Модуль для конденсации паровоздушной смеси и для охлаждения отработавшей воды турбины
Изобретение относится к модулю тепловой силовой установки для конденсации паровоздушной смеси и для охлаждения обусловленной осушением турбины. Модуль содержит, в частности, первый блок, который выполнен для конденсации паровоздушной смеси, и второй блок, который выполнен для охлаждения отработавшей воды турбины, причем скопившийся в первом блоке конденсат может быть передан во второй блок. Изобретение позволяет повысить эффективность функционирования паровой турбины. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.
Для обеспечения надлежащего функционирования паровой турбины в составе тепловой силовой установки необходимы система паронепроницаемого уплотнения вала и осушительная система.
Задача системы паронепроницаемого уплотнения вала заключается в предотвращении входа воздуха в паровую турбину, а также выхода пара из паровой турбины в машинное отделение. По этой причине производят контролируемое отсасывание воздуха и пара из системы паронепроницаемого уплотнения вала. Всосанная при этом смесь воздуха и пара, которую называют паровоздушной смесью, подводят к конденсатору испаряемого пара. Там происходит конденсация доли испаряемого пара паровоздушной смеси. Соответствующий конденсат подводят к главному конденсатору термической силовой установки. Воздух направляют в атмосферу. Поскольку речь идет об атмосфере, под этим первично понимают, что выдачу воздуха производят в область, в которой действует главным образом атмосферное давление. Этой областью может быть, например, машинное отделение тепловой силовой установки. Для обеспечения лучшей интеграции конденсатора паровоздушной смеси в контур охлаждения термической силовой установки, конденсатор паровоздушной смеси рассчитан на присутствующее количество охлаждающей воды.
Задачей осушительной системы является отвод скапливающейся в паровой турбине воды. Эта вода содержит также пар, который должен быть извлечен или конденсирован из воды. Следует учесть, что в рамках этой заявки под термином «вода», если не упомянуто иного, следует понимать жидкую воду, а под термином «пар» следует понимать водяной пар.
Задача изобретения заключается в создании упрощенной конструкции для названных выше требований, а именно осушения турбины и конденсации паровоздушной смеси.
Эта задача решена с помощью признаков независимых пунктов формулы изобретения. Зависимые пункты описывают предпочтительные усовершенствования.
Для решения задачи предлагается модуль для термической силовой установки для конденсации паровоздушной смеси и для охлаждения отработавшей воды турбины из осушительной системы турбины. С помощью такого рода модуля, который выполняет обе функции, могут быть сокращены конструктивные издержки. Как было показано выше, в уровне техники обычным является исполнения конденсатора паровоздушной смеси в соответствии с присутствующим количеством воды в контуре охлаждения. За счет этого происходило регулярное чрезмерное увеличение размеров конденсатора паровоздушной смеси. Этот недостаток может быть устранен за счет одного общего модуля для конденсации паровоздушной смеси и охлаждения отработавшей воды турбины. Благоприятным при этом является то, что полученный при конденсировании паровоздушной смеси конденсат может быть использован для охлаждения отработавшей воды турбины. Таким образом, возможна подготовка охлаждающей воды исключительно для конденсации паровоздушной смеси. Не требуется дополнительной подготовки охлаждающей воды для охлаждения отработавшей воды турбины.
Для преобразования первый блок модуля выполнен для конденсации паровоздушной смеси, а второй блок выполнен для охлаждения отработавшей воды турбины, причем образующийся в первом блоке конденсат может быть передан во второй блок. При этом предпочтительным является то, что в первом блоке конденсацию паровоздушной смеси можно производить в основном без учета охлаждения отработавшей воды турбины. За счет возможности передачи образующегося конденсата во второй блок, в котором происходит охлаждение отработавшей воды турбины, может быть осуществлен эффект синергизма между обоими блоками. В частности, для понимания последующих исполнений следует учесть то, что второй блок содержит, как правило, одну верхнюю и одну нижнюю области.
В одном варианте исполнения модуля для передачи конденсата из первого блока во второй блок служит линия конденсата, причем, в частности, в линии конденсата присутствует устройство отвода конденсата. Таким образом, возможна хорошая передача конденсата.
В другом предпочтительном варианте исполнения модуля через первый блок проходит поток охлаждающей воды, в частности охлаждающей воды, которая предусмотрена для обсадных труб главного конденсатора тепловой силовой установки. Под главным конденсатором при этом следует понимать те конденсаторы, в которых происходит конденсация пара, выходящего их паровой турбины, а именно из части паровой турбины, через которую поток проходит в последнюю очередь. Полученный конденсат используют в качестве питательной воды, которая должна быть вновь нагрета и испарена.
В особо предпочтительном варианте исполнения модуля охлаждающая вода после прохождения через первый блок может быть использована во втором блоке, в частности для впрыска во второй блок. При этом впрыск производят предпочтительно в верхней области второго блока. В соответствии с тем, что выше было описано, что для охлаждения отработавшей воды турбины нет необходимости в подготовке дополнительной охлаждающей воды, при этом варианте исполнения следует учесть, что охлаждающая вода, которая уже была использована для конденсации паровоздушной смеси, может быть повторно использована для охлаждения отработавшей воды турбины.
В одном варианте исполнения модуля в первом блоке присутствует выпускное отверстие, через которое подведенный в первый блок вместе паровоздушной смесью воздух может быть отведен после конденсации паровоздушной смеси, в частности, в атмосферу. В паровоздушной смеси содержится существенное количество воздуха. В то время как содержащий пар может быть конденсирован и конденсат приблизительно снова может быть использован в качестве питательной воды, должен быть произведен отвод воздуха. Воздух при этом выводят предпочтительно в атмосферу. Как говорилось выше, это означает, например, вывод воздуха в машинное отделение. Выпускное отверстие в первом блоке обычно располагают в верхней части первого блока.
Предпочтительным является то, что второй блок модуля содержит второе выпускное отверстие для отработавшей воды турбины, которое подключено, в частности, в верхней области второго блока. За счет этого подлежащая охлаждению отработавшая вода турбины может протекать сверху вниз через второй блок и при этом охлаждаться.
В одном варианте исполнения модуля присутствует выпускное отверстие, ведущее из второго блока к главному конденсатору, причем выпускное отверстие подключение, в частности, к нижней области второго блока. Тем самым охлажденная отработавшая вода турбины, в которой захваченный ею пар может быть конденсирован благодаря охлаждению, может поступать к главному конденсатору. Наряду с отработавшей водой турбины по мере необходимости возможен также одновременный отвод введенного конденсата из первого блока, а также введенная охлаждающая вода. Главный конденсатор содержит обычно приемный резервуар, из которого через насосы главного конденсатора конденсированный пар может быть подведен к питательной воде котла. Следовательно, отработавшая вода турбины может быть направлена предпочтительно в приемный резервуар и подводиться оттуда к питательной воде котла. Для подвода отработавшей воды турбины к главному конденсатору, то есть в большинстве случаев в приемный резервуар, часто целесообразным является предусмотреть применение насоса. За счет этого при необходимости выпускное отверстие, ведущее к главному конденсатору, может быть геодезически расположено ниже главного конденсатора. Насос может служить также для отрегулированного отвода охлажденной отработавшей воды турбины.
В модуле предпочтительно расположена соединительная линия, служащая для выравнивания давления между вторым блоком и главным конденсатором, причем соединительная линия подключена, в частности, в верхней области второго блока. Посредством этого можно добиться того, что во втором блоке и в главном конденсаторе действует одинаковое по величине давление.
Изобретение описано ниже более подробно на основании единственной фигуры, которая схематически показывает соответствующий изобретению модуль.
На фиг. 1 показан первый блок 1, который содержит теплообменник 2 для конденсации паровоздушной смеси. Через линию 3 подвода охлаждающей воды охлаждающую воду подают в первый блок 1, точнее говоря, в теплообменник 2 для конденсации паровоздушной смеси. Паровоздушную смесь подводят через линию 4 подвода паровоздушной смеси. За счет теплообмена в теплообменнике 2 происходит охлаждение паровоздушной смеси. Таким образом, происходит конденсация. Высвобождающееся при охлаждении паровоздушной смеси и, прежде всего, при конденсировании, тепло передают на охлаждающую воду. Охлаждающая вода протекает через линию 5 подвода охлаждающей воды к обсадной трубе. Содержащийся в паровоздушной смеси воздух отсасывают через служащую в качестве выпускной линии линию 6 отвода воздуха и направляют в машинное отделение тепловой силовой установки. Для отсасывания служит воздуходувка 7, которая расположена в линии 6 отвода воздуха.
Возникающий в первом блоке 1 конденсат направляют через линию 8 конденсата с помощью расположенного в линии 8 конденсата устройства 9 отвода конденсата во второй блок 2. Второй блок 10 содержит в основном один осушительный резервуар 11. При этом линия 8 конденсата впадает в верхнюю область второго блока 10. На противоположной стороне во втором блоке расположена линия 12 подвода отработавшей воды турбины в качестве впускной линии для отработавшей воды турбины. Через линию 12 подвода отработавшей воды турбины отработавшую воду турбины, которая, как показано стрелками, исходит из турбин тепловой силовой установки, направляют в осушительный резервуар 11. В осушительном резервуаре 11 отработавшая вода турбины протекает вниз.
Часть воды, оттекающей из первого блока 1 через линию 5 отвода охлаждающей воды, разветвляется и протекает через линию 13 впрыска охлаждающей воды, из которой производят ее впрыск с верхнюю область осушительного резервуара 11. Впрыснутая вода и впрыснутый конденсат обеспечивают охлаждение введенной отработавшей воды турбины в осушительном резервуаре 11. За счет этого происходит конденсация захваченного отработавшей водой турбины пара, который сначала еще содержится в отработавшей воде турбины. Освобожденная в существенной мере от пара отработавшая вода турбины, впрыснутая охлажденная вода и введенный конденсат скапливаются в нижней области осушительного резервуара 11. Оттуда ее транспортируют через служащую в качестве выпускной линии линию 14 отвода конденсата с помощью содержащегося в линии 14 отвода конденсата насоса 15 в не изображенный главный конденсатор тепловой силовой установки. Расположенная на вершине осушительного резервуара 11 линия 16 выравнивания давления также соединена с главным конденсатором и обеспечивает выравнивание давления между осушительным резервуаром 11 и главным конденсатором, так что в осушительном резервуаре 11 действует то же давление, что и в главном конденсаторе.
В обычной тепловой силовой установке теплообменник 2 в описанном выше модуле работает в диапазоне мощностей в несколько сотен мегаватт с мощностью максимально 600 кВт. Достаточно недогрева до температуры насыщения, составляющего 10 К. Максимально требуется расход охлаждающей воды 15 кг/с.
Несмотря на то, что изобретение было в деталях подробно проиллюстрировано и описано с помощью предпочтительного варианта исполнения, оно не ограничивается раскрытыми примерами и специалист может вывести из этого другие вариации без выхода за пределы объема защиты изобретения.
1. Модуль для тепловой силовой установки для конденсации паровоздушной смеси и для охлаждения отработавшей воды турбины, образующейся при осушении турбины, содержащий первый блок (1), который предназначен для конденсации паровоздушной смеси, и второй блок (10), который предназначен для охлаждения отработавшей воды турбины, причем скопившийся в первом блоке (1) конденсат отводится во второй блок (10).
2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что для передачи конденсата из первого блока (1) во второй блок (10) служит линия (8) конденсата, причем, в частности, в линии (8) конденсата установлено устройство (9) отвода конденсата.
3. Модуль по п. 1 или 2, отличающийся тем, что через первый блок (1) проходит охлаждающая вода, в частности охлаждающая вода, которая предназначена для обсадных труб главного конденсатора тепловой силовой установки.
4. Модуль по п. 3, отличающийся тем, что охлаждающая вода после прохождения через первый блок (1) используется во втором блоке (10), в частности, для впрыска (13) во второй блок (10).
5. Модуль по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в первом блоке присутствует выпускная линия (6), через которую введенный в первый блок (1) вместе с паровоздушной смесью воздух после конденсации паровоздушной смеси отводится, в частности, в атмосферу.
6. Модуль по п. 1 или 2, отличающийся тем, что второй блок (10) содержит впускную линию (12) для отработавшей воды турбины, которая подключена, в частности, в верхней области второго блока (10).
7. Модуль по п. 1 или 2, отличающийся тем, что из второго блока (10) к главному конденсатору подведена выпускная линия (14), причем выпускная линия (14) подключена, в частности, в нижней области второго блока (10).
8. Модуль по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он содержит соединительную линию, которая предназначена для выравнивания давления между вторым блоком (10) и главным конденсатором, причем соединительная линия подключена, в частности, в верхней области второго блока (10).
