Способ работы теплофикационнойТуРбиНы Советский патент 1981 года по МПК F01K17/02 

(54) СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ТУРБИНБ1

1

Изобретение относится к рбласти теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях (ТЭС) и теплоэлектроцентралях (ТЭЦ).

Известен способ работы конденсационной турбины в базовом и переменном режиме работы с регулируемым отбором пара из камеры, расположенной перед проточной частью низкого давления (ЧНД), по которому количество и параметры отбираемого пара регулируют за счет перемещения парораспределительных органов ЧНД, установленных за камерой отбора, и парораспределительных органов части высокого давления (ЧВД), установленных на впуске пара в турбину. Для того, чтобы увеличить расход пара в отбор или его давление, открывают регулирующие клапаны ЧВД и прикрывают парораспределительные органы ЧНД. Для того, чтобы понизить давление в отборе или расход в отбор, прикрывают клапаны ЧВД и открывают парораспределительные органы ЧНД.

Повышение мощности турбины достигается одновременным открытием парораспределительных органов ЧВД и ЧНД, а снижение мощностиих прикрытием 1.

Недостатком этого способа является снижение экономичности вследствие необходимости при работе с расходами пара в отбор, близкими к максимальному расходу пара через турбину, пропуска значительного количества пара для охлаждения ЧНД. Для уменьшения потерь с охлаждающим паром на турбинах последних выпусков предусмотрена установка перед ЧНД отключающей задвижки специальной системы для приготовления охлаждающего пара. Эта система

0 снижает потери тепла, однако сама по себе сложна, а при подводе к ЧНД влажного пара возникает опасность эрозионного износа ступеней выхлопных потоков.

Возрастают постоянные потери при работе турбины без отбора на отключающих задвижках и парораспределительных органах, установленных перед всеми ЧНД.

Снижается вибрационная надеи ность работы последних ступеней ЧНД с длинными рабочими лопатками из-за необходимости

длительной их работы с малыми объемными пропусками пара, приводящей к появлению дополнительных возмущающих усилий. Значительно увеличивается для турбин большой мощности диаметр выхлопного трубопровода

от предохранительного устройства, который достигает 1,4 2 м. Это создает дополнительные трудности в процессе проектирования и монтажа, удорожает строительные конструкции.

При модернизации действующих на электростанциях конденсационных турбоустановок для нужд теплофикации вывод и трассировка трубопроводов столь большого диаметра-не представляется возможным.

Известен способ работы теплофикационной турбины в переменных режимах отопительного периода путем регулирования расхода и параметров отбираемого пара и расхода пара в ЧНД перемещением парораспределительных органов высокого и низкого давления, подачи потребителю всего потока пара из камеры отбора перед ЧНД, по крайней мере, в одной из которых взамен ротора установлен гладкий промежуточный вал 2.

Однако этот способ обладает такими недостатками, которые делают его малопригодным для теплофикационных турбин большой мощности. Как и все турбины с противодавлением, работающие по известному способу, при снижении тепловой нагрузки теряют электрическую мощность, что в условиях дефицита электроэнергии приводит к необходимости замещения потерянной мощности за счет менее экономичного оборудования. Исключение турбин, работающих в режиме с противодавлением, из участия в регулировании частоты и мощности энергосистемы в часы пик тепловой нагрузки и провалов электрической приводит к необходимости переводить в регулировочный режим более мощные мащины, работающие на частичных режимах менее экономично. Все это в конечном счете ведет к пережогу топлива. При отключении теплового потребителя полностью теряется генерирующая мощность турбины.

Цель изобретения - повышение экономичности и надежности турбоустановки.

X

Цель достигается тем, что в режимах базовой нагрузки отглущают ЧНД с промежуточным валом, а на режимах переменной тепловой нагрузки перемещают парораспределительные органы высокого давления и неотглущенных ЧНД и сбрасывают пар через предохранительные устройства в отглущенные ЧНД с поддерживанием в них давления ниже атмосферного.

На фиг. 1 изображена турбоустановка с двумя двухпоточными цилиндрами низкого давления; на фиг. 2 - то же, с одним двухпоточным цилиндром низкого давления и глухой перегородкой в проточной части.

Турбина содержит цилиндрь 1 и 2 высокого и среднего давления (1ДВД и ЦСД), потоки 3-7 ЦНД, расположенные либо в одном цилиндре с проточной частью среднего давления - выхлопной поток 3 ЧНД,

либо в отдельных цилиндрах, как например, выхлопные потоки 4 и 5, 6 и 7, парораспределительные органы 8 ЦВД (клапаны) на впуске пара в турбину (8 ЦВД 1), парораспределительные органы 9 и 10 ЦНД и

расположенную перед ними камеру 11 отбора, паропровод 12, промежуточный перегреватель 13 и паропровод 14, расположенные соответственно между ЦВД-ЦСД и ЦСД-ЦНД, паропровод 15 к тепловому потребителю, глухую перегородку 16, промежуточный вал 17, передающий вращение от ротора 18 ЦВД, ротора 19 ЦСД и ротора 20 ЦНД к ротору генератора 21, предохранительные устройства 22, диафрагмы 23, оставленные в отглущенных потоках 6

и 7, и конденсаторы 24, Турбоустановка может работать на конденсационном режиме с отключением потребителем тепла и на режиме с регулируемым отбором пара из камеры 11. Отличие турбины (фиг. 2) заключается в отсутствии одного ЦНД и создании

« промежуточного вала 17 в потоке 3 ЦСД 2 за счет отсутствия на роторе 19 рабочих дисков, а глухая перегородка 16 выполнена в виде, разделительной диафрагмы. По данному способу турбина работает сезонно и

требует при переходе с одного режима на другой переоборудования. При работе с отключенным потребителем тепла весь пар за исключением отбираемого на регенерацию, проходит через цилиндры 1 и 2 и выхлопные потоки 3-7 в конденсаторы 24.

В ЦНД установлены щтатные роторы с рабочими колесами. Парораспределительные органы 9 и 10 открыты полностью. Глухая перегородка 16 отсутствует. Этот способ работы присущ всем конденсационным турбинам.

При переходе на режим работы с отбором пара выделяют базовую и переменную составляющие тепловых нагрузок, причем под базовой понимают постоянную составлрющую графика тепловой нагрузки, а под

переменной - дополнительную временную составляющую этого графика.

На режиме с регулируемым отбором по данному способу базовую тепловую нагрузку, приблизительно соответствующую расходу

пара в один или более потоков ЧНД, обеспечивают за счет отглущения соответствующего числа потоков ЧНД, а пар, поступавший на конденсационном режиме в эти потоки, направляют через паропровод отбора

к потребителю.

При этом перед цилиндром, в котором расположены отглущаемые потоки ЧНД, например, 6 и 7 устанавливают глухую перегородку 16, а взамен щтатного ротора с рабочими колесами - промежуточный вал 17.

Таким образом, не требуется расход пара на охлаждение проточной части ЧНД.

Переменную часть тепловой нагрузки обеспечивают за счет перемещения парораспределительных органов 8, 9 и 10. Отбио е: 1ый пар направляют к потребителю 110 паропроводу 15. В зависимости от характера тепловых нагрузок (теплофикация, горячее водоснабжение и т. д.) и их величины работа турбины с регулируемым отбором пара может быть круглогодичной, что позволяет в довольно широком диапазоне нагрузок сохранять независимость регулирования. Например, увеличение расхода пара в отбор при одновременном сохранении мощности, отдаваемой в сеть, достигается одновременным перемещением парораспределительных органов: 8 - на открытие и 9 и 10 на закрытие, а снижение расхода в отбор достигается обратным перемещением парораспределительных органов 8 - на закрытие и 9 и 10 - на открытие.

Для защиты турбины от внезапного повыщения давления в камере 11 отбора при возможных неисправностях парораспределительных органов 9 и 10 используют предохранительные устройства 22, осуществляющие в момент повыщения давления в отборе выще допустимого уровня сброс пара в обвод глухой перегородки 16 в цилиндр с отглущенными потоками 6 и 7, в котором поддерживается давление ниже атмосферного.

Турбина (фиг. 2) работает аналогично описанной выще. Однако базовая часть тепловой нагрузки у такой турбины относительно меньще, а регулируемая - больще.

Для обоих типов турбин, работающих по данному способу при сбросе в отглущаемые потоки пара через предохранительные устройства, приемлемые скорости пара в цилиндре обеспечиваются за счет сохранения в нем части диафрагм 23 с таким проходным сечением сопел, чтобы обеспечить последовательное расщирение пара. Работа турбины по данному способу позволяет снижать электрическую нагрузку турбины в период провалов за счет прикрытия парораспределительных органов 9 и 10, обеспечивая минимальный пропуск пара, достаточный для охлаждения проточной части выхлопных регулируемых потоков ЧНД. На этом режиме работы электрическая мощность, отдаваемая в сеть, определяется тепловым потреблением.

Мощность турбины можно резко форсировать за сч.ет открытия парораспределительных органов 9 и 10. Даже в случае полного открытия парораспределительных органов 8 выхлопные потоки ЦНД можно загрузить по пару, если при этом ограничить расход пара в отбор.

Описываемый способ работы паровой турбины большой мощности позволяет использовать эксплуатируемые многоцилиндровые турбины с несколькими выхлопными потоками в конденсатор для нужд теплофикации и производства. Для работы по предложенному способу установленные ни

электростанциях турбины подлежат реконструкции, не требующей значительных капитальных затрат и времени на ее осуществление.

По сравнению с турбинами, работающими с противодавлением, преимущества турбин, работающих по предложенному способу, заключаются в том, что имеется определенный диапазон нагрузок, в пределах которого обеспечивается независимость системы регулирования. Это позволяет изменять тепловую нагрузку без изменения электрической и наоборот электрическую без изменения тепловой; возможно участие турбин в регулировочном режиме энергосистемы при покрытии пиковой части электрического графика нагрузок за счет нагружения и разгружения конденсационных выхлопов ЧНД; отключение тепловых потребителей незначительно снижает мощность турбоустановки, поскольку конденсационные потоки сохраняются в работе и имеется возможность их перегрузки.

По сравнению с турбинами, работающими на режимах регулируемого отбора пара, турбины, работающие по предлагаемому

способу, имеют преимущества такие как уменьшение количества пара, необходимого для охлаждения проточной части потоков ЧНД; уменьшение числа вращающихся рабочих колес и числа ступеней с длинными рабочими лопатками, работающих в услоВИЯХ малых пропусков пара, создающих опасность возникновения дополнительных возмущающих усилий и вибрации; уменьшение числа в парораспределительных органов перед потоками ЧНД; сброс пара через предохранительные устройства не требует монтажа труб больших диаметров, а производится через отглушаемые выхлопные потоки ЧНД 8 в конденсатор.

Формула изобретения

Способ работы теплофикационной турбины в переменных режимах отопительного периода путем регулирования расхода и параметров отбираемого пара и расхода пара в части низкого давления перемещением парораспределительных органов высокого и низкого давления, подачи потребителю всего потока пара из камеры отбора перед частями низкого давления, по крайней мере, в одной из которых взамен ротора установлен гладкий промежуточный вал, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности, в режиме базовой нагрузки отглушают части низкого давления с промежуточным валом, а на режимах переменной тепловой нагрузки перемещают парораспределительные органы высокого давления и неотглушенных частей низкого давления н сбрасывают пар через

предохранительные устройства в отглушенHbfe части низкого давления с поддержанием в них давления ниже атмосферного.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

X

2.Авторское свидетельство СССР № 102178, кл. F 01 К 17/02, 1955.