Конденсатор паровой турбины с гидравлическим пароперепускным клапаном повышенной эффективности Российский патент 2024 года по МПК F28B5/00 F28B9/08 F28B9/10 F01K13/00 

Изобретение относится к области энергомашиностроения, а именно к турбостроению, и может быть использовано в конденсаторах паровых турбин.

Из уровня техники известно, что для обеспечения низкого кислородосодержания конденсата на всех режимах работы турбоустановки согласно нормам, установленным ПТЭ, конденсаторы комплектуется деаэрационными сборниками. Для деаэрации основного конденсата в сборник конденсата подводится тепло в виде пара от внешнего источника, например, из отбора турбины или горячих дренажей из расширителей, а на теплофикационных турбинах для этих целей используют тепло рециркуляции основного конденсата. При этом основной конденсат в сборнике конденсата будет иметь температуру, равную температуре насыщения в корпусе конденсатора, соответствующую давлению в нем, поскольку внутреннее пространство сборника конденсата напрямую соединено с внутренним пространством корпуса. Разница температуры тепловых потоков, поступающих в сборник конденсата, и конденсата, поступающего из корпуса конденсатора, приведет к вскипанию первых и образованию выпара, который будет использоваться для деаэрации основного конденсата в сборнике конденсата, но при этом уйдет в корпус конденсатора и его тепло будет утилизировано без пользы на холодных трубах поверхности теплообмена.

Известен конденсатосборник деаэрационного конденсатора, содержащий пароперепускной клапан, закрепленный в днище конденсатора, отделяющий паровые пространства корпуса и сборника конденсата и имеющий окно отвода выпара переменного сечения (Авторское свидетельство №1052823 на изобретение «Конденсатосборник деаэрационного конденсатора», F28B 9/08, F22D 1/28, опубл. 07.11.1983, бюл. №41). Недостаток данного решения заключается в том, что уровень воды в водораспределителе, регулирующий сечение пароперепускного клапана напрямую зависит от расхода пара из турбины в конденсатор, т.е. от расхода конденсата, стекающего с днища корпуса в сборник конденсата. При больших расходах конденсата сечение окна отвода выпара будет минимальным, при малых расходах конденсата сечение окна пароперепускного клапана наоборот будет максимально открыто из-за снижения уровня конденсата на перфорированном водораспределителе, с которого происходит постоянный слив конденсата через сливные отверстия, количество которых выбрано исходя из максимального расхода конденсата.

Такая схема не позволяет создать оптимальный перепад давления между корпусом конденсатора и сборником конденсата в широком диапазоне расходов греющего пара в конденсатор, и, следовательно, не позволяет эффективно использовать тепло подводимых потоков для нагрева конденсата в сборнике конденсата.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является устранение недостатков известных решений: малая эффективность использования тепла подводимых потоков для нагрева конденсата в сборнике конденсата.

Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение экономичности паротурбинной установки за счет повышения температуры основного конденсата в сборнике конденсата выше температуры насыщения пара в корпусе конденсатора, за счет эффективного использования тепла сбрасываемых в сборник конденсата потоков постоянных дренажей и рециркуляции основного конденсата и других источников тепла, используемых для деаэрации основного конденсата в пределах конденсатора, на всех режимах работы турбины.

Технический результат достигается заявленной конструкцией конденсатора паровой турбины с гидравлическим пароперепускным клапаном, характеризующимся наличием корпуса конденсатора и деаэрационного сборника конденсата. Новым в изобретении является то, что между корпусом конденсатора и сборником конденсата установлен гидравлический пароперепускной клапан, состоящий из седла, по бокам которого установлены стенки, а между ними - перфорированное днище через которое выпар, образующийся в сборнике конденсата, отводится в корпус конденсатора. Гидравлический пароперепускной клапан также состоит из отражателей для защиты труб поверхности теплообмена от воздействия выпара, гидравлических тарелок, соединяющихся с днищем корпуса конденсатора при помощи коробов, обеспечивающих постоянную подпитку гидравлических тарелок конденсатом, соединенных между собой поддоном и стенками, разделяющий паровое пространство корпуса и сборника конденсатора, за счет чего организовано поддержание оптимального перепада давления между корпусом конденсатора и сборником конденсата и реализован нагрев основного конденсата в сборнике конденсата выше температуры насыщения пара в корпусе конденсатора, что повышает экономичность турбоустановки в широком диапазоне ее работы, включая режимы с малыми расходами конденсата греющего пара.

Анализ уровня техники, осуществленный заявителем и включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не выявил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволил определить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков, по отношению к техническому результату и изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности «новизна».

Для проверки предлагаемого технического решения на соответствие критерию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень» проведен дополнительный поиск по известной из уровня техники информации. Результаты поиска показали, что предлагаемое изобретение не вытекает из известного уровня техники явным образом для специалиста. Более того, как видно из описания, для достижения желаемого технического результата заявитель внес в конструкцию конденсатора паровой турбины принципиальные и неочевидные конструктивные изменения, а также снабдил его новыми элементами и связями.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Сущность заявленного технического решения поясняется примером реализации, который раскрывается следующими фигурами, на которых изображено:

фиг. 1 - продольный разрез корпуса конденсатора и сборника конденсата;

фиг. 2 - поперечный разрез А-А корпуса конденсатора и сборника конденсата.

Конденсатор паровой турбины с гидравлическим пароперепускным клапаном 1 повышенной эффективности, установленный на днище корпуса 10 конденсатора между корпусом конденсатора 2 и деаэрационным сборником конденсата 3, состоит из седла 4, установленного между корпусом конденсатора 2 и сборником конденсата 3, выполненным в виде чаши, через перфорированное днище 6 которой отводится выпар из сборника конденсата 3. По бокам седла 4 установлены стенки 5, высота которых, как и седла 4, выше максимального уровня конденсата 13 на днище корпуса 10 конденсатора. Отражатели 7 в седле 4 установлены для защиты труб поверхности теплообмена 8 от прямого воздействия выпара. Гидравлические тарелки 9 при помощи коробов 11 соединяются с днищем корпуса 10 конденсатора и обеспечивают постоянную подпитку гидравлических тарелок 9 конденсатом, уровень которого меняется в зависимости от величины отводимого выпара из сборника конденсата 3. Гидравлические тарелки 9 соединены поддоном 12 и стенками 5. Поддоны 12 служат для отвода избытка конденсата из гидравлических тарелок 9 в сборник конденсата 3. Проход для отвода выпара образован каналами 14 между гидравлической тарелкой 9 и седлом 4, перфорированным днищем 6 и переменным уровнем конденсата 15 на днище гидравлических тарелок 9.

Основной конденсат с днища корпуса 10 конденсатора отводится в сборник конденсата 3 через сливную трубу 16. Подвод греющей среды для деаэрации и подогрева конденсата осуществляется через патрубки 17.

Принцип работы пароперепускного гидравлического клапана основан на автоматическом регулировании сечения канала отвода выпара в зависимости от количества, температуры и давления выпара из поступающих в сборник конденсата тепловых потоков, определяющих давление в сборнике конденсата, что позволяет поддерживать давление в сборнике конденсата несколько выше, чем в корпусе конденсатора.

Уровень конденсата на гидравлических тарелках 9, реагирует на изменение давления в сборнике конденсата 3 увеличивая, или уменьшая сечение канала отвода выпара: при понижении давления в сборнике конденсата 3 уровень конденсата в гидравлических тарелках 9 повышается и в результате уменьшается площадь проходного сечения канала выхода выпара, при повышении давления в сборнике конденсата 3 конденсат с гидравлических тарелок 9 вытесняется на днище корпуса 10 конденсатора через короба 11, понижается уровень конденсата на гидравлических тарелках 9 и в результате увеличивается площадь проходного сечения канала отвода выпара.

При подводе в сборник конденсата 3 небольшого количества тепла в виде конденсата рециркуляции, перегретого относительно конденсата в сборнике конденсата 3, либо пара от внешних источников, образуется выпар в небольшом количестве. При таком режиме сечение в канале для отвода выпара через перфорированное днище 6 уменьшается за счет повышения уровня конденсата в гидравлических тарелках 9, что препятствует отводу выпара в корпус конденсатора и, тем самым, способствует росту давления в сборнике.

При увеличении количества подводимого тепла происходит увеличение количества выпара и, следовательно, увеличение давления на зеркало воды в гидравлических тарелках 9, что снижает уровень конденсата в них, увеличивая сечение канала для отвода выпара и перепуская некоторую часть выпара в корпус конденсатора 2 через перфорированное днище 6, тем самым поддерживая давление в сборнике конденсата 3, не препятствующее нормальному сливу конденсата из корпуса конденсатора 2 в сборник конденсата 3.

Таким образом, автоматически поддерживается оптимальный перепад давлений между корпусом конденсатора 2 и сборником конденсата 3, когда давление в сборнике конденсата 3 выше давления насыщения в корпусе конденсатора 2, что позволяет осуществить нагрев конденсата выше температуры насыщения в корпусе конденсатора 2 на всех режимах работы турбоустановки.

Вышеуказанные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, используется в турбостроении, а именно в производстве конденсаторов паровых турбин;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Изобретение относится к области энергомашиностроения, а именно к турбостроению, и может быть использовано в конденсаторах паровых турбин. В конденсаторе паровой турбины с гидравлическим пароперепускным клапаном, характеризующимся наличием корпуса конденсатора и деаэрационного сборника конденсата, между корпусом конденсатора и сборником конденсата установлен гидравлический пароперепускной клапан, состоящий из седла, по бокам которого установлены стенки, а между ними - перфорированное днище, через которое выпар, образующийся в сборнике конденсата, отводится в корпус конденсатора, отражателей для защиты труб поверхности теплообмена от воздействия выпара, гидравлических тарелок, соединяющихся с днищем корпуса конденсатора при помощи коробов, обеспечивающих постоянную подпитку гидравлических тарелок конденсатом, соединенных между собой поддоном и стенками, разделяющий паровое пространство корпуса и сборника конденсатора, за счет чего организовано поддержание оптимального перепада давления между корпусом конденсатора и сборником конденсата и реализован нагрев основного конденсата в сборнике конденсата выше температуры насыщения пара в корпусе конденсатора. Технический результат - увеличение экономичности паротурбинной установки. 2 ил.

Конденсатор паровой турбины с гидравлическим пароперепускным клапаном (1), характеризующийся наличием корпуса конденсатора (2) и деаэрационного сборника конденсата, (3) отличающийся тем, что между корпусом конденсатора (2) и сборником конденсата (3) установлен гидравлический пароперепускной клапан (1), состоящий из седла (4), по бокам которого установлены стенки (5), а между ними - перфорированное днище (6), через которое выпар, образующийся в сборнике конденсата (3), отводится в корпус конденсатора (2), отражателей (7) для защиты труб поверхности теплообмена (8) от воздействия выпара, гидравлических тарелок (9), соединяющихся с днищем корпуса (10) конденсатора при помощи коробов (11), обеспечивающих постоянную подпитку гидравлических тарелок (9) конденсатом, соединенных между собой поддоном (12) и стенками (5), разделяющий паровое пространство корпуса конденсатора (2) и сборника конденсата (3), за счет чего организовано поддержание оптимального перепада давления между корпусом конденсатора (2) и сборником конденсата (3) и реализован нагрев основного конденсата в сборнике конденсата (3) выше температуры насыщения пара в корпусе конденсатора (2).