Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для очистки отбора пара турбины

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на теплоэлектростанциях при эксплуатации теплофикационных турбин для очистки от масел отбора пара (вторичного пара).

Известно устройство для очистки воздуха и газов от влаги, масла и механических примесей, состоящее из корпуса с входным, выходным патрубками и патрубком для отвода примесей, а также коаксиально расположенным внутри корпуса диффузором, выполненным в виде трубы со шлицами, и установленными на входе и выходе диффузора завихрителем и спрямителем газового потока, поступающего и выходящего из диффузора, имеющего на выходе кольцеобразный выступ, нижняя поверхность которого составляет со стенкой диффузора острый угол, а в непосредственной близости от основания выступа, по крайней мере, одну шлицу [Патент РФ № 2226421, МПК B01 D45/12, 2004 г.].

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и невозможность утилизации уловленного масла непосредственно в теплогенерирующей установке, что снижает его эффективность .

Более близким к предлагаемому изобретению является устройство для механической очистки пара, содержащее набивкоуловитель, представляющий собой полый вертикальный аппарат, действие которого основано на внезапном изменении направления движения парового потока и маслоотделитель, представляющий собой аппарат с насадкой в виде стальных цепей, сеток, стальной стружки и др., причем отсепарированное масло и примеси воды через конденсатоотводчик отводят на станцию регенерации или в канализацию [Голомшток Л.И., Снижение потребления энергии в процессах переработки нефти – М.; Химия, 1990, 144 с.].

Основными недостатками известного устройства являются являются низкая эффективность и невозможность утилизации уловленного масла непосредственно в теплогенерирующей установке, что снижает его эффективность.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности устройства для очистки отбора пара турбины.

Технический результат достигается устройством для очистки отбора пара турбины, включающим батарею маслоочистителей , каждый из которых присоединен к трубопроводу отбора пара, снабженному запорным устройством, каждый маслоочиститель состоит из цилиндрического корпуса с коническим днищем и нижним патрубком, закрытого съемной крышкой. Внутри корпуса установлена кольцевая цилиндрическая корзина с перфорированными стенками, заполненная гранулированным доменным шлаком, образующая внутреннюю полость, в центре которой расположена центральная труба, верхний торец которой пропущен через центр крышки наружу, образуя патрубок выхода очищенного пара, который соединен с трубопроводом очищенного пара, снабженного запорным устройством, корпус снабжен верхним патрубком входа пара, который тангенциально соединен с внутренней полостью, причем верхний патрубок соединен с трубопроводом отбора пара и через газопровод продувочных дымовых газов, снабженный запорным устройством, с напорным газопроводом дымососа. Нижний патрубок соединен с дренажным трубопроводом, снабженным запорным устройством и через газопровод обратных продувочных дымовых газов, снабженный запорным устройством, с кольцевым каналом вторичного воздуха горелки котла, причем коллекторы отбора пара, очищенного пара, продувочных дымовых газов и обратных дымовых газов, соединены с соответствующими трубопроводами каждого маслоочистителя батареи.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства для очистки отбора пара турбины (УООПТ) на фиг.2 – разрез маслоочистителя УООПТ (на фиг. 1,2 показан один маслоочиститель).

УООПТ включает батарею маслоочистителей 1 (на фиг.1,2 показан один маслоочиститель 1), каждый из которых присоединен к трубопроводу отбора пара 2, снабженному запорным устройством 3, каждый маслоочиститель 1 состоит из цилиндрического корпуса 4 с коническим днищем 5 и нижним патрубком 6, закрытого съемной крышкой 7. Внутри корпуса 4 установлена кольцевая цилиндрическая корзина с перфорированными стенками 8, заполненная гранулированным доменным шлаком 9, образующая внутреннюю полость 10, в центре которой расположена центральная труба 11, верхний торец которой пропущен через центр крышки 7 наружу, образуя патрубок выхода очищенного пара 12, который соединен с трубопроводом очищенного пара 13, снабженного запорным устройством 14, корпус 4 снабжен верхним патрубком входа пара 15, который тангенциально соединен с внутренней полостью 10, причем верхний патрубок 15 соединен с трубопроводом отбора пара 2 и через газопровод продувочных дымовых газов 16, снабженный запорным устройством 17, с напорным газопроводом дымососа 18. Нижний патрубок 6 соединен с дренажным трубопроводом 19, снабженным запорным устройством 20 и через газопровод обратных продувочных дымовых газов 21, снабженный запорным устройством 22, с кольцевым каналом вторичного воздуха горелки 23 котла 24 (коллекторы отбора пара, очищенного пара, продувочных дымовых газов и обратных дымовых газов, соединенные с соответствующими трубопроводами батареи маслоочистителей 3 на фиг. 1,2 не показаны).

В основу работы УООПТ положены свойства гранулированных доменных шлаков, заполняющих кольцевую цилиндрическую корзину с перфорированными стенками 8. Гранулированный доменный шлак 9 - шлаковая пемза, изготовленная из основных металлургических шлаков, представляет собой материал с высокопористой механически прочной структурой, состоящий из оксида кальция, оксида кремния, оксида алюминия и частично из оксида магния (CaO, SiO₂, Al₂O₃, MnO) c модулем основности М>1 [Строительные материалы. Справочник. Под ред. Болдырева А. С. и др. –М.: Стройизд.,1989, с. 423; Домокеев А. К. Строительные материалы. – М.: Высш. школа, 1989, с. 163]. Высокое значение модуля основности придает гранулам 9 основные свойства, позволяя сорбировать на их поверхности вещества, обладающие полярностью, к которым относятся и турбинные масла, в составе которых присутствуют присадки, обладающие высокой полярностью (присадки состоят из молекул эстеров, которые полярны, то-есть электрический заряд распределен в них так, что молекула сама «прилипает» к металлу) и, таким образом, гранулы 9 шлаковой пемзы, которые по составу родственны металлам, обладают способностью сорбировать частицы турбинных масел на своей поверхности, высокая пористость структуры гранул 9 создает высокую удельную поверхность, что, в конечном итоге, позволяет использовать их в качестве эффективного адсорбента для разных веществ при различных температурах. Кроме того, исходя из своего состава и способа производства, гранулы 9 шлаковой пемзы устойчивы к коррозионному воздействию, широко доступны и относительно дешевы.

УООПТ работает следующим образом. При закрытых запорных устройствах 17, 20 и 22 и при открытых запорных устройствах 3 и 14 поток вторичного пара из коллектора отбора пара (на фиг.1,2 не показан) по трубопроводу 2 поступает в маслоочиститель 1 через верхний патрубок 15, соединенный тангенциально с полостью 10, закручивается в ней, в результате чего на частицы масла и конденсата начинает воздействовать центробежная сила, под действием которой эти частицы отбрасываются на периферию и попадают на гранулы пемзы 9. Проходя через их слой и попадая на поверхность гранул 9 и вовнутрь их, пар очищается от капель масла и конденсата которые сорбируются на поверхности и внутри гранул 9 и через центральную трубу 11 и патрубок 12 при открытом запорном устройстве 14 по трубопроводу 13 подается для дальнейшего использования (например, для подогрева питательной воды и повышения в ней давления путем ее эжектирования). При этом, часть конденсата со шламом собирается в поддоне 5. После насыщения гранулированного шлака 9 (время рабочего цикла определяется опытным путем) маслоочиститель 1 останавливают на регенерацию, одновременно включая в работу другой маслоочиститель 1 батареи аналогично вышеописанному. Для проведения процесса регенерации в отработавшем маслоочистителе 1 закрывают запорные устройства 3 и 12, открывают запорные устройства 20, 17 и 22 и начинают регенерацию маслоочистителя 1, одновременно сливая образовавшийся конденсат со шламом по трубопроводу 19 в дренаж, после слива которого закрывают запорное устройство 20. Регенерация гранул шлаковой пемзы 9 в маслоочистителе 1 осуществляется при прохождении горячих дымовых газов (температура сбросных дымовых газов обычно равна (140-160)⁰С) из напорного газопровода дымососа 18 через газопровод продувочных дымовых газов 16 и верхний патрубок 15, тангенциально соединенный с полостью 10, в результате чего поток дымовых газов при прохождении полости 10 закручивается и за счет центробежной силы пронизывает всю толщу массива гранул шлаковой пемзы 9 в корзине 8. При этом, за счет контакта горячих дымовых газов с поверхностью гранул 9 и их значительной скорости движения, частицы масла отрываются от поверхности гранул 9 и уносятся потоком дымовых газов через нижний патрубок 6 по газопроводу обратных продувочных дымовых газов 21, в кольцевой канал вторичного воздуха горелки 23 котла 24, в топке которого происходит их сжигание. При этом, в результате разбавления дутьевого воздуха дымовыми газами (расход дымовых газов на продувку маслоочистителей 1 колеблется в зависимости от расхода отбора пара и его загрязненности и может равняться (1-5)% от расхода дымовых газов) при сжигании топлива снижается содержание оксидов азота в уходящих дымовых газах [Г.И. Делягин и др. Теплогенерирующие установки-М.; Стройиздат, 1986, с.457].

Количество маслоочистителей 1 в батарее определяется, исходя из расхода вторичного пара и обеспечения непрерывности процесса его очистки.

Таким образом, предлагаемое устройство для очистки отбора пара турбины обеспечивает очистку вторичного пара от вредных примесей (масла и твердых частиц) и в тоже время утилизацию уловленного масла путем его сжигания в топке котла и снижение содержания оксидов азота в уходящих дымовых газах.