CN110242371A - 背压式汽轮机乏汽系统及其乏汽利用方法 - Google Patents

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罗小雨
孙海军
方园
唐征明
乔磊
熊腾
田力荣
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Abstract

本发明涉及一种背压式汽轮机乏汽系统及其乏汽利用方法，该系统包括蒸汽联箱、乏汽主管、排汽主管、凝汽器、补汽支管和排放管，所述蒸汽联箱通过乏汽主管与背压式汽轮机连接，排放主管的一端与蒸汽联箱连接，排放主管的另一端连接有多根排放支管，每根排放支管连接一用户设备，且用户设备的进汽口处均设置有隔离阀；所述蒸汽联箱还通过补汽支管与主蒸汽管道连接，通过排放管与凝汽器连接，所述补汽支管设有蒸汽补充阀，所述排放管设有排放阀；所述蒸汽联箱设有压力传感器。本发明系统结构简单，能够解决现有技术中背压式汽轮机乏汽在工况变化时压力不稳定的问题。

Description

背压式汽轮机乏汽系统及其乏汽利用方法
技术领域
本发明涉及乏汽的分配和回收，具体地指一种用于核动力装置的与背压式汽轮机配套的乏汽系统及其乏汽利用方法。
背景技术
核动力装置中具有热势能的饱和蒸汽经管道引入背压式汽轮机后，将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动，形成机械能。释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出，称为乏汽。
背压式汽轮机排汽压力高，蒸汽的焓降较小，与排汽压力很低的凝汽式汽轮机相比，其排汽热能品质更高，所含热量绝大部分都能够被热用户直接利用，不存在冷源损失，避免了能源的巨大浪费。但背压式汽轮机发电机组发出的电功率由热负荷决定，不能同时满足热、电负荷的需要，因此一般不单独设置，而是和凝汽式汽轮机并列运行，由凝汽式汽轮机承担外部电负荷的需求，背压式汽轮机则承担相对稳定的核动力装置自用电。目前，国内回收利用核动力装置背压式汽轮机排汽的较好的方法为设置乏汽系统，以背压式汽轮机排汽为汽源，向除氧器、高、低压给水加热器、空调热水系统、造水装置等核动力装置用汽设备或公共用汽设施提供工作蒸汽。
与背压式汽轮机配套的乏汽系统应能在各工况下确保汽轮机背压的稳定，同时满足各乏汽用户的蒸汽需求量。但在核动力装置运行过程中，由于运行工况的转换、用户用汽瞬态波动和汽轮机故障等各类原因，乏汽总管的压力可能会出现较大的压力波动，从而造成重要的核动力设备热用户的用汽参数扰动，影响到核动力装置的稳定运行。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种背压式汽轮机乏汽系统及其乏汽利用方法，该系统结构简单，能够解决现有技术中背压式汽轮机乏汽在工况变化时压力不稳定的问题。
实现本发明目的采用的技术方案是一种背压式汽轮机乏汽系统，该系统包括蒸汽联箱、乏汽主管、排汽主管、凝汽器、补汽支管和排放管，所述蒸汽联箱通过乏汽主管与背压式汽轮机连接，排放主管的一端与蒸汽联箱连接，排放主管的另一端连接有多根排放支管，每根排放支管连接一用户设备，且用户设备的进汽口处均设置有隔离阀；
所述蒸汽联箱还通过补汽支管与主蒸汽管道连接，通过排放管与凝汽器连接，所述补汽支管设有蒸汽补充阀，所述排放管设有排放阀；所述蒸汽联箱设有压力传感器。
进一步地，所述蒸汽联箱与凝汽器之间连接有安全支管，所述安全支管设有安全阀。
进一步地，所述凝汽器的凝水出口设置有凝结水泵。
在上述技术方案中，所述用户设备包括除氧器、高压给水加热器、低压给水加热器、造水装置、鼓泡除氧装置、汽封抽气平衡箱、生活水换热器、舱室采暖换热器，所述高压给水加热器和低压给水加热器与除氧器连接。
在上述技术方案中，所述用户设备中除除氧器、高压给水加热器、低压给水加热器之外的设备分别通过输水管与凝汽器连接。
在上述技术方案中，所述高压给水加热器和低压给水加热器的乏汽疏水出口处设置有换热器水位监测器。
此外，本发明还提供一种能上述背压式汽轮机乏汽系统的乏汽利用方法，该方法包括如下步骤：
1、背压式汽轮机带负荷启动后，带动发电机运转进行发电，当乏汽总管压力达到正常运行压力时，打开各用户设备支管上的隔离阀，蒸汽联箱通过排汽主管为各乏汽用户供汽，多出的乏汽经过蒸汽联箱的排放管通向凝汽器，凝汽器将乏汽凝结成水，排出后进行重新利用；
2、在工况发生变化时，通过调节补充支管上的蒸汽补充阀和排放支管上的排放阀，维持乏汽总管压力稳定在允许压力范围之内；当蒸汽联箱压力超过安全阀起跳压力时，安全支路上的安全阀打开，将多余蒸汽排放到凝汽器中；
3、经过除除氧器、高压给水加热器、低压给水加热器以外的乏汽用户设备利用后的乏汽凝结成疏水排出后，通过输水管通往凝汽器重新利用。
本发明背压式汽轮机乏汽系统，结构简单，设计合理，在尽量利用核动力装置汽轮机排汽热能、降低核电站能源损失的前提下，通过补汽支管、排放管以及安全管管保证了乏汽总管的压力不会出现较大波动，从而保证了乏汽用户的用汽参数稳定以及背压式汽轮机的运行安全。
附图说明
图1是本发明背压式汽轮机乏汽系统结构示意图。
图中，1-背压式汽轮机、2-发电机、3-蒸汽联箱、4-凝汽器、5-蒸汽补充阀、6-排放阀、7-安全阀、8-凝结水泵、9-用户设备，10-高压给水加热器、11-除氧器、12-低压给水加热器、13-生活水换热器、14-舱室采暖换热器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明背压式汽轮机乏汽系统包括蒸汽联箱3、乏汽主管、排汽主管、凝汽器4、补汽支管和排放管，蒸汽联箱3通过乏汽主管与背压式汽轮机1连接，排放主管的一端与蒸汽联箱3连接，排放主管的另一端连接有多根排放支管，每根排放支管连接一用户设备9，且用户设备9的进汽口处均设置有隔离阀。蒸汽联箱3还通过补汽支管与主蒸汽管道(蒸汽发生器所产生的新蒸汽传输至汽轮机的蒸汽管道)连接，通过排放管与凝汽器4连接，补汽支管设有蒸汽补充阀5，排放管设有排放阀6。蒸汽联箱3设有压力传感器，本实施例中可通过调节蒸汽补充阀5和排放阀6的开度来控制蒸汽联箱3的压力，具体为：通过压力传感器检测到当汽轮机故障或其他原因导致蒸汽联箱3的压力下降时，可通过开启蒸汽补充阀5引入主蒸汽，提高蒸汽联箱3内的蒸汽压力，保证用户需求；当用户设备9的用汽需求减少时，可通过增加排放阀6的开度，降低蒸汽联箱3的压力至正常运行压力范围。本发明通过蒸汽联箱3将汽轮机1排出的乏汽供给多个用汽用户，降低了乏汽能量的浪费，同时通过蒸汽补充阀5和排放阀6的协同调节，保证了乏汽总管的压力不会出现较大波动，从而保证了乏汽用户的用汽参数稳定以及背压式汽轮机的运行安全。
为了进一步地保护系统设备的安全，本发明系统中，蒸汽联箱3与凝汽器4之间连接有安全支管，安全支管设有安全阀7。当蒸汽联箱3内的压力超过排放阀6排放量可调节控制的范围，达到安全阀7的起跳压力时，安全阀7开启，将蒸汽排入凝汽器4从而对蒸汽联箱3卸压。
本实施例中凝汽器4为水冷凝汽器。凝汽器4的凝水出口设置有凝结水泵8，凝结水泵8用于抽出凝汽器4中产生的凝水，并将凝水通向蒸汽发生器循环利用。
本发明中用户设备9包括除氧器、高压给水加热器、低压给水加热器、造水装置、鼓泡除氧装置、汽封抽气平衡箱、生活水换热器、舱室采暖换热器等，各用户设备之间为并联关系，分别通过排放支管与排放主管连接，且相互之间没有影响。作为示意，本实施例仅给出除氧器11、高压给水加热器10、低压给水加热器12、生活水换热器13和舱室采暖换热器14，其他设备的连接类似，此处不再赘述。其中，高压给水加热器10和低压给水加热器12与除氧器11连接，高压给水加热器10和低压给水加热器12的乏汽冷凝后的疏水进入除氧器11。本实施例中，用户设备9中除除氧器11、高压给水加热器10、低压给水加热器12之外的设备(本实施例中即生活水换热器13和舱室采暖换热器14)分别通过输水管与凝汽器4连接。
本实施例中，高压给水加热器10、除氧器11、低压给水加热器12、生活水换热器13、舱室采暖换热器14的进汽口处设置隔离阀，以便于对进入到各个设备的流量进行控制。其中高压给水加热器10、低压给水加热器12的乏汽疏水出口处设置有换热器水位监测器，与进汽口的隔离阀门联合控制乏汽换热器中的水位，从而使换热器水位保持在合适位置。
上述背压式汽轮机乏汽系统的乏汽利用方法，包括如下步骤：
1、背压式汽轮机带负荷启动后，带动发电机运转进行发电，当乏汽总管压力达到正常运行压力时，打开各用户设备支管上的隔离阀，蒸汽联箱3通过排汽主管为各乏汽用户供汽，多出的乏汽经过蒸汽联箱3的排放管通向凝汽器4，凝汽器4将乏汽凝结成水，排出后进行重新利用；
2、在工况发生变化时，通过调节补充支管上的蒸汽补充阀5和排放管上的排放阀6，维持乏汽总管压力稳定在允许压力范围之内；当蒸汽联箱3压力超过安全阀7起跳压力时，安全支路上的安全阀7打开，将多余蒸汽排放到凝汽器4中；
3、经过除除氧器11、高压给水加热器10、低压给水加热器12以外的乏汽用户设备利用后的乏汽凝结成疏水排出后，通过输水管通往凝汽器4重新利用。

Claims (8)

1.一种背压式汽轮机乏汽系统，其特征在于：包括蒸汽联箱、乏汽主管、排汽主管、凝汽器、补汽支管和排放管，所述蒸汽联箱通过乏汽主管与背压式汽轮机连接，排放主管的一端与蒸汽联箱连接，排放主管的另一端连接有多根排放支管，每根排放支管连接一用户设备，且用户设备的进汽口处均设置有隔离阀；
所述蒸汽联箱还通过补汽支管与主蒸汽管道连接，通过排放管与凝汽器连接，所述补汽支管设有蒸汽补充阀，所述排放管设有排放阀；所述蒸汽联箱设有压力传感器。
2.根据权利要求1所述的背压式汽轮机乏汽系统，其特征在于：所述蒸汽联箱与凝汽器之间连接有安全支管，所述安全支管设有安全阀。
3.根据权利要求2所述的背压式汽轮机乏汽系统，其特征在于：所述凝汽器的凝水出口设置有凝结水泵。
4.根据权利要求3所述的背压式汽轮机乏汽系统，其特征在于：所述用户设备包括除氧器、高压给水加热器、低压给水加热器、造水装置、鼓泡除氧装置、汽封抽气平衡箱、生活水换热器、舱室采暖换热器，所述高压给水加热器和低压给水加热器与除氧器连接。
5.根据权利要求4所述的背压式汽轮机乏汽系统，其特征在于：所述用户设备中除除氧器、高压给水加热器、低压给水加热器之外的设备分别通过输水管与凝汽器连接。
6.根据权利要求1～5任一所述的背压式汽轮机乏汽系统，其特征在于：所述高压给水加热器和低压给水加热器的乏汽疏水出口处设置有换热器水位监测器。
7.一种通过权利要求1所述背压式汽轮机乏汽系统实现的乏汽利用方法，其特征在于，包括：
背压式汽轮机带负荷启动后，带动发电机运转进行发电，当乏汽总管压力达到正常运行压力时，打开各用户设备支管上的隔离阀，蒸汽联箱通过排汽主管为各乏汽用户供汽，多出的乏汽经过蒸汽联箱的排放管通向凝汽器，凝汽器将乏汽凝结成水，排出后进行重新利用；
在工况发生变化时，通过调节补充支管上的蒸汽补充阀和排放支管上的排放阀，维持乏汽总管压力稳定在允许压力范围之内；
经过除除氧器、高压给水加热器、低压给水加热器以外的乏汽用户设备利用后的乏汽凝结成疏水排出后，通过输水管通往凝汽器重新利用。
8.根据权利要求7所述的乏汽利用方法，其特征在于：当蒸汽联箱压力超过安全阀起跳压力时，安全支路上的安全阀打开，将多余蒸汽排放到凝汽器中。
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