БЕЗДЕАЭРАТОРНАЯ СИСТЕМА РЕГЕНЕРАЦИИ ПАРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 1995 года по МПК F01K7/40 F01K21/04 F01K23/06 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в паротурбинных установках сверхкритического давления (СКД) на тепловых электрических станциях.

Традиционная система регенерации или, как ее еще называют, тепловая схема современной паротурбинной установки содержит включенные последовательно по питательной воде подогреватели низкого давления (ПНД), деаэратор, питательный насос и подогреватели высокого давления (ПВД). В последние годы расширяется применение бездеаэраторной тепловой схемы (БТС) со сливающим ПНД2.

Основной проблемой современных систем регенерации паротурбинных установок СКД является высокая металлоемкость и низкая надежность работы ПВД, что приводит к частым остановам энергоблоков с соответствующей потерей экономичности.

Известна система регенерации, содержащая ПНД, ПВД и деаэратор, после которого установлен питательный насос [1]. Недостатком этой системы являются ее сложная структура и ненадежная работа ПВД и деаэратора.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе является бездеаэраторная система регенеративного подогрева питательной воды или иначе БТС [1], содержащая магистраль питательной воды с установленными на ней конденсатным и питательным насосами, а также смешивающие и поверхностные ПНД и поверхностные ПВД, снабженные байпасными линиями по питательной воде.

Недостатком этой системы (прототипа) являются низкая надежность работы из-за частых выходов из строя трубок и большая металлоемкость ПВД. На всех типах отечественных турбин СКД применяются коллекторные ПВД со спиральными трубками. Снижение металлоемкости и повышение надежности их работы по зарубежному опыту возможно путем перехода на камерные ПВД с U-образными трубками. Однако в условиях применения сверхкритических параметров пара для отечественных турбин этот путь весьма проблематичен в связи с технологическими трудностями изготовления трубных досок большой толщины (0,5-0,7 м).

Цель изобретения состоит в повышении надежности и экономичности работы системы регенерации паротурбинной установки.

Цель достигается тем, что в бездеаэраторной системе регенерации паротурбинной установки, содержащей магистраль питательной воды с установленными на ней конденсатным и питательными насосами, а также смешивающие и поверхностные ПНД и поверхностные ПВД, снабженные байпасными линиями по питательной воде, питательный насос разделен на две ступени давления, между которыми включены четыре ПВД, из которых два средних подключены к отбору пара одного и того же давления, а байпасные линии попарно объединяют последовательно установленные ПВД, причем эти пары ПВД могут быть размещены в общих корпусах.

Причинно-следственная связь между отличительными признаками и целью изобретения заключается в том, что при включении ПВД в промежуточную ступень питательного насоса, в которой поддерживается более низкое давление, чем на выходе питательного насоса, появляется возможность перехода к камерным ПВД с трубными досками приемлемой толщины (до 400 мм) и трубками малого диаметра с меньшей толщиной стенки. При снижении давления воды внутри трубок ПВД (с 38 до 8 МПа) и уменьшении в связи с этим вероятности нарушения их плотности решается проблема повышения надежности работы ПВД, а при переходе к U-образным трубкам малого диаметра с меньшей толщиной стенки и уменьшением в связи с этим ее термического сопротивления решается проблема повышения экономичности и снижения металлоемкости, т.е. достигается цель. Однако при этом возникает проблема теплового удара во второй ступени питательного насоса в случае отключения ПВД защитой при увеличении уровня конденсата отборного пара до предельно-допустимого значения. Эта проблема решается подключением средних из четырех ПВД к одному и тому же отбору, который в турбинах закритических параметров находится между цилиндрами высокого и среднего давлений и соединен с пароперегревателем котла, т.е. имеет значительный объем, а попарное байпасирование подогревателей позволит снизить величину теплового удара питательного насоса до допустимых значений.

На чертеже изображена бездеаэраторная система регенерации паротурбинной установки.

Система содержит магистраль 1 питательной воды, конденсатные насосы 2 и 3, первой и второй ступени, питательные насосы 4 и 5, смешивающие 6 и поверхностные 7 подогреватели низкого давления (ПНД), четыре поверхностных подогревателя высокого давления (ПВД) 8-11, байпасные линии 12 на каждые два размещенных в одном корпусе ПВД 13 и 14 и отключающие задвижки 15-20 на линиях питательной воды. Паропроводы 21 служат для подвода греющего пара в подогреватели из отборов турбины, номера которых по ходу пара в проточной части обозначены римскими цифрами. Дренажные линии 22 предназначены для каскадного слива конденсата греющего пара из поверхностных ПВД и ПНД в подогреватель с меньшим давлением или в смеситель 23.

Система работает следующим образом. При нормальной работе питательная вода перекачивается из конденсатора в котел (на чертеже не показан) по магистрали 1 питательной воды с помощью конденсатных 2 и 3 и питательных 4 и 5 насосов. При этом она подогревается в регенеративных ПНД смешивающего 6 и поверхностного 7 типа, а также в ПВД 8-11 греющим паром, поступающим по паропроводам 21 из отборов турбины.

При разрыве трубки в любом из четырех ПВД уровень конденсата греющего пара в нем начинает увеличиваться. Во избежание переполнения подогревателя и попадания воды через паропровод в турбину подается сигнал на отключение данного подогревателя и смежного с ним, расположенных в одном корпусе. Например, при повышении уровня воды в ПВД 10 подается сигнал на открытие задвижки 19 и закрытие задвижек 18 и 20. При этом корпус 14 из двух ПВД 10 и 11 отключается. Однако теплового удара, опасного для ступени питательного насоса 5, размещенной после ПВД на ходу питательной воды, не происходит, так как в работе сохраняются еще два ПВД 8 и 9, размещенных в корпусе 13. Кроме того, задвижки закрываются гораздо медленнее по сравнению с быстродействующей защитой, отключающей в течение нескольких секунд все установленные на турбине ПВД, что обеспечивает и плавное снижение температуры перед второй ступенью питательного насоса. Байпасные линии используются также и при пуске питательного насоса.

Для реализации описанной бездеаэраторной тепловой схемы паротурбинной установки особенно удобны поверхностные ПВД следующей конструкции.

В корпусах 13 и 14 размещены U-образные трубки 24, закрепленные в трубных досках 25, и перегородки 26 и 27, разделяющие водяную камеру на три отсека 28-30. Питательная вода поступает от питательного насоса 4 в отсек 28, проходит по U-образным трубками 24, в которых нагревается паром III отбора и выходит в средний отсек 29, из которого поступает на вход U-образных трубок смежного подогревателя, соединенного с II отбором большего давления турбины. Затем вода, нагретая в трубках, поступает в третий отсек 30, из которого отводится в корпус 14 следующих двух ПВД 10 и 11. По такой же конструктивной схеме выполнены и два поверхностных ПНД 7, дренажи из которых отводятся каскадно в смешивающий ПНД 6.

Использование: в теплоэнергетике, преимущественно в паротурбинных установках сверхкритического давления. Сущность изобретения: в бездеаэраторной системе регенерации паротурбинной установки, содержащей магистраль питательной воды с установленными на ней конденсатными и питательными насосами, а также смешивающими и поверхностными подогревателями низкого давления и поверхностными подогревателями высокого давления (ПВД), снабженными байпасными линиями по питательной воде, между питательными насосами включены четыре ПВД, из которых два подключены к отбору пара одного давления, а байпасные линии попарно объединяют последовательно установленные ПВД. 1 ил.

1. БЕЗДЕАЭРАТОРНАЯ СИСТЕМА РЕГЕНЕРАЦИИ ПАРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ, содержащая магистраль питательной воды с установленными в ней конденсатным и питательным насосами, а также смешивающими и поверхностными подогревателями низкого давления и поверхностными подогревателями высокого давления, снабженными байпасными линиями по питательной воде, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным питательным насосом, причем подогреватели высокого давления в количестве четырех штук установлены между питательными насосами, второй и третий подогреватели высокого давления подключены по греющей среде к одному отбору пара турбины паротурбинной установки, а байпасные линии попарно объединяют последовательно установленные подогреватели высокого давления. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что последовательно установленные подогреватели высокого давления размещены попарно в общих корпусах.