УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГЕНЕРАТИВНОГО ПОДОГРЕВА КОНДЕНСАТА
REGENERATIVE CONDENSATE HEATING DEVICE

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системе регенеративного подогрева турбинного конденсата.
Известна паротурбинная установка с вакуумными подогревателями низкого давления (ПНД) смешивающего типа, включенными по гравитационной схеме, то есть установленными на разных высотных отметках для слива конденсата из верхнего ПНД в нижний без использования перекачивающего насоса. Для защиты подогревателей от переполнения, а турбины - от заброса воды в ее проточную часть, из подогревателей предусмотрены самостоятельные безарматурные трубопроводы аварийного перелива конденсата в конденсатор через гидрозатворы (Тяжелое машиностроение. - М.: ООО «Тяжелое машиностроение», 10/2002. Стр. 38-39).
Недостатком такой установки является необходимость принятия высот гидрозатворов соответственно разности давлений между каждым подогревателем и конденсатором. Относительно низкое расположение конденсатора и близкое к атмосферному давление в нижнем подогревателе требуют заглубления в грунт гидрозатвора аварийного перелива из этого аппарата на достаточно большую глубину (минус 13,5 м), что связано с большими трудозатратами, особенно при скальном грунте. Это обстоятельство является основной причиной ограничения в использовании высокоэффективных подогревателей смешивающего типа с более высоким давлением греющего пара.
Известно устройство для регенеративного подогрева конденсата, содержащее размещенные на разных высотных отметках регенеративные подогреватели смешивающего типа соединенные по пару с отборами турбины, а по конденсату - с конденсатором через самостоятельные линии аварийного перелива через гидрозатворы. Гидрозатвор нижнего подогревателя выполнен двухпетлевым, снабжен сифоном и запорным элементом на линии подачи воды на захолаживание гидрозатвора от насоса после конденсатора. Вторая петля гидрозатвора соединена с паровым пространством верхнего подогревателя (SU 1204863, МПК: F22D 1/32, опубликовано 15.01.86).
Это известное устройство является наиболее близким к предлагаемому по совокупности признаков и принято за прототип.
Недостатками известного устройства, принятого за прототип, а также причиной, препятствующей достижению желаемого технического результата при использовании упомянутого известного устройства, является то, что:
- на трубопроводе, соединяющем паровое пространство верхнего подогревателя и паровое пространство второй петли гидрозатвора нет обратного клапана, исключающего поступление высокопотенциального пара из нижнего подогревателя в верхний при срыве первой петли гидрозатвора. В этом случае возникает обратный поток пара из верхнего подогревателя в турбину и захват капельной влаги, что может вызвать разрушение лопаток турбины;
- отсутствует захолаживание запирающего столба воды первой петли гидрозатвора, что необходимо в связи с более высокой температурой греющего пара нижнего подогревателя и более интенсивной конденсацией пара в трубопроводе до первой петли гидрозатвора;
- при срыве гидрозатвора его восстановление в первой петле подачей холодной воды сверху в подъемную ветвь требует большого расхода воды, вызывает сильные гидроудары и опасную вибрацию трубопроводов;
- подъемная ветвь второй петли гидрозатвора связана с паровым пространством конденсатора. Более рационально ее соединение с конденсатосборником конденсатора, что обеспечивает при нормальной работе турбоустановки поступление холодной воды из конденсатора во вторую ветвь и не требует ее постоянной подпитки от конденсатного насоса;
- двухпетлевой гидрозатвор предотвращает переполнение только нижнего подогревателя. Из верхнего подогревателя требуется самостоятельный трубопровод аварийного перелива с гидрозатвором, что увеличивает материалоемкость и трудоемкость выполнения защитных средств.
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.
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, изложенному в нижеприведенной формуле изобретения.
Заявленное техническое решение обеспечивает надежную защиту турбины от заброса воды в ее проточную часть, позволяет уменьшить высоту гидрозатвора на трубопроводе аварийного перелива из нижнего подогревателя и тем самым расширить целесообразный диапазон давлений при использовании смешивающих ПНД, обеспечивает надежную и устойчивую работу защитного устройства от переполнения подогревателей, снижает капитальные затраты и металлоемкость, повышает экономичность установки за счет снижения расхода подпиточной воды на захолаживание гидрозатворов и уменьшения конденсации пара в гидрозатворе перед конденсатором.
Предложено устройство для регенеративного подогрева конденсата, включающее расположенные на разных высотных отметках подогреватели смешивающего типа с патрубками подвода греющего пара из отборов турбины и патрубками подвода и отвода конденсата, соединенные по пару с отборами турбины, а по конденсату - с конденсатором через трубопроводы аварийного перелива с гидрозатворами, снабженными трубопроводами подачи конденсата на их заполнение от насоса после конденсатора через запорные устройства. При этом трубопроводы аварийного перелива соединены через промежуточную емкость, снабженную обратным клапаном на внутреннем патрубке входа конденсата из верхнего подогревателя и камерой отвода подпиточного конденсата, связанной с нижней частью гидрозатвора перед конденсатором. Кроме того, напорный коллектор насоса после конденсатора соединен с нижней частью гидрозатвора после нижнего подогревателя трубопроводами до и после запорного устройства, а трубопровод, соединяющий гидрозатвор с конденсатором, введен под уровень конденсата в последнем.
Изобретение иллюстрируется чертежом.
Устройство для регенеративного подогрева конденсата включает смешивающие подогреватели 1 и 2, расположенные на разных высотах, с патрубками 3 и 4 подвода греющего пара из отборов турбины, патрубками подвода 5, 6 и отвода 7, 8 конденсата. Подогреватели 1 и 2 по конденсату соединены с конденсатором 9 через трубопроводы аварийного перелива 10 и 11 с гидрозатворами 12 и 13. Гидрозатворы 12 и 13 снабжены трубопроводами 14 и 15 подачи конденсата на их заполнение от насоса 16 после конденсатора 9 через запорные устройства 17 и 18. Трубопроводы аварийного перелива 10 и 11 соединены через промежуточную емкость 19, снабженную обратным клапаном 20 на внутреннем патрубке 21 входа конденсата из верхнего подогревателя 1, и камерой приема подпиточного конденсата 22 с трубопроводом отвода подпиточного конденсата 23. Камера приема подпиточного конденсата 22 связана с нижней частью гидрозатвора 12 перед конденсатором 9. Напорный коллектор насоса 24 после конденсатора 9 соединен с нижней частью гидрозатвора 13 трубопроводами 25 - до и 15 - после запорного устройства 18. Трубопровод 10, соединяющий гидрозатвор 12 с конденсатором 9, введен под уровень конденсата в конденсаторе 9.
Устройство работает следующим образом.
При нормальной работе устройства конденсат из конденсатора 9 поступает в подогреватель 1, где нагревается паром, поступающим из отбора через патрубок 3. Через патрубок 7 нагретый конденсат поступает в подогреватель 2 через приемный патрубок 6, где происходит дальнейший нагрев конденсата паром, поступающим из более высокопотенциального отбора через патрубок 4. Далее конденсат из подогревателя 2 через патрубок 8 поступает к конденсатному насосу 2-ой ступени и подается в последующий конденсатный тракт паротурбинной установки. Уровни конденсата в подогревателях 1 и 2 находятся ниже переливных воронок. В гидрозатворах 12 и 13 уровни расположены во внутренних трубах. При этом высоты гидростатических столбов соответствуют разностям давлений в подогревателе 1 и конденсаторе 9 (гидрозатвор 12) и в подогревателях 1 и 2 (гидрозатвор 13). От насоса 16 в нижнюю часть гидрозатвора 13 осуществляется постоянная подпитка конденсатом. Далее этот конденсат частично поступает в камеру приема 22, из которой сливается в нижнюю часть гидрозатвора 12. Основная часть подпиточного конденсата поступает в нижнюю часть гидрозатвора 12 по участку трубопровода, соединяющего трубопроводы 11 и 23 до камеры приема подпиточного конденсата 22. Эта часть конденсата не имеет контакта с паром и дополнительного нагрева, что обеспечивает также захолаживание гидрозатвора 12. Благодаря указанной схеме захолаживания обоих гидрозатворов обеспечивается их устойчивость при минимальном расходе подпиточного конденсата.
При аварийной ситуации с подъемом уровня выше переливной воронки в подогревателе 1, горячий конденсат отводится в конденсатор 9 через обратный клапан 20, промежуточную емкость 19 и гидрозатвор 12. Восстановление гидрозатвора 12 выполняется кратковременным открытием запорного устройства 17.
При подъеме уровня выше переливной воронки в подогревателе 2, горячий конденсат отводится через гидрозатвор 13 в промежуточную емкость 19. При этом давление в последней увеличивается выше давления в подогревателе 1 и, обратный клапан 20 закрывается, исключая поступление пара от вскипающего в емкости 19 конденсата в подогреватель 1 и далее в турбину. Из емкости 19 конденсат поступает в конденсатор 9 через гидрозатвор 12. Восстановление обоих гидрозатворов выполняется последовательным и кратковременным открытием запорных устройств 18 и 17.