КОНДЕНСАТОР ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 1994 года по МПК F28G9/00 

Изобретение относится к конденсационным установкам паровых турбин и может быть использовано в теплоэнергетике для очистки трубок и повышения вакуума в конденсаторах турбин на тепловых электростанциях.

Известна система очистки внутренней поверхности теплообменных аппаратов, содержащая напорный трубопровод для подачи охлаждающей воды, байпасный трубопровод с устройством для формирования ледяных элементов, сливной водовод, соединенный с выходной камерой теплообменника и эжектором циркуляционной системы, и воздушный трубопровод с вихревой трубой и патрубками горячего и холодного воздуха, при этом патрубок горячего воздуха подсоединен к сливному трубопроводу эжектора циркуляционной системы и снабжен охлаждающей камерой.

Недостатком данной системы является низкая эффективность очистки трубок теплообменника из-за недостаточно глубокого охлаждения воздуха в вихревой трубе, так как патрубок горячего воздуха вихревой трубы охлаждается смесью воды с горячим воздухом и небольшим количеством ледяных элементов, отобранных эжектором циркуляционной системы из сливного трубопровода теплообменника. Наличие байпасного трубопровода в системе очистки создает гидравлические потери напора в трубопроводах подачи воды к устройству для формования ледяных элементов и отвода их в теплообменный аппарат, что приводит к снижению эффективности системы очистки. Наличие камеры охлаждения патрубка горячего воздуха вихревой трубы, расположенной на сливном трубопроводе эжектора циркуляционной системы, повышает его гидравлическое сопротивление, что может привести к срыву всаса эжектора и "завоздушиванию" теплообменного аппарата.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является система очистки внутренней поверхности трубок теплообменников с напорным и сливным трубопроводами, содержащая устройство для формования ледяных элементов в виде струйных аппаратов, вихревую трубу, эжектор циркуляционной системы, корпус которого соединен со сливным трубопроводом, а сопло - с патрубком горячего воздуха, при этом струйные аппараты размещены в напорном трубопроводе перед входной камерой теплообменника, а патрубок горячего воздуха размещен в сливном трубопроводе.

Недостатком данной системы является неполная эффективность процесса очистки трубок конденсатора из-за недостаточно низких температур горячего и холодного воздуха, так как охлаждению подвергается лишь одна часть вихревой трубы (патрубок горячего воздуха) смесью воды с небольшим количеством ледяных элементов, неравномерно распределенных в сечении сливного водовода. Из-за подачи недоохлажденного горячего воздуха в рабочее сопло эжектора циркуляционной системы снижается его производительность, снижается скорость процесса очистки трубок, а следовательно, снижается эффективность работы конденсатора в целом.

Недостатком прототипа также является неполное использование низкотемпературного холодного воздуха как для очистки трубок непосредственно, так и для образования более глубокого вакуума в паровых пространствах конденсаторов турбин.

Задачей изобретения является совершенствование конденсатора парой турбины. Технический результат заключается в более эффективной очистке трубок, образовании более глубокого вакуума в паровом пространстве конденсатора и снижении тепловых потерь в цикле паротурбинной установки.

Сущность изобретения состоит в том, что в конденсаторе паровой турбины, содержащем напорный и сливной трубопроводы, выходную камеру, эжектор циркуляционной системы, вихревую трубу с патрубками горячего и холодного воздуха, струйные аппараты для формования ледяных элементов, установленные в напорном трубопроводе, основной эжектор, соединенный с конденсатором трубопроводом паровоздушной смеси, вихревая труба с патрубками горячего и холодного воздуха расположена непосредственно на выходе выходной камеры конденсатора в верхней ее части, перпендикулярно оси сливного трубопровода, при этом в вертикальной части трубопровода отсоса паровоздушной смеси конденсатора установлен охладитель, соединенный на входе с патрубком холодного воздуха вихревой трубы, а выход воздуха из охладителя соединен со струйными аппаратами.

Расположение вихревой трубы с патрубками горячего и холодного воздуха непосредственно на выходе выходной камеры конденсатора в верхней ее части, перпендикулярно оси сливного трубопровода, увеличивает интенсивность охлаждения вихревой трубы с трубопроводом исходного воздуха водовоздушной смесью с не растаявшими в трубках конденсатора ледяными элементами за счет торможения ледяных элементов, движущихся в верхних слоях водовоздушного потока, корпусом вихревой трубы. В результате в зоне вихревой трубы происходит более полное таяние ледяных элементов, что приводит к снижению температуры исходного воздуха и снижению температур горячего и холодного воздуха, выходящего из вихревой трубы. Более низкая температура горячего воздуха, поступающего в эжектор циркуляционной системы в качестве рабочей среды, повышает его производительность и увеличивает скорость процесса очистки трубок, что способствует повышению вакуума в конденсаторе паровой турбины.

Установка охладителя на трубопроводе отсоса паровоздушной смеси из конденсатора с подачей в него холодного воздуха из вихревой трубы с температурой более низкой по сравнению с температурами рабочей воды в основном эжекторе, охлаждающей воды в конденсаторе и поступающего в него отработанного пара в турбине, приводит к конденсации пара из паровоздушной смеси, отсасываемой основным эжектором из парового пространства конденсатора. При этом снижается гидравлическое сопротивление в основном эжекторе, повышается его производительность, что способствует поддержанию более глубокого вакуума в конденсаторе.

Размещение охладителя на вертикальной части трубопровода отсоса паровоздушной смеси способствует самопроизвольному стеканию сконденсировавшегося в охладителе пара по трубопроводу в конденсатосборник и возврату конденсата в цикл паротурбинной установки, уменьшая тем самым тепловые потери конденсатора.

Предлагаемое техническое решение с установкой охладителя на вертикальной части трубопровода отсоса паровоздушной смеси из конденсатора устраняет эти потери, повышая эффективность работы конденсатора и паровой турбины в целом.

На фиг. 1 приведена схема конденсатора паровой турбины; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.

Конденсатор 1 паровой турбины содержит напорный 2 и сливной 3 трубопроводы, выходную камеру 4 с выходом 5, эжектор 6 циркуляционной системы, вихревую трубу 7 с патрубками горячего 8 и холодного 9 воздуха, струйные аппараты 10 для формования ледяных элементов, основной эжектор 11 для отсоса паровоздушной смеси из парового пространства 12 конденсатора, соединенный с конденсатором трубопроводом 13 паровоздушной смеси. На вертикальной части 14 трубопровода 13 установлен охладитель 15, соединенный на входе трубопроводом 16 с патрубком 9 холодного воздуха вихревой трубы 7, а выход воздуха из охладителя соединен трубопроводом 17 со струйными аппаратами 10. Слив конденсата из охладителя осуществляется в конденсатосборник 18. Вихревая труба 7 соединена с трубопроводом 19 подвода сжатого воздуха.

Работа конденсатора паровой турбины в процессе очистки внутренней поверхности трубок осуществляется следующим образом.

Охлаждающую циркуляционную воду с температурой 2. . . 25^оС подают по напорному трубопроводу 2 в трубки конденсатора 1. По трубопроводу 19 в вихревую трубу 7 подают сжатый воздух с температурой 20. . . 30^оС. В вихревой трубе происходит его температурное разделение на горячий, с температурой 110. . . 115^оС, и холодный, с температурой минус 5. . . минус 10^оС, потоки. Через патрубок 9 холодный воздух подают по трубопроводу 16 в охладитель 15 паровоздушной смеси, отсасываемой основным эжектором 11 из парового пространства 12 конденсатора 1. При этом происходит конденсация пара из паровоздушной смеси и стекание конденсата по вертикальной части 14 трубопровода 13 в конденсатосборник 18. Отработанный в охладителе 15 воздух по трубопроводу 17 подают в струйные аппараты. При движении воды и холодного воздуха в пазах струйных аппаратов происходит формование ледяных элементов, которые вместе с холодным воздухом поступают в трубки конденсатора 1, осуществляя их очистку от отложений.

Горячий воздух из патрубка 8 вихревой трубы 7 подают в сопло эжектора 6, который отсасывает часть водовоздушной смеси из выходной камеры конденсатора 1 на сливе, понижая в ней давление, что увеличивает скорость движения очищающей среды и повышает качество очистки трубок.

Водовоздушная среда и не растаявшие в трубках конденсатора ледяные элементы, двигаясь в верхних слоях смеси, смывают вихревую трубу 7, расположенную на выходе 5 выходной камеры 4 в верхней ее части, интенсифицируют охлаждение патрубков горячего и холодного воздуха, обеспечивая тем самым глубокое понижение температур холодного воздуха (до минус 30. . . минус 32^оС) и горячего воздуха (до 60. . . 65^оС) и получение плотных ледяных элементов и улучшая работу основного эжектора 11 и эжектора 6 циркуляционной системы конденсатора паровой турбины.

В реальной паротурбинной установке К-500-240 для поддержания нормативного вакуума основным эжектором отсасывается из парового пространства конденсатора 118 кг/ч паровоздушной смеси, в которой содержится 50 кг воздуха и 68 кг насыщенного пара, теряемого безвозмездно на сливе основного водоструйного эжектора.

В предлагаемом решении эти недостатки устраняются.

Проведенный анализ и испытания подтверждают новизну, изобретательский уровень и промышленную применимость изобретения.

Использование: конденсационные установки паровых турбин. Сущность изобретения: в конденсаторе 1 паровой турбины вихревая труба 7 с патрубками горячего и холодного воздуха расположена непосредственно на выходе 5 выходной камеры 4 конденсатора 1, в верхней ее части, перпендикулярно оси сливного трубопровода 3, при этом в вертикальной части 14 трубопровода 13 отсоса паровоздушной смеси конденсатора 1 установлен охладитель 15, соединенный на входе с патрубком холодного воздуха вихревой трубы 7, а выход воздуха из охладителя соединен со струйными аппаратами 10. Такое выполнение обеспечивает более полную эффективную очистку трубок конденсатора, образование более глубокого вакуума в паровом пространстве конденсатора и снижение тепловых потерь в цикле паротурбинной установки. 2 ил.

КОНДЕНСАТОР ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащий напорный и сливной трубопроводы, выходную камеру, эжектор циркуляционной системы, вихревую трубу с патрубками горячего и холодного воздуха, струйные аппараты для формования ледяных элементов, установленные в напорном трубопроводе, основной эжектор, соединенный с конденсатором трубопроводом паровоздушной смеси, отличающийся тем, что вихревая труба с патрубками горячего и холодного воздуха расположена непосредственно на выходе выходной камеры конденсатора, в верхней ее части, перпендикулярно к оси сливного трубопровода, при этом в вертикальной части трубопровода отсоса паровоздушной смеси конденсатора установлен охладитель, соединенный на входе с патрубком холодного воздуха вихревой трубы, в выход воздуха из охладителя соединен со струйными аппаратами.