ТЕПЛОФИКАЦИОННАЯ ПАРОВАЯ ТУРБИНА

ТЕПЛОФИКАЦИОННАЯ ПАРОВАЯ ТУРБИНА
№2011116673 Заменяющий лист 1
Полезная модель относится к области энергетического машиностроения и направлено на увеличение экономичности теплофикационных турбин.
Известные теплофикационные турбины предназначены как для выработки электроэнергии, так и для отпуска внешнему потребителю тепловой энергии.
Соответственно они могут работать либо в чисто конденсационном режиме, либо в чисто теплофикационном режиме, либо в смешанном режиме.
В России с достаточно холодными климатическими условиями многие мощные турбины в чисто теплофикационном режиме работают от 5 до 8 месяцев в году. При этом возникают достаточно большие тепловые потери, обусловленные необходимостью пропускать через цилиндры низкого давления (ЦНД) значительное количество пара, не участвующего в выработке электроэнергии и служащих только для поддержания необходимого температурного режима в проточной части ЦНД.
№2011116673 Заменяющий лист 2
Так, например, пропуск пара через ЦНД при теплофикационном режиме в самой мощной теплофикационной турбине Т-250-240 ТМЗ составляет около 75÷116 т/час (см. Костюк А.Г., Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Об условиях перевода турбины Т 250/300-23,5 ТМЗ в режим работы без рабочих лопаток последней ступени. // Теплоэнергетика, 2004, №5, с.23-30), что снижает максимальную теплофикационную мощность примерно на 5÷6 МВт, или порядка 2% от номинальной тепловой мощности турбины. Кроме того, при переходе к чисто теплофикационному режиму существенно увеличивается температура выхлопного патрубка, что влечет за собой расцентровку подшипников и появление вибрации ротора. Одновременно на
рассматриваемых режимах и режимах с малыми нагрузками возрастает и эрозионный износ лопаточного аппарата ЦНД.
Для уменьшения вентиляционных потерь энергии и, соответственно, тепловых потерь энергии, связанных с пропуском пара в ЦНД на чисто теплофикационных режимах, предлагалось существенно уменьшить высоту лопаток последних ступеней теплофикационных турбин (см. Костюк А.Г., Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Об условиях перевода турбины Т 250/300-23,5 ТМЗ в режим работы без рабочих лопаток последней ступени. // Теплоэнергетика, 2004, №5, с.23-30) либо вообще работать без лопаток на этих ступенях (см. Зарянкин А.Е., Зройчиков Н.А., Ермолаев Г.В., Фичоряк О.М. Оценка целесообразности работы теплофикационной турбины Т-250-240 без последней ступени в ЦНД. // Теплоэнергетика, №6, 2005, с.14-19). При таких режимах суммарный годовой экономический эффект существенно снижается, т.к. в конденсационном режиме турбина работает при меньшей мощности.
Предлагаемая полезная модель направлено на устранение практически всех отмеченных недостатков.
Суть полезной модели иллюстрируется фигурами 1 и 2.
На этих фигурах оборудование теплофикационного турбинного блока обозначено одинаковыми цифрами.
1. Цилиндр высокого давления (ЦВД)
2. Цилиндр среднего давления (ЦСД)
3. Цилиндр низкого давления (ЦНД)
4. Электрический генератор
5. Конденсатор
6. Линия подвода пара к турбине (G0)
7. Линия теплофикационного отбора пара (СT)
8. Линия отвода пара в конденсатор (GK)
9. Охлажденная вода
10. Конденсатный насос
11. Разъединяемая муфта
На фигуре 1 показана стандартная компоновка цилиндров и электрического генератора мощной теплофикационной турбины, содержащей цилиндр высокого давления 1 (ЦВД), цилиндр среднего давления 2 (ЦСД), цилиндр низкого давления 3 (ЦНД) и электрический генератор 4, расположенные на едином валопроводе в перечисленной последовательности.
При отсутствии регенеративных отборов пара баланс его расходов определяется очевидным соотношением
GT=G0-GK, где
GT - общий расход свежего пара,
G0 - расход пара в конденсатор,
GK - теплофикационный отбор пара.
При максимальном теплофикационном отборе  в цилиндре низкого давления (ЦНД) мощность не вырабатывается, но, как уже отмечалось выше, через ЦНД пропускается некоторое минимальное количество пара , достигающее 2% от общего пропуска пара G0.
С термодинамической точки зрения это чистая тепловая потеря. В предлагаемом решении, которое иллюстрируется фигурой 2, эти потери полностью исключаются путем полной остановки ЦНД в теплофикационном режиме работы турбины.
№2011116673 Заменяющий лист 4
Суть полезной модели состоит в том, что в паротурбинном теплофикационном блоке, содержащем ЦВД, ЦСД, ЦНД и электрический генератор, электрический генератор 4, в отличие от электрических генераторов в существующих блоках, располагается не после ЦНД, а между цилиндром среднего давления 2 (ЦСД) и цилиндром низкого давления 3 (ЦНД) и ротор электрического генератора с одной стороны соединяется с ротором ЦСД, а с другой
стороны - с ротором ЦНД, причем это соединение допускает быстрое разъединение этого соединения при переходе к чисто теплофикационному режиму работы турбины.
Естественно, при таком решении появляется возможность почти на 2% увеличить величину теплофикационного отбора пара, т.к. расход в конденсатор =0. В принципе, на время работы турбины в теплофикационном режиме можно остановить и конденсационную установку.
Одновременно отпадают и проблемы, связанные с непроизводственным износом дорогого лопаточного аппарата ЦНД.
Реальность предлагаемого решения вполне очевидна, т.к. все оборудование собственно турбины не нуждается в изменении. Потребуется только некоторая корректировка ротора электрического генератора и его возбудителя.
Наибольшие затраты при указанной модернизации уже работающих блоков будут связаны с изменением фундаментов под турбинами в области расположения ЦНД и электрического генератора.
Однако легко показать, что эти затраты, учитывая громадный экономический эффект от реализации предлагаемого решения, окупятся примерно за 6 месяцев эксплуатации такого блока.