Узел перепускной трубы с высокоскоростным влагоотделителем для паровой турбины

 

Узел предназначен для перепускной трубы, проходящей между цилиндрами паровой турбины. С перепускной трубой совмещен влагоотделитель инерционного типа, включающий влагоосаждающие поверхности со щелями, которые сообщены с приемной камерой, содержащей в нижней части патрубок для отвода воды в дренажную магистраль, а в верхней - патрубок для отвода пара. Последний сообщен со входом пароструйного компрессора, сопло которого предназначено для подключения к источнику высокопотенциального пара, а диффузор сообщен с перепускной трубой. Это позволяет устранить потери рабочего пара, проникающего через щели влагоотделителя вместе с влагой, и, возвращая его после осушения и перепускную трубу, увеличить мощность турбины. 13 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области паротурбостроения, а его объектом является узел перепускной трубы, проходящей между цилиндрами паровой турбины и оснащенной высокоскоростным влагоотделителем.

Аналогами настоящего изобретения являются перепускные трубы с высокоскоростными влагоотделителями инерционного типа, содержащими влагоосаждающие поверхности со щелями, которые сообщены с приемной камерой [1]. Эффективность отделения жидкой фазы в таких влагоотделителях достаточно высока, а кроме того они имеют низкое гидравлическое сопротивление и малые габариты, что обуславливает их успешное распространение. Однако вместе с жидкой фазой в таких влагоотделителях удаляется и часть пара. В известных решениях предлагается использовать отбираемую пароводяную смесь в системе регенеративного подогрева питательной воды или в подогревателях сетевой воды [1]. Однако существует ряд турбоустановок, в которых отсутствует или слабо развита система регенерации. Кроме того, в теплофикационных турбинах при работе в конденсационном режиме подогреватели сетевой воды могут быть отключены. В этом случае нет иной возможности, как отвести пароводяную смесь в конденсатор. При этом отбираемый из перепускной трубы пар не участвует в рабочем цикле, что в итоге ведет к недовыработке мощности и снижает экономичность турбоустановки.

Ближайшим аналогом изобретения является узел перепускной трубы с высокоскоростным влагоотделением инерционного типа, содержащим влагоосаждающие поверхности со щелями, которые сообщены с приемной камерой, содержащий в нижней части патрубок для отвода воды в дренажную магистраль, а в верхней - патрубок для отвода пара [2]. В таком узле перепускной трубы пароводяная смесь, поступающая через щели во влагоотделитель, разделяется в приемной камере на водяную и паровую фазу, которые эвакуируются раздельно, и при этом паровая фаза может быть использована в аппаратах турбоустановки. Однако и в описанном узле перепускной трубы не предусмотрено эффективное использование прошедшего во влагоотделитель пара независимо от типа турбоустановки и/или режима ее работы.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого узла перепускной трубы с высокоскоростным влагоотделителем, которая позволяла бы наиболее эффективно на всех режимах работы турбоустановки использовать пар, прошедший через влагоотделитель в приемную камеру.

Эта задача решена в узле перепускной трубы с высокоскоростным влагоотделителем инерционного типа, содержащем влагоосаждающие поверхности со щелями, которые сообщены с приемной камерой, содержащей в ее нижней части патрубок для отвода воды, а в верхней патрубок для отвода пара, который, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, оснащен пароструйным компрессором, ко входу которого подключен патрубок отвода пара из приемной камеры влагоуловителя, сопло которого предназначено для подключения к магистрали высокопотенциального пара, а диффузор сообщен с перепускной трубой.

Благодаря такому решению пар, прошедший во влагоотделитель, отсасывается принудительно из приемной камеры с помощью пароструйного компрессора, дополнительно подогревается при смешивании с высокопотенциальным паром и возвращается в перепускную трубу. Это позволяет избежать непроизводительных потерь рабочего пара в перепускной трубе при использовании высокоскоростного влагоотделителя.

Для повышения качества подготовки пара, прошедшего через влагоотделитель в приемную камеру, и уменьшения расхода высокопотенциального пара в пароструйном компрессоре, в линии, соединяющей патрубок влагоотделителя с пароструйным компрессором, может быть установлен вспомогательный сепаратор простейшей конструкции.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием примера его реализации, изображенного на прилагаемом чертеже, который показывает перепускную трубу с высокоскоростным влагоотделителем в продольном разрезе.

Описываемый пример с приведенными расчетными величинами выполнен применительно к теплофикационной турбоустановке типа Т-150-7.7: паровая турбина, которая состоит из цилиндров высокого и низкого давления (не показаны на чертеже), соединенных перепускной трубой 1.

С коленом 2 этой трубы связан высокоскоростной влагоотделитель 3, содержащий ряд пустотелых направляющих лопаток 4 со щелями на вогнутой стенке для улавливания влаги из потока пара в перепускной трубе 1. Полости лопаток 4 через отверстия в стенках колена 2 сообщены с приемной камерой 5 вокруг колена, которая в нижней части снабжена патрубком 5¹ для подключения к дренажной магистрали 6, соединенной с конденсатором (не показан на чертеже), а в верхней части - патрубком 5² для отвода пара.

Патрубок 5² сообщен трубопроводом 7 с пароструйным компрессором 8. При этом в трубопровод 7 включен сепаратор 9, в частности, вихревого типа, камера 10 сбора влаги которого соединена с дренажной магистралью 6. В пароструйном компрессоре 8 сопло 11 подключено к магистрали высокопотенциального пара из первого отбора ЦВД (на чертеже не показан), к входному патрубку 12 присоединен трубопровод 7, а диффузор 13 сообщен трубопроводом 14 с перепускной трубой 1 за коленом 2.

Работа описанной перепускной трубы с влагоотделителем происходит следующим образом.

При прохождении потока пара по перепускной трубе 1 в колене 2 влагоотделителем 3 осуществляется сепарация влаги, которая вместе с частью пара поступает в приемную камеру 5. Из этой камеры жидкая часть фазы пароводяной смеси через патрубок 5 эвакуируется в дренажную магистраль 6. Паровая часть под действием эжектирующего эффекта проходит через трубопровод 7. В сепараторе 9 пар подвергается осушению. При этом отсепарированная вода поступает в дренажную магистраль 6, а пар поступает далее в компрессор 8. В компрессоре 8 осуществляется смешивание высокопотенциального пара с паром от влагоотделителя 3 и подогрев последнего, после чего их смешанный поток поступает по трубопроводу 14 в перепускную трубу 1.

Пароструйный компрессор 8 выполняет также функцию повышения давления в диффузоре 13 до значения, которое достаточно для обеспечения перепада давления между эжектором 8 и перепускной трубой 1, необходимого для прохождения пара в трубу 1.

В результате проведенных расчетов по турбоустановке типа Т-150-7.7 установлено следующее.

На конденсационном режиме давление пара в перепускной трубе 1 составляет P_н = 1,81 ата. В результате действия двух высокоскоростных влагоотделителей из трубы 1 (на двух перепускных трубах 1) удаляется 30,9 т/ч пароводяной смеси, при этом расход сухого насыщенного пара составляет 17,35 т/ч.

Эжектирующий пар из первого отбора ЦВД имеет параметры P_р = 23,7 ата и T_р = 347^oC. Компрессор был рассчитан на степень повышения давления 1,3 с коэффициентом инжекции, равным 2,8. При этом расход эжектирующего пара на два высокоскоростных влагоотделителя составляет 6,2 т/ч.

За счет отбора 6,2 т/ч из ЦВД его мощность несколько уменьшается. Однако за счет введения в перепускную трубу сухого насыщенного пара с расходом 17,35 + 6,2 = 23,55 т/ч существенно увеличивается мощность ЦНД. В результате этого суммарная мощность паровой турбины увеличивается примерно на 300 кВт по сравнению с известными конструкциями, в которых пар в составе пароводяной смеси отводился в конденсатор.

Формула изобретения

1. Узел перепускной трубы с высокоскоростным влагоотделителем для паровой турбины, в котором влагоотделитель инерционного типа содержит влагоосаждающие поверхности со щелями, сообщенными с приемной камерой, содержащей в нижней части патрубок для отвода воды, а в верхней части патрубок для отвода пара, отличающийся тем, что он оснащен пароструйным компрессором, ко входу которого подключен патрубок отвода пара из приемной камеры влагоотделителя, сопло которого предназначено для подключения к магистрали высокопотенциального пара, а диффузор сообщен с перепускной трубой.

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что в линии, соединяющей патрубок для отвода пара из приемной камеры влагоотделителя в компрессор, установлен вспомогательный сепаратор, например, вихревого типа.

РИСУНКИ

Рисунок 1