Результат интеллектуальной деятельности: Паротурбинная установка

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

Известна паротурбинная установка (ПТУ), включающая пароперегреватель котла, главный паропровод, соединяющий пароперегреватель с турбиной, соединенной с конденсатором, и сбросной трубопровод с размещенным на нем редукционно-охладительным устройством (РОУ), соединяющий главный паропровод с конденсатором в обход турбины. При этом в месте соединения сбросного трубопровода с главным паропроводом расположен сепаратор твердых частиц. Наличие сепаратора предотвращает проскок твердых частиц окалины из пароперегревателя котла по главному паропроводу мимо сбросного трубопровода в турбину, что существенно уменьшает абразивную эрозию лопаточного аппарата турбины и уплотнений (Патент RU 2531681 МПК, F01K 13/00).

Недостатком известной ПТУ является существенное гидравлическое сопротивление потоку пара, идущему в турбину по главному паропроводу, оказываемое сепаратором твердых частиц, установленным на паропроводе в месте соединения со сбросным трубопроводом. Гидравлическое сопротивление, вносимое установкой сепаратора, вызывает дополнительную потерю давления в паровом тракте, что снижает располагаемый перепад тепла на турбину. Соответственно снижается и экономичность энергоблока на режимах выработки электрической и тепловой энергии.

Известна ПТУ, включающая пароперегреватель котла, главный паропровод с запорным органом, соединяющий пароперегреватель с турбиной, соединенной с конденсатором, и сбросной трубопровод с размещенным на нем РОУ, соединяющий главный паропровод с конденсатором в обход запорного органа и турбины. Запорный орган снабжен пусковым байпасом с пусковыми вентилями для разворота ротора и взятия турбиной минимальной нагрузки паром, поступающим в турбину в обход запорного органа (Трухний А.Д., Лосев С.М. Стационарные паровые турбины. / Под ред. Б.М. Трояновского. - М.: Энергоиздат, 1981, 456 с.; рис. 13.5).

По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявленному и принято за прототип.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является проскок твердых частиц окалины из пароперегревателя котла по главному паропроводу мимо сбросного трубопровода в турбину через запорный орган или его пусковой байпас, что вызывает абразивную эрозию лопаточного аппарата турбины и уплотнений ее первых ступеней, снижая 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 существенные отличительные признаки по отношению к рассматриваемому заявителем техническому результату, изложенные в нижеприведенной формуле изобретения.

Заявляемое техническое решение позволяет повысить эксплуатационную экономичность и надежность энергоблока. Расположение сепараторов твердых частиц на сбросном паропроводе и на пусковом байпасе - вне главного паропровода - исключает потери давления в паровом тракте в режиме выработки турбиной электрической и тепловой нагрузки, что обеспечивает высокую экономичность энергоблока. Кроме того, наличие сепаратора твердых частиц на сбросном трубопроводе обеспечивает улавливание большей части окалины при продувке котла в конденсатор при закрытом запорном органе, а наличие второго сепаратора на байпасе запорного органа при его открытии для подачи пара в турбину в процессе пуска обеспечивает улавливание остатков окалины из застойных участков главного паропровода между его соединениями со сбросным трубопроводом и байпасом запорного органа, что предотвращает абразивную эрозию лопаток и уплотнений и повышает эксплуатационную надежность энергоблока.

Предложена паротурбинная установка, включающая пароперегреватель котла, главный паропровод с запорным органом, соединяющий пароперегреватель с турбиной, соединенной выхлопным патрубком с конденсатором, и сбросной трубопровод с размещенным на нем редукционно-охладительным устройством, соединяющий главный паропровод с выхлопным патрубком в обход запорного органа и турбины, и включающая также пусковой байпас с пусковыми вентилями. При этом сепараторы твердых частиц расположены на сбросном трубопроводе перед редукционно-охладительным устройством и на пусковом байпасе перед пусковыми вентилями.

Изобретение иллюстрируется чертежом.

Паротурбинная установка включает пароперегреватель 1 котла, главный паропровод 2 с запорным органом 3, соединяющий пароперегреватель 1 котла с турбиной 4. Турбина 4 соединена выхлопным патрубком 5 с конденсатором 6. Главный паропровод 2 соединен с выхлопным патрубком 5 в обход запорного органа 3 и турбины 4 сбросным трубопроводом 7. На сбросном трубопроводе 7 размещено РОУ 8, предназначенное для редуцирования давления и снижения температуры пара для возможности сброса его при пуске в конденсатор 6. Главный паропровод 2 имеет также пусковой байпас 9 с пусковыми вентилями 10, обводящий запорный орган 3. На сбросном трубопроводе 7 перед РОУ расположен сепаратор твердых частиц 11. На пусковом байпасе 9 перед пусковыми вентилями 10 расположен сепаратор твердых частиц 12.

Паротурбинная установка работает следующим образом.

Пуск энергоблока начинается продувкой котла в конденсатор 6 при закрытом запорном органе 3, при закрытых пусковых вентилях 10 пускового байпаса 9 пускового органа, но при открытом РОУ 8. При этом пар после пароперегревателя 1 котла поступает в главный паропровод 2 и сначала в сбросной трубопровод 7. Твердые частицы окалины, образующиеся на внутренних стенках трубок пароперегревателя 1 котла в процессе эксплуатации и отслаивающиеся при его остывании, выдуваются паром в сбросной трубопровод 7 и улавливаются расположенным на нем сепаратором твердых частиц 11, а пар сбрасывается через РОУ 8 и выхлопной патрубок 5 турбины 4 в конденсатор 6. Затем для прогрева турбины 4 и всего главного паропровода 2 открываются пусковые вентили 10 на пусковом байпасе 9 закрытого пока запорного органа 3. Возрастающий расход пара через пароперегреватель 1 котла способствует более полному очищению парового тракта от окалины, улавливаемой в основном сепаратором твердых частиц 11 сбросного трубопровода 7. Часть окалины, попадающая при этом в застойные участки главного паропровода 2 между его соединениями со сбросным трубопроводом 7 и байпасом 9 запорного органа 3, улавливается сепаратором твердых частиц 12 байпаса 9, что полностью предотвращает абразивную эрозию лопаток и уплотнений и повышает эксплуатационную надежность энергоблока. После того как суммарный расход пара через турбину 4 и через сбросной трубопровод 7 окажется достаточным для полного выноса окалины из пароперегревателя 1 котла, закрывается РОУ 8, что увеличивает расход пара в турбину 4 и позволяет осуществить толчок ротора, развернуть его до полных оборотов, включить генератор в сеть и взять минимальную нагрузку энергоблока. Дальнейшее нагружение турбины 4 производится открытием запорного органа 3. Установка сепараторов твердых частиц 11, 12 очищает паровой тракт от окалины, при этом из-за расположения их на сбросном паропроводе 7 и на пусковом байпасе 9 запорного органа 3 - вне главного паропровода 2 - исключаются потери давления в паровом тракте в режиме выработки электрической и тепловой нагрузки, что предотвращает абразивную эрозию лопаток и уплотнений и повышает эксплуатационную надежность энергоблока. Согласно результатам эксперимента, сепараторы улавливают более 90% эрозионно-опасных частиц размером более 0,15 мм.