КОНДЕНСАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ С ПОДКЛЮЧЕННЫМ К КОНДЕНСАТОРУ ТРУБОПРОВОДОМ ПОДПИТОЧНОЙ ВОДЫ

Область техники
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в паровых турбинных установках (ПТУ) и парогазовых установках (ПГУ) тепловых электростанций (ТЭС).
Уровень техники
3
3
3
Известна, выбранная в качестве прототипа, конденсационная установка паровой турбины, содержащая охлаждаемый циркуляционной водой с помощью трубного пучка конденсатор с подключенными к нему в нижней части конденсатным трактом, а в верхней - трубопроводом подпиточной воды постоянного добавка с установленными на нем запорным и регулирующим клапанами, а также по меньшей мере одним непосредственно соединенным с конденсатором подводящим участком (Теплофикационный дубль-блок с турбиной 185/220-130 и барабанными котлами. Типовая пусковая схема. РД 34.25.103-87 - [1]). Согласно [1] подпиточная вода постоянного добавка в конденсатор паровой турбины подводится с максимальным расходом ~5% от номинального расхода пара на турбину. В нормальных эксплуатационных режимах средний расход подпиточной воды составляет ~1% от номинального, с возможностью еще большего его снижения в процессе регулирования. Содержание кислорода в подпиточной воде, как правило, находится на уровне более 500÷1000 мг/дм, и при ухудшенном качестве распыла (ограниченный контакт с паром) соответственно снижается и качество деаэрации постоянного добавка с повышением содержания кислорода в основном конденсате до 20 мг/дм при норме 20÷30 мкг/дм, что приводит к резкой активизации коррозионных процессов в пароводяном тракте ПТУ с соответствующим увеличением капитальных затрат ТЭС на восстановительные ремонты.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является уменьшение затрат ТЭС на ремонтные работы путем снижения активности коррозионных процессов в пароводяном тракте ПТУ, а достигаемым техническим результатом - уменьшение до нормативных пределов содержания кислорода в основном конденсате ПТУ при смешении его с подпиточной водой основного добавка.
Указанная цель и достигаемый технический результат обеспечиваются тем, что в конденсационной установке паровой турбины, содержащей охлаждаемый циркуляционной водой с помощью трубного пучка конденсатор с подключенными к нему в нижней части конденсатным трактом, а в верхней - трубопроводом подпиточной воды постоянного добавка с установленными на нем запорным и регулирующим клапанами, а также по меньшей мере одним непосредственно соединенным с конденсатором подводящим участком, согласно полезной модели каждый подводящий участок указанного трубопровода подпиточной воды снабжен на выходе по меньшей мере одной форсункой и введен внутрь конденсатора так, чтобы указанные форсунки располагались над или на уровне его трубного пучка, а напорная часть конденсатного тракта подключена отводным трубопроводом к указанному трубопроводу подпиточной воды, причем на указанном отводном трубопроводе установлены регулирующий и запорный клапаны, а на указанном трубопроводе подпиточной воды между установленными на нем клапанами и форсунками предусмотрен датчик давления воды, соединенный с исполнительным органом регулирующего клапана на указанном отводящем трубопроводе от напорной части конденсатного тракта.
Причинно-следственная связь между отличительными признаками полезной модели и указанным техническим результатом заключается в том, что форсунки обеспечивают тонкий распыл подаваемой в конденсатор подпиточной воды, при котором существенно облегчается ее деаэрация из парового пространства конденсатора в штатном режиме создания в этом пространстве вакуума. Подключение же трубопровода подпиточной воды к напорной части конденсатного тракта с возможностью регулирования подмешивания к подпиточной воде конденсата при более высоком давлении позволяет сохранять стабильно высокое качество распыла воды форсунками на малых нагрузках с уменьшенным расходом подпиточной воды.
Краткое описание чертежа
На чертеже изображена принципиальная схема конденсационной установки паровой турбины согласно полезной модели.
Подробное описание установки
Конденсационная установка паровой турбины 1 с электрогенератором 2, питаемая паром от котла (на чертеже не показан) содержит конденсатор 3 с подключенными к нему в нижней части конденсатным трактом 4, на котором установлен конденсатный насос 5, разделяющий конденсатный тракт 4 на всасывающую и напорную части соответственно 4.1 и 4.2. Конденсатный тракт 4 сообщен с указанным котлом и оборудован соответствующей запорно-регулирующей арматурой, а также необходимым теплообменным оборудованием (на чертеже не показаны). В верхней (паровой) части к конденсатору 3 подключен трубопровод 6 подпиточной воды постоянного добавка, на котором установлены запорный и регулирующий клапаны соответственно 7 и 8. Основной трубный пучок 9 конденсатора 3 подключен к напорному и сбросному циркуляционным водоводам соответственно 10,11 охлаждающей воды. Трубопровод 6 подпиточной воды имеет в данном примере один непосредственно соединенный с конденсатором 3 подводящий участок 6.1, снабженный на выходе форсунками 12, причем подводящий участок 6.1 трубопровода 6 введен внутрь конденсатора 3 так, чтобы форсунка 12 располагались над или на уровне трубного пучка 9. Напорная часть 4.2 конденсатного тракта 4 подключена отводным трубопроводом 13 к трубопроводу 6 подпиточной воды. При этом на отводном трубопроводе 13 установлены регулирующий и запорный клапаны соответственно 14,15, а на трубопроводе 6 подпиточной воды между установленными на нем клапанами 7,8 и форсунками 12 предусмотрен датчик 16 давления воды, соединенный с исполнительным органом 17 регулирующего клапана 14 на отводящем трубопроводе 13 от напорной части 4.2 конденсатного тракта 4. При выборе форсунок 12 следует иметь в виду, что наиболее эффективны центробежные форсунки распылительного типа, которые работают при спутном движении пара с величиной раскрытия факела ~60 градусов, а необходимая длина контакта для предварительного нагрева подпиточной воды паром до температуры насыщения составляет 30÷40 см. Поэтому, для конденсаторов, в которых основной трубный пучок 9 состоит из двух половин, форсунки 12 можно установить и в зоне разделения трубного пучка 9 на половинки (на чертеже не показано).
Работы установки
На современных ПТУ и ПГУ в нормальном эксплуатационном режиме расход подпиточной воды постоянного добавка в конденсатор 3 паровой турбины 1 по трубопроводу 6 в среднем составляет 1% от номинальной паропроизводительности котла, а максимально - до ~5%. Из-за постоянных колебаний под воздействием регулирующего клапана 8 расход подпиточной воды изменяется от максимального до нулевого, что в известных установках приводит, как отмечалось выше, к соответственным колебаниям концентрации кислорода подаваемой из конденсатора 3 в конденсатный тракт 4 с выходом ее за нормативные пределы. Распыливание подпиточной воды постоянного добавка через форсунки 12 в паровом пространстве конденсатора 3 существенно повышает эффективность ее деаэрации. При этом осуществляют регулирование с помощью датчика 16, воздействующего на исполнительный орган 17 регулирующего клапана 14 требуемого давления воды перед форсунками 12 с поддержанием перепада давлений на них более 0,1 МПа, что обеспечивает эффективный распыл воды форсунками 12 в режимах с малыми расходами подпиточной воды. Запорный клапан 15 на отводном трубопроводе 13 служит для возможности полного отключения подачи конденсата к форсункам 12 из конденсатного тракта 4. При этом максимальный расход по отводному трубопроводу 13 может быть принят в два раза меньше расхода подпиточной воды постоянного добавка из трубопровода 6, а расход конденсата, подмешиваемого к подпиточной воде, не должен быть более 3,5% от паропроизводительности котла. Имеющийся ассортимент распылительных форсунок при расчетном перепаде давлений 0,4 МПа позволяет, например, для конденсатной установки блока ПГУ-325 с паровой турбиной К-110-6,5 ЛМЗ ограничиться установкой четырех форсунок, рассчитанных на максимальную пропускную способность 25 т/ч или по 6,25 т/ч на каждую форсунку. Отводной трубопровод 13 конденсата и установленный на нем регулирующий клапан 14 должен рассчитываться на пропуск ~12,5 т/ч. При снижении мощности паровой турбины 1 соответственно уменьшается пропускная способность каждой форсунки 12 или их количество. Поддержание оптимального давления воды перед форсунками 12 исключает также возможность подсоса воздуха через запорную и регулирующую арматуру узла подпитки, что улучшает работу конденсатора 3.