovače, které jsou uspořádány v tlakové nádobě spolu s přihřívákem páry. Takto uspořádaný odlučovač je velmi náročný na prostor. Tlakové nádoby, do kterých se uvedená zařízení vkládají, mají průměr až několik metrů a jejich délka je často podstatně větší než 10 m. Tlaková nádoba těchto rozměrů je velmi drahá a těžko se dispozičně umísťuje do strojovny elektrárny. Protože rovnoměrný průtok jednotlivými kanály lze zajistit pouze neúčinným zvýšením tlakové ztráty, je práce odlučovače málo účinná a zvyšuje neefektivně ztrátu na parním okruhu. To vede ke žen-f účinnosti elektrárenského cyklu a tedy ke zvyšování provozních nákladů. Obrovská tělesa pro instalaci odlučovačů potom mají vliv na zvýšení investičních nákladů na výstavbu elektrárny. Proto se v poslední době začínají používat k uvedenému účělu trubkové odstředivé odlučovače. Pára v těchto odlučovačích je v rozváděčích lopatkách uvedena do rotace. V odstředivém poli je vlhkost přiváděna k plášti trubkového odlučovače a pára se zvýšeným procentem vlhkosti je odváděna výstupem vlhkosti do sedimentační nádrže. Vysušená pára je výstupním hrdlem vedena dál do přihříváku páry nebo přímo k dalšímu zpracování. Protože tento odlučovač vlhkosti připouští pro dobrou činnost i značně vysoké rychlosti páry, má podstatně menší rozměry, je výrobně jednodušší a provozně spolehlivější. Nevýhoda tohoto uspořádání tkví v tom, že rotující proud páry v eěparačním prostoru mezi rozváděcími lopatkami a naváděcími lopatkami umístěnými ve výstupním hrdle, mění směr svého vektoru rychlosti a je tedy velmi obtížné navrhnout optimální tvar naváděcích lopatek umožňujících úplnou přeměnu kinetické energie rotující páry zpět na tlak. Tím se zvyšuje tlaková ztráta na zařízení, což vede ke snižování účinnosti cyklu. Změna směru vektoru uvnitř separační části pak zapříčiňuje snižování účinnosti separace. Aby bylo možno dosáhnout potřebné výstupní suchosti páry na výstupu z odlučovače, musí být odebíráno do výstupu vlhkosti velké množství páry, což opět snižuje účinnosti elektrárenského cyklu.So far, for the purpose of drying steam between the medium and low pressure turbine parts, louver separators have been used which are arranged in the pressure vessel together with the steam reheater. This separator is very space-intensive. The pressure vessels into which the devices are inserted have a diameter of up to several meters and their length is often significantly greater than 10 m. Since even flow through individual channels can only be ensured by an inefficient increase in pressure loss, the separator works poorly and inefficiently increases the loss on the steam circuit. This leads to the efficiency of the power cycle and thus to an increase in operating costs. Huge bodies for the installation of separators then have the effect of increasing the investment costs for the construction of the power plant. Therefore, tube centrifugal separators have recently been used for this purpose. The steam in these separators is rotated in the guide vanes. In the centrifugal field, moisture is supplied to the shell of the tube separator, and steam with an increased percentage of moisture is discharged to the sedimentation tank via the moisture outlet. The dried steam is led through the outlet orifice to the steam reheater or directly for further processing. Since this moisture separator allows considerably high steam speeds for good operation, it has considerably smaller dimensions, is simpler to manufacture and more reliable in operation. The disadvantage of this arrangement is that the rotating steam flow in the separation space between the guide vanes and the guide vanes located in the outlet throat changes the direction of its velocity vector and it is therefore very difficult to design an optimal shape of the guide vanes allowing complete conversion of the kinetic energy . This increases the pressure drop across the plant, resulting in reduced cycle efficiency. Changing the direction of the vector within the separation portion then causes a reduction in separation efficiency. In order to achieve the required output dryness of steam at the outlet of the separator, a large amount of steam must be taken into the moisture outlet, which again reduces the efficiency of the power cycle.

Uvedené nevýhody odstraňuje odlučovač vlhkosti podle vynálezu, jehož podstatou je, že alespoň jedna rozváděči lopatka přechází v horním přechodu ve šroubovou vestavbu, tvořenou alespoň jednou šroubovou plochou, která těsně přiléhá svojí vnitřní šroubovicí ke středové trubce a svojí vnější šroubovici přiléhá těsně k plášti, přičemž v dolním přechodu přechází alespoň jedna šroubová plocha šroubové vestavby v naváděcí lopatku a usměrňovači lopatka svým. vnitřním obvodem přiléhá ke středové trubce a středním obvodem přiléhá k výstupnímu hrdlu a usměrňovači lopatka přiléhá vnitřní hranou k výstupnímu hrdlu a vnější hranou přiléhá k plášti. Další podstatou je, že šroubová plocha šroubové vestavby je těsně spojena se stěnou a dnem, přičemž dno vnější šroubovici těsně přiléhá k plášti a vnější šroubovice je posunuta od úrovně šroubové plochy o výšku stěny směrem k výstupnímu hrdlu.The above mentioned drawbacks are eliminated by the moisture separator according to the invention, characterized in that the at least one guide blade passes in the upper transition into a screw-in assembly formed by at least one screw-like surface which abuts its inner helix against the central tube and its outer helix abuts at the lower transition, at least one screw surface of the screw-in assembly passes into the guide blade and the deflector blade. the inner periphery abuts the central tube and the central periphery abuts the outlet throat, and the deflector blade abuts the inner edge against the outlet throat and the outer edge abuts the housing. Another feature is that the helical surface of the screw-in assembly is tightly connected to the wall and bottom, the bottom of the outer helix tightly adjacent to the housing and the outer helix offset from the level of the helical surface by the height of the wall toward the outlet throat.

Výhoda tohoto uspořádání tkví v tom, že proud páry s vysokou vlhkostí je za nátokovou hranou plynule usměrněn v usměrňovačích lopatkách do rotačního pohybu, ve kterém je potom za horním přechodem ve stálé optimálně stanovené rotaci udržován šroubovou vestavbou. Šroubová vestavba plynule přechází y usměrňovači lopatky a v naváděcí lopatky, na kterých je kinetická energie rotace zcela přeměněna na tlak. Tím jsou sníženy tlakové ztráty vzniklé nesprávným nastavením směru naváděcích lopatek. Důsledným vedením, proudu páry po optimálně stanovené šroubové ploše se dosáhne maximální účinnosti odlučování vlhkosti. Stoupání šroubové plochy je přitom možno provést proměnné tak, aby účinnost separace po výšce odlučovače neklesala. Žlábek vytvořený u pláště na šroubové ploše šroubové vestavby umožňuje soustředěný odvod vody zachycenéThe advantage of this arrangement is that the high humidity steam stream is continuously directed behind the leading edge in the baffle blades into a rotational motion, in which it is then maintained by a screw fitting behind the upper transition at a constant optimum rotation. The screw-in assembly passes smoothly into the deflector vanes and the guide vanes, where the kinetic energy of rotation is completely converted into pressure. This reduces the pressure losses due to incorrect adjustment of the direction of the guide vanes. By consistently guiding the steam flow over the optimally determined screw surface, maximum moisture separation efficiency is achieved. The pitch of the screw surface can be varied in such a way that the separation efficiency does not decrease along the separator height. The gutter formed at the casing on the helical surface of the screw installation allows for concentrated water drainage

CS 272594 Bl «CS 272594 Bl «

tí na šroubovici a plášti, přičemž snižuje nebezpečí nového stržení odloučeného filmu vody do proudu páry. To vše vede ke zvýšení účinnosti odlučování, tedy ke zvýšení účinnosti cyklu elektrárny, ke snížení provozních nákladů a ke snížení ceny elektrické energie. Menší potřebný prostor pro instalaci tohoto odlučovače vlhkosti příznivě ovliv ňuje i investiční náklady na výstavbu elektrárny a vede k úspoře materiálů.It eliminates the risk of a new entrainment of the separated water film into the steam stream. All this leads to an increase in the efficiency of the separation, that is, to an increase in the efficiency of the plant cycle, a reduction in operating costs and a reduction in the price of electricity. The smaller space required for the installation of this moisture separator also positively affects the investment costs for the construction of the power plant and leads to material savings.

Příklad uspořádání odlučovače vlhkosti podle vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde na obr. 1 je podélný řez odlučovačem vlhkosti a na obr. 2 je detail vytvoření žlábku na šroubové ploše.An example of a moisture trap arrangement according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a longitudinal section of the moisture trap and Fig. 2 is a detail of a groove formation on the helical surface.

Odlučovač vlhkosti, který je obvykle umístěn v neznázorněné sedimentační nádobě, sestává ze vstupního hrdla pláště 2 a výstupního hrdla 3. V horní části pláště 2 jsou umístěny rozváděči lopatky 10 těsně přiléhající k plášti 2 a ke středové trubce_4 Nátoková hrana 5 rozváděčích lopatek 10 je postavena kolmo ke směru vektoru rychlosti vstupující vlhké páry. V horním přechodu 11 přechází rozváděči lopatky 10 plynule do šroubových ploch 16 šroubové vestavby 8. Na připojeném obrázku sestává šroubová vestavba 8 ze dvou šroubových ploch 16 a střední části středové trubky 4. Na dolním přechodu 12 přecházejí obě šroubové plochy 16 šroubové vestavby 8 do naváděcích lopatek 13 a s nimi paralelních usměrňovačích lopatek J_. Výtokové hrana 6 naváděcích lopatek 13 je kolmá na osu odlučovače vlhkosti a vysušená pára za ní je vlivem naváděcích lopatek 13 usměrněna tak, že její vektor rychlosti je rovnoběžný s osou odlučovače. Usměrňovači lopatky 7 jsou umístěny ve výstupu vlhkosti 9 a slouží ke zrušení rotace proudu páry se zvýšeným obsahem vlhkosti tak, že za výstupní hranou 14 má výstupující mokrá pára vektor rychlosti rovnoběžný s osou odlučovače. Kuželový přechod 15 slouží k uchycení odlučovače do sedimentační nádrže. Pro dobrou činnost odlučovače musí být dodržena těsnost mezi šroubovou vestavbou 8 a pláštěm 2. Proto vnější Šroubovice 18 šroubových ploch 16 šroubové vestavby 8 těsně přiléhají k plášti_2, přičemž vnitřní šroubovice 17 těsně přiléhají ke středové trubce 4. Na spodní části jsou se středovou trubkou 4 vnitřním obvodem 19 těsně spojeny naváděcí lopatky 13 těsně přiléhající přes střední obvod 20 k výstupnímu hrdlu 3. Usměrňovači lopatka 7 přiléhá těsně k výstupnímu hrdlu _3_ vnitřní hranou 21 a vnější hranou 22 přiléhá k plášti 2.The moisture trap typically located in the sedimentation vessel (not shown) consists of the inlet throat of the housing 2 and the outlet throat 3. At the top of the housing 2 are guide blades 10 adjacent to the housing 2 and the central tube. perpendicular to the direction of the velocity vector entering the moist vapor. In the upper transition 11, the guide vanes 10 pass smoothly into the screw faces 16 of the screw fitting 8. In the attached figure, the screw fitting 8 consists of two screw faces 16 and the central part of the central tube 4. At the lower flange 12 of the blades 13 and the blades 11 parallel thereto. The outlet edge 6 of the guide vanes 13 is perpendicular to the axis of the moisture separator and the dried steam behind it is rectified by the guide vanes 13 so that its velocity vector is parallel to the axis of the separator. The deflector vanes 7 are located in the moisture outlet 9 and serve to reverse the rotation of the steam stream with increased moisture content such that beyond the outlet edge 14 the outgoing wet steam has a velocity vector parallel to the separator axis. The conical transition 15 serves to attach the separator to the sedimentation tank. For good operation of the separator, the tightness between the screw fitting 8 and the sheath 2 must be maintained. Therefore, the outer helix 18 of the screw faces 16 of the screw fitting 8 fit tightly to the sheath_2, the inner helix 17 fitting tightly to the central tube 4. Guiding vanes 13 closely connected to the outlet throat 3 over the central periphery 20 are closely connected by an inner periphery 19. The deflector blade 7 abuts against the outlet throat 3 by an inner edge 21 and an outer edge 22 abuts the housing 2.

Na obvodě šroubovice 16 v blízkosti stěny 2 je výhodné vytvořit žlábek 25 sestávající ze stěny 24 a dna 23, který slouží pro sběr a odvod odloučené vody tvořící na stěnách pláště 2_a na povrchu šroubovice 16 tenký film. Vytvořením žlábku 25 se zabraňuje strhávání tohoto filmu zpět do proudu rotující páry.At the periphery of the helix 16 near the wall 2, it is advantageous to provide a groove 25 consisting of the wall 24 and the bottom 23, which serves for collecting and draining the separated water forming a thin film on the walls of the shell 2a on the surface of the helix 16. By forming a groove 25, this film is prevented from being drawn back into the rotating steam stream.

Proud páry vstupující do odlučovače vlhkosti vstupním hrdlem 1 je za nátokovou hranou J5_ plynule usměrněn v usměrňovačích lopatkách J7 do rotačního pohybu, ve kterém je potom za horním přechodem 11 ve Btálé optimální rotaci udržován šroubovou vestavbou 8. Šroubová vestavba 8 opět plynule přechází v usměrňovači lopatky 7 a naváděcí lopatky 13, na kterých je zrušena rotace proudu páry a energie rotace je přeměněna na energii tlakovou. Vsunutím šroubové vestavby 8 je zaručen bezrázový průtok odlučovačem vlhkosti a dosahuje se maximální účinnosti odlučování. Stoupání šroubové plochy 16 Šroubové vestavby 8 je možno provést proměnné, čímž se dosáhne konstantní účinnosti separace po výšce odlučovače vlhkosti. Žlábek 25 vytvořený u pláště_2 na šroubové ploše 16 umožňuje soustředěný odvod vody zachycené na šroubovici 16 a plášti 2, přičemž se snižuje stržení vodního filmu do proudící páry.The flow of steam entering the moisture separator through the inlet 1 is smoothly directed behind the leading edge 5 in the baffles 17 in a rotational motion, where it is then maintained by the screw fitting 8 after the upper transition 11 in the optimal optimal rotation. 7 and guide vanes 13 on which the rotation of the steam stream is canceled and the rotation energy is converted into a compression energy. The insertion of the screw fitting 8 guarantees an impact-free flow through the moisture separator and achieves maximum separation efficiency. The pitch of the screw surface 16 The screw fittings 8 can be varied in order to achieve a constant separation efficiency over the height of the moisture separator. The groove 25 formed at the housing 2 on the helical surface 16 allows for concentrated drainage of the water retained on the helix 16 and the housing 2 while reducing entrainment of the water film into the flowing steam.

Odlučovač vlhkosti podle tohoto vynálezu je zvláště vhodný pro odlučování vlhkosti z páry u energetických celků, aí již za výparníky parních generátorů nebo v odběrech turbiny nebo mezi jednotlivými stupněmi turbiny. Lze jej však s výhodou uplatnit všude tam, kde je potřeba oddělit kapalnou fázi z proudu plynu.The moisture separator according to the invention is particularly suitable for the removal of moisture from steam in power generating units, even beyond the steam generators or in the turbine taps or between turbine stages. However, it can be used wherever it is necessary to separate the liquid phase from the gas stream.

Claims

Moisture separator, comprising an inlet throat, a sheath, a central tube, a leading edge guide vanes, a leading edge guide vanes, an outlet edge guide vanes and a conical transition outlet nozzle, characterized in that at least one guide blade (10) ) in the upper transition (11) into a screw-in assembly (8), formed by at least one helical surface (16), which closely fits its inner helix (17) to the central tube (4) and its outer helix (18) fits tightly to the housing (2), wherein at the lower transition (12), at least one helical surface (16) of the screw assembly (8) passes into the guide blade (13) and the baffle (7) such that the guide blade (13) by its inner circumference (19) adjacent to the central tube (4) and with the central circumference (20) adjacent to the outlet throat (3) and the deflector blade (7) abutting the inner edge (21) adjoins the outlet neck (3) and the outer edge (22) to the housing (2).

Moisture separator according to Claim 1, characterized in that the screw surface (16) of the screw-in assembly (8) is tightly connected to the wall (24) and the bottom (23), the bottom (23) of the outer helix (18) abutting The housing (2) and the outer helix (18) are offset from the level of the screw face (16) by the height of the wall (24) towards the outlet throat (3).