Результат интеллектуальной деятельности: ТЕПЛОВАЯ СХЕМА ПАРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в схеме регенеративного подогрева питательной воды в теплообменных аппаратах, предназначенных для подогрева воды за счет использования теплоты перегретого пара и конденсации его на трубах поверхности теплообмена.

Известна тепловая схема паротурбинной установки, включающая, в частности, деаэратор и последовательно установленные за ним по питательной воде подогреватели высокого давления (ПВД) со встроенными охладителями пара и трубопроводами, индивидуально подводящими перегретый пар из отборов турбины к каждому ПВД и деаэратору. Теплота перегретого пара, поступающего в ПВД, передается питательной воде через поверхность теплообменных труб зоны встроенного охладителя пара и способна нагреть ее до температуры, превышающей температуру насыщения греющего пара в корпусе. Такое использование теплоты перегретого пара является общепринятым в поверхностных подогревателях как высокого, так и низкого давления. Перегретый пар, поступающий в деаэратор, непосредственно контактирует с нагреваемой водой и поэтому не может повысить температуру воды выше величины температуры насыщения, определяемой при давлении пара в деаэраторе. (Паротурбинная установка К-300-240-1 ЛМЗ, каталог 18-2-76. Теплообменное оборудование. - М.: НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ, лист 5.)

Недостатком такой схемы является отсутствие использования теплоты перегретого пара, поступающего в деаэратор, для повышения температуры нагреваемой воды до температуры выше температуры насыщения.

Известна тепловая схема паротурбинной установки, включающая, в частности, деаэратор и последовательно установленные по питательной воде подогреватели высокого давления со встроенными охладителями пара и общим трубопроводом, подводящим из одной и той же камеры отбора турбины перегретый пар, как к первому по ходу питательной воды ПВД, так и к деаэратору. К остальным ПВД греющий пар поступает по индивидуальным трубопроводам. Теплота той части перегретого пара, который поступает в ПВД, передается питательной воде через поверхность теплообменных труб зоны встроенного охладителя пара и нагревает ее выше температуры насыщения греющего пара, определяемой по давлению пара в корпусе. Та часть перегретого пара, которая поступает в деаэратор, контактирует непосредственно с нагреваемой водой и поэтому ее температура не может быть выше температуры насыщения, определяемой по давлению в деаэраторе. (Паротурбинная установка К-200-130-3(6) ЛМЗ, Каталог 18-2-76. Теплообменное оборудование. - М.: НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ, лист 5.)

По совокупности признаков эта тепловая схема является наиболее близкой к заявляемой и принимается за прототип.

Недостатком такой схемы, принятой за прототип, является отсутствие использования теплоты перегретого пара, поступающего в деаэратор, для повышения температуры нагреваемой воды до температуры, превышающей температуру насыщения.

Заявляемое решение позволяет повысить экономичность работы тепловой схемы турбоустановки в части подогревателей высокого давления за счет использования в ПВД теплоты от суммарного расхода перегретого пара, поступающего в ПВД и деаэратор, а также устранения тепловых потерь с паром, отводимым из корпуса ПВД совместно с паровоздушной смесью, и увеличения интенсификации теплообмена за счет повышения средней скорости парового потока в межтрубном пространстве ПВД. Кроме того, снижение температуры пара при входе его в деаэратор обеспечивает повышение надежности эксплуатации отдельных элементов конструкции.

Предложена тепловая схема паротурбинной установки, включающая турбину, соединенную посредством трубопроводов подвода пара из общей камеры отбора с деаэратором и первым по ходу питательной воды подогревателем высокого давления, а также отдельными трубопроводами - с последующими по ходу питательной воды подогревателями высокого давления, при этом первый по ходу питательной воды подогреватель высокого давления соединен дополнительным трубопроводом подвода пара с деаэратором перед регулирующим клапаном.

Изобретение иллюстрируется чертежом.

Тепловая схема паротурбинной установки включает турбину 1, соединенную посредством трубопровода 2 подвода пара из камеры отбора с установленной на нем запорной арматурой 3 и регулирующим давление пара клапаном 4 с деаэратором 5 и посредством трубопровода 6 подвода пара из той же камеры отбора с установленной на нем запорной арматурой 7 с первым по ходу питательной воды подогревателем высокого давления 8. Турбина 1 посредством отдельных трубопроводов 9, 10 соединена с последующими по ходу питательной воды подогревателями высокого давления 11, 12. Первый по ходу питательной воды подогреватель высокого давления 8 соединен дополнительным трубопроводом подвода пара 13 с установленной на нем запорной арматурой 14 с деаэратором 5 перед регулирующим клапаном 4.

При работе паротурбинной установки перегретый пар из турбины 1 по трубопроводу 6 при открытой задвижке 7 и закрытой задвижке 3 поступает в ПВД 8. Его расход соответствует суммарному расходу пара на ПВД 8 и деаэратор 5. В ПВД 8 вся теплота суммарного расхода перегретого пара используется в зоне встроенного охладителя пара ПВД на увеличение температуры питательной воды выше температуры насыщения греющего пара, определенной при давлении в корпусе ПВД 8. После встроенного охладителя пара пар поступает в зону конденсации, где при повышенных (оптимальных для условий теплопередачи) скоростях происходит его конденсация. Часть пара, предназначенная для подогрева воды в деаэраторе, транзитом проходит через всю поверхность теплообмена ПВД, увеличивая среднюю его скорость, что повышает эффективность процесса теплопередачи, устраняется образование застойных и плохо вентилируемых потоком пара областей, что уменьшает возможность возникновения коррозии внутрикорпусных элементов и повышает из-за отсутствия неконденсирующихся газов эффективность теплообмена. Повышенная вентиляция межтрубного пространства упраздняет необходимость отвода паровоздушной смеси из корпуса и связанных с ним тепловых потерь.

После выхода из трубной системы ПВД пар, предназначенный для подогрева воды в деаэраторе 5, через дополнительный трубопровод 13 и открытую задвижку 14 поступает в трубопровод 2 перед регулирующим клапаном 4 и далее в деаэратор.

Относительно низкая температура пара, равная 190-200°С (перед ПВД она может достигать 350-400°С), уменьшает условия эксплуатации деаэратора 5 и повышает надежность его работы.

В случае выхода из работы ПВД закрываются задвижки 7 и 14, открывается задвижка 3 и перегретый пар на период ремонта ПВД поступает в деаэратор 5. В этот же период нагреваемая (питательная) вода по байпасному (не показан) трубопроводу поступает в котел.