СПОСОБ НАГРЕВА ИЛИ СОХРАНЕНИЯ В ГОРЯЧЕМ СОСТОЯНИИ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2018 года по МПК F01K13/02 

Изобретение относится к способу нагрева или сохранения в горячем состоянии паровой турбины, которая имеет, по меньшей мере, одну работающую на уровне начального или промежуточного давления ступень давления, по меньшей мере, одну подключенную за ступенью давления с прохождением текучей среды ступень конечного давления, которая работает на уровне конечного давления, который ниже, чем уровень начального или промежуточного давления, и, по меньшей мере, один подключенный за ступенью конечного давления конденсатор, причем произведенный за пределами паровой турбины пар вводится в ступень давления.

Далее изобретение относится к системе для нагрева или сохранения в горячем состоянии паровой турбины, которая имеет, по меньшей мере, одну работающую на уровне начального или промежуточного давления ступень давления, по меньшей мере, одну подключенную за ступенью давления с прохождением текучей среды ступень конечного давления, которая работает на уровне конечного давления, который ниже, чем уровень начального или промежуточного давления, и, по меньшей мере, один подключенный за ступенью конечного давления конденсатор.

Кроме того, изобретение относится к электростанции, в частности газо- и паротурбинной электростанции или паровой электростанции, по меньшей мере, с одной паровой турбиной.

Известно, как например показывает DE 607 273 A, что компоненты двухступенчатой или многоступенчатой паровой турбины должны перед эксплуатацией паровой турбины нагреваться или во время эксплуатации паровой турбины сохраняться в горячем состоянии, для того чтобы предотвращать повреждение паровой турбины. Использование предусмотренных для этого концептов нагрева или сохранения в горячем состоянии делает возможным короткое время запуска включающей в себя паровую турбину электросиловой установки, чему сопутствуют огромные преимущества для производителя и пользователя установки.

Сохранение в горячем состоянии компонентов паровой турбины может осуществляться посредством подачи произведенного за пределами паровой турбины пара, например вспомогательного пара, уплотняющего пара или тому подобного, в компоненты паровой турбины. Типичные температуры использованного при этом пара могут составлять приблизительно от 250°C до приблизительно 300°C. Пар может вводиться, например, в ступень среднего давления многоступенчатой паровой турбины, причем пар может расширяться в направлении подключенной за ступенью среднего давления ступени низкого давления паровой турбины.

Как правило, компоненты ступени низкого давления паровой турбины не рассчитаны на температуры потока в 300°C. Поэтому при введении использованного для нагрева или сохранения в горячем состоянии паровой турбины пара в ступень низкого давления могут возникать существенные ограничения в отношении компонентов ступени низкого давления, которые могут существенно сокращать срок службы ступени низкого давления. Для того чтобы это предотвращать, компоненты ступени низкого давления могут во время нагрева или сохранения в горячем состоянии паровой турбины охлаждаться, например, при помощи впрыска воды (так называемого корпусного опрыскивания) и/или при помощи двухфазного впрыскивания. Однако это связано с дополнительными расходами на охлаждение.

Задача изобретения - делать возможным нагрев или сохранение в горячем состоянии паровой турбины при более низких расходах.

Согласно соответствующему изобретению способу нагрева или сохранения в горячем состоянии паровой турбины, которая имеет, по меньшей мере, одну работающую на уровне начального или промежуточного давления ступень давления, по меньшей мере, одну подключенную за ступенью давления с прохождением текучей среды ступень конечного давления, которая работает на уровне конечного давления, который ниже, чем уровень начального или промежуточного давления, и, по меньшей мере, один подключенный за ступенью конечного давления конденсатор, произведенный за пределами паровой турбины пар вводится в ступень давления, и пар после прохождения через ступень давления подается в обход ступени конечного давления непосредственно в конденсатор.

Согласно изобретению введенный в паровую турбину или в ее ступень давления пар не проводится через ступень конечного давления. Вследствие этого при нагреве или сохранении в горячем состоянии паровой турбины соблюдаются краевые условия компонентов ступени конечного давления, которые соответствуют расчетным параметрам ступени низкого давления. Так как компоненты ступени конечного давления не нагружаются паром или связанными с ним высокими температурами, срок службы компонентов ступени конечного давления не уменьшается. Кроме того, не должно производиться охлаждение компонентов ступени конечного давления, которое описано выше и обычно требуется, так что нагрев или сохранение в горячем состоянии паровой турбины с использованием соответствующего изобретению способа может осуществляться более экономично, в частности так как не должна использоваться система охлаждения. Благодаря соответствующему изобретению обходу ступени конечного давления ступень конечного давления во время нагрева или сохранения в горячем состоянии паровой турбины отсоединяется в смысле прохождения текучей среды от ступени давления.

Ступень давления может быть ступенью среднего давления трехступенчатой паровой турбины, у которой пар вводится непосредственно в ступень среднего давления паровой турбины или у которой пар вводится в расположенную перед ступенью среднего давления ступень высокого давления паровой турбины и оттуда направляется в ступень среднего давления. При этом ступень конечного давления может быть выполнена в виде ступени низкого давления паровой турбины. Альтернативно ступень давления может быть ступенью высокого давления двухступенчатой паровой турбины, а ступень конечного давления подключенной за ступенью высокого давления ступенью низкого давления паровой турбины.

В подключенном за ступенью конечного давления конденсаторе содержащаяся в паре жидкость может конденсироваться и подаваться в циркуляционный контур жидкости, для того чтобы она могла снова использоваться для производства пара. Альтернативно сконденсированная жидкость может использоваться иным образом или отводиться.

Соответствующий изобретению способ может применяться для нагрева или сохранения в горячем состоянии паровой турбины паровой электростанции или газо- и паротурбинной электростанции.

После прохождения через ступень давления пар отсасывается из ступени давления при помощи низкого давления. Это представляет собой простую и эффективную возможность для отвода пара из ступени давления. Для отсасывания пара из ступени давления на ступени давления может располагаться всасывающий патрубок, который соединен с прохождением текучей среды с конденсатором. Альтернативно всасывающий патрубок может быть расположен на обводной линии между ступенью давления и ступенью конечного давления или на входящей в ступень конечного давления линии поступающего пара. Низкое давление может создаваться и регулироваться подходящим средством, которое во время нагрева или сохранения в горячем состоянии паровой турбины запускается или активируется для этого соответствующим образом.

Предпочтительно пар отсасывается из ступени давления при помощи, по меньшей мере, одного вентилятора. При этом сторона всасывания вентилятора обращена к ступени давления, в то время как сторона нагнетания вентилятора обращена к конденсатору.

Предпочтительно расположенная на обводной линии между ступенью давления и ступенью конечного давления дроссельная заслонка закрывается во время ввода пара в ступень давления. Вследствие этого может предотвращаться то, что пар поступает в ступень конечного давления. Кроме того, повышается эффективность отсасывания пара из ступени давления, так как во время отсасывания пара блокируется обратный поток текучей среды из ступени конечного давления.

Соответствующая изобретению система для нагрева или сохранения в горячем состоянии паровой турбины, которая имеет, по меньшей мере, одну работающую на уровне начального или промежуточного давления ступень давления, по меньшей мере, одну подключенную за ступенью давления с прохождением текучей среды ступень конечного давления, которая работает на уровне конечного давления, который ниже, чем уровень начального или промежуточного давления, и, по меньшей мере, один подключенный за ступенью конечного давления конденсатор, включает в себя:

- по меньшей мере, одно устройство для производства пара и введения пара в ступень давления,

- по меньшей мере, одно устройство для отвода пара после прохождения через ступень давления из ступени давления и для непосредственной подачи отведенного из ступени давления пара в обход ступени конечного давления в конденсатор.

С системой соответствующим образом связаны указанные выше со ссылкой на способ преимущества и варианты осуществления. Первое устройство может быть приспособлено для производства вспомогательного пара, уплотняющего пара или тому подобного.

Второе устройство имеет, по меньшей мере, одно средство для отсасывания пара из ступени давления. Средством сможет быть, например, вентилятор или нагнетатель.

Предпочтительно система включает в себя, по меньшей мере, одно запорное устройство, которое образовано расположенной на обводной линии между ступенью давления и ступенью конечного давления дроссельной заслонкой и которое может закрываться во время ввода пара в ступень давления. Система может иметь электронную систему управления для управления первым устройством, вторым устройством и запорным устройством, которая управляет этими компонентами системы, как описано выше.

Соответствующая изобретению электростанция, в частности газо- и паротурбинная электростанция или паровая электростанция, включает в себя, по меньшей мере, одну паровую турбину и, по меньшей мере, одну систему согласно одному из вышеупомянутых вариантов осуществления или произвольной комбинации из них. С электростанцией соответствующим образом связаны указанные выше со ссылкой на способ или систему преимущества.

Далее предпочтительный вариант осуществления соответствующей изобретению системы разъясняется при помощи приложенного схематичного чертежа.

На чертеже фигура показывает схематичное изображение примера осуществления соответствующей изобретению системы.

Фигура показывает схематичное изображение примера осуществления соответствующей изобретению системы 1 для нагрева или сохранения в горячем состоянии трехступенчатой паровой турбины 2, которая имеет работающую на уровне начального давления или уровне высокого давления ступень 3 высокого давления, работающую на уровне промежуточного давления или уровне среднего давления ступень 4 давления или ступень среднего давления, работающую на уровне конечного давления или уровне низкого давления и подключенную за ступенью 4 давления с прохождением текучей среды ступень 5 конечного давления и подключенный за ступенью 5 конечного давления конденсатор 6. Ступень 3 высокого давления, ступень 4 давления и ступень 5 конечного давления механически соединены при помощи общего вала 7 ротора.

Система 1 включает в себя устройство 8 для производства пара и введения пара в ступень 4 давления или ступень среднего давления. Для этого устройство 8 имеет блок 9 производства пара, который производит пар в качестве основного или побочного продукта. Кроме того, устройство 8 включает в себя входящую в ступень 4 давления подающую линию 10, на которой расположен электрически управляемый клапан 11, который открывается для нагрева или сохранения в горячем состоянии паровой турбины 2.

Далее система 1 включает в себя устройство 12 для отвода пара после прохождения через ступень 4 давления или ступень среднего давления из ступени 4 давления и для непосредственной подачи отведенного из ступени 4 давления пара в обход ступени 5 конечного давления или ступени низкого давления в конденсатор 6. Для отвода пара из ступени 4 давления устройство 12 включает в себя средство 13 в виде вентилятора для отсасывания пара из ступени 4 давления, который расположен на отсасывающей линии 14 устройства 12. Отсасывающая линия 14 начинается непосредственно в ступени 4 давления. Альтернативно отсасывающей линии 14 может иметься изображенная штрихпунктиром отсасывающая линия 15, которая соединяет обводную линию 16 между ступенью 4 давления и ступенью 5 конечного давления с прохождением текучей среды с конденсатором 6. На обводной линии 16 расположено образованное дроссельной заслонкой запорное устройство 17, которое во время ввода пара в ступень 4 давления закрывается.

Несмотря на то что изобретение было детально и более подробно иллюстрировано и описано посредством предпочтительного примера осуществления, изобретение не ограничено раскрытым примером, и другие варианты могут выводиться отсюда специалистом, не покидая объем защиты изобретения.

Изобретение относится к способу нагрева или сохранения в горячем состоянии паровой турбины. Турбина включает в себя: одну ступень (4), работающую на уровне начального или промежуточного давления; одну ступень (5) конечного давления, подключенную за ступенью (4), которая работает на уровне давления ниже, чем уровень начального или промежуточного давления; один конденсатор (6), подключенный за ступенью (5) конечного давления. Произведенный за пределами паровой турбины пар вводится в ступень (4) давления, после прохождения через ступень (4) давления подается в обход ступени (5) конечного давления непосредственно в конденсатор (6). Технический результат: сокращение времени запуска паровой турбины, возможность сохранения турбины в горячем состоянии. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ нагрева или сохранения в горячем состоянии паровой турбины (2), которая имеет, по меньшей мере, одну работающую на уровне начального или промежуточного давления ступень (4) давления, по меньшей мере, одну подключенную за ступенью (4) давления с прохождением текучей среды ступень (5) конечного давления, которая работает на уровне конечного давления, который ниже, чем уровень начального или промежуточного давления, и, по меньшей мере, один подключенный за ступенью (5) конечного давления конденсатор (6),

причем произведенный за пределами паровой турбины (2) пар вводится в ступень (4) давления,

причем пар после прохождения через ступень (4) давления подается в обход ступени (5) конечного давления непосредственно в конденсатор (6),

отличающийся тем, что

пар после прохождения через ступень (4) давления отсасывается из ступени (4) давления при помощи низкого давления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пар отсасывается из ступени (4) давления при помощи, по меньшей мере, одного вентилятора.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что расположенная на обводной линии (16) между ступенью (4) давления и ступенью (5) конечного давления дроссельная заслонка закрывается во время ввода пара в ступень (4) давления.

4. Система (1) для нагрева или сохранения в горячем состоянии паровой турбины (2), которая имеет, по меньшей мере, одну работающую на уровне начального или промежуточного давления ступень (4) давления, по меньшей мере, одну подключенную за ступенью (4) давления с прохождением текучей среды ступень (5) конечного давления, которая работает на уровне конечного давления, который ниже, чем уровень начального или промежуточного давления, и, по меньшей мере, один подключенный за ступенью (5) конечного давления конденсатор (6), включающая в себя:

- по меньшей мере, одно устройство (8) для производства пара и введения пара в ступень (4) давления,

- по меньшей мере, одно устройство (12) для отвода пара после прохождения через ступень (4) давления из ступени (4) давления и для непосредственной подачи отведенного из ступени (4) давления пара в обход ступени (5) конечного давления в конденсатор (6),

причем устройство (12) имеет, по меньшей мере, одно средство (13) для отсасывания пара из ступени (4) давления.

5. Система (1) по п.4, отличающаяся тем, что она имеет, по меньшей мере, одно запорное устройство (17), которое образовано расположенной на обводной линии (16) между ступенью (4) давления и ступенью (5) конечного давления дроссельной заслонкой и которое может закрываться во время ввода пара в ступень (4) давления.

6. Электростанция, в частности газо- и паротурбинная электростанция или паровая электростанция, по меньшей мере, с одной паровой турбиной (2), включающая в себя, по меньшей мере, одну систему (1) по п.4 или 5.