ПАРОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА
STEAM TURBINE PLANT

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при проектировании новых и модернизации существующих паротурбинных установок.
Известна паротурбинная установка, содержащая последовательно соединенные между собой котел, турбину, регенеративные подогреватели, конденсатор. При такой схеме отработанный пар из турбины сбрасывается в регенеративные подогреватели и конденсатор, в которых происходит конденсация этого пара. Образовавшийся конденсат направляется в систему регенерации и котел (А.В.Щегляев. Паровые турбины. Энергия, М., 1976, стр.29).
Недостатком известной паротурбинной установки является невозможность использования тепла тепловыми потребителями.
Известны также схемы комбинированной выработки энергии, когда часть пара котла (котлов) поступает на турбину, оснащенную конденсатором и системой регенерации, а часть пара подается к турбине, отработавший пар которой отводится тепловому потребителю (А.В.Щегляев. Паровые турбины. Энергия, М., 1976, стр.27).
Недостатком таких схем является то, что при отсутствии необходимости в тепловом потреблении турбины, работающие на теплового потребителя, должны быть полностью выключены из работы. При этом простаивает дорогостоящее оборудование, в сеть не подается ранее (при наличии тепловых потребителей) вырабатываемая электроэнергия. Кроме того, длительные простои оборудования требуют дополнительных расходов на поддержание оборудования в работоспособном состоянии.
Известна схема паротурбинной установки, включающая котел, соединенный паропроводом с турбиной с регенеративными подогревателями и конденсатором, второй котел, соединенный паропроводом со второй турбиной с системой регенерации и бойлером нагрева сетевой воды, соединенным паропроводом со второй турбиной, при этом трубопровод подвода сетевой воды к бойлеру второй турбины соединен трубопроводом с конденсатором первой турбины, а трубопровод выхода сетевой воды из бойлера второй турбины соединен трубопроводом с трубопроводом подвода конденсата на регенеративные подогреватели первой турбины (RU 2189455, МПК: F01K 13/00).
По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.
Недостатком известного технического решения, принятого за прототип, а также причиной, препятствующей достижению желаемого технического результата при использовании упомянутого известного устройства, является то, что соединение входа бойлера нагрева сетевой воды с конденсатором не позволяет обеспечить подвод конденсата из конденсатора, так как давление в конденсаторе всегда ниже, чем в бойлере. Кроме того, в известном решении выход бойлера соединен с входом конденсата на первые по ходу регенеративные подогреватели. Такой подвод конденсата при работе совмещенной схемы недопустим, так как пар на выходе из бойлера поступает с температурой, выше температуры испарения конденсата при давлениях в первых подогревателях. В результате, при подводе такого пара будет иметь место испарение части этого пара и, как результат, заброс воды в проточную часть. При применении данной схемы будут иметь место существенные затруднения при переходе с режима раздельной работы турбин на работу по совмещенной схеме и обратно.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым. При этом предлагаемое техническое решение не вытекает явным для специалиста образом из известного уровня техники и определенного заявителем.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.
Заявляемое техническое решение позволяет расширить функциональные возможности действующего оборудования, обеспечивающие работу второй (противодавленческой) турбины вне зависимости от наличия или отсутствия тепловых и промышленных потребителей, тем самым исключить «сезонность» работы оборудования и улучшить экономичность совмещенной схемы по сравнению с раздельной работой обеих турбин. Предложенная схема позволяет обеспечить работу турбоустановок как раздельно, так и совместно при отсутствии потребителей тепла у второй турбины, причем при работе по совмещенной схеме удельный расход тепла схемы более низкий, чем при раздельной работе турбоустановок.
Предложена паротурбинная установка, включающая котел, соединенный паропроводом с турбиной с подсоединенной к ней системой регенерации (регенеративными подогревателями) и конденсатором с конденсатосборником, соединенным трубопроводом с конденсатным насосом, второй котел, соединенный паропроводом со второй турбиной с подсоединенной к ней системой регенерации, причем выхлоп второй турбины соединен посредством трубопровода с установленной на нем задвижкой с бойлером нагрева воды (конденсата), имеющим трубопроводы подвода и выхода воды, и с линией, с установленной на ней задвижкой, отбора пара на собственные и производственные нужды, а конденсатный насос соединен линиями с трубопроводом подвода воды к бойлеру второй турбины и с системой регенерации первой турбины, при этом трубопровод выхода воды из бойлера второй турбины соединен трубопроводом с системой регенерации первой турбины и с трубопроводом, байпассирующим часть регенеративных подогревателей первой турбины (далее «трубопроводы системы регенерации»). На линии, соединяющей конденсатный насос с трубопроводом подвода конденсата к бойлеру второй турбины в месте соединения её с системой регенерации первой турбины и на трубопроводе выхода воды от бойлера второй турбины в месте его соединения с трубопроводами системы регенерации первой турбины установлены двухпоточные клапаны, обеспечивающие постоянный расход конденсата в системе регенерации на переходных режимах работы, а на линии подвода конденсата за последним байпассированным подогревателем установлен обратный клапан для автоматического отключения - подключения подвода конденсата в байпассированную линию.
Изобретение иллюстрируется чертежом.
Паротурбинная установка включает котел 1, соединенный паропроводом 2 с турбиной 3 с подсоединенной к ней системой регенерации (регенеративными подогревателями) 4 и конденсатором 5 с конденсатосборником 6, соединенным трубопроводом 7 с конденсатным насосом 8, второй котел 9, соединенный паропроводом 10 со второй турбиной 11 с подсоединенной к ней системой регенерации (регенеративными подогревателями) 12. Выхлоп второй турбины 11 соединен посредством трубопровода 13 с установленной на нем задвижкой 14 с бойлером 15, имеющим трубопроводы подвода 16 и выхода 17 воды. Выхлоп второй турбины 11 соединен также с линией отбора пара 18 на собственные и производственные нужды с установленной на ней задвижкой 19. Конденсатный насос 8 соединен линией подвода конденсата 20 с трубопроводом подвода воды 16 к бойлеру 15 и линией 21 с системой регенерации 4 первой турбины 3. Трубопровод выхода воды 17 из бойлера 15 второй турбины 11 соединен трубопроводом 27 с системой регенерации 4 первой турбины 3 и с линией конденсата 23 через трубопровод 22, байпассирующий часть регенеративных подогревателей 4 первой турбины 3. На линии подвода конденсата 23 за последним байпассированным подогревателем установлен обратный клапан 24 для автоматического отключения - подключения подвода конденсата в байпассированную линию.
На линии 20, соединяющей конденсатный насос 8 с трубопроводом 16 подвода воды к бойлеру 15 второй турбины 11 в месте соединения ее с системой регенерации первой турбины установлен двухпоточный клапан 25. На трубопроводе 17 выхода воды  из бойлера 15 в месте соединения его с трубопроводом 27 с системой регенерации 4 и с линией конденсата 23 через трубопровод 22, байпассирующий часть регенеративных подогревателей 4 первой турбины 3, установлен двухпоточный клапан 26. На трубопроводе подвода воды 16 к бойлеру 15 установлена задвижка 28, а на трубопроводе выхода воды из бойлера 15 - задвижка 29. Установка дополнительных задвижек 14, 19, 28 и 29 обеспечивает возможность работы паротурбинной установки на различных технологических режимах. Установка двухпоточных клапанов 25 и 26 обеспечивает постоянный расход и неизменную циркуляцию конденсата в системе регенерации на переходных режимах работы и позволяет переходить от совмещенной схемы работы двух турбин к их раздельной работе.
Паротурбинная установка работает следующим образом.
Перед пуском установки задвижки подвода 28 и отвода 29 воды в бойлер 15 закрыты. Задвижка 14 подвода пара из турбины 11 закрыта. Первой по станционной схеме пускается турбина 3. Перед пуском турбины 3 двухпоточный клапан 25 устанавливается в положение пропуска конденсата через линию 21 в систему регенерации 4 и перекрытия конденсата в сторону бойлера 15 по линии 20. Двухпоточный клапан 26 перекрывает пропуск конденсата от бойлера 15 к части подогревателей системы регенерации 4 по линии 22 и открывает линию бойлер 15 - система регенерации 4 через паропровод 27. Увеличением расхода пара и температуры повышается нагрузка турбины 3 до заданного значения. Синхронным воздействием на клапаны 25 и 26 подача конденсата в систему регенерации 4 перекрывается, и конденсат по линии 20 поступает в бойлер 15, а из бойлера 15 по трубопроводу 22, байпассирующему часть регенеративных подогревателей, в линию конденсата 23 системы регенерации 4.
По станционной схеме пускается турбина 11. Открывается задвижка 14 и по трубопроводу 13 пар подается в бойлер 15. С увеличением нагрузки и расхода пара турбины 11 повышается температура конденсата, выходящего из бойлера 15. После достижения заданной нагрузки турбины 11 дальнейшее изменение режима работы турбины 11 прекращается, и схема переходит на стационарный режим работы.
При остановке турбин 3 и 11, работающих по совмещенной схеме, первой разгружают и останавливают турбину 11. Перед ее остановом двухпоточные клапаны 25 и 26 синхронно переводят в состояние подвода конденсата в систему регенерации 4. После выполнения данных переключений и останова турбины 11 турбина 3 может быть остановлена или работать самостоятельно.
При имеющихся потребителях тепла или возможности использования пара турбины 11 для нагрева воды обе турбины 3 и 11 могут работать раздельно, независимо друг от друга. При отсутствии потребителей тепла турбина 11 не может включаться в самостоятельную работу.