Система предотвращения загрязнения конденсатора паровой турбины Советский патент 1993 года по МПК F28G1/12 

Предлагаемое изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для предотвращения загрязнения конденсаторов паровых турбин. Загрязнения осаждаются в конденсаторных трубках и забивают их входные участки в трубных досках, что является причиной повышения гидравлического сопротивления конденсатора, снижения в нем вакуума ив конечном счете ухудшения экономичности и надежности работы паротурбинных установок. Фильтры охлаждающей воды кондэнса-. торов, расположенные на береговой насосной, не обеспечивают ее эффективную очистку. Это связано с частичным пропуском через них загрязнений, з также тем, что в протяженных нзпорных циркуляционных водоводзх между этими фильтрами и конденсатором очень часто разобщаются колонии различных видов моллюсг.ог, Поэтому о настоящее время все чпщг прибегают к устанооке лапопнит- ьного фильтра охлаждающей воды непосредственно перед конденсатором турбины. В случае применения для очистки конденсаторных трубок пористых резиновых шариков фильтр перед конденсатором является обязательным элементом данной шариковой очистки. Эти фильтры работают в специфических условиях повышенных расходов охлаждающей воды (например, на турбине мощностью 300 МВт расход воды на один фильтр составляет около 18тыс.м /ч), разнообразных загрязнений (камни, куски льда и дерева, ракушки, рыбы, листья, длинные водоросли и прбч.), значительных скоростей воды (2-3 м/с) и при,отсутствии специально предусмотренного места для размещения фильтра. Кроме тогчо, при эксплуатации возможны ззлпозые поступления с охлаждающей водой больших количеств шуги, листьев, реку и-я к, способных в считанные секунды полностью забить отверстия в фильтрующей пооерхности. Это прпп.едет к

4вьЛЯ

VJ

ЮON

ю ю

.э

резкому снижению расхода поступающей в конденсатор охлаждающей воды и как следствие - аварийному отключению турбины, что недопустимо. В связи с этим подобные фильтры должны иметь надежную систему очистки фильтрующей поверхности.

Известна также система предотвраще- . ния загрязнения конденсатора 1 содержащая расположенный в водоводе охлаждающей воды конденсатора фильтр в виде перфорированного конуса с механизмом для его очистки в процессе работы, выполненным в виде насоса и двух систем сопл, первая из котор ых установлена перед вершиной конуса тангенциально оси водовода, а вторая с вращающимися соплами - внутри конуса, перпендикулярно его боковой поверхности.

Недостатком этой системы (прототипа) кроме значительной длины и высокого гидравлического сопротивления фильтра явля- ется сложный и неэкономичный способ отмывки. Опыт эксплуатация показал, что система отмывки с напорными соплами не надежна в работе.

Целью предполагаемого изобретения является повышение экономичности и надежности работы, а также уменьшение металлоемкости. . Поставленная цель достигается тем, что в системе предотвращения загрязнения конденсатора паровой турбины, содержащей размещенную в напорном водоводе фильтрующую поверхность в ферме перфорированного конуса, устройство для ее очистки в процессе работы и линию для удаления загрязнений, согласно изобретению фильтрующая поверхность направлена основанием конуса навстречу потоку, а внутри конуса встроены плоские радиальные перегородки, разделяющие его внутренний объем на отсеки, каждый из которых на входе воды снабжён секторной заслонкой с радиальной осью поворота, а на выходе - патрубком, соединенным автономной линией для удаления загрязнений со сливным водоводом конденсатора. Угол конусности фильтрующей поверхности целесообразно выполнять в пределах от 15 до 35°.

Причинно-следственная связь ме;кду перечисленными отличительными признаками и целью заключается в том, что разделенном на отсеки плоскими радиальными перегородками конусе, направленном основанием навстречу потоку, создаются условия для эффективности удзлзния движущегося п потоке схлахдлгощэй БОДЫ мусора через располбжрнный в крицз отсё- ка патрубок и аатонсмную линМз в слинной циркуляционный водовод. На случай экстремальных ситуаций (листопада, шторма, ледохода), при которых возможно нерасчетное поступление листьев, нитяных водорослей, шуги и проч., на входе в отсеки установлены секторные заслонки с радиальной осью поворота, которые обеспечивают поочередное отмывание отсеков обратным

ХОДОМ БОДЫ.

При такой схеме удаления загрязнений

0 отпадает необходимость в применении как у прототипа сложной системы отмывки фильтрующей поверхности силовой водой, истекающей под напором из сопл, что требует установку специального насоса, врз5 (дающегося коллектора с радиальными трубами подвода воды к соплам, электрического или гидравлического двигателя, обеспечивающего это вращение, фильтра для отмывки силовой воды во избежание засо0 рения сопл, а также тангенциально размещенных сопл для закрутки потока. Очевидно, что отказ от перечисленных элементов, некоторые из которых часто выходят из строя, повышают надежность работы

5 системы. Экономичность ее повышается вследствие исключения затрат на работу дополнительного насоса, снижения гидравлического сопротивления и других факторов. Выполнение фильтра с углом конусности в

0 рекомендуемых пределах от 15 до 35° по сравнению с углом 8-12°, как у ранее приме- мявшихся отечественных фильтров (см.аналог), приводит к уменьшению его длины и металлоемкости и соответствующему

5 уменьшению капитальных затрат. Все указанные мероприятия способствуют достижению поставленных целей.

На фиг. 1 схематично изображен в боковом разрезе конденсатор паровой турбины,

0 оборудованный предлагаемой системой предотвращения загрязнения; на фиг.2 - вид по стрелке А на входное сечение конического фильтра.

Конденсатор 1 с трубками 2, трубной

5 доской 3, напорным А и сливным 5 водоводами снабжен размещенным непосредственно перед ним в напорном водоводе фильтром, имеющим коническую фильтрующую поверхность 6 с отверстиями 7 и осно0 ванием 8, направленным навстречу потоку воды. Внутри конуса встроены радиальные перегородки 9, разделяющие его внутренний объем на отсеки 10 с заслонками 11, имеющими привод 12 и радиальную ось по5 ворота 13, на входе и патрубками 14, соединенными с линиями 15 для удаления загрязнений на выходе. Пористые шарики 16 предназначены для очистки конденсаторных трубок, сетка 17 - для их. ул ес-лива- ния, насос 13 - для поддержан:ы их

циркуляции по замкнутому контуру. Может быть применен водоструйный эжектор 19 с трубопроводом рабочей ооды 20, устанавливаемый на байпасгх линий 15. предназначен для дополнительного снижения давления в отсеке 10 при низком напоре воды в водовода 4.

Система работает следующим образом. Охлаждающая вода поступает в конденсатор 1 по напорному водоводу 4 и отводится по сливному 5. При прохождении ее через отверстие 7 находящееся в ней загрязнения сепарируются на фильтрующей поверхности 6 и сносятся движущимся вдоль этой поверхности потоком к патрубкам 14, через который они попадают в линии 15 и далее в водовод 5 после, шармкоулавлиззющей сетки 17 по ходу потока. Однако некоторые виды загрязнения (особенно при увеличении концентрации мусора з воде задерживаются на внутренней поверхности конуса, что приводит к постепенному засорению отверстий 7 и росту перепада давления на фильтрующей поверхности. Когда величина этого перепада достигнет предельно-допустимого значения, дается сигнал на поочередный поворот на 90° заслонок 11, осуществляемый с помощью, привода 12. При этом происходит очистка фильтрующей поверхности каждого отсека 10. обратным ходом воды с удалением загрязнений через те же линии 15. В случае необходимости одновременное поворотом заслонки 11 одного из отсеков 10 включается водоструйный эжектор на соответствующей данному отсеку линий 15. После удаления загрязнений и уменьшения сопротивления фильтра до расчетного значения заслонки ставятся в исходное положение вдоль по направлению потока, при котором их влияний на гидравлическое сопротивление фильтра минимально.

Исследования, проведенные на гидравлическом стенде в ВТИ показали (акт испытаний прилагается), что удаление загрязнений с фильтрующей поверхности путем создания обратного потока через отверстия при закрытой заслонке гораздо эффективнее, чем сбивание загрязнений .напорными струями с ее чистой стороны как у аналога и прототипа. При движении заслонки прижатые к поверхности частицы мусора испытывают знакопеременные воздействия потока ,способствующие их отрыву от поверхности и сносу в линию для удялския загрязнений.

Исспйдовзимя показали . что с увеличением угла между образующей и высотой конуса (угла конусности комического фильтра) от 15 до 30° отношение суммарной

площади отверстий к площади сечения трубопровода резко уменьшается, а коэффициент сопротивления независимо от направления потока изменяется незначи- 5 тельно(на 10-12%).

С увеличением угла а и соответственным уменьшением длины фильтра возрастает и эффективность воздействия вихревых потоков на отрыв загрязнений от поверхно- 0 сти и ее отмывку. Кроме того, фильтр с углом с-25-300 имеет значительно меньшую металлоемкость, по сравнению с аналогом и прототипом, которые выполнялись с d 10- 12°. С уменьшением угла ауменьшается 5 также суммарная площздь отверстий фильтрующей поверхности, от которой в прямой пропорциональности зависит площадь сечения лйШй для удаления з агря знёний. Последняя, в свою очередь, при данном 0 перепаде давлений между водоводами определяет расход охлаждающей воды, байпа- сирующей конденсатор, влияющий на экономичность системы. Перепад между водоводами определяется гидравлическим со- 5 противлением конденсатора и при номинальных условиях составляет около 4 м.вод.ст.

Таким образом, реализация данного предложения позволяет отказаться от ис- 0 пользования отмыэки фильтрующей поверхности силовой водой с помощью сложного и ненадежно работающего вращающегося коллектора с напорными соплами, снабженногоэлектрическим или 5 -гидравлическим приводом, уплотнениями, напорным насосом; фильтром силовой воды и проч. Вместо всех этих элементов при расположении конуса основанием навстречу потоку установлены поворотные заслон- 0 ки, при закрытии которых в течение нескольких секунд происходит гарантиро- ванная отмывка фильтрующей поверхности обратным ходом воды, после чего заслонка приводится в исходное положение. Надеж: 5 ность поворотного механизма заслонок несравненно выше, чем системы гидравлической отмывки, а затраты, связанные с байпасированием незначительного расхода воды (3-4%) через линии для удале- 0 нил загрязнений помимо конденсатора меньше, чем на гидроотмывку, использование котор ой приводит также и повышению суммарного гидравлического сопротивления фильтра.

5 Достоинством данной системы является ее простора и способность к самоочшцс- HUio фильтру;э цзг1 поверхности в процессе работы. Включение в действие поворотных зпслоио предлагается только в экстремальных ситуациях при чрезмерном повышении содержания загрязнений охлаждающей воды обычно происходящем в периоды паводка, листопада, сильного ветра и проч. Система лишена-вращающихся деталей, дополнительных насосов фильтров, что гарантирует ее надежность. Она внедряется на энергоблоках большой мощности изготавливаемых на Харьковском турбинном заводе им.С.М.Кирова (ПО Турбоатом). Формула изобретения 1. Система предотвращения загрязнения конденсатора паровой турбины, содержащая размещенный в напорном водоводе охлаждающей воды фильтр, выполненный в виде перфорированного конуса, устройство

для его очистки в процессе работы и линию для удаления загрязнений, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности, основание перфорированного конуса направлено навстречу потоку охлаждающей воды внутренний объем конуса снабжен плоскими радиальными перегородками, разделяющими его на отсеки, каждый из которых на входе потока охлаждающей поды имеет секторную заслонку с радиальной осью поворота, а на выходе - патрубок, сообщенный со слизным водоводом конденсатора.

2. Система поп.1 отличающаяся

тем, что, с целью снижения металлоемкости, угол раскрытия конуса составляет 15-35°.

Система предотвращения загрязнения конденсатора паровой турбины. Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для предотвращения загрязнения конденсаторов паровых турбин. Фильтр в виде перфорированного конуса, размещенный Б напорном водоводе конденсатора, направлен основанием конуса навстречу потоку охлаждающей воды. Внутри конуса встроены плоские радиальные перегородки, разделяющие его вкутрз:-н1ий объем на отсеки, каждый из которых на входэ снабжен секторной заслонкой, а на выходе - автономной линией удаления загрязнений. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.