РЕГЕНЕРАТИВНАЯ УСТАНОВКА ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Регенеративная установка тенлофикационной паровой турбины
Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована как при создании новых регенеративных установок, так и при модернизации уже эксплуатирующихся на тепловых электрических станциях.
Известна регенеративная и сетевая установка теплофикационной паровой турбины, содержащая последовательно установленные в тракте основного конденсата охладители основных эжекторов и эжектора концевых уплотнений цилиндров турбины, сальниковый подогреватель и подогреватели низкого давления (ПНД), трубопровод рециркуляции, подключенный к конденсатору, сетевые подогреватели с трубопроводами отвода конденсата греющего пара, запорные и регулирующие органы 1.
Теплота, содержащаяся в паре, поступающем из концевых уплотнений цилиндров турбины в сальниковый подогреватель и эжектор уплотнений, и теплота, содержащаяся в царовоздушной смеси, отсасываемой из конденсатора основными эжекторами, а также теплота рабочего пара эжекторов передается в аппаратах этих трех типов протекающему через их трубные системы конденсату, который затем идет в систему регенерации.
Отсос и конденсация пара с заданными значениями давления будут происходить только при условии протекания через аппараты некоторого минимально необходимого количества основного конденсата. Однако при работе с закрытыми поворотными регулирующими диафрагмами части низкого давления (ЧНД) количество пара, поступающего в конденсатор, невелико и количество конденсата, идущего в систему регенерации, оказывается недостаточным для нормальной работы аппаратов. Поэтому при таких режимах открывается клапан рециркуляции, через который начинает идти дополнительный поток основного конденсата, возвращающийся в конденсатор и образующий контур рециркуляции.
При работе данной схемы рециркуляции поток основного конденсата турбины, подогретый в теплообменниках основных эжекторов, эжекторов концевых уплотнений и сальниковом подогревателе поступает через клапан рециркуляции в конденсатор, где и отдает полученную теплоту циркуляционной воде и далее в атмосферу.
В цикле турбины сохраняется лищь небольщое количество тенлоты, которое поступает через клапан регулятора уровня с частью основного конденсата в систему регенерации низкого давления.
FOl к 13/00
в качестве прототипа заявляемой полезпой модели рассматривается регенеративная и сетевая установка теплофикационной паровой турбины 2. Известная установка по сравнению с аналогом более экономична за счет решения задачи сохранения тепла. Рассматриваемая регенеративная и сетевая установка теплофикационной паровой турбины, содержит последовательно установленные в тракте основного конденсата охладители основных эжекторов и эжектора концевых уплотнений (ОЭКУ) цилиндров турбины, сальниковый подогреватель и ПНД, трубопровод рециркуляции, подключенный к конденсатору, сетевые подогреватели с трубопроводами отвода конденсата греющего пара, запорные и регулирующие органы. Тракт основного конденсата на выходе из охладителя основных эжекторов и входе в охладитель эжектора концевых уплотнений дополнительно нодключен соответственно к конденсатору и к трубопроводу отвода конденсата греющего пара сетевого подогревателя, при этом в тракте основного конденсата между охладителями эжекторов установлен дополнительный запорный орган, снабженный байпасным трубопроводом с регулирующим органом. Кроме того все теплообменники, установленные на линии регенеративного нодогрева, снабжены обводными трубопроводами с установленной на них запорно-регулирующей арматурой.
Предложенная схема известной установки имеет ряд недостатков.
Во-первых, зависимость релсима работы концевых уплотнений цилиндров от режима работы установки подогрева сетевой воды, даже при наличии специальной схемы самоуплотнения цилиндров турбины. При эксплуатации известной установки существенные ограничения по давлению в нижнем сетевом подогревателе приводит к снижению экономичности и маневренности турбоустановки в целом. Папример, заводом-изготовителем турбоустановки Т-100-130 максимальная температура конденсата перед охладителем эжектора концевых уцлотнений донускается не более 90°С. Соответствующее этой температуре давление в нижнем сетевом подогревателе составляет 75-85 кПа, в то время как заводом-изготовителем допускается давление в нижнем теплофикационном отборе до 200 кПа.
Дополнительный расход химически обессоленной воды (ХОВ) в конденсатор для  температуры конденсата, поступающего в охладитель элсектора концевых уплотнений не всегда возможен. Превышение указанной температуры приводит к парению концевых уплотнений цилиндров турбины из крайних камер в машзал и к обводнению масла, смазываюшего подшипники. Далее если ограничение по температуре конденсата перед ОЭКУ соблюдено, то и в этом случае давление в сетевом подогревателе даже при расчетном расходе пара из уплотнений молсет оказаться выше атмосферного (например, при понилсенном расходе конденсата), что приведет к частичному переходу концевых уплотнений на произвольное самоуплотнение, к увеличению относительных удлинений роторов турбины и появлению тепловых ударов на них при изменении релсимов работы турбоустановки.
Таким образом, вышеупомянутая зависимость работы концевых унлотнений от работы сетевого подогревателя приводит к снижению маневренности и надежности турбоустановки в целом. Продекларированная авторами известной установки экономия тепла может обернуться его потерями, связанными с ограничениями но работе установки подогрева сетевой воды.
Во-вторых, наличие в нрототипе значительного количества дополнительной запорной и регулирующей аппаратуры (запорная и регулирующая арматура на линии рециркуляции, на байпасном трубопроводе, на дополнительной линии конденсата из сетевых подогревателей) значительно усложняет эксплуатацию турбоустановки, снижает ее маневренность.
Например, при необходимости быстрого набора конденсационной мощности требуется проведение дополнительных переключений и регулировок.
В третьих, сброс более холодного, чем по щтатной схеме, конденсата и повышенного количества добавочной ХОВ в конденсатор с использованием штатной схемы ввода в условиях малых пропусков пара в конденсатор, как известно, приводит к снижению деаэрирующей способности конденсатора, что, в свою очередь, снижает надежность турбоустановки и парогенератора.
Заявляемая полезная модель рещает задачу исключения зависимости работы концевых уплотнений от режима работы сетевого подогревателя на любых режимах работы турбоустановки путем обеспечения регулируемой подачи основного конденсата через охладитель эжектора концевых уплотнений и сальниковый подогреватель.
Таким образом достигается надежная работа установки, маневренность без каких либо переключений, что обуславливает экономичность предложенной схемы регенеративной установки.
Указанная цель достигается тем, что в регенеративной установке теплофикационной паровой турбины, содержащей последовательно установленные в тракт основного конденсата охладители основных эжекторов и элсектора концевых уплотнений цилиндров турбины (ОЭ и ОЭКУ), сальниковый подогреватель и подогреватели низкого давления (СП и ППД), снабженные обводными трубопроводами, трубопровод рециркуляции, подключенный к конденсатору, трубопровод подачи подпиточной воды в конденсатор, запорные и регулирующие органы, на обводных трубопроводах ОЭКУ и СП установлены регуляторы расхода основного конденсата, взаимодействующие с датчиками давления, установленными в паровых пространствах ОЭКУ и СП, а трубопровод рециркуляции основного конденсата подключен к линии подачи подпиточной воды в конденсатор, которая заведена в нижнюю часть конденсатора через водораспределительное устройство (ВРУ), распололсенное под трубным пучком конденсатора, при этом клапан рециркуляции выполнен с возможностью пропуска воды в объеме, обеспечивающем заданный уровень деаэрации в конденсаторе. Кроме того, установка
может быть снабжена дополнительным подогревателем сырой (технологической ) или химически обессоленной воды, установленным в контуре рециркуляции основного конденсата на линии подачи подниточной ХОВ перед конденсатором. Дополнительный подогреватель по нагреваемой среде оборудован обводным трубопроводом с установленным па нем регулятором расхода, взаимодействующим с датчиком температуры горячего теплоносителя на выходе из подогревателя и датчиком давления в конденсаторе.
Заявленная совокупность признаков обеспечивает получение следующих технических эффектов, направленных на повыщение надежности и экономичности установки.
Регуляторы расхода, установленные на обводных трубопроводах ОЭКУ и СП и взаимодействующие с датчиками давления в паровом пространстве этих аппаратов, обеспечивают поддержание стабильного расчетного давления в паровом пространстве ОЭКУ и СП вне зависимости от -режима работы турбоустановки, расхода и температуры конденсата на напоре конденсатного насоса, а также независимо от режима подогрева сетевой вода. Благодаря этому происходит минимальный присос воздуха через концевые уплотнения в вакуумную систему турбоустановки. Вследствие этого повыщается вакуум в конденсаторе, поддерживается на минимально возможном уровне количество пара, подаваемого на уплотнения, роторы турбоустановки работают в стабильном температурном режиме.
Таким образом, достигается повыщение вакуума в конденсаторе, снижение вентиляционных потерь в последних ступенях турбины при малых пропусках пара в ЧНД.
Кроме того, проведенпые исследования показывают, что для обеспечения нормативного уровня содержания кислорода в конденсате на выходе из конденсатора, суммарное количество добавочной воды и конденсата рециркуляции, подаваемое в нижнюю часть конденсатора под его трубный пучок, должно не менее чем в 4-5 раз превыщать количество конденсата, стекающего с трубного пучка. Причем вся подаваемая в конденсатор вода должна быть перегрета относительно температуры насыщения при давлении в конденсаторе на 4-6°С.
При повыщенных вентиляционных пропусках пара в конденсатор указанное условие достигается настройкой клапана рециркуляции на расход конденсата, несколько больщий, чем это необходимо для нормальной работы охладителей основных эжекторов и ОЭКУ. В то же время повыщенный расход конденсата рециркуляции обеспечивает нормальную работу регуляторов на обводных трубопроводах ОЭКУ и СП при неизменных расходах теплоты в тракте основного конденсата.
Подача конденсата рециркуляции в линию холодной (25-30°С) подпиточной ХОВ позволяет обеспечить ее перегрев, заданный относительно температуры насыщения при давлении в конденсаторе, и частично утилизировать избыточную теплоту конденсата рециркуляции.
Подача конденсата в нижнюю часть конденсатора нод его трубный пучок через водораспределительное устройство в виде развернутой поверхности перегретой воды позволяет надежно деаэрировать эту воду и избежать последующего ее заражения кислородом на трубном пучке.
Дополнительный подогреватель сырой (технологической) или ХОВ, установленный в контуре рециркуляции основного конденсата на линии подачи подпиточной ХОВ перед конденсатором обеспечивает подачу смеси конденсата и ХОВ, нерегретой на 4-5°С относительно температуры насыщения при давлении в конденсаторе, что нозволяет утилизировать избыток теплоты рециркуляции основного конденсата и, тем самым, дополнительно повысить экономичность заявляемой регенеративной установки.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором изобралсена принципиальная схема установки.
Регенеративная установка теплофикационной паровой турбины содержит конденсатор 1, к которому подключен тракт 2 основного конденсата. В тракте 2 последовательно установлены конденсатный насос 3, охладитель 4 основных эжекторов (ОЭ) и охладитель 5 эжектора концевых уплотнений цилиндров турбины (ОЭКУ), сальниковый подогреватель 6 (СП) и подогреватель 7 низкого давления (ПНД). К тракту 2 подсоединен трубопровод 8 рециркуляции с установленными на нем клапаном 9 рециркуляции и клапаном 10 уровня в конденсаторе 1. Для обеспечения заданного уровня кислородосодержания конденсата на выходе из конденсатора клапан 9 устанавливается на расход пропускаемой через него воды, превыщающий в 4-5 раз количество конденсата, стекающего с трубного пучка конденсатора 1.
ОЭКУ 5 и СП 6 снабжены обводными трубопроводами 11 и 12, на которых установлены регуляторы 13 и 14 расхода конденсата. Эти регуляторы обеспечивают необходимый расход конденсата через обводные трубопроводы 11 и 12 в зависимости от уровня давления в паровых пространствах ОЭКУ 5 и СП 6 и работают по сигналам датчиков давления 15 и 16, установленных в паровом пространстве этих аппаратов.
Трубопровод 8 рециркуляции основного конденсата подключен к линии 17 подачи химически обессоленной воды (ХОВ) в конденсатор 1. Трубопровод 17 заведен в нижнюю часть конденсатора 1 и снабжен водораспределительным устройством (ВРУ) 18, установленным под трубным пучком конденсатора 1.
На трубопроводе 17 ХОВ может быть установлен дополнительный подогреватель 19 сырой (технологической) воды, поступающей в него по трубопроводу 20 или ХОВ, подаваемой в деаэратор. Подогреватель 19 по нагреваемой воде снабжен обводным трубопроводом 21, на котором установлен регулятор расхода 22, взаимодействующий с датчиком 23 температуры, установленным в трубопроводе 17 после подогревателя 19 и датчиком 24 давления, установленным в горловине конденсатора 1.
Регенеративная установка теплофикационной паровой турбины на режимах работы с малыми пропусками пара в конденсатор работает следующим образом.
Основной конденсат из конденсатора I подается по тракту 2 конденсатным насосом 3 к охладителю 4 основных эжекторов и через него в ОЭКУ 5 и частично помимо него по обводному трубопроводу 11 через регулятор 13, который по сигналу датчика 15 пропускает конденсат в объеме, необходимом для поддержания заданного давления в паровом пространстве охладителя 5 (например 97-99 кПа). После охладителя 5 и обводного трубопровода 11 основной конденсат проходит через СП 6 и частично помимо него по обводному трубопроводу 12 через регулятор 14, который по сигналу от датчика 16 пропускает через себя в объеме, необходимом для поддержания заданного давления в паровом пространстве СП 6 (например, 85-95 кПа).
Далее основной конденсат подразделяется на два потока: первый через клапан 9 рециркуляции поступает по трубопроводу 8 рециркуляции в линию 17 подачи ХОВ, и затем в конденсатор 1;
Второй через клапан 10 уровня в конденсаторе подается в ППД 7. Клапан 9 рециркуляции настраивают на объем пропускаемой через него воды, включая подаваемую в конденсатор ХОВ, превышающий в 4-5 раз конденсат, стекающий с трубного пучка конденсатора 1, что обеспечивает нормальную работу охладителя 4 основных эжекторов и обеспечивает достаточный уровень деаэрации конденсата в конденсаторе 1.
По трубопроводу 17 смесь конденсата и ХОВ поступает в подогреватель 19, куда по трубопроводу 20 поступает таклсе нагреваемая вода, часть которой перепускается по обводному трубопроводу 21 через регулятор 22 расхода, работающий по сигналам датчиков 23 и 24. Регулятор 22 пропускает воду в количестве, требуемом для поддержания заданного перегрева (4-6°С) относительно температуры насыщения при давлении в конденсаторе.
В случае исполнения схемы регенеративной установки без подогревателя 19 смесь конденсата и ХОВ по трубопроводу 17 поступает в конденсатор 1. В том и другом случае смесь поступает в нижнюю часть конденсатора 1 через ВРУ 18 под его трубный пучок, распределяется в виде вскипающих пленок, капель, струй и деаэрируется.
При переводе турбоустановки на конденсационный режим работы клапан 9 рециркуляции закрывается, теплообменник 19 отключается, подача ХОВ осуществляется соответствующим трубопроводом (не показано) в верхнюю часть конденсатора.
Преимущество заявляемой полезной модели состоит в том, что она обеспечивает надежность и экономичность работы на любых режимах работы турбоустановки.
Источники информации, принятые во внимание при составлении
описания полезной модели «Регенеративная установка
теплофикапионной паровой турбины
1.Бененсон Е.И., Иоффе Л.С. Теплофикационные паровые турбины. М., «Энергия, 1980, с. 11-15.
2.Антонов Э.И.,  Базилинский В.Н. Новая схема рециркуляции основного конденсата теплофикационной турбины Т-100-130. - Оптимизация режимов работы цилиндров низкого давления мощных теплофикационных турбин. Сборник научных трудов /ВТИ, М., «Энергоатомиздат, 1989, с.60-66.