Теплофикационная паротурбинная установка

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в конструкциях теплофикационных установок. В теплофикационной установке, содержащей цилиндр низкого давления с регулирующей диафрагмой части низкого давления, выполненной с минимальным, технологически осуществимым зазором, исключающим вентиляционный пропуск пара, часть низкого давления, выходной патрубок, соединяющий часть низкого давления с конденсатором, оснащенным трубными пучками, устройством для охлаждения выходного патрубка турбины, установленным концентрично относительно рабочего колеса, выполненным в виде кольцевого коллектора с форсунками, установленными с возможностью взаимодействия распыляемой охлаждающей среды с наиболее горячей частью парового потока, выходящего из последней ступени, устройства ввода пароводяных и паровоздушных потоков в конденсатор, установленные в зоне регенеративного подогрева под его трубным пучком и снабженные ограждающими элементами, предотвращающими вынос капельной влаги в паровое пространство конденсатора, кольцевой коллектор с форсунками выполнен из двух отдельных полукольцевых частей, установленных соответственно в верхней и нижней половинах выходного патрубка, имеющих входы и выходы охлаждающей воды за пределами выходного патрубка, причем выход из одной полукольцевой части соединен с входом в другую полукольцевую часть трубопроводом с разъемными соединениями. Изобретение решает задачу снижения потерь теплоты в цикле паротурбинной установки, поддержания допустимого температурного режима части низкого давления и выходного патрубка средствами, позволяющими повысить технологичность и надежность турбоустановки в целом. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в конструкциях теплофикационных установок.

Известна теплофикационная паротурбинная установка, содержащая цилиндр низкого давления (ЦНД) с регулирующей диафрагмой (РД) части низкого давления (ЧНД), выходной патрубок турбины, соединяющий ЧНД с конденсатором [Бененсон Е.И., Иоффе Л.С. Теплофикационные паровые турбины. М.: Энергоатомиздат, 1986, c 118-119, рис 4,2., с 193-196, рис 5,21]. Для обеспечения надежной эксплуатации известной турбоустановки ее конструкцией предусмотрен гарантированный зазор между спицами поворотного кольца и торцами сопловых лопаток диафрагмы, а также система охлаждения, выполненная в виде коллекторов с форсунками, установленными в паровом пространстве выходного патрубка вблизи его выходного сечения.

К недостаткам известного технического решения следует отнести значительные (5-25 МВт) потери теплоты без выработки мощности последними ступенями в конденсаторе на режимах работы с закрытой РД. Кроме того, для поддержания необходимого температурного режима ЧНД и выходного патрубка в известной установке предусмотрена система охлаждения, выполненная в виде коллекторов с форсунками, установленными в паровом пространстве выходного патрубка вблизи его выходного сечения. При таком размещении системы охлаждения распыленная форсунками охлаждающая вода в виде неиспарившихся капель транспортируется имеющими место в этих условиях циркуляционными потоками к лопаткам последней ступени турбины, что приводит к их интенсивному эрозионному износу.

В качестве прототипа заявляемого изобретения рассматривается известная теплофикационная паротурбинная установка [Свидетельство на полезную модель №10220 РФ. MKM3 F01K 13/00, F01D 25/24. Теплофикационная паротурбинная установка / Е.И. Эфрос, В.П. Лагун, Л.Л. Симою, В.Ф. Гуторов, А.Г. Шемпелев. №98120007, заявл. 05.11.1998. Официальный бюллетень «Полезные модели. Промышленные образцы». 1999. №6. С. 55], содержащая цилиндр низкого давления с регулирующей диафрагмой части низкого давления, выходной патрубок, соединяющий часть низкого давления с конденсатором, оснащенным трубными пучками, устройством для охлаждения выходного патрубка турбины, устройство ввода пароводяных и паровоздушных потоков в конденсатор, причем поворотная и неповоротная части регулирующей диафрагмы выполнены с минимальным, технологически осуществимым зазором, исключающим вентиляционный пропуск пара, а устройство охлаждения выходного патрубка установлено концентрично относительно рабочего колеса за рабочими лопатками последней ступени и выполнено в виде коллектора с форсунками, установленными с возможностью взаимодействия распыляемой охлаждающей среды с наиболее горячей частью парового потока, выходящего из последней ступени, при этом устройства ввода пароводяных и паровоздушных потоков в конденсаторе установлены в зоне регенеративного подогрева под его трубным пучком и снабжены ограждающими элементами, предотвращающими вынос капельной влаги в паровое пространство конденсатора.

Недостатками данного технического решения являются:

- технологические трудности при монтаже кольцевого коллектора при изготовлении, монтаже и ремонтных работах. Монтаж сплошного кольцевого коллектора внутри выходного патрубка при закрытом цилиндре низкого давления затруднен, вследствие необходимости проведения сборочных работ в ограниченном пространстве, что снижает качество монтажа и затраты времени на его осуществление. Кроме того, при проведении ремонтных работ, сопровождающихся вскрытием ЦНД по горизонтальному разъему, возникают сложности при отделении его от верхней части выходного патрубка;

- невозможность устранения возможных протечек в разъемных соединениях внутри конденсатора в процессе его эксплуатации. При использовании дополнительных разъемных соединений внутри выходного патрубка повышается вероятность появления протечек в паровое пространство конденсатора охлаждающей воды, что может привести к попаданию воды в обратные циркуляционные потоки к лопаткам последней ступени, и их интенсивному эрозионному износу;

- ухудшенный тепло- и массообмен между охлаждаемой средой и охлаждающей средой, распыляемой форсунками, в случае использования воды на входе в форсунки воды с температурой, ниже чем на 20°С превышающей температуру насыщения при давлении в конденсаторе.

- не исключена возможность установки устройств ввода пароводяных и паровоздушных потоков в конденсатор в непосредственной близости от патрубков отсоса паровоздушной смеси. Такая установка может привести к поступлению в основные эжекторы паровоздушной смеси с повышенным парциальным давлением пара и, как следствие, к повышению давления всасывания эжектора, повышению давления в конденсаторе и потере мощности вырабатываемой турбоустановкой.

Таким образом, данная теплофикационная установка не обладает достаточной технологичностью и надежностью эксплуатации.

Заявляемое изобретение решает задачу снижения потерь теплоты в цикле паротурбинной установки (ПТУ), поддержания допустимого температурного режима ЧНД и выходного патрубка средствами, позволяющими повысить технологичность и надежность турбоустановки в целом.

С этой целью в заявляемой теплофикационной установке, содержащей цилиндр низкого давления с регулирующей диафрагмой части низкого давления, выполненной с минимальным, технологически осуществимым зазором, исключающим вентиляционный пропуск пара, часть низкого давления, выходной патрубок, соединяющий часть низкого давления с конденсатором, оснащенным трубными пучками, устройством для охлаждения выходного патрубка турбины, установленным концентрично относительно рабочего колеса, выполненным в виде кольцевого коллектора с форсунками, установленными с возможностью взаимодействия распыляемой охлаждающей среды с наиболее горячей частью парового потока, выходящего из последней ступени, устройства ввода пароводяных и паровоздушных потоков в конденсатор, установленные в зоне регенеративного подогрева под его трубным пучком, снабженные ограждающими элементами, предотвращающими вынос капельной влаги в паровое пространство конденсатора, кольцевой коллектор с форсунками выполнен из двух отдельных полукольцевых частей, установленных соответственно в верхней и нижней половинах выходного патрубка, имеющих входы и выходы охлаждающей воды за пределами выходного патрубка, причем выход из одной полукольцевой части соединен с входом в другую полукольцевую часть трубопроводом с разъемными соединениями.

В предлагаемой теплофикационной установке в качестве распыляемой охлаждающей воды используется основной конденсат турбины, имеющий температуру выше на 20°С и более, чем температура насыщения при давлении в конденсаторе.

Кроме того, устройства ввода пароводяных и паровоздушных потоков в конденсатор выполнены в виде горизонтальных коллекторов, установленных ниже трубных пучков в паровом отсеке конденсатора, наиболее удаленном от патрубка отсоса паровоздушной смеси.

Выполнение коллектора с форсунками из двух отдельных полукольцевых частей позволяет производить их установку независимо друг от друга как в соединенном состоянии верхних и нижних половин выходного патрубка, так и в разобранном его состоянии по горизонтальному разъему. Этим достигается технологичность паротурбинной установки при проведении первичного монтажа и ремонтов.

Наличие входов и выходов охлаждающей воды за пределами выходного патрубка и трубопровода, соединяющего выход одной полукольцевой части с входом другой с помощью разъемных соединений, обеспечивает эффективность контроля герметичности коллектора и устранения протечек, а также, при их наличии, исключает попадание воды внутрь выходного патрубка и, тем самым, устраняется возможность выноса эрозионно опасных капель воды в обратные циркуляционные потоки к лопаткам последней ступени. Этим достигается повышенная надежность предлагаемого технического решения.

Как показали проведенные исследования, использование в качестве распыляемой охлаждающей воды основного конденсата турбины, имеющего температуру выше на 20°С и более, чем температура насыщения при давлении в конденсаторе, позволяет существенно улучшить качество распыла воды форсунками и, тем самым, интенсифицировать процессы тепло- и массообмена между охлаждающей средой и горячей частью парового потока, выходящего из последней ступени. Этим достигается эффективность работы турбоустановки.

Установка устройств ввода пароводяных и паровоздушных потоков в паровом отсеке конденсатора, наиболее удаленном от патрубка отсоса паровоздушной смеси, обеспечивает наиболее полную конденсацию пара, образующегося при вводе на трубных пучках конденсатора, исключает его попадание в трубопровод отсоса паровоздушной смеси на основные эжекторы и, тем самым, предотвращает повышение давления в конденсаторе. Выполнение устройств ввода в виде горизонтальных коллекторов, установленных ниже трубных пучков, позволяет более равномерно распределить подаваемые потоки по длине трубного пучка и улучшить деаэрацию конденсата, стекающего с трубного пучка. Этим достигается повышенная эффективность полезной модели.

В целом представленная совокупность признаков заявляемого решения обеспечивает повышение технологичности проведения монтажных и ремонтных работ, а также надежности и эффективности турбоустановки.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, представленными на фиг. 1, 2, 3,

Теплофикационная паротурбинная установка содержит (см. фиг. 1) цилиндр низкого давления (ЦНД) 1 с регулирующей диафрагмой (РД) 2 части низкого давления (ЧНД) 3 и выходной патрубок 4, соединяющий ЧНД 3 с конденсатором, 5, оснащенным трубными пучками 6. РД 2 состоит из поворотной части 7 и неповоротной части 8, зазор δ между которыми выполнен с минимальным (стремящимся к нулю), технологически осуществимым зазором, исключающим вентиляционный пропуск пара.

В ЧНД 3 установлено рабочее колесо 9 последней ступени турбины с рабочими лопатками 10. Кольцевой коллектор 11 с форсунками 12 установлен за лопатками 10 концентрично рабочему 9. Форсунки 12 установлены таким образом, что распыляемая ими охлаждающая вода (среда) взаимодействует с наиболее горячей внешней частью теплового потока, выходящего из рабочего колеса 9 последней ступени ЧНД 3.

Кольцевой коллектор 11 с форсунками 12 выполнен из двух отдельных полукольцевых частей - верхней 13 и нижней 14, установленных соответственно в верхней и нижней (относительно разъема) половинах выходного патрубка 4 (см. фиг. 2). Входные и выходные сечения полукольцевых частей 13 и 14 выведены за пределы наружной поверхности выходного патрубка 4, причем выход охлаждающей воды из одной полукольцевой части соединен с ее входом в другую полукольцевую часть трубопроводом 15 с помощью разъемных соединений 16. Вход воды в верхнюю полукольцевую часть 13 через вентиль 17 соединен трубопроводом 18 с линией основного конденсата (на чертеже не показано) после четвертого (по ходу конденсата через систему регенеративного подогрева) подогревателя низкого давления (ПНД-4). На выходе из нижней полукольцевой части установлен вентиль 19.

Кроме того, паротурбинная установка оснащена устройствами ввода пароводяных и паровоздушных потоков (см. фиг. 3), выполненными в виде горизонтальных коллекторов 20, установленных ниже трубных пучков 6, в паровом отсеке 21 конденсатора 5, наиболее удаленном от патрубков отсоса паровоздушной смеси 22.

Установка работает следующим образом.

При переводе теплофикационной паротурбинной установки на режим работы по тепловому графику закрывают РД 2 ЧНД 3. При этом прекращается подача пара из ЦНД 1 в конденсатор 5, а в выходном патрубке возникают обратные циркуляционные потоки, направленные из конденсатора 5 в прикорневую зону лопаток 10 рабочего колеса 9 последней ступени.

С целью предотвращения перегрева рабочих лопаток 10 и выходного патрубка 4 открытием входного вентиля 17 и выходного вентиля 19 по трубопроводу 18 подают охлаждающую воду в верхнюю полукольцевую часть 13 коллектора 11. Из полукольцевой части 13 по трубопроводу 15 охлаждающая вода поступает в нижнюю полукольцевую часть 14 коллектора 11. После заполнения коллектора вентиль 19 закрывают. Подаваемая перегретая относительно температуры насыщения в конденсаторе 5 более чем на 20°С охлаждающая вода при прохождении через форсунки 12 частично испаряется, обеспечивая тонкий ее распыл, а образовавшаяся при этом охлаждающая среда взаимодействует с потоком горячего пара, выходящего из последней ступени ЧНД 3. В результате такого взаимодействия происходит испарение охлаждающей воды и охлаждение вышеупомянутого потока, что обеспечивает допустимое температурное состояние выходного патрубка 4, который омывается этим потоком. Одновременно снижается температура пара, поступающего в ступени ЧНД 3 с обратным потоком, что обеспечивает допустимое тепловое состояние элементов проточной части низкого давления.

Пароводяные и паровоздушные потоки из системы регенеративного подогрева и системы подогрева сетевой воды через расположенные ниже трубных пучков 6 горизонтальные коллекторы 20 подаются в паровой отсек 21 конденсатора 5, наиболее удаленный от патрубков отвода паровоздушной смеси 22. Такая подача обеспечивает дополнительный равномерный подвод теплоты в зону под трубными пучками, уменьшает переохлаждение конденсата, улучшает его деаэрацию и исключает попадание паровоздушной смеси с повышенным содержанием пара в патрубки отсоса паровоздушной смеси 22 на основные эжекторы-турбоустановки.

1. Теплофикационная паротурбинная установка, содержащая цилиндр низкого давления с регулирующей диафрагмой части низкого давления, выполненной с минимальным, технологически осуществимым зазором, исключающим вентиляционный пропуск пара, часть низкого давления, выходной патрубок, соединяющий часть низкого давления с конденсатором, оснащенным трубными пучками, устройством для охлаждения выходного патрубка турбины, установленным концентрично относительно рабочего колеса, выполненным в виде кольцевого коллектора с форсунками, установленными с возможностью взаимодействия распыляемой охлаждающей среды с наиболее горячей частью парового потока, выходящего из последней ступени, устройства ввода пароводяных и паровоздушных потоков в конденсатор, установленные в зоне регенеративного подогрева, снабженные ограждающими элементами, предотвращающими вынос капельной влаги в паровое пространство конденсатора, отличающаяся тем, что кольцевой коллектор с форсунками выполнен из двух отдельных полукольцевых частей, установленных соответственно в верхней и нижней половинах выходного патрубка, имеющих входы и выходы охлаждающей среды – воды, за пределами выходного патрубка, причем выход из одной полукольцевой части соединен с входом в другую полукольцевую часть трубопроводом с помощью разъемных соединений.

2. Теплофикационная паротурбинная установка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве распыляемой охлаждающей среды используется основной конденсат турбины, имеющий температуру более чем на 20°C выше температуры насыщения при давлении в конденсаторе.

3. Теплофикационная паротурбинная установка по п. 1, отличающаяся тем, что устройства ввода пароводяных и паровоздушных потоков в конденсатор выполнены в виде горизонтальных коллекторов, установленных ниже трубных пучков конденсатора на наиболее удаленном расстоянии от патрубков отсоса паровоздушной смеси.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конденсаторам смешения и подогревателям раствора. .

Изобретение относится к вакуумным деаэрационным установкам, как один из их элементов. .

Изобретение относится к области тепломассопереносу, в частности к технике конденсации пара контактным способом, и может применяться в теплоэнергетике, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области энергетики и химической технологии, в частности, к конструкции контактного конденсатора пара, например для конденсации сбросного пара из парогенератора.

Изобретение относится к контактным теплообменникам газ-жидкость, в частности к контактным конденсаторам, и может найти применение для конденсации залповых выбросов больших количеств пара в микробиологической и гидролизной промышленности - при выгрузке лигнина, в тепловой и атомной энергетике, в химической и других отраслях промышленности - при аварийных выбросах водяного пара, других паров и парогазовых смесей.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в опреснительных установках. .

Газотурбинный двигатель включает внешний кожух, канал для отвода выхлопных газов, охлаждающий канал, панельную структуру и воздуховод. Канал для отвода выхлопных газов расположен внутри внешнего кожуха и содержит внешнюю и внутреннюю стенки канала, формирующие кольцевой проход и распложенные радиально внутрь от внешнего кожуха.

Диффузор // 2637421
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к выхлопным диффузорам турбомашин. Диффузор содержит внешний обвод 1, выполненный коническим, на внутренней стороне которого выполнено оребрение, содержащее основные ребра 2 и вспомогательные ребра 3.

Изобретение призвано предложить решение, препятствующее обратному нагнетанию горячего потока в периферическое отверстие, образованное между выпускной трубой и выпускным патрубком выпускного тракта газовой турбины.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в энергоблоках с паротурбинными установками (ПТУ), имеющими выхлоп в конденсатор. Предложен двухпоточный цилиндр низкого давления (ЦНД) паровой турбины, соединенный с входным патрубком конденсатора, включающий корпус, расположенные по его концам входные патрубки, лабиринтовые концевые уплотнения и облопаченный ротор, опирающийся на подшипники, соединенный с генератором и содержащий группу влажнопаровых ступеней прямого, направленного в сторону генератора, потока пара с выхлопным осерадиальным диффузором и группу влажнопаровых ступеней обратного потока с выхлопным осерадиальным диффузором, при этом диффузоры расположены внутри выхлопного патрубка ЦНД, соединенного с входным патрубком конденсатора, находящимся под вакуумом, и образованы парой кольцевых лопастей, осуществляющих конфузорный поворот потока от осевого направления к радиальному, внешние лопасти заканчиваются радиальными стенками, перпендикулярными оси вращения, ограничивающими осевой размер выхлопной части осерадиальных диффузоров и образующими объединенную выхлопную часть осерадиальных диффузоров обеих групп ступеней, кроме этого выхлопной патрубок и выхлопные части диффузоров, ограниченные радиальными стенками и размещенные внутри выхлопного патрубка, расположены в средней части ЦНД, а внутренняя образующая лопасти со стороны потока выполнена с прямоугольными уступами.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при конструировании и изготовлении паровых турбин для тепловых и атомных электростанций.

Изобретение относится к энергетическому, транспортному и авиационному двигателестроению и может быть использовано в технических объектах, где в качестве источника энергии целесообразно использовать высокотемпературную высокооборотную центростремительную турбину с небольшим объемным расходом рабочего тела.

Конструкция турбомашины с теплообменником, интегрированным в выпускной газовоздушный тракт (10) потока горячих газов (1) турбомашины, отличающаяся тем, что элементы теплообмена (60, 60а-60i; 9), установленные в одном из элементов (11, 14, 14а, 14b, 15, 16, 16а, 16b, 18, 18а, 18с) выпускного газовоздушного тракта (10), выполнены с возможностью направлять часть потока горячих газов (1), проходящую через элементы теплообмена, с последующим использованием остаточной тепловой энергии указанной части потока горячих газов (1) для увеличения мощности на валу (30, 31) турбомашины (20, 20а, 20b), оставляя большую часть потока горячих газов (1) невозмущенной.

Изобретение относится к системам очистки от оксидов азота газов и может быть использовано для очистки выхлопных газов газотурбинных двигателей, например, газоперекачивающих агрегатов, газотурбинных электростанций.

Глушитель предназначен для снижения шума выхлопной струи пара. Глушитель состоит из верхней и нижней ступеней.

Концевые бандажи (411) на лопатках (419) последней ступени конденсационной паровой турбины (410) могут создавать значительное препятствие и образовывать завихрение у стенки паронаправляющей (423, 424) диффузора (300), что приводит к отрыву потока пара от указанной стенки паронаправляющей.

Изобретение относится к держателю трубы для отвода насыщенного маслом воздуха турбогенератора. Держатель (5), выполненный с возможностью удержания трубы (4) для отвода насыщенного маслом воздуха турбогенератора, содержащий внутреннюю кольцевую в радиальном направлении часть (9, 10), выполненную с возможностью монтажа вокруг упомянутой трубы (4), и лопатки (11), наклоненные по отношению к осевому направлению кольцевой части (9, 10) и по отношению к радиальной плоскости. При этом наружная в радиальном направлении периферия (12) лопаток (11) выполнена с возможностью закрепления на реактивном сопле (1) турбогенератора. Также представлены турбогенератор и его узел. Изобретение позволяет получить держатель, который имеет относительно небольшой вес, является недорогим, обеспечивает прохождение воздуха через реактивное сопло и надлежащим образом выдерживает эффекты термического расширения, которые могут возникать при работе, полностью обеспечивая свою функцию опоры трубы. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в конструкциях теплофикационных установок. В теплофикационной установке, содержащей цилиндр низкого давления с регулирующей диафрагмой части низкого давления, выполненной с минимальным, технологически осуществимым зазором, исключающим вентиляционный пропуск пара, часть низкого давления, выходной патрубок, соединяющий часть низкого давления с конденсатором, оснащенным трубными пучками, устройством для охлаждения выходного патрубка турбины, установленным концентрично относительно рабочего колеса, выполненным в виде кольцевого коллектора с форсунками, установленными с возможностью взаимодействия распыляемой охлаждающей среды с наиболее горячей частью парового потока, выходящего из последней ступени, устройства ввода пароводяных и паровоздушных потоков в конденсатор, установленные в зоне регенеративного подогрева под его трубным пучком и снабженные ограждающими элементами, предотвращающими вынос капельной влаги в паровое пространство конденсатора, кольцевой коллектор с форсунками выполнен из двух отдельных полукольцевых частей, установленных соответственно в верхней и нижней половинах выходного патрубка, имеющих входы и выходы охлаждающей воды за пределами выходного патрубка, причем выход из одной полукольцевой части соединен с входом в другую полукольцевую часть трубопроводом с разъемными соединениями. Изобретение решает задачу снижения потерь теплоты в цикле паротурбинной установки, поддержания допустимого температурного режима части низкого давления и выходного патрубка средствами, позволяющими повысить технологичность и надежность турбоустановки в целом. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх