ТЕПЛОФИКАЦИОННАЯ ПАРОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА

Теплофикационная наротурбинная установка
Полезная модель относится к энергомашиностроению и может быть использована в конструкциях теплофикационных паротурбинных установок.
Известна теплофикационная паротурбинная установка, содержащая цилиндр низкого давления с регулирующей диафрагмой части низкого давления, выходной патрубок, соединяющий часть низкого давления с конденсатором 1. Конструкция теплофикационной турбины этого типа предусматривает на отопительный период замену ротора низкого давления на промежуточный вал, представляющий собой специально изготовленный ротор-проставку без рабочих лопаток и пазов в дисках для их установки. При этом на входе в часть низкого давления устанавливают заглушки. Такая смена узлов турбины позволяет практически полностью исключить расход пара в конденсатор.
Педостатком известного решения является необходимость останова турбины и разборки части низкого давления для замены ротора низкого давления на промежуточный вал при каждом переходе на теплофикационный режим работы с нулевым пропуском пара в конденсатор от режима работы по электрическому графику с выработкой конденсационной электроэнергии и обратно, что снижает маневренность турбоустановки и усложняет ее эксплуатацию.
В качестве прототипа заявляемой полезной модели рассматривается известная теплофикационная паротурбинная установка, содержащая цилиндр низкого давления (ЦНД) с регулирующей диафрагмой (РД) части низкого давления, часть низкого давления (ЧПД), выходной патрубок турбины, соединяющий ЧПД с конденсатором, оснащенным трубными пучками, устройство для охлаждения выходного патрубка и устройства ввода пароводяных и паровоздушных потоков в конденсатор. В процессе работы известной тзфбоустановки по тепловому графику с закрытыми РД ЧПД, находящиеся по ходу пара за РД ступени турбины не вырабатывают мощность, а находятся в вентиляционном режиме, т.е. работают с потреблением мопщости. В результате потерь энергии на трение и вентиляцию происходит разогрев элементов проточной части низкого давления и выходного патрубка.
С целью предотвращения недопустимого перегрева ЧПД и выходного патрубка в прототипе предусмотрен охлаждающий (вентиляционный) пропуск пара через ЧПД в конденсатор турбоустановки. Пеобходимая величина этого пропуска при закрытой РД достигается за счет выполнения гарантироF 01 к 13/00 F 01 D 25/24
ванного зазора между спицами поворотного кольца и торцами сопловых лопаток диафрагмы. В тзфбоустановках с РД такого исполнения потери тепла из-за конденсации вентиляционного потока составляют 5-25 МВт (в зависимости от давления в нижнем теплофикационном отборе). Эти потери существенно снижают экономичность турбоустановки.
Для поддержания необходимого температурного реяшма ЧНД и выходного патрубка в известной установке предусмотрена система охлаждения, выполненная в виде коллекторов с форсунками, установленными в паровом пространстве выходного патрубка вблизи его выходного сечения. При таком размещении системы охлалсдения распыленная форсунками охлаждающая вода в виде неиспарившихся капель транспортируется имеющими место в этих условиях обратными циркуляционными потоками к лопаткам последней ступени турбины, что приводит к их интенсивному эрозионному износу.
Кроме того, в известной установке сброс пароводяных и паровоздушных потоков из системы регенеративного подогрева и подогрева сетевой воды осзшцествляется в паровое пространство горловины конденсатора, что также приводит к выносу эрозионно опасной влаги обратными потоками на лопатки турбины.
Таким образом, система охлаждения выходного патрубка и система сброса пароводяных и паровоздушных потоков приводят к износу лопаток последней ступени турбины и, в конечном итоге, к снижению надежности и экономичности турбоустановки в целом.
Заявляемая полезная модель решает задачу снижения потерь тепла, поддержания допустимого температурного режима ЧНД и выходного патрубка, повышения наделшости работы лопаточного аппарата за счет исключения вентиляционного пропуска пара через РД ЧНД и источника эрозионного износа лопаток последней ступени, что повышает экономичность и надежность турбоустановки в целом.
С этой целью в заявляемой теплофикационной паротурбинной установке, содерлсащей ЦНД с РД ЧНД, ЧНД, выходной патрубок, соединяющей ЧНД с конденсатором, оснащенным трубными пучками, устройство охлалсдения выходного патрубка турбины, устройства ввода пароводяных и паровоздушных потоков в конденсатор, поворотная и неповоротная части РД выполнены с минимально технологически осуществимым зазором, исключающим вентиляционный пропуск пара, а устройство охлалддения выходного патрубка установлено концентрично рабочему колесу за рабочими лопатками последней ступени и выполнено в виде кольцевого коллектора с форсунками, установленными с возможностью взаимодействия распыляемой охлаждающей среды с наиболее горячей частью парового потока, выходящего из последней ступени, при этом устройства ввода пароводяных и паровоздушных потоков установлены в зоне регенеративного подогрева в конденсаторе
под его трубным пучком и снабжены ограждающими элементами, предотвращающими вынос капельной влаги в паровое пространство конденсатора.
Выполнение поворотной и неповоротной частей РД с минимальным технологическим зазором (стремящимся к нулю) обеспечивает паровую плотность РД, исключающую вентиляционный пропуск пара и, тем самым, обеспечивает экономию тепла.
Размещение устройства охлаждения за рабочими лопатками последней ступени концентрично рабочему колесу, а также установка форсунок под углом, обеспечивающим взаимодействие распыляемой охлаждающей воды с наиболее горячей частью парового потока, выходящего из рабочего колеса последней ступени, обеспечивает ттормальный температурный режим рабочих лопаток ЧНД и выходного патрубка, а также предотвращает поступление к рабочим лопаткам последней ступени эрозионно опасной влаги из выходного патрубка и конденсатора.
Размещение устройств ввода пароводяных и паровоздушных потоков в конденсаторе в зоне регенеративного подогрева также способствует предотвращению выноса эрозионно опасной влаги к рабочим лопаткам последней ступени ЧНД.
В целом представленная совокупность признаков заявляемого решения обеспечивает повышение экономичности и надежности турбоустановки.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
Теплофикационная паротурбинная установка содержит ЦНД 1 с РД 2 ЧНД 3, выходной патрубок 4, соединяющий ЧНД 3 с конденсатором 5.
РД 2 состоит из поворотной части 6 (поворотное кольцо со спицами (не показано) и неповоротной части 7 (непосредственно диафрагма с сопловыми лопатками, образующими каналы (не показано). Зазор «6 между поворотной 6 и неповоротной 7 частями (между спицами и торцами сопл) РД выполняется минимальным (стремящимся к нулю), чтобы исключить вентиляционный пропуск пара.
В ЧНД 3 установлено рабочее колесо 8 последней ступени турбины с лопатками 9. Кольцевой коллектор 10 с форсунками 11 установлен за рабочими лопатками 9 концентрично рабочему колесу 8. Форсунки 11 устанавливаются таким образом, что распыляемая охлаждающая вода (среда) взаимодействует с наиболее горячей внешней частью парового потока, выходящего из последней ступени ЧНД 3. Конденсатор 5 оснащен трубными пучками 12, под которыми предусмотрены зоны 13 регенеративного подогрева стекающего с трубных пучков 12 конденсата. Устройства ввода 14 пароводяных и паровоздушных потоков установлены в зоне 13 и снабжены ограждающими элементами 15, предотвращающими вынос капельной влаги на трубные пучки 12.
ется подача пара из ЦНД 1 в конденсатор 5, а в выходном патрубке 4 возникают обратные циркуляционные потоки, направленные из него в прикорневую зону лопаток 9 рабочего колеса 8 носледней ступени.
С целью предотвращения перегрева рабочих лопаток 9 и выходного патрубка 4 открывают подачу охлаяодающей воды через коллектор 10 и форсунки 11. Распыляемая форсунками 11 охлаждающая вода взаимодействует с потоком горячего пара, выхопятттего из последней ступени ЧНД 3. В результате этого взаимодействия происходит испарение охлаждающей воды и охлаждение вышеупомянутого парового потока, что обеспечивает допустимое температурное состояние выходного патрубка 4, который омывается этим потоком. Одновременно снижается температура пара, поступающего в ступени ЧНД 3 с обратным потоком, что обеспечивает допустимое тепловое состояние элементов проточной части низкого давления.
Пароводяные и паровоздушные потоки из системы регенеративного подогрева и системы подогрева сетевой воды поступают в зону 13 регенеративного подогрева в конденсаторе 5 через устройство ввода 14. Ограждающие элементы 15 ограничивают распространение капельной влаги и предотвращают попадание ее на трубные пучки 12 конденсатора 5 и вынос ее к рабочим лопаткам 9.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
1.Авторское свидетельство СССР № 1121468, М.Кл, F О1 К 17/02, 1984,БИ№40.
2.Бененсон Е.И., Иоффе Л.С. Теплофикационные паровые турбины. М.:Энергоатомиздат, 1986, с. 118-119, рис. 4.2., с. 193-196, рис. 5.21.