ПАРОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2001 года по МПК F01K7/40 

Изобретение относится к паротурбинной установке с множеством расположенных на общем валу турбины ступеней давления.

В паротурбинной установке включенный после паровой турбины конденсатор обычно расположен под паровой турбиной. Кроме того, паротурбинная установка содержит для подогрева направляемого в пароводяном контуре паровой турбины конденсата или питательной воды множество подогревателей подогревательного участка. Для соединения подогревателей между собой и с паровой турбиной предусмотрена соответственно комплексная система трубопроводов. Паротурбинная установка с множеством подобных подогревателей является известной, например из патента США 5404724. Подобная паротурбинная установка обуславливает таким образом конструкцию паровой турбины и вследствие большого количества структурных компонентов также значительные затраты на строительство и большую потребность в площади. Кроме того, являются особенно высокими затраты на монтаж при сооружении подобной паротурбинной установки, поскольку расположенная над конденсатором паровая турбина требует также сложной несущей конструкции.

Паротурбинная установка с множеством ступеней давления и с конденсатором, расположенным в радиальном направлении вала турбины на стороне оттока, известна из ЕР-А-206135.

В основе изобретения поэтому лежит задача указания особенно компактной паротурбиной установки, которая к тому же может монтироваться особенно простым образом.

Эта задача решается согласно изобретению за счет паротурбинной установки с множеством расположенных на общем валу турбины ступеней давления и с расположенным в радиальном направлении вала турбины на стороне оттока конденсатором, а также с подогревателем питательной воды с множеством обогреваемых паром отбора из одной или каждой ступени давления и расположенных в общем корпусе теплообменных модулей, которые включены на стороне питательной воды последовательно, а на стороне пара отбора параллельно, причем соответственно два соседних теплообменных модуля разделены друг от друга на стороне пара отбора перегородкой, а на стороне питательной воды соединены друг с другом через сборник.

Изобретение исходит при этом из рассуждения, что с одной стороны за счет расположения на уровне земли всех существенных структурных частей, в частности паровой турбины и конденсатора, а также подогревателей подогревательного участка питательной воды, затраты на монтаж при сооружении паротурбинной установки являются особенно малыми. С другой стороны, за счет компактной конструкции подогревательного участка он может быть установлен пространственно особенно экономично и к тому же рядом близко с паровой турбиной. Компактная конструкция подогревательного участка является опять-таки достижимой за счет модульной конструкции каждого отдельного подогревателя питательной воды. Соответствующие теплообменные модули тогда могут быть включены на стороне питательной воды непосредственно друг за другом по типу мультиплексного подогревателя, так что экономятся соединительные трубопроводы. Дальнейшее снижение затрат на монтаж достигается, кроме того, за счет того, что теплообменные модули расположены в одном общем корпусе. Теплообменный модуль, как таковой, является известным, например из публикации DE-A-3905066. Особенно надежная развязка различных ступеней давления пара отбора может при этом достигаться за счет разделения теплообменных модулей через соответствующую перегородку.

В предпочтительной форме выполнения ступени давления паровой турбины и конденсатор расположены в общем корпусе. Чтобы особенно эффективно использовать теплосодержание подведенного к отдельным теплообменным модулям пара отбора и таким образом достигнуть особенно высокого коэффициента полезного действия, каждый теплообменный модуль, кроме того, относительно своего расчетного давления целесообразно согласован со ступенью давления.

Для возврата пара отбора, конденсированного при теплообмене внутри теплообменных модулей, целесообразно предусмотрена одна общая для всех теплообменных модулей сборная шина для конденсированного пара отбора.

Для применения в области мощностей примерно до 350 МВт паровая турбина рассчитана предпочтительно на половинное число оборотов. Это означает, что частота вращения вала турбины равна половине частоты (50 или 60 Гц) сети, питаемой от генератора.

Достигаемые изобретением преимущества состоят в частности в том, что за счет аксиального расположения конденсатора на стороне оттока вала турбины достигается особенно высокий коэффициент полезного действия паровой турбины вследствие аксиального оттока расширенного пара. Кроме того, за счет расположения конденсатора непосредственно после оттекающего потока паровая турбина может быть установлена практически на уровне земли и, таким образом, без дорогих несущих конструкций. В соединении с компактно выполненным подогревателем питательной воды или мультиплексным подогревателем, который также может быть установлен на уровне земли и в непосредственной близости паровой турбины, достигается в целом особенно компактная и экономичная с точки зрения пространства конструкция. Требования к статике и размерам машинного здания являются, таким образом, невысокими. Если исходить из того, что при монтаже, а также при более поздней проверке происходит навешивание и подъем компонентов установки подвижными кранами или автокранами, машинное здание может быть выполнено в качестве простой защиты от непогоды. К тому же описанная конструкция позволяет в значительной степени предварительное изготовление компонентов, в частности теплообменных модулей. Далее требуются только короткие трубопроводы для отбора пара, возврата конденсата и подвода питательной воды. Таким образом, паровая турбина и конденсатор, а также подача питательной воды и подогрев питательной воды могут планироваться и изготавливаться в виде встроенного блока.

Пример выполнения изобретения поясняется более подробно с помощью чертежа. При этом чертеж схематично показывает паротурбинную установку с конденсатором, расположенным аксиально относительно паровой турбины и с мультиплексным подогревателем.

Паротурбинная установка согласно чертежу является частью паросиловой установки 1 с парогенератором 2. Паротурбинная установка содержит паровую турбину 4 со ступенью высокого давления 4a и ступенью низкого давления 4b, которые приводят в действие через общий вал турбины б генератор 8. Паровая турбина 4 предпочтительно рассчитана на половинное число оборотов, то есть вал турбины б вращается с частотой, равной половине частоты питаемой электрической сети. Включенный после паровой турбины 4 конденсатор 10, расположенный с ней в общем корпусе, расположен на стороне оттока в аксиальном направлении вала турбины 6 и, таким образом, рядом с паровой турбиной 4.

Конденсатор 10 подключен на стороне выхода через трубопровод питательной воды 12, в который включен насос питательной воды 13, к подогревателю питательной воды 14 или мультиплексному подогревателю. Подогреватель питательной воды 14 впадает на стороне выхода через трубопровод питательной воды 16 в парогенератор 2, который со своей стороны соединен через трубопровод свежего пара 18 со ступенью высокого давления 4а паровой турбины 4.

Мультиплексный подогреватель 14 содержит в примере выполнения два теплообменных модуля 20, 22, которые расположены в общем корпусе 24. Каждый теплообменный модуль 20, 22 мультиплексного подогревателя 14 нагружается паром отбора A_N или, соответственно, A_H. Температура и давление пара отбора A_N, A_H являются при этом функциями соответствующего места отбора пара паровой турбины 4. В примере выполнения пар отбора A_N отобран из ступени низкого давления 4b паровой турбины 4, в то время как пар отбора A_H отобран из ступени высокого давления 4a паровой турбины 4. Таким образом пар отбора A_H имеет высокую температуру и высокое давление, в то время как пар отбора A_N имеет сравнительно низкую температуру и сравнительно низкое давление. Расположенные друг за другом теплообменные модули 20, 22 рассчитаны соответственно на различные диапазоны давления пара отбора A_N или, соответственно, A_H. Альтернативно к теплообменным модулям 20, 22 таким же образом может, однако, подводиться пар отбора A_H из ступени высокого давления 4a паровой турбины 4 или пар отбора A_N из ступени низкого давления 4b паровой турбины 4. Дополнительно могут быть предусмотрены дальнейшие теплообменные модули и/или дальнейшие отводы пара А.

Для взаимной развязки диапазонов давления теплообменных модулей 20, 22, между теплообменным модулем 20 и теплообменным модулем 22 предусмотрена перегородка 26. Тем самым теплообменные модули 20, 22 на стороне пара отбора включены параллельно.

На стороне питательной воды теплообменные модули 20, 22 соединены друг с другом через сборник 28. В примере выполнения сборник 28 образует часть перегородки 26.

Дальнейшие сборники 30, 32 предусмотрены на стороне питательной воды на входе или, соответственно, выходе мультиплексного подогревателя 14.

В теплообменных модулях 20, 22 предусмотрено множество труб питательной воды 34 или, соответственно, 36. Трубы питательной воды 34 теплообменного модуля 20 при этом соединены на стороне входа с входным сборником 30, а на стороне выхода со сборником 28. Далее трубы питательной воды 36 теплообменного модуля 22 соединены на стороне входа со сборником 28, а на стороне выхода с выходным сборником 32. Теплообменные модули 20, 22 мультиплексного подогревателя 14 включены тем самым на стороне питательной воды последовательно.

Для возврата конденсированного пара отбора A_N, A_H в конденсатор 10 предусмотрена общая для теплообменных модулей 20, 22 сборная шина 38 для конденсированного пара отбора A_K.

Как паровая турбина 4 с включенным за ней конденсатором 10, так и мультиплексный подогреватель 14 расположены на уровне земли и особенно близко друг к другу. За счет этого потребность в площади для паротурбинной установки является особенно малой.

Изобретение относится к паротурбинной установке с множеством расположенных на общем валу турбины ступеней давления. В паротурбинной установке (1) с множеством расположенных на общем валу турбины (6) ступеней давления (4а, 4b) для особенно компактной конструкции согласно изобретению конденсатор (10) расположен в аксиальном направлении вала турбины (6) на стороне оттока, а подогреватель питательной воды (14) выполнен модульным. Подогреватель питательной воды (14) при этом содержит множество теплообменных модулей (20, 22), обогреваемых паром отбора (А_N, А_H) из одной или каждой ступени давления (4а, 4b) и расположенных в общем корпусе (24), которые включены на стороне питательной воды последовательно, а на стороне пара отбора параллельно. Общая для теплообменных модулей (20, 22) сборная шина (38) для конденсированного пара отбора (А_K) расположена в корпусе (24). Изобретение позволяет повысить компактность паротурбинной установки и упростить ее монтаж. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Паротурбинная установка с множеством расположенных на общем валу турбины (6) ступеней давления (4a, 4b) с расположенным в аксиальном направлении вала турбины (6) на стороне оттока конденсатором (10), отличающаяся подогревателем питательной воды (14) с множеством теплообменных модулей (20, 22), обогреваемых паром отбора (А_N, А_Н) из одной или каждой ступени давления (4a, 4b), которые расположены в общем корпусе (24) и включены на стороне питательной воды последовательно, а на стороне пара отбора параллельно, причем соответственно два соседних теплообменных модуля (20, 22) разделены друг от друга на стороне пара отбора перегородкой (26), а на стороне питательной воды соединены друг с другом через сборник (28), и при этом общая для теплообменных модулей (20, 22) сборная шина (38) для конденсированного пара отбора (А_К) расположена в корпусе (24). 2. Паротурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что ступени давления (4a, 4b) и конденсатор (10) расположены в общем корпусе. 3. Паротурбинная установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что каждый теплообменный модуль (20, 22) согласован со ступенью давления (4a, 4b). 4. Паротурбинная установка по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что паровая турбина (4) рассчитана на половинное число оборотов.