Многоступенчатая паровая турбина для генерирования электроэнергии

Изобретение относится к паровой турбине (10), имеющей множество ступеней и содержащей множество точек (12) впуска, соединенных с множеством линий (21) впуска, подающую линию (20), соединенную с множеством линий (21) впуска, и по меньшей мере одну линию (22) отбора, отходящую от промежуточной ступени турбины (10). По меньшей мере одна перепускная линия (24) соединяет по текучей среде линии (21) впуска и по меньшей мере одну линию (22) отбора для обхода паровой турбины (10), и, далее, выполнена с возможностью увеличивать пропускную способность паровой турбины (10), при измерении на подающей линии (20) перед перепускной линией (24) по сравнению с множеством точек (12) доступа. Преимущество, создаваемое перепускной линией, заключается в простоте, требующей минимум расходов и небольших усилий на обслуживание. Кроме того, она может устранить потребность в управляющей ступени или в предохранительных клапанах и для работы не требует внимания оператора или дорогих систем управления. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится по существу к многоступенчатым паровым турбинам, применяемым для генерирования электроэнергии и, более конкретно, к конфигурациям паровой турбины, которые изменяют пропускную способность паровой турбины.

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Паровая электростанция по существу содержит парогенератор и последовательность паровых турбин разного давления, при этом параметры пара на входе первой турбины зависят фактически параметров парогенератора. Хотя характеристика парогенератора и паровой турбины можно изначально согласовать для получения оптимальных характеристик, со временем характеристики парогенератора типично снижаются, что приводит к снижению давления пара на паровой турбине для данной тепловой нагрузки. Кроме того можно эксплуатировать установку при более высокой тепловой нагрузке, чем первоначально рассчитывалось. Оба этих обстоятельства могут привести к необходимости повышения пропускной способности. Способом решения этой проблемы является изначально заложить высокую пропускную способность паровой турбины. Однако, если изначально проектируется паровая турбина с высокой пропускной способностью, на начальном этапе может потребоваться существенное дросселирование регулирующих клапанов турбины, что приводит к снижению кпд установки. Таким образом, необходимо найти альтернативу.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагается паровая турбина, предназначенная для создания простого средства увеличения пропускной способности.

Решение описанной проблемы предлагается с помощью предмета независимого пункта формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы приведены преимущественные варианты.

Согласно одному общему аспекту изобретения предлагается паровая турбина, имеющая множество ступеней, вход, питающую линию, соединенную с множеством точек впуска множеством линий впуска, и выполненная с возможностью направлять пар в паровую турбину, по меньшей мере одну линию отбора, отходящую от промежуточной ступени паровой турбины и выполненную с возможностью отбирать пар из паровой турбины, а также перепускную линию. Перепускная линия соединяет по текучей среде по меньшей мере одну впускную линию с по меньшей мере одной выпускной линией так, чтобы обойти паровую турбину и, далее, выполнена с возможностью повышения пропускной способности паровой турбины, измененной на питающей линии, по сравнению с впуском.

Другие аспекты изобретения могут включать один или более из следующих признаков. Перепускная линия имеет внутреннее сопротивление потоку так, чтобы при использовании перепускная линия повышала пропускную способность паровой турбины по меньшей мере на 1-5 об.%. Перепускная линия содержит диафрагму. Перепускная линия содержит струевыпрямитель. Турбина содержит регулирующий/стопорной клапан в каждой из множества впускных линий, при этом перепускная линия соединена по текучей среде с по меньшей мере одной впускной линией в точке соединения расположенной между регулирующим/стопорным клапаном и точкой впуска. Соединительная точка выполнена как нижняя точка по меньшей мере одной впускной линии, чтобы иметь возможность дренировать конденсат из множества впускных линий через перепускную линию.

Другой общий аспект настоящего изобретения относится к способу повышения пропускной способности паровой турбины по меньшей мере на 1 об.%. Способ содержит этапы, на которых создают множество впускных линий для подачи пара в паровую турбину, и линию отбора для отбора пара из промежуточной ступени паровой турбины, после чего соединяют по текучей среде по меньшей мере одну впускную линию с линией отбора с помощью перепускной линии для обхода паровой турбины. Перепускная линия имеет стопорной клапан и дренажную байпасную линию, соединенную до и после стопорного клапана, чтобы обеспечить возможность непрерывно дренировать перепускную линию, когда стопорной клапан находится в закрытом положении.

Другие аспекты способа могут содержать один или более из следующих признаков. Калибруют перепускную линию в дополнение к увеличению пропускной способности для дренирования соответствующих впускных линий. Устанавливают стопорной клапан в перепускной линии и в дренажной байпасной линии, соединенной до и после стопорного клапана для пропускания потока конденсата через перепускную линию, когда стопорной клапан находится в закрытом положении. Открывают топорной клапан, когда нагрузка паровой турбины превышает 95%, предпочтительно от 95% до 100% от номинальной нагрузки.

Другой целью настоящего изобретения является устранение или, по меньшей мере, уменьшение недостатков и дефектов прототипа для узлов базовой нагрузки, существенно улучшая характеристики.

Другие аспекты и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из нижеследующего описания со ссылками на приложенные чертежи, иллюстрирующие примеры вариантов настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее следует более подробное описание варианта настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи, где:

Фиг. 1 - схематический вид иллюстративного варианта паровой турбины по настоящему изобретению, имеющего перепускную линию.

Фиг. 2 - схематический вид паровой турбины другого иллюстративного варианта паровой турбины, в котором перепускная линия имеет стопорной клапан и дренажную байпасную линию.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Далее следует описание иллюстративных вариантов настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями. В нижеследующем описании для целей пояснения приведены различные конкретные детали для получения полного понимания изобретения. Однако настоящее изобретение может быть реализовано и без этих конкретных деталей и не ограничивается описанными иллюстративными вариантами.

В настоящем описании используется термин "пропускная способность". В данном контексте "пропускная способность" определяется как способность пропускания потока паровой турбиной в терминах ее способности принимать объемный поток пара.

Иллюстративный вариант, показанный на фиг. 1, содержит многоступенчатую паровую турбину 10 с подающей линией 20, выпускной линией 22 и перепускной линией 24.

Подающая линия 20 моет иметь множество точек впуска в паровую турбину 10, благодаря наличию одной или более впускной линии 21, соединенной с паровой турбиной 10 в точках 12 впуска, расположенных на входном конце паровой турбины 10. Как известно специалистам, подающая линия 20 также может содержать регулирующие/стопорные клапаны 16, расположенные во впускных линиях 21 перед точками 12 впуска, а также дренажные линии для слива конденсата.

Линия 22 отбора соединена с промежуточной ступенью паровой турбины 10, которая расположена между точками 12 впуска паровой турбины и выпуском 14, откуда пар выпускается из паровой турбины 10 и далее направляется на промежуточный пароперегреватель или на паровую турбину более низкого давления. Линия 22 отбора может иметь выпуск в любую известную приемную емкость, включая подогреватель питательной воды или подогреватель-влагоотделитель.

Перепускная линия 24 соединяет по текучей среде подающую линию 20 с линией 22 отбора так, чтобы обойти паровую турбину 10. В иллюстративном варианте перепускная линия 24 выполнена с возможностью учитывать максимальный ожидаемый расход через перепускную линию 24 в течение срока службы паровой турбины 10, что в иллюстративном варианте позволяет увеличить пропускную способность паровой турбины 10 по меньшей мере на 1-5 об.%, при измерении полного расхода по подающей линии 20, который является комбинацией расхода по перепускной линии 24 и расхода через точки 12 впуска. Это достигается за счет конфигурации сопротивления потоку перепускной линии 24, при этом сопротивление потоку определяется такими признаками, как внутренний диаметр, шероховатость внутренней поверхности, внутренние ограничения потоку и протяженность трубы включая колена.

В иллюстративном варианте перепускная линия 24 за счет калибровки выполнена с возможностью выполнять двойную функцию: играть роль дренажной линии для слива конденсата из впускной линии 21 и повышать пропускную способность паровой турбины 10. В такой конфигурации перепускная линия 24 может заменить существующую дренажную линию.

Для ограничения и регулирования расхода через перепускную линию в иллюстративном варианте имеется диафрагма 30, размер которой можно заранее рассчитать на основе ожидаемого состояния пара. В другом иллюстративном варианте перепускная линия 24 содержит струевыпрямитель 32 с одной или более диафрагмами 30, которые могут ограничивать поток эквивалентно единственной диафрагме 30. При нормальном состоянии пара диафрагма 30 предназначена для пропускания нормального дренажного потока. Когда состояние установки достигает уровня, при котором требуемая пропускная способность превышает фактическую пропускную способность турбины, диафрагму 30 заменяют увеличенной диафрагмой 30, предназначенной для пропускания требуемого расхода пара в дополнение к нормальному дренажному расходу. Если ожидаемые нормальные условия не материализуются, или если нормальные условия меняются, выходя за ожидаемые пределы, можно выполнить такую же операцию замены на диафрагму соответствующего размера.

Преимущество, создаваемое перепускной линией 24 заключается в простоте, требующей минимум расходов и небольших усилий на обслуживание. Кроме того, она может устранить потребность в управляющей ступени или в предохранительных клапанах и для работы не требует внимания оператора или дорогих систем управления. Дополнительно, расход перепускной линии может уменьшить потребность в отбираемом расхода от турбины и, тем самым позволяет паровой турбине 10 генерировать дополнительную электроэнергию за счет восстановления части выходной производительности паровой турбины 10, несмотря на ухудшенное состояние пара.

Иллюстративный способ повышение пропускной способности паровой турбины 10 по меньшей мере на 1 об.% содержит этапы, на которых создают подающую линию 20 для подачи пара в паровую турбину 10, и линию 22 отбора для отбора пара с промежуточной ступени паровой турбины 10, а затем соединяют по текучей среде подающую линию 10 с линией 22 отбора перепускной линией так, чтобы обойти паровую турбину 10.

Иллюстративный вариант, показанный на фиг. 2, далее содержит стопорной клапан 18 в перепускной линии 24, и дренажную байпасную линию 26, которая соединена с точками до и после стопорного клапана 18. Эти точки соединения байпасной линии 26 позволяют пропускать поток конденсата по перепускной линии 24, даже когда стопорной клапан 18 находится в закрытом положении. Такая конструкция может давать преимущества в установках, которые работают только при частичной базовой нагрузке. Например, во время работы при частичной базовой нагрузке, частичная нагрузка на паровую турбину 10 с открытым стопорным клапаном 18 может привести к снижению кпд цикла турбины. Эту проблему можно решить, закрыв стопорной клапан 18 и, затем, открыв стопорной клапан 18, когда нагрузка на турбину составит 95-100% от номинальной нагрузки. Таким образом, пропускную способность паровой турбины 10 можно легко и быстро регулировать для согласования с нагрузкой на паровую турбину 10.

Этот иллюстративный способ имеет дополнительное преимущество, являясь простым и недорогим модернизационным решением, которое не требует адаптации турбины, ее системы управления или изменения эксплуатационных операций.

Хотя настоящее изобретение было показано и описано на примере, считающимся наиболее практичным, следует понимать, что настоящее изобретение может быть реализовано и в других конкретных формах. Описанные варианты во всех отношениях следует считать иллюстративными, а не ограничивающими. Объем изобретения определяется приложенной формулой, а не вышеприведенным описанием и включает все изменения, входящие в смысл и объем изобретения.

ССЫЛОЧНЫЕ ПОЗИЦИИ НА ЧЕРТЕЖАХ

10 - паровая турбина

12 - точка впуска

14 - выпуск

16 - регулирующий/стопорной клапан

18 - стопорной клапан

20 - подающая линия

22 - линия отбора

24 - перепускная линия

26 - байпасная линия

30 - диафрагма

32 – струевыпрямитель.

1. Паровая турбина (10), имеющая множество ступеней, содержащая:

множество точек (12) впуска, соединенных по текучей среде с множеством линий (21) впуска;

подающую линию (20), соединенную по текучей среде с множеством линий (21) впуска;

линию (22) отбора, отходящую от промежуточной ступени паровой турбины (10) для отбора пара из паровой турбины; и

перепускную линию (24), содержащую диафрагму (30) и соединенную по текучей среде с одной из множества линий (21) впуска и линией (22) отбора для обхода паровой турбины (10) для повышения пропускной способности паровой турбины (10), измеренной на подающей линии (20) перед перепускной линией (24) по сравнению с множеством точек (12) впуска,

при этом перепускная линия (24) имеет такое внутреннее сопротивление потоку, что при эксплуатации эта перепускная линия (24) повышает пропускную способность в диапазоне от 1 об.% до 5 об.%.

2. Турбина по п. 1, также содержащая регулирующий/стопорной клапан (16) в каждой из линий (21) впуска, при этом перепускная линия (24) соединена по текучей среде с упомянутой линией (21) впуска в точке соединения, расположенной между регулирующим стопорным клапаном (16) и точкой (12) впуска.

3. Турбина по п. 2, в которой точка соединения сконфигурирована как низкая точка линии (21) впуска для обеспечения возможности дренажа конденсата из линии (21) впуска через перепускную линию (24).

4. Турбина по любому из пп. 1-3, в которой перепускная линия (24) также содержит струевыпрямитель (32), при этом упомянутая диафрагма (30) является частью последовательности диафрагм, расположенной в струевыпрямителе (32).

5. Турбина по любому из пп. 1-3, в которой перепускная линия (24) также содержит:

стопорной клапан (18); и

дренажную байпасную линию (26), соединенную до и после стопорного клапана (18) так, чтобы пропускать поток конденсата через перепускную линию (24), когда стопорной клапан (18) находится в закрытом положении.

6. Способ повышения пропускной способности паровой турбины (10), содержащий этапы, на которых:

создают подающую линию (20), соединенную по текучей среде с множеством впускных линий (21) для подачи пара в паровую турбину (10) в точках (12) впуска, и линию (22) отбора для отбора пара из промежуточной ступени паровой турбины (10),

соединяют по текучей среде одну из множества линий (21) впуска с линией (22) отбора перепускной линией (24) для обхода паровой турбины (10), и

обеспечивают такое внутреннее сопротивление потоку перепускной линии (24), что при эксплуатации эта перепускная линия (24) повышает пропускную способность в диапазоне от 1 об.% до 5 об.%;

при этом пропускную способность паровой турбины (10) измеряют на подающей линии (20) перед перепускной линией (24).

7. Способ по п. 6, при котором этап, на котором соединяют по текучей среде одну из линий (21) впуска с линией (22) отбора, также содержит этап, на котором калибруют перепускную линию (24) для удаления конденсата из линии (21) впуска в дополнение к повышению пропускной способности.

8. Способ по п. 6, также содержащий этапы, на которых:

создают стопорной клапан (18) в перепускной линии;

создают дренажную байпасную линию (26), соединенную до и после стопорного клапана (18) для пропускания потока конденсата по перепускной линии (24), когда стопорной клапан (18) находится в закрытом положении,

открывают стопорной клапан (18), когда нагрузка на паровую турбину (10) находится в диапазоне от 95% до 100% от номинальной нагрузки.