Результат интеллектуальной деятельности: ПАРОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в энергоблоках с паротурбинными установками (ПТУ), имеющими выхлоп в конденсатор.

Известна паротурбинная установка, включающая пароперегреватель котла, главный паропровод, турбину и конденсатор, паровое пространство которого разделено трубной системой на входную и выходную части, содержащая трубопровод с редукционно-охладительным устройством, байпасирующий турбину в целом или ее отдельные цилиндры (Капелович Б.Э. Эксплуатация паротурбинных установок - М.: Энергоатомиздат, 1985, с.41, рис.2.6 и 2.7).

Недостатком известной ПТУ является проскок твердых частиц окалины из пароперегревателя котла по главному паропроводу в турбину мимо байпаса, что вызывает абразивную эрозию лопаточного аппарата и уплотнений ее первых ступеней, снижая надежность и экономичность ПТУ. Другим недостатком известной ПТУ является попадание во входную часть парового пространства конденсатора избыточной влаги от впрысков редукционно-охладительного устройства (РОУ, БРОУ). Содержащиеся в этой влаге капли засасываются из конденсатора в последние ступени турбины обратными токами пара при пусковых режимах и малых расходах пара, особенно характерных для теплофикационных турбин, что вызывает влажно-паровую эрозию лопаток, еще более снижая надежность и экономичность энергоблока.

Известна паротурбинная установка, включающая пароперегреватель котла, главный паропровод, турбину и конденсатор, паровое пространство которого разделено трубной системой на входную и выходную части, содержащая трубопровод с редукционно-охладительным устройством, байпасирующий турбину, причем в месте соединения главного и байпасного трубопроводов расположен сепаратор твердых частиц. Наличие сепаратора позволяет уловить значительную часть окалины из главного паропровода и уменьшить абразивную эрозию лопаточного аппарата и уплотнений первых ступеней турбины (Малозатратные мероприятия, повышающие надежность и экономичность действующих паровых турбин ТЭС и АЭС / Качуринер Ю.Я., Носовицкий И.А., Орлик В.Г. - Теплоэнергетика, 2012, №9, с.37, рис.1).

По совокупности признаков эта известная паротурбинная установка является наиболее близкой к заявленной и принята за прототип.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является попадание во входной паровой объем конденсатора через байпасный трубопровод избыточной капельной влаги от впрысков редукционно-охладительного устройства (РОУ, БРОУ). Избыточная влага, имеющая благодаря сепаратору повышенное содержание окалины, попадающей в байпас из пароперегревателя котла, вызывает гидроабразивную эрозию стержневого каркаса и трубной системы конденсатора, износ насосного оборудования и засорение теплообменников и дренажей. Основной же негатив от избытка капельной влаги, увлекаемой из конденсатора обратными токами пара при пусках и при малых расходах пара, особенно характерных для теплофикационных турбин - эрозия лопаток последних ступеней турбины, что еще более снижает надежность и экономичность ПТУ.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым. При этом предложенное изобретение не вытекает явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем.

Определение из выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков позволило установить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к рассматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.

Заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность и экономичность энергоблока при малых расходах пара через последние ступени турбины за счет введения в предлагаемую пусковую схему паротурбинной установки следующих элементов, существенно отличающих ее от аналогов и прототипа и устраняющих их эксплуатационные недостатки, а именно: наличие сепаратора избыточной влаги в байпасном трубопроводе, наличие дренажного трубопровода, транспортирующего избыточную влагу с окалиной в выходную часть парового пространства конденсатора, откуда эта влага не может вызвать гидроабразивную эрозию его стержневого каркаса и трубной системы, а главное - не сможет попасть в обратные токи пара и вызвать эрозию лопаток последних ступеней, наличие отделителя и накопителя шлама, устраняющих попадание окалины в основной конденсат, что исключает износ насосного оборудования и засорение теплообменников и дренажей.

Предложена паротурбинная установка, включающая пароперегреватель котла, главный паропровод, соединяющий пароперегреватель котла с турбиной, содержащая байпасный трубопровод с установленным на нем редукционно-охладительным устройством, соединяющий главный паропровод с входом в конденсатор, паровое пространство которого разделено трубной системой на входную и выходную части. В месте соединения главного и байпасного трубопроводов расположен сепаратор твердых частиц, при этом на байпасном трубопроводе установлен сепаратор избыточной влаги, соединенный с выходной частью конденсатора посредством дренажного трубопровода с отделителем и накопителем шлама.

Изобретение иллюстрируется чертежом.

Паротурбинная установка (ПТУ) включает пароперегреватель 1 котла, главный паропровод 2, турбину 3. Главный паропровод 2 соединен с конденсатором 4. Паровое пространство конденсатора 4 разделено трубной системой 5 на входную 6 и выходную 7 части. Главный паропровод 2 соединен с входной частью 6 парового пространства конденсатора 4 трубопроводом 8, байпасирующим турбину 3. На байпасном трубопроводе 8 расположено редукционно-охладительное устройство 9 (например, РОУ или быстродействующее - БРОУ). В месте соединения главного 2 и байпасного 8 трубопроводов расположен сепаратор 10 твердых частиц. Байпасный трубопровод 8 соединен с выходной частью 7 конденсатора 4 посредством дренажного трубопровода 11. В месте соединения байпасного 8 и дренажного 11 трубопроводов установлен сепаратор 12 избыточной влаги, с отделителем 13 и накопителем 14 шлама.

Паротурбинная установка (ПТУ) работает следующим образом.

Твердые частицы окалины, образующейся на внутренних стенках трубок пароперегревателя 1 работающего котла, при пуске ПТУ отделяются от стенок и выносимой паром в главный паропровод 2, но не попадают в турбину 3, так как отделяются сепаратором 10, откуда отводятся байпасом 8 при включении расположенного на нем редукционно-охладительного устройства 9, после которого окалина вместе с избыточной влагой в заявленной ПТУ отделяются сепаратором 12, откуда отводятся дренажным трубопроводом 11 в отделитель 13, направляющий шлам в накопитель 14, а очищенную воду - в выходную часть 7 парового пространства конденсатора 4.

Таким образом, отличительные элементы заявленной паротурбинной установки (11, 12, 13 и 14) устраняют недостатки аналогов и прототипа, т.к. не допускают попадания избыточной влаги и окалины во входную часть 6 парового пространства конденсатора 4, исключая влажно-паровую эрозию лопаток последних ступеней турбины 3, гидроабразивную эрозию стержневого каркаса и трубной системы 5 конденсатора 4, а также износ насосного оборудования и засорение шламом дренажей и теплообменников. Тем самым повышается надежность и экономичность эксплуатации ПТУ.