СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЧАСТИЧНОЙ ТУРБИНЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F01D25/12 F01D19/02 F01K13/02 

Изобретение относится к способу для охлаждения частичной турбины низкого давления, включенной в пароводяной контур паровой турбины, при котором теплоноситель течет через частичную турбину низкого давления, в частности в режиме холостого хода. Оно направлено далее на устройство для осуществления способа.

Турбоагрегат с теплофикационной турбиной выполнен часто таким образом, что при отборе тепла из турбины среднего давления частичная турбина низкого давления или каждая частичная турбина низкого давления не получает значительного подвода тепла и тем самым работает в режиме холостого хода. Это, однако, приводит к высокому нагреву набора лопаток и промежуточных элементов в частичной турбине низкого давления теплофикационной турбины, в частности при полном отборе тепла и запертой частичной турбине низкого давления.

Для избежания недопустимых нагревов за счет вентиляционных потерь в наборе лопаток и промежуточных элементов из немецкой выложенной заявки DE 4129518 A1 известно, что необходимо подводить к частичной турбине низкого давления через предусмотренный на турбине отвод охлаждающий пар и/или конденсат. Однако это связано с относительно большой потерей тепла, поскольку содержащееся в охлаждающем паре тепло вместе с возникающим в основном за счет вентиляции теплом потерь отводится через включенный после паровой турбины конденсатор и таким образом не стоит в распоряжении для целей нагрева. Так как количество охлаждающего пара для снижения возникающего за счет вентиляции подъема температуры в наборе лопаток и промежуточных элементов должно выбираться соответственно большим, тепловые потери являются относительно высокими.

В основе изобретения поэтому лежит задача создания особенно эффективного охлаждения частичной турбины низкого давления, в частности в режиме холостого хода и/или слабой нагрузки. Это должно достигаться в подходящем для осуществления способа устройстве особенно простыми средствами.

Относительно способа названная задача решается согласно изобретения за счет того, что в качестве теплоносителя используют конденсат, который отбирают от включенного после паровой турбины конденсатора, причем теплоноситель после протекания через частичную турбину низкого давления снова подводят к пароводяному контуру после того, как по меньшей мере один частичный поток теплоносителя отдал принятое при охлаждении тепло пароводяному контуру и при этом сам охладился.

Изобретение исходит при этом из рассуждения, что подходящий теплоноситель для охлаждения частичной турбины низкого давления в режиме холостого хода и/или слабой нагрузки дополнительно к своему свойству эффективного охлаждения имеет в качестве дополнительного свойства способность для возврата возможно большей части тепла потерь за счет вентиляции конечных ступеней турбины. Для этого теплоноситель должен иметь соответственно низкую температуру. Так как конденсатор для поддержания необходимого вакуума находится в эксплуатации также и при холостом ходе частичной турбины низкого давления, применение конденсата в качестве теплоносителя является особенно подходящим, тем более что он имеет также подходящую температуру.

Прохождение теплоносителя происходит целесообразно в замкнутой петле охлаждения. При этом теплоноситель целесообразно направляют через находящиеся в направляющей лопатке или в каждой направляющей лопатке частичной турбины низкого давления каналы. Альтернативно теплоноситель может направляться также через предусмотренные внутри корпуса частичной турбины низкого давления каналы, то есть вдоль внешнего или внутреннего контура внутреннего корпуса.

Целесообразно частичный поток подогретого или нагретого теплоносителя после осуществленного охлаждения подводится к конденсатору на его стороне стока, в то время как другой частичный поток подводится к конденсатору на его стороне притока.

Если подогретый теплоноситель подводят к пароводяному контуру, то это происходит принимая во внимание давление и температуру в подходящем месте и путем регулирования конечной температуры подогретого теплоносителя. При особенно подходящем регулировании конечной температуры теплоносителя устанавливают подведенный к частичной турбине низкого давления поток теплоносителя.

Относительно устройства для охлаждения частичной турбины низкого давления включенной в пароводяной контур паровой турбины с включенным после нее конденсатором, в котором частичная турбина низкого давления подключена к соединенному со стороной стока конденсатора трубопроводу контура охлаждения, названная задача решается согласно изобретения за счет того, что в трубопровод контура охлаждения в направлении течения после частичной турбины низкого давления на первичной стороне включен теплообменник, вторичная сторона которого включена в пароводяной контур.

Посредством этого теплообменника или охладителя содержащееся в подогретом теплоносителе тепло для рекуперации может быть отобрано особенно подходящим образом и отведено к пароводяному контуру в таком подходящем месте, в котором имеет место самое низкое давление конденсата, например после первого подогревателя низкого давления.

При этом трубопровод контура охлаждения целесообразно подключен к предусмотренному непосредственно под конденсатором сборнику конденсата или сборному резервуару (Hotwell). При возврате подогретого теплоносителя в пароводяной контур в подходящем месте трубопровод контура охлаждения целесообразно подключен к напорной стороне включенного в пароводяной контур конденсатного насоса. Альтернативно или дополнительно в трубопровод контура охлаждения может быть включен циркуляционный насос. Включение циркуляционного насоса является особенно целесообразным, если теплоноситель направляется в отдельной петле охлаждения с подключением к резервуару конденсатора.

Примеры выполнения изобретения поясняются более подробно с помощью чертежей.

Фиг. 1 функциональная схема для охлаждения направляющих лопаток частичной турбины низкого давления посредством отобранного после конденсатного насоса конденсата.

Фиг. 2 альтернативная функциональная схема с петлей охлаждения, проходящей через сборный резервуар конденсатора.

Соответствующие друг другу части на обеих фигурах имеют одинаковые ссылочные позиции.

Фиг. 1 схематически показывает только конечную ступень паровой турбины 1 с двухпоточной частичной турбиной низкого давления 2 и расположенным под ней конденсатором 4 и его сборником или сборным резервуаром 6 для конденсата K. Он включен через конденсатный трубопровод 8 с конденсатным насосом 10 в представленный только в вырезе пароводяной контур 12 паровой турбины 1. Конденсатный трубопровод 8 входит через первый подогреватель 14 и второй подогреватель 16 в также включенную в пароводяной контур 12 емкость питательной воды 18.

При работе паровой турбины 1 конденсат K течет из сборного резервуара 6 конденсатора 4 через конденсатный трубопровод 8 и конденсатный насос 10, а также через подогреватели 14 и 16 в емкость питательной воды 18, где он собирается и обычно обезгаживается. Оттуда он в качестве питательной воды S подводится не представленным более подробно образом во включенные в пароводяной контур 12 испарительные и перегревательные поверхности для получения пара для паровой турбины 1. Пар в паровой турбине 1 расширяется с производством работы и, наконец, направляется в конденсатор 4, где он конденсируется. Конденсат K собирается в сборном резервуаре 6.

Частичный поток t₁ конденсата K из сборного резервуара 6 конденсатора 4 подводится через подключенный на напорной стороне конденсатного насоса 10 к конденсатному трубопроводу 8 трубопровод контура охлаждения 22 частичной турбины низкого давления 2. При этом устанавливают направляемое в единицу времени через трубопровод контура охлаждения 22 количество конденсата или теплоносителя K', то есть поток теплоносителя. Теплоноситель K' протекает в примере выполнения через направляющие лопатки 24 частичной турбины низкого давления 2, из которых представлены только две. Для этого не показанным более подробно образом внутри направляющих лопаток 24 предусмотрены каналы, которые объединены друг с другом в сеть в петле охлаждения. Альтернативно или дополнительно теплоноситель K' может также протекать через предусмотренные внутри внутреннего корпуса 26 частичной турбины низкого давления 2 каналы, которые могут быть внешним или внутренним контуром внутреннего корпуса 26. Это намечено стрелками 28.

В трубопровод контура охлаждения 22 на стороне притока включен клапан 30 для установки подводимого к частичной турбине низкого давления 2 в единицу времени количества теплоносителя K', то есть для установки частичного потока t₁ конденсата. Трубопровод контура охлаждения 22 на стороне стока, то есть в направлении течения теплоносителя K' после частичной турбины низкого давления 2, проходит через второй подогреватель 16 и входит в емкость питательной воды 18. Между частичной турбиной низкого давления 2 и вторым подогревателем 16 в трубопровод контура охлаждения 22 включен обратный клапан 32.

Направляемый через трубопровод контура охлаждения 22 частичный поток t₁ теплоносителя K' при протекании через направляющие лопатки 24 и/или внутренний корпус 26 воспринимает возникающее в режиме холостого хода или слабой нагрузки за счет вентиляции тепло из частичной турбины низкого давления 2 и отдает его во втором подогревателе 16 притекающему к емкости питательной воды 18 конденсату K. Охлажденный при этом теплоноситель K' смешивается в емкости питательной воды 18 с непосредственно подведенным к ней конденсатом K.

Для установки конечной температуры T_K' подогретого вследствие охлаждения частичной турбины низкого давления 2 или нагретого теплоносителя K' поток теплоносителя варьируют посредством клапана 30. Для этого температурный датчик измеряет актуальную конечную температуру T_K' подогретого теплоносителя K' на стороне стока включенной внутри петли охлаждения в трубопровод контура охлаждения 22 частичной турбины низкого давления 2. Модуль регулятора 36 через сигнальную линию 38 выдает определенное на основе измеренной конечной температуры T_K' и предварительно задаваемой заданной температуры управляющее воздействие на управляемый клапан 30 для установки частичного потока t₁ теплоносителя.

В примере выполнения согласно фиг. 2 охлаждение частичной турбины низкого давления 2 происходит особенно простым образом за счет того, что конденсат K в качестве теплоносителя K' из сборного резервуара 6 конденсатора 4 подают через включенный в трубопровод контура охлаждения 22' циркуляционный насос 40 к направляющим лопаткам 24 частичной турбины низкого давления 2. Частичный поток t₂ нагретого также при охлаждении теплоносителя K' направляется через подключенный на стороне стока к трубопроводу контура охлаждения 22' трубопровод частичного потока 42, в который включен клапан 44, через систему трубопроводов конденсатора 4. При этом нагретый теплоноситель K' отдает свое тепло протекающей через конденсатор 4 охлаждающей воде W. Количество отобранного от сборного резервуара 6 в единицу времени теплоносителя K' опять-таки устанавливается посредством включенного в трубопровод контура охлаждения 22' клапана 30'. Клапан 30' опять-таки управляется модулем регулятора 36 в зависимости от измеренной посредством температурного датчика 34 конечной температуры T_K' нагретого теплоносителя K'.

Остающийся устанавливаемый клапанами 48 и 50 частичный поток t₃ нагретого теплоносителя K' подводится опять-таки через теплообменник или подогреватель 16', причем он снова отдает свое тепло в подходящем месте пароводяному контуру 12 паровой турбины 1. В примере выполнения согласно фиг. 2 поэтому теплоноситель K' направляется в отдельном, подключенном непосредственно через конденсатор 4 контуре охлаждения 52.

Для избежания эрозии набора турбинных лопаток и промежуточных элементов направляющие лопатки 24 могут нагреваться через их охлаждающие каналы также паром, который для этого может отбираться не представленным здесь более подробно образом из отвода турбины.

В способе для охлаждения частичной турбины низкого давления, включенной в пароводяной контур (12) паровой турбины (1), теплоноситель (К') протекает через части (24) частичной турбины низкого давления (2), в частности в режиме холостого хода. Для особенно эффективного охлаждения с одновременным использованием полученного при этом тепла в качестве теплоносителя (К') используют отобранный от включенного после паровой турбины (1) конденсатора (4) конденсат (К), причем по меньшей мере один частичный поток теплоносителя (К') после протекания через частичную турбину низкого давления (2) вначале охлаждают путем отдачи тепла пароводяному контуру (12), а затем снова подводят тепло к последнему. Для этого частичная турбина низкого давления подключена к соединенному со стороной стока конденсатора (4) трубопроводу контура охлаждения, в котором расположен включенный в пароводяной контур (12) теплообменник. Изобретение повышает эффективность охлаждения частичной турбины низкого давления, в частности в режиме холостого хода и/или слабой нагрузки. 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ для охлаждения частичной турбины низкого давления, включенной в пароводяной контур (12) паровой турбины (1), при котором теплоноситель (K') течет через частичную турбину низкого давления (2), в частности в режиме холостого хода, причем в качестве теплоносителя (K') используют конденсат (K), отобранный от включенного после паровой турбины (1) конденсатора (4), и причем по меньшей мере один частичный поток (t₁, t₃) теплоносителя (K') после протекания через частичную турбину низкого давления (2) вначале охлаждают путем отдачи тепла пароводяному контуру (12), а затем снова подводят к пароводяному контуру (12). 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что теплоноситель (K') протекает через направляющую лопатку или каждую направляющую лопатку (24) частичной турбины низкого давления (2). 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что теплоноситель (K') протекает через предусмотренные внутри внутреннего корпуса (26) частичной турбины низкого давления (2) каналы. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что теплоноситель (K') направляют в отдельный контур охлаждения (52), причем после протекания через частичную турбину низкого давления (2) его возвращают в конденсатор (4). 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что для регулирования конечной температуры (T_к) подогретого теплоносителя (K') устанавливают поток теплоносителя (t₁). 6. Устройство для охлаждения частичной турбины низкого давления, включенной в пароводяной контур (12) паровой турбины (1) с включенным после нее конденсатором (4), причем частичная турбина низкого давления (2) подключена к соединенному со стороной стока конденсатора (4), впадающему в пароводяной контур трубопроводу контура охлаждения (22, 22') для конденсата (K'), и причем в трубопровод контура охлаждения (22, 22') в направлении течения после частичной турбины низкого давления (2) с первичной стороны включен теплообменник (16, 16'), который для передачи содержащегося в конденсате (K') тепла включен в пароводяной контур (12). 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что трубопровод контура охлаждения (22, 22') подключен к сборному резервуару (6) конденсатора (4). 8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что трубопровод контура охлаждения (22) подключен к напорной стороне включенного в пароводяной контур (12) конденсатного насоса (10). 9. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что в трубопровод контура охлаждения (22') включен циркуляционный насос (40). 10. Устройство по любому из пп.6 - 9, отличающееся тем, что предусмотрены средства для регулирования конечной температуры (T_к) нагретого при охлаждении теплоносителя (K').