Устройство для отсоса паровоздушной смеси из конденсатора паровой турбины Российский патент 2019 года по МПК F01K9/02 F01K17/00 F28B9/10 F04F5/54 

Область техники

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях (ТЭС), оборудованных конденсационными и теплофикационными паротурбинными установками.

Уровень техники

В конденсаторах паровых турбин паротурбинных установок ТЭС предусматривается отсос паровоздушной смеси (ПВС) для создания разрежения, необходимого для экономичной работы паровой турбины. Для осуществления отсоса ПВС обычно используются водоструйные эжекторы, у которых напорное сопло подключено к линии подвода воды от циркуляционной системы охлаждения указанного конденсатора, причем на указанной линии установлен насос для создания требуемого для работы эжектора давления воды, а выхлопной патрубок эжектора по разомкнутой схеме соединен со сливным водоводом циркуляционной воды. (Методические указания по испытаниям, выбору производительности, наладке и эксплуатации водоструйных эжекторов конденсационных установок паровых турбин тепловых электростанций. РД 34.30.402-94, стр. 24 [1]).

Такая схема отсоса приводит к существенным затратам, связанным с увеличением расхода относительно дорогостоящей циркуляционной воды сверх необходимого количества для охлаждения конденсатора турбины и затратами электроэнергии на привод указанного насоса.

Известно принятое в качестве прототипа патентуемого изобретения устройство для отсоса паровоздушной смеси конденсатора паровой турбины паротурбинной установки, содержащее водоструйный эжектор, напорное сопло которого подключено к линии подвода воды от циркуляционной системы указанного конденсатора (RU 2099608, F04F 5/54, 1997 - [2]).

Устройство согласно [2] обеспечивает экономию воды на питание эжектора за счет введения вместо разомкнутой схемы замкнутого контура циркуляции воды, пропускаемый через указанный эжектор.

К недостаткам [2] следует отнести необходимость введения громоздкого и металлоемкого сборного бака, насоса рециркуляции пропускаемой через указанный эжектор воды и теплообменника для охлаждения воды в созданном новом замкнутом циркуляционном контуре.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено патентуемое изобретение, является сокращение расходов на отсос из конденсатора паровоздушной смеси, а техническим результатом - устранение необходимости в замкнутом контуре циркуляции пропускаемой через эжектор воды.

Решение указанной задачи путем достижения указанного технического результата применительно к патентуемому изобретению обеспечивается тем, что устройство для отсоса паровоздушной смеси из конденсатора паровой турбины паротурбинной установки, содержащее водоструйный эжектор, напорное сопло которого подключено к линии подвода воды от циркуляционной системы указанного конденсатора,

согласно патентуемому изобретению

дополнительно оборудовано параллельно включенным по отсасываемой из конденсатора паровоздушной смеси пароструйным эжектором, напорное сопло которого подключено к линии одного из промежуточных отборов пара указанной турбины, его выхлопной патрубок - ко входу поверхностного охладителя, включенному по охлаждающей стороне в рассечку линии тракта конденсата между регенеративными подогревателями низкого давления указанной паротурбинной установки.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков патентуемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в том, что оборудование патентуемого устройства параллельно включенным по отсасываемой из конденсатора ПВС пароструйным эжектором, напорное сопло которого подключено к линии одного из промежуточных отборов пара указанной турбины, а его выхлопной патрубок - к поверхностному охладителю, включенному по охлаждающей стороне в рассечку линии тракта конденсата между регенеративными подогревателями низкого давления указанной паротурбинной установки, позволяет сократить расходы дорогостоящей циркуляционной воды на питание водоструйного эжектора в теплое время года, когда, с одной стороны, на ТЭС из-за повышения температуры ощущается особый дефицит в указанной воде, а, с другой стороны, по той же причине ухудшаются ее эжекционные свойства. Вместе с тем пароструйный эжектор не требует затрат, связанных с увеличением расхода циркуляционной воды, идущей на охлаждение конденсатора, теплота отборного пара турбины и сам пар в виде конденсата возвращаются в цикл рабочего тела паротурбинной установки. В холодное время года, когда расход циркуляционной воды на охлаждение конденсатора турбины существенно уменьшается, а эжекционная способность воды в водоструйном эжекторе увеличивается, отсос ПВС возвращается к обычной схеме использования водоструйного эжектора без необходимости в замкнутом контуре циркуляции пропускаемой через эжектор воды.

Условные обозначения

ВЭ - водоструйный эжектор;

КН - конденсатный насос;

КП - конденсатор пара;

О - поверхностный охладитель;

ПВС - паровоздушная смесь;

ПНД - регенеративный подогреватель низкого давления;

ПТ - паровая турбина;

ПТУ - паротурбинная установка;

ПЭ - пароструйный эжектор

ТЭС - тепловая электростанция;

Краткое описание чертежа

На чертеже изображено патентуемое устройство и схема его подключения к соответствующим линиям паротурбинной установки ТЭС.

Перечень позиций чертежа

10 - ПТ; 20 - КП; 21 - напорный водовод циркуляционной системы охлаждения КП ПТ; 22 - сливной водовод циркуляционной системы охлаждения КП ПТ; 30 - линия промежуточного отбора пара ПТ; 31 - линия подвода пара к напорному соплу ПЭ; 40 - линия тракта возврата конденсата из КП в цикл ПТУ; 50 - КН; 60 и 70 - регенеративные ПНД; 80 - ВЭ; 81 - напорное сопло ВЭ; 82 - линия отсоса паровоздушной смеси из парового пространства КП с помощью ВЭ; 83 - линия отвода ПВС от выхлопного патрубка ВЭ; 90 - линия подвода воды от напорного водовода; 91 - насос на линии подвода воды от напорного водовода к напорному соплу ВЭ; 100 - ПЭ; 101 - напорное сопло; 102 - линия отсоса паровоздушной смеси из парового пространства КП с помощью ПЭ; 103 - линия отвода ПВС от выхлопного патрубка ПЭ к поверхностному охладителю; 200 - поверхностный охладитель паровоздушной смеси, поступающей от ПЭ; 201 - дренажная линия; 300, 400, 500, 600 - запорные вентили; 700 - перемычка.

Осуществление изобретения

Изображенные схематически на чертеже элементы паротурбинной установки (ПТУ) включают в себя паровую турбину (ПТ) 10 с конденсатором пара (КП) 20, циркуляционная система охлаждения которого оборудована напорным водоводом 21 и сливным водоводом 22, и линией 30 промежуточного отбора пара ПТ, а также линию 40 тракта возврата конденсата из КП 20 в цикл ПТУ с установленными на ней конденсатным насосом (КН) 50 и регенеративными подогревателями низкого давления (ПНД) 60 и 70.

Устройство, согласно изобретению, содержит водоструйный эжектор (ВЭ) 80, напорное сопло 81 которого подключено к линии 90 подвода воды от напорного водовода 21 циркуляционной системы охлаждения КП 20, на которой установлен насос 91 для создания требуемого давления воды. Всасывающий патрубок эжектора ВЭ 80 подключен к линии 82 отсоса паровоздушной смеси из парового пространства КП 20, а его выхлопной патрубок - к линии 83 отвода ПВС к сливному водоводу 22 циркуляционной системы охлаждения конденсатора пара КП 20.

Устройство согласно изобретению дополнительно оборудовано пароструйным эжектором (ПЭ) 100, напорное сопло 101 которого подключено к линии 31 подвода пара от линии 30 одного из промежуточных отборов пара ПТ 10. Всасывающий патрубок эжектора ПЭ 100 подключен к линии 102 отсоса паровоздушной смеси из парового пространства КП 20, а его выхлопной патрубок - линией 103 отвода ПВС к поверхностному охладителю (О) 200, включенному по охлаждающей стороне в рассечку линии 40 тракта возврата конденсата между ПНД 60 и ПНД 70. В верхней части О 200 предусмотрен сообщенный с атмосферой воздушник (не показан), а в нижней части - дренажная линия 201 для слива образующегося конденсата. Подключение дренажной линии 201 к конденсатору КП 20 возможно либо непосредственно через гидрозатвор со столбом жидкости, противостоящим атмосферному давлению, либо через паровые стороны одного или последовательно двух ПНД более низкого давления с использованием штатной дренажной линии (на чертеже не показано). На напорных линиях 90 и 31, а также на линиях 82 и 102 отсоса ПВС из парового пространства КП 20 обоих эжекторов установлены запорные вентили соответственно 300, 400, 500 и 600. Для обеспечения равномерности отсоса ПВС из конденсатора КП 20 при автономной работе каждого из указанных эжекторов между линиями 82 и 102 отсоса ПВС из парового пространства КП 20 предусмотрена перемычка 700.

Устройство согласно патентуемому изобретению работает следующим образом.

В холодное время года при температуре циркуляционной воды не выше 12÷15°С отсос ПВС из верхней части парового пространства КП 20 осуществляется с помощью водоструйного эжектора ВЭ 80 по разомкнутой схеме со сбросом отсасываемой ПВС по отводной линии 83 в сливной водовод 22. При этом запорные вентили 300 и 500 должны находиться в открытом, а запорные вентили 400 и 600 - в закрытом положении. В теплое время года при температуре выше 12÷15°С производится отключение водоструйного эжектора с переводом отсоса ПВС на пароструйный эжектор. Для этого открываются запорные вентили 400 и 600 с последующим закрытием запорных вентилей 300 и 500. В жаркое время при температуре воздуха выше 25°С с ухудшением вакуума в конденсаторе выше установленного эксплуатационными требованиями предела возможно одновременное включение в работу обоих эжекторов.

Промышленная применимость

Патентуемое изобретение отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и чертеже достаточно ясно, а используемые средства просты и доступны для промышленной реализации в области теплоэнергетики.

Область использования: теплоэнергетика. Устройство для отсоса паровоздушной смеси (ПВС) из конденсатора пара (КП) паровой турбины (ПТ) паротурбинной установки (ПТУ) содержит водоструйный эжектор (ВЭ), напорное сопло которого подключено к линии подвода воды от циркуляционной системы охлаждения указанного КП. Устройство дополнительно оборудовано параллельно включенным по отсасываемой ПВС пароструйным эжектором (ПЭ), напорное сопло которого подключено к линии одного из промежуточных отборов пара указанной ПТ, его выхлопной патрубок - ко входу поверхностного охладителя, включенного по охлаждающей стороне в рассечку линии тракта конденсата между регенеративными подогревателями низкого давления указанной ПТУ. Достигается сокращение расходов на отсос из конденсатора паровоздушной смеси. 1 ил.

Устройство для отсоса паровоздушной смеси из конденсатора паровой турбины паротурбинной установки, содержащее водоструйный эжектор, напорное сопло которого подключено к линии подвода воды от циркуляционной системы охлаждения указанного конденсатора, отличающееся тем, что оно дополнительно оборудовано параллельно включенным по отсасываемой из конденсатора паровоздушной смеси пароструйным эжектором, напорное сопло которого подключено к линии одного из промежуточных отборов пара указанной турбины, его выхлопной патрубок - к входу поверхностного охладителя, включенному по охлаждающей стороне в рассечку линии тракта конденсата между регенеративными подогревателями низкого давления указанной паротурбинной установки.