Пароводяной контур и способ его очистки

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в устройствах и работе теплоэлектростанций. Пароводяной контур (10) содержит парогенератор (11), паровую турбину (12), конденсатор (13) с водяным охлаждением и насос (15) питательной воды. При этом конденсатор (13) содержит в своем корпусе (28) по меньшей мере один трубный пучок (18) с внутренним воздушным охладителем (21), который соединен с наружным эжекторным вакуумным насосом (25) посредством магистрали (23) всасывания. Для уменьшения времени на очистку конденсатора при пуске пароводяного контура (10) без использования вспомогательного пара, дополнительная магистраль (26) отведения с приводным отсечным клапаном (27) соединяет наружный эжекторный вакуумный насос (25) с конденсатором (13). Работой отсечного клапана (27) управляют посредством устройства (29) управления. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к технологии электростанций. Оно относится к пароводяному контуру в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения. Оно дополнительно относится к способу очистки такого пароводяного контура.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Пароводяной контур электростанции по существу содержит (как схематично показано на диаграмме фиг.1) парогенератор 11, паровую турбину 12, конденсатор 13 и насос 15 питательной воды. Парогенератор 11, который может представлять собой котел-утилизатор HRSG электростанции с комбинированным контуром ССРР, вырабатывает пар посредством нагрева питательной воды, которая подается в парогенератор 11 посредством насоса 15 питательной воды. Выработанный пар используется для приведения в действие паровой турбины 12, которая может иметь ступени высокого давления, промежуточного давления и низкого давления. Пар, покидающий паровую турбину 12, перерабатывается обратно в питательную воду посредством конденсатора 13 с водяным охлаждением посредством его охлаждающего контура 14. Для поддержания работы пароводяного контура 10 с высокой производительностью и без сбоев требуется постоянно удалять из контура воздух и/или инертные газы, попавшие в контур через утечки, уплотнения и тому подобное. Обычно это осуществляется посредством отделения этих газов от пара, в частности - в конденсаторе 13, и откачивания их, например, посредством внешнего эжекторного вакуумного насоса.

Конфигурация типового конденсатора 13 с водяным охлаждением показана на фиг. 3 (см. документы СН 423819, ЕР 0325758 А1, ЕР 0384200 А1 и ЕР 0841527 А2). Конденсатор 13 содержит в корпусе 28 конденсатора множество отдельных трубных пучков 18, расположенных параллельно для того, чтобы позволять пару 16, входящему в конденсатор через впускной участок 17, входить в тесный тепловой контакт с охлаждающей водой, протекающей по трубам 19 каждого трубного пучка 18. Конденсированный пар собирается в коллекторе 24 для горячего конденсата, расположенном под трубными пучками 18, и затем подводится к насосу 15 питательной воды.

В каждом трубном пучке 18 выполнена полость 20, содержащая воздушный охладитель 21 для окончательного отделения газов, подлежащих выкачиванию, от оставшегося пара. Воздушные охладители 21 соединены с эжекторным вакуумным насосом 25 посредством внутреннего трубопровода 22 и общей магистрали 23 всасывания.

В уровне техники, как правило, вспомогательный пар использовался для уплотнения конденсатора, и электрические вакуумные насосы использовались для очистки конденсатора перед пуском. Однако эти компоненты являются дорогостоящими и ненадежными.

С другой стороны, если не использовать эти дополнительные компоненты, потери давления на стороне всасывания снижают производительность зжекторного вакуумного насоса 25 и по существу увеличивают время очистки конденсатора в ходе пуска контура. Фиг. 2 изображает на схеме давление р как функцию от времени t в ходе очистки конденсатора 13 (кривая А) на входе в эжекторный вакуумный насос 25 (кривая В). Как можно легко видеть на графике, существует существенное падение давления Δр примерно на 25% от конденсатора 13 до эжекторного вакуумного насоса 25. Поскольку расход для такого насоса грубо пропорционален давлению всасывания, время на очистку обратно пропорционально падению давления Δр. Вследствие этого падение давления на 25% создает время на очистку, которое примерно на 33% больше, чем без такого падения.

Для конденсатора типа, показанного на фиг. 3, падение давления имеет, в основном, две причины: воздушные охладители 21 имеют маленькие отверстия (например, семь сотен отверстий диаметром 7,5 мм каждое), которые создают существенное сопротивление потоку. С другой стороны, внутренний трубопровод 22 конденсатора создает дополнительное препятствие.

В документе DE 4422344 А1 описан конденсатор, состоящий из конденсационной камеры, дно которой ведет в накопительную камеру и дополнительную вакуумную камеру, расположенную на стороне конденсационной камеры. Вакуумная камера также ведет к накопительной камере на дне и отделена от конденсационной камеры стенкой. Эта стенка имеет проход для сифона. Конденсационная камера содержит в корпусе конденсатора несколько трубных пучков с внутренним воздушным охладителем, которые присоединяется к насосной камере посредством системы трубопроводов, которая используется для вывода из конденсационной камеры любых конденсируемых газов. Вакуумная камера сама по себе соединена по магистрали отведения с внешним вакуумным насосом. Сифон формирует открытый резервуар, в котором собирается конденсат из конденсационной камеры, направленный конденсируемым паром. Быстрый пуск конденсатора осуществляется посредством очистки конденсационной камеры с помощью сифона посредством вакуумного насоса. Сифон обеспечивает естественную остановку потока после того, как градиент давления между конденсационной камерой и вакуумной камерой уменьшился, и началась нормальная работа конденсатора.

Конденсатор, описанный в DE 4422344 А1, намного более сложный и более дорогостоящий, чем стандартный конденсатор, описанный выше.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков известных конфигураций для очистки конденсатора и способов, и обеспечение пароводяного контура и способа его очистки, посредством которого можно минимизировать потери давления на стороне всасывания для максимального увеличения производительности эжекторного вакуумного насоса и минимизации времени на очистку конденсатора, что требуется при быстром пуске станции без использования вспомогательного пара.

Эта и прочие задачи решены посредством пароводяного контура по п. 1 формулы изобретения и способа работы по п. З формулы изобретения.

Пароводяной контур в соответствии с изобретением содержит парогенератор, паровую турбину, конденсатор с водяным охлаждением и насос питательной воды, причем конденсатор содержит в корпусе конденсатора по меньшей мере один трубный пучок с внутренним воздухоохладителем, который соединен с наружным эжекторным вакуумным насосом посредством магистрали всасывания, и при этом для уменьшения времени на очистку конденсатора при пуске пароводяного контура без использования вспомогательного пара, дополнительная магистраль отведения с отсечным клапаном для остановки потока через указанную линию при нормальной работе соединяет наружный эжекторный вакуумный насос с корпусом конденсатора. В соответствии с изобретением отсечной клапан является автоматическим и управляется посредством устройства управления.

Преимуществом настоящего изобретения является то, что стандарт для конденсатора не меняется. Единственным изменением является патрубок в некотором месте на корпусе для расположения дополнительной магистрали отведения.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, дополнительная магистраль отведения соединена с магистралью всасывания вблизи эжекторного вакуумного насоса.

Предложенный способ работы пароводяного контура в соответствии с изобретением включает в себя этапы, на которых:

a) очищают конденсатор посредством эжекторного вакуумного насоса по меньшей мере посредством дополнительной магистрали отведения при пуске пароводяного контура;

b) останавливают поток по дополнительной магистрали отведения посредством закрытия отсечного клапана в указанной магистрали отведения, причем отсечной клапан является автоматическим, и работой отсечного клапана управляют посредством устройства управления; и

с) начинают нормальную работу пароводяного контура.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение будет описано далее более подробно посредством различных вариантов осуществления и со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 изображает упрощенную схему основного пароводяного контура;

Фиг. 2 изображает диаграмму давления в ходе очистки конденсатора по фиг. 3 как зависимость от времени в конденсаторе и на впуске в откачивающий насос; и

Фиг. 3 изображает конфигурацию конденсатора/откачивающего насоса в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как можно видеть в пунктирном круге на фиг. 3, в соответствии с изобретением, дополнительная магистраль 26 отведения или всасывания предусмотрена между конденсатором 13 и эжекторным вакуумным насосом 25. Дополнительная магистраль 26 отведения или всасывания используется для минимизации потери давления в отводящем трубопроводе (включая внутренние части конденсатора) конденсатора 13 с водяным охлаждением. Эта дополнительная магистраль 26 оканчивается в корпусе 28 конденсатора и вблизи всасывающего фланца (впуска) эжекторного вакуумного насоса 25. Более того, приводной отсечной клапан 27 установлен в этой магистрали для прекращения потока при нормальной работе. Работа отсечного клапана 27, таким образом, управляется посредством устройства 29 управления.

При работе, при пуске пароводяного контура 10 конденсатор 13 очищается первым доступным паром посредством эжекторного вакуумного насоса 25 по меньшей мере посредством дополнительной магистрали 26 отведения (и, возможно, оставшегося отводного трубопровода), при этом отсечной клапан 27 открыт. Когда давление стало достаточно низким, поток через дополнительную магистраль 26 отведения прекращается посредством закрытия отсечного клапана 27 и начинается пароводяной контур 10.

Таким образом, уменьшенное время на очистку может быть достигнуто без дорогостоящего вспомогательного оборудования. В частности, не требуется подачи вспомогательного пара для уплотнения и очистки конденсатора перед пуском (вспомогательный котел может стоить приблизительно 1 миллион Евро). Более того, используемый конденсатор остается по существу без изменений стандарта, что не вызывает множества дополнительных затрат.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

10 - Пароводяной контур

11 - Парогенератор, например котел утилизатор

12 - Паровая турбина

13 - Конденсатор (с водяным охлаждением)

14 - Охлаждающий контур

15 - Насос питательной воды

16 - Пар

17 - Впускной участок

18 - Трубный пучок

19 - Труба

20 - Полость

21 - Воздушный охладитель

22 - Внутренний трубопровод

23 - Магистраль всасывания

24 - Резервуар для горячего конденсата

25 - Эжекторный вакуумный насос

26 - Магистраль отведения (дополнительная)

27 - Отсечной клапан (приводной)

28 - Корпус конденсатора

29 - Устройство управления

Δр - Перепад давления

1. Пароводяной контур (10), содержащий парогенератор (11), паровую турбину (12), конденсатор (13) с водяным охлаждением, насос (15) питательной воды, магистраль (23) всасывания и наружный эжекторный вакуумный насос (25), соединенный дополнительной магистралью (26) отведения с конденсатором (13), при этом в дополнительной магистрали (26) установлен отсечной клапан (27), выполненный приводным и с возможностью управления посредством устройства (29) управления для прекращения потока газов по указанной магистрали (26) при нормальном режиме работы пароводяного контура (10), отличающийся тем, что конденсатор (13) снабжен установленным в его корпусе по меньшей мере одним трубным пучком (18) с внутренним воздушным охладителем (21), который соединен с наружным эжекторным вакуумным насосом (25) посредством магистрали (23) всасывания.

2. Способ очистки пароводяного контура (10) по п. 1, включающий в себя этапы, на которых:
a) при пуске пароводяного контура (10) осуществляют очистку конденсатора (13) посредством эжекторного вакуумного насоса (25) по меньшей мере по дополнительной магистрали (26) отведения,
b) прекращают поток газов по дополнительной магистрали (26) отведения путем закрытия установленного в ней отсечного клапана (27) посредством устройства (29) управления и
c) осуществляют переход к нормальному режиму работы пароводяного контура (10).