Способ и устройство для дегазации конденсата

 

Изобретение относится к теплоэнергетике. Для дегазации конденсата (К) газо- и паротурбинной установки (2) его нагревают в емкости питательной воды (26), подводят к подогретому конденсату (К') и отбирают питательную воду (S) для включенных в пароводяной контур (3) паровой турбины (2b) и нагреваемых отходящим газом (AG) из газовой турбины (2а) нагревательных поверхностей (6, 42, 52, 60). Для обеспечения при одновременном высоком коэффициенте полезного действия установки за счет особенно высокого использования энергии сбросного тепла из газовой турбины (2а) достаточной дегазации конденсата (К), согласно изобретению в качества теплоносителя (HZ) для нагрева конденсата (К) используют частичный поток (t₁) подогретого конденсата (К') или частичный поток (t₄) подогретой питательной воды (S'). Для этого в устройстве для осуществления способа в парогенераторе на отходящем тепле (1) после подогревателя конденсата (6) через емкость питательной воды (26) включен экономайзер низкого давления (42), причем подогреватель конденсата (6) или экономайзер низкого давления (42) имеет на стороне выхода входящий в емкость питательной воды (26) отводящий трубопровод (34 или соответственно 74). 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу дегазации конденсата в пароводяном контуре газо- и паротурбинной установки. Оно относится также к устройству для осуществления способа.

В газо- и паротурбинной установке содержащееся в отходящем газе из газовой турбины тепло используется для получения пара для паровой турбины. При этом расширенный в паровой турбине пар конденсируется в пароводяном контуре и получающаяся при этом питательная вода испаряется в обтекаемом горячим отходящим газом из газовой турбины котле-утилизаторе. Чтобы избежать коррозии в пароводяном контуре, обычно растворенный в конденсате газ, в частности, кислород, удаляют за счет термической дегазации. Для этого обычно предусмотрена возможность дегазации во включенной после конденсатора паровой турбины емкости питательной воды, причем притекающий к питательной воде, при температуре от 8 до 15 K легко переохлажденный конденсат нагревают теплоносителем до температуры кипения.

В известном из публикации "Handbuch der Energie", том 7, 1984, стр. 100 - 107 способе для нагрева и дегазации собранного в емкости питательной воды конденсата, в качестве теплоносителя используют пар, который для этой цели дополнительно получают в испарителе низкого давления в котле-утилизаторе. Как показано в европейской заявке 0515911, в качестве теплоносителя может альтернативно также применяться пар, отбираемый от части низкого давления паровой турбины. В обоих случаях этот нагревающий газ, однако, для привода паровой турбины теряется так, что коэффициент полезного действия установки является ограниченным.

Из европейской заявки EP 0037845 далее известна комбинированная газо- и паротурбинная установка, в которой для подогрева питательной воды предусмотрена отдельная, ведущая через котел-утилизатор петля подогрева. Из JP-A-55/109708 известна газо- и паротурбинная установка, в которой для обогрева емкости питательной воды предусмотрен ввод предварительно подогретой питательной воды. В этих случаях, однако, имеются значительные технические затраты на подготовку необходимых для дегазации конденсата систем.

В основе изобретения поэтому лежит задача указания способа дегазации конденсата в пароводяном контуре газо- и паротурбинной установки, при котором при одновременно высоком коэффициенте полезного действия установки, за счет особенно высокого использования энергии сбросного тепла из газовой турбины особенно простыми средствами достигается достаточная дегазация конденсата. Это должно достигаться простыми средствами в подходящем для осуществления способа устройстве.

Относительно способа эта задача согласно изобретению решается за счет того, что к подогретому конденсату подмешивают холодный конденсат, причем в качестве теплоносителя используют частичный поток подогретого несмешанного конденсата или частичный поток подогретой питательной воды.

Изобретение при этом исходит из того соображения, при исключении отбора пара из пароводяного контура получать теплоноситель для обезгаживания в емкости питательной воды, по возможности, из температурной области низкого давления отходящих газов газовой турбины, чтобы за счет этого достигать особенно высокое использование тепла отходящих газов и тем самым высокий коэффициент полезного действия котла-утилизатора. Для установки температуры питательной воды в емкости питательной воды при этом подогревают только частичное количество конденсата, к которому после этого примешивают холодный конденсат.

Частичный поток может при этом направляться непосредственно в емкость питательной воды. Предпочтительно, однако, частичный поток перед его вводом в емкость питательной воды расширяют. При этом целесообразно, как получающийся при расширении частичного потока пар, так и получающуюся при этом воду подводить к емкости питательной воды.

Установка температуры подогрева конденсата перед его поступлением в емкость питательной воды предпочтительно производится за счет того, что, по меньшей мере, часть подогретого конденсата направляется по кругу, причем к холодному конденсату примешивается подогретый конденсат.

Емкость питательной воды дополнительно к функции дегазации берет на себя также функцию промежуточного накопителя, причем его уровень для установки подведенного к пароводяному контуру потока питательной воды контролируют с помощью устанавливающегося в емкости питательной воды уровня конденсата. Для достижения особенно эффективной дегазации конденсата теплоноситель вводят в емкость питательной воды ниже уровня конденсата. Выделившиеся за счет нагрева конденсата газы выступают тогда на поверхности уровня конденсата так, что выпар выделившихся газов происходит в емкости питательной воды.

Относительно устройства для осуществления способа с парогенератором на отходящем тепле с включенным в пароводяной контур подогревателем конденсата, названная задача согласно изобретению решается за счет того, что после подогревателя конденсата через емкость питательной воды выключен экономайзер низкого давления, причем подогреватель конденсата имеет на стороне выхода впадающий в емкость питательной воды отводящий трубопровод, и причем параллельно подогревателю конденсата включен включенный между конденсатором и емкостью питательной воды байпасный трубопровод. Альтернативно экономайзер низкого давления имеет на стороне выхода впадающий в емкость питательной воды отводящий трубопровод.

Ввод теплоносителя, то есть подогретого конденсата или соответственно подогретой питательной воды в емкость питательной воды может производиться различным образом. Одна возможность состоит в том, что выходящую из подогревателя конденсата и стоящую под давлением воду или конденсат через подходящую систему труб с сопловой трубой вводят непосредственно в емкость питательной воды так, что там в сопловой трубе пароводяная смесь расширяется.

В альтернативной форме выполнения расширение происходит в расширительном баке, включенном в отводящий трубопровод. При этом расширительный бак целесообразно соединен, как на стороне пара, так и на стороне воды с емкостью питательной воды.

Для установки температуры конденсата параллельно подогревателю конденсата включен трубопровод обратной подачи.

Примеры выполнения изобретения поясняются более подробно с помощью чертежей: фиг. 1 - в вырезе парогенератор на отходящем тепле газо- и паротурбинной установки со схемой для дегазации в емкости питательной воды, фиг. 2 - отличающаяся от примера выполнения согласно фиг.1 форма выполнения с расширительным баком в нитке трубопровода конденсата, фиг. 3 - следующая отличающаяся от примера выполнения согласно фиг.1 форма выполнения с расширительным баком в нитке трубопровода питательной воды.

Соответствующие друг другу части снабжены на всех фигурах одинаковыми ссылочными позициями.

Представленный на фиг.1 в вырезе парогенератор на отходящем тепле 1 является частью газо- и паротурбинной установки 2 для производства электрической энергии. Он обтекается горячим отходящим газом AG из газовой турбины 2a и служит для производства пара, причем его нагревательные поверхности включены в пароводяной контур 3 паровой турбины 2b.

Для этого парогенератор на отходящем тепле 1 содержит подключенный через трубопровод конденсата 4 к конденсатору 5 подогреватель конденсата 6, который соединен на стороне выхода через трубопровод обратной подачи 8 с циркуляционным насосом 10 и с вентилем 12 со своим входом. Для обвода в случае необходимости подогревателя конденсата 6 параллельно к нему подключен байпасный трубопровод 14 с вентилем 16. Подогреватель конденсата 6 кроме того подключен на стороне выхода через трубопровод 18, в который включены вентили 20 и 22, к дегазатору 24, который является частью емкости питательной воды 26. В емкость питательной воды 26 ниже уровня конденсата 28 впадает сопловая труба 30, которая через вентиль 32 в трубопроводе 34 соединена с трубопроводом 18 и тем самым с выходом подогревателя конденсата 6.

Емкость питательной воды 26 соединена на стороне выхода через трубопровод питательной воды 36 с насосом питательной воды 38 и вентилем 40 с подогревателем низкого давления или экономайзером низкого давления 42, который расположен в парогенераторе на отходящем тепле 1 в качестве нагревательной поверхности. Экономайзер низкого давления 42 соединен через вентиль 44 с барабаном низкого давления 46, к которому подключен также расположенный в парогенераторе на отходящем тепле 1 в качестве нагревательной поверхности испаритель низкого давления 48. Барабан низкого давления 46 со стороны пара через трубопровод 50 соединен с перегревателем низкого давления 52, нагревательная поверхность которого также расположена в парогенераторе на отходящем тепле 1.

Экономайзер низкого давления 42 соединен кроме того со стороны выхода через трубопровод 54 с насосом 56 и вентилем 58 со следующей расположенной в парогенераторе на отходящем тепле 1 нагревательной поверхностью экономайзера 60. Нагревательная поверхность экономайзера 60 не представленным более подробно образом соединена со стороны выхода с другими расположенными в парогенераторе на отходящем тепле 1 нагревательными поверхностями испарителя и перегревателя, которые так же как и перегреватель низкого давления 52 входят в паровую турбину 2b. Это обозначено стрелками 62 и 64. При этом к паровой турбине 2b подводят пар различных ступеней давления, то есть пар низкого давления ND, пар среднего давления MD и пар высокого давления HD.

При эксплуатации парогенератора на отходящем тепле 1 к подогревателю конденсата 6 через трубопровод конденсата 4 подводят конденсат K из включенного после паровой турбины конденсатора 64. При этом подогреватель конденсата 6 может быть частично или полностью обойден через байпасный трубопровод 14. Конденсат K в подогревателе конденсата 6 нагревается за счет теплообмена с оттекающим из газовой турбины 2a горячим отходящим газом AG и кроме того, по меньшей мере, частично, прокачивается циркуляционным насосом 10 в трубопроводе обратной подачи 8.

Подогретый конденсат K' через трубопровод 18 направляется в емкость питательной воды 26. При этом там происходит нагрев подогретого конденсата K' посредством направляемого через трубопровод 34 частичного потока t₁ подогретого конденсата K'. К тому же частичный поток t₁ через вентиль 32 в качестве теплоносителя HZ непосредственно вводится в емкость питательной воды 26, причем он расширяется в сопловой трубе 30. Выпар выделившихся газов таким образом происходит только в емкости питательной воды 26.

Подогретый конденсат K' насосом питательной воды 38 подводят в качестве питательной воды S к экономайзеру низкого давления 40, причем там питательная вода S дальше нагревается. Частичный поток t₂ подогретой питательной воды S направляют в барабан низкого давления 46. Он испаряется в испарителе низкого давления 48, причем отделенный в барабане низкого давления 46 пар перегревается в перегревателе низкого давления 52 и перегретый пар низкого давления ND подводят к части низкого давления паровой турбины 2b.

Частичный поток t₃ подогретой питательной воды S' посредством насоса 56 доводят до высокого уровня давления и после этого нагревают дальше в экономайзере 60. Этот частичный поток t₃ также испаряют не описанным более подробно образом и перегретый пар высокого давления HD подводят к части высокого давления паровой турбины 2b.

В примере выполнения согласно фиг.2 в отводящий трубопровод 34 включен расширительный бак 70. В качестве теплоносителя HZ здесь применяется пар, отделенный при расширении частичного потока t₁ подогретого конденсата K' в расширительном баке 70. Отделенную при расширении частичного потока t₁ в расширительном баке 70 воду через трубопровод 72 подводят к емкости питательной воды 26.

В примере выполнения согласно фиг.3 экономайзер низкого давления 40 со стороны выхода соединен с емкостью питательной воды 26 через имеющий вентиль 73 отводящий трубопровод 74, через который направляется частичный поток t₄ подогретой питательной воды S'. В качестве теплоносителя HZ для нагрева конденсата K' в емкости питательной воды 26 здесь используется пар, отделенный при расширении частичного потока t₄ подогретой питательной воды S' в расширительном баке 70'. Расширительный бак 70' со стороны воды опять-таки соединен через трубопровод 72' с емкостью питательной воды 26.

За счет использования или частичного потока t₁ подогретого конденсата K' или частичного потока t₄ подогретой питательной воды S' в качестве теплоносителя HZ для нагрева конденсата K' в емкости питательной воды 26 особенно эффективным образом отбирается тепло для теплоносителя HZ из низкотемпературной области парогенератора на отходящем тепле 1, без необходимости дополнительных нагревательных поверхностей подогревателя или испарителя и/или дополнительных вспомогательных агрегатов, например, насосов.

Формула изобретения

1. Способ дегазации конденсата (К) газо- и паротурбинной установки (2) путем нагрева конденсата в емкости питательной воды (26), к которой подводят подогретый конденсат (К') и отбирают питательную воду (S) для включенных в пароводяной контур (3) паровой турбины (2b) и нагреваемых отходящим газом (AG) из газовой турбины (2а) нагревательных поверхностей (6, 42, 48, 52, 60), причем к подогретому конденсату (К') примешивают холодный конденсат (К) и причем в качестве теплоносителя (HZ) для нагрева конденсата используют частичный поток (t₁) подогретого несмешанного конденсата (К') или частичный поток (t₄) подогретой питательной воды (S').

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частичный поток (t₁, t₄) перед его вводом в емкость питательной воды (26) расширяют.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что как получающийся при расширении частичного потока (t₁, t₄) пар, так получающуюся при этом воду подводят к емкости питательной воды (26).

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что теплоноситель (HZ) вводят в емкость питательной воды (26) ниже уровня конденсата (28).

5. Устройство для осуществления способа по любому из пп.1 - 4 с парогенератором на отходящем тепле (1) с включенным в пароводяной контур (3) подогревателем конденсата (6) и включенным после него через емкость питательной воды (26) экономайзером низкого давления (42), причем подогреватель конденсата (6) имеет на стороне выхода входящий в емкость питательной воды (26) отводящий трубопровод (34), и причем к подогревателю конденсата (6) параллельно подключен включенный между конденсатором (5) и емкостью питательной воды (26) байпасный трубопровод (14).

6. Устройство для осуществления способа по любому из пп.1 - 4 с парогенератором на отходящем тепле (1) с включенным в пароводяной контур (3) подогревателем конденсата (6) и включенным после него через емкость питательной воды (26) экономайзером низкого давления (42), причем экономайзер низкого давления (42) имеет на стороне выхода входящий в емкость питательной воды (26) отводящий трубопровод (74), и причем к подогревателю конденсата (6) параллельно подключен байпасный трубопровод (14).

7. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что в отводящий трубопровод (34, 74) включен расширительный бак (70, 70').

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что расширительный бак (70.70') соединен со стороны воды с емкостью питательной воды (26).

9. Устройство по любому из пп.5 - 8, отличающееся тем, что параллельно подогревателю конденсата (6) включен трубопровод обратной подачи (8).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3