CN202970807U - 电站汽轮机低压缸在线自动排污装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电站汽轮机低压缸在线自动排污装置，属于电站汽轮机排污系统领域。所述装置的排污罐上部连接除盐水进水管路，下部连接排污水放水管路，排污罐一侧连接排污水溢流管路，另一侧连接低压缸排污水管路。通过设置的水封排污罐结构，在保证汽轮机低压缸负压运行的前提下，可避免汽轮机低压缸含油排污水排放至凝汽器内污染凝结水，保证电站的凝结水水质，满足电站汽轮机低压缸排污水的负压在线排放要求。通过简单的计算公式可计算出各个液位值，从而确定排污罐高度方向的尺寸，通过增加富裕液位的水容积，增加排污罐的水封可靠性。本实用新型结构简单，安装方便，便于施工。

Description

电站汽轮机低压缸在线自动排污装置

技术领域

本实用新型涉及电站汽轮机排污系统领域，特别涉及一种电站汽轮机低压缸在线自动排污装置。

背景技术

汽轮机的汽缸包括高压缸和低压缸，低压缸是主蒸汽进入汽缸后做功的最后阶段。汽轮机在低压缸靠近轴承两端设置有排污口，此接口主要用于排放低压缸凝结水，由于靠近汽轮机轴承，因此这部分凝结水含有油，但由于排放量小，绝大部分工程将此路排污水直接排至凝汽器，凝汽器中的凝结水经过凝结水精处理系统除浊和除盐处理后经给水泵再次送到锅炉或蒸汽发生器。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于电站汽轮发电机是利用蒸汽发电，因为蒸汽湿度大，汽轮机低压缸排汽参数低，处在湿蒸汽范围内作功，因此低压缸部分需要设置放水管道，现有技术的放水管道设置有两种情况：

一、低压缸疏水可就近排入抽汽管道中；因为低压缸为对称布置，中间进汽，向两端流动，叶片尺寸也是随气流方向逐渐增加，因此每级抽汽管道前的疏水可顺着汽流方向排至下一级的抽汽管道中。

对于第一种情况的疏水，无需设计外部疏水管路，而是在汽轮机低压缸本体设计中即可实现。

二、对于低压缸末端疏水；由于靠近轴承座，轴承有润滑油润滑，因此这部分疏水是有可能含油的凝结水，这部分水汽轮机厂家建议排放至地沟。

对于第二种情况，一般是在汽轮机本体设置有排污接口，需要设计单位设计排污管路排放，但由于此部分排污部位在低压缸，正常运行时为负压，因此直接排放至地沟会导致真空泄漏，无法排放。

而且由于低压缸排污管为负压，绝大部分设计是将此部分疏水管道直接接到凝汽器，即使排放量较小，含油废水排放至凝汽器也会导致凝结水含油，水质或蒸汽品质降低，因此，完全有必要对现有的低压缸排污设计进行改进。

发明内容

为了解决现有技术低压缸的含油废水直接排放到凝汽器的问题，本实用新型实施例提供了一种电站汽轮机低压缸在线自动排污装置。在保证汽轮机低压缸负压运行的前提下，将含油废水排放至循环水排污坑内，保证电站的凝结水水质。所述技术方案如下：

一种电站汽轮机低压缸在线自动排污装置，所述装置的排污罐上部连接除盐水进水管路，下部连接排污水放水管路，排污罐一侧连接排污水溢流管路，另一侧连接低压缸排污水管路。

具体地，所述排污罐上设置有除盐水进水接口、排污水溢流接口、排污水进水接口、排污水放水接口；所述除盐水进水接口连接除盐水进水管路，除盐水进水管路连接除盐水补充水系统；所述排污水溢流接口连接排污水溢流管路，排污水溢流管路接至循环水排污坑；所述排污水进水接口连接低压缸排污水管路；所述排污水放水接口连接排污水放水管路，排污水放水管路接至循环水排污坑。

具体地，所述除盐水进水管路上设置有除盐水开关阀；所述排污水放水管路上设置有排污水开关阀。

具体地，所述低压缸排污水管路上部通过低压缸排污接口连接汽轮机低压缸。

进一步地，所述循环水排污坑设置在汽轮机低压缸下方的凝汽器坑内，排污罐通过固定或导向支架安装在凝汽器坑侧壁上。

进一步地，所述排污罐为圆筒体，排污罐两端焊接有上、下堵头，除盐水进水接口焊接在上堵头上部，排污水放水接口焊接在下堵头底部；排污水溢流接口焊接在排污罐的一侧壁上部，对应于水位溢流液位处；排污水进水接口焊接在排污罐的另一侧壁下部，位于第一液位上平面处。

进一步地，所述排污罐内的排污水溢流接口水位与低压缸排污接口之间的高差H₁大于汽轮机低压缸最低运行负压与当地大气压的水柱差；高差H₁为：

H₁=(P₀-P₁)×1000×V/g

式中

H₁----------高差，m；

P₀----------当地大气压，kPa；

P₁----------低压缸最低排汽压力，kPa；

V-----------排污疏水的比容，m³/kg；

g-----------当地重力加速度，m/s²。

进一步地，所述排污罐排污水溢流接口与排污水进水接口之间L3液位所对应的水容积满足低压缸排污水管路自吸的水容积V1（水封水量）设计要求，所述低压缸排污水管路自吸的水容积V1为：

V1=L×π×D₁ ²/4

式中

V1----------排污管内水容积，m³；

D₁----------排污管道内径，m；

L-----------排污管线长度，m。

进一步地，所述低压缸排污水管路自吸的水容积折算到排污罐的L3液位高度为：

L3=4×V1/π/D₀ ²

式中

V1--------排污管内水容积，m³；

D₀--------排污罐内径，m；

所述排污罐的L3液位高度对应的水容积不小于低压缸排污水管路7的水容积V1。

具体地，所述排污罐内的第一液位L1为排污罐的罐体内底至排污水进水接口中心线之间的距离；

第二液位L2为排污水进水接口中心线至液位下限之间的距离；

第三液位L3为低压缸排污管路自吸的水容积液位；

第四液位L4为排污水溢流口中心线至排污罐的罐体顶部之间的距离;

所述第一液位L1、第二液位L2和第四液位L4的液位设计满足第三液位L3水封水量设计要求。

相比现有技术，本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型实施例通过设置的水封排污罐结构，在保证低压缸负压的前提下，可避免汽轮机低压缸含油排污水排放至凝汽器内污染凝结水，保证电站的凝结水水质，满足电站汽轮机低压缸排污水的负压在线排放要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的电站汽轮机低压缸在线自动排污装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的电站汽轮机低压缸在线自动排污装置的安装方法。

图中各编号表示含义如下：

1除盐水进水管路,2除盐水开关阀，3排污罐，3-1除盐水进水接口，3-2排污水溢流接口，3-3排污水进水接口，3-4排污水放水接口，4排污水溢流管路，5排污水开关阀，6排污水放水管路，7低压缸排污水管路，8低压缸排污接口，9凝汽器坑，10汽轮机低压缸，11支架，12循环水排污坑。图中箭头方向为水流方向。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

参见图1所示，本实用新型实施例提供了一种电站汽轮机低压缸在线自动排污装置，利用水封原理，设置一个水封排污罐，在保证汽轮机低压缸负压运行的前提下实现电站汽轮机低压缸的在线自动排污。

具体地，本装置主要包括：除盐水进水管路1、除盐水开关阀2、排污罐3、排污水溢流管路4、排污水开关阀5、排污水放水管路6、低压缸排污水管路7、低压缸排污接口8等及相关管路、阀门；其排污罐3上部连接凝结水进水管路1，下部连接排污水放水管路6，排污罐3一侧连接排污水溢流管路4，另一侧连接低压缸排污水管路7。

具体地，所述排污罐3上设置有除盐水进水接口3-1、排污水溢流接口3-2、排污水进水接口3-3、排污水放水接口3-4；其中，除盐水进水接口3-1连接除盐水进水管路1，除盐水进水管路1上设置有除盐水开关阀2，除盐水进水管路1连接现有除盐水补充水系统，引进除盐水；排污水溢流接口3-2连接排污水溢流管路4，排污水溢流管路4接至现有循环水排污坑12；排污水进水接口3-3连接低压缸排污水管路7，低压缸排污水管路7上部通过低压缸排污接口8连接现有汽轮机低压缸10；排污水放水接口3-4连接排污水放水管路6，排污水放水管路6上设置有排污水开关阀5，排污水放水管路6接至循环水排污坑12，循环水排污坑12设置在汽轮机低压缸10正下方的现有凝汽器坑9内，通过排污水溢流管路4和排污水放水管路6将排污水排放至循环水排污坑12内，通过排污泵排至水工含油废水池；排污罐3可通过固定或导向支架11安装在凝汽器坑9侧壁上，节省占地空间。

进一步地，所述排污罐3为圆筒体，规格为Φ426×11，既采用外径Φ426，管壁11mm规格的20号精密无缝钢管，排污罐3的设计参数符号表示含义如下：

罐体外径D0；罐体内径D₀；溢流液位O；

第一液位L1；为排污罐3的罐体内底至排污水进水接口3-3中心线之间的距离；

第二液位L2；为排污水进水接口3-3中心线至L3液位下限之间的距离，即富裕量液位；

第三液位L3；为低压缸排污管路自吸的水容积液位；

第四液位L4；为排污水溢流口3-2中心线至排污罐3的罐体顶部之间的距离。

制作时，在所述排污罐3的罐体上下两端各焊接有一个型号为DN400的堵头，可外购，在上堵头上部焊接有除盐水进水接口3-1，在下堵头底部焊接有排污水放水接口3-4；在排污罐3的一侧壁上部，对应于水位溢流液位O处焊接有排污水溢流接口3-2，在排污罐3的另一侧壁下部，位于第一液位L1上平面处焊接有排污水进水接口3-3。

同时参见图2所示，本实用新型实施例的安装计算方法：

一、排污罐3安装高度的确定：所述排污罐3内的排污水溢流接口3-2水位与低压缸排污接口8之间的高差H₁大于汽轮机低压缸10最低运行负压与当地大气压的水柱差；高差H₁为：

H₁=(P₀-P₁)×1000×V/g    （1）

式中

H₁----------高差，m；

P₀----------当地大气压，kPa；

P₁----------低压缸最低排汽压力，kPa；

V-----------排污疏水的比容，m³/kg；

g-----------当地重力加速度，m/s²。

本实施例（以某200MW机组为例）中，低压缸最低运行压力4.5kPa(a)，当地大气压101.325kPa(a)，当地重力加速度9.8m/s²，汽轮机排污疏水比容为0.001005m³/kg，通过上式计算H₁=9.93m，低压缸排污接口8安装标高为10.5m，因此排污罐3的溢流液位O安装标高应在0.5m左右，由于汽轮机低压缸10安装在凝汽器坑9的正上方，因此将排污罐3安装在凝汽器坑9侧壁上，设定排污水溢流接口3-2安装标高为-1.0m，即H₁取11.5m，这样完全满足低压缸最低运行压力与当地大气压水封高度的要求。

第三液位L3对应的水封水容积必须满足汽轮机低压缸排污接口8距离排污罐3的排污水溢流口3-2高度H₁的水封水量设计要求。

二、排污罐3内第一液位L1，即排污水位值的确定:机组停机后将排污罐3内的积液排放至循环水排污坑12，通过排污泵排至水工含油废水池。本实施例将第一液位L1排污液位高度设定为150mm。

三、排污罐3内第二液位L2，即富裕水位值的确定:第二液位L2为机组启动后，凝汽器产生负压，低压缸排污水管路7自吸后剩余的水容积。由于排污管路水容积小，因此排污罐3的富裕容积稍微大些，本实施例将第二液位L2富裕液位高度设定为150mm。

四、低压缸排污水管路7的水容积V1的确定：排污罐3的排污水溢流接口3-2与排污水进水接口3-3之间L3水容积满足低压缸排污水管路7自吸的水容积V1水封水量设计要求，水容积V1为：

V1=L×π×D₁ ²/4   （2）

式中

V1----------排污管内水容积，m³；

D₁----------排污管道内径，m；

L-----------排污管线长度，m。

五、排污罐3内第三液位L3，即低压缸排污水管路7自吸水位值的确定:第三液位L3为机组启动后，凝汽器3产生负压，低压缸排污水管路7自吸的水容积折算到排污罐的液位高度L3为：

L3=4×V1/π/D₀ ²    （3）

式中：

V1--------排污管内水容积，m³；

D₀--------排污罐内径，m。

第三液位L3液位高度对应的水容积不小于低压缸排污水管路7的水容积V1。本实施例选用排污罐3外径为Φ426X11，低压缸排污水管路7的排污管为Φ34X3.5，长度为40m，通过以上公式计算L3=178.7mm，因此将第三液位L3自吸水位高度设定为180mm。

六、排污罐3内第四液位L4，即排污罐3的排污水溢流接口3-2至排污罐3顶部距离，本实施例将第四液位L4设定为150mm，由此整个排污罐3的尺寸可以确定为：

排污罐3的总长度L0为：L0=L1+L2+L3+L4=150+150+180+150=630mm。

为保证汽轮机低压缸10负压，排污罐3安装位置要求：排污罐3内的排污水溢流接口3-2水位与低压缸排污接口8之间的高差H₁要大于汽轮机低压缸10最低负压与当地大气压的水柱差。而且排污罐3内的第一液位L1、第二液位L2和第四液位L4的液位设计要满足第三液位L3水封水量要求。

综上所述，本实用新型实施例通过简单的计算公式即可计算出L1-L4各个液位值，从而确定排污罐3高度方向的尺寸，可以通过改变排污罐3的直径改变排污罐3的规格，可以通过增加第二液位L2富裕液位的水容积，增加排污罐3的水封可靠性。使得水封排污罐3的设计简单灵活，安装方便，便于施工。

本实用新型实施例的工作原理：

在机组启动初期，开启除盐水开关阀2，启动除盐水进水管路1，由排污罐3顶部的除盐水进水接口3-1向排污罐3内充水，至排污水溢流口3-2有水流出后关闭除盐水开关阀2，这部分水源来自除盐水补充水系统。机组运行后，由于低压缸10为负压，在负压作用下，低压缸排污水管路7会将排污罐3内的水向上吸，因此排污罐3内的排污水溢流接口3-2水位与低压缸排污接口8间的高差H₁要大于低压缸10最低运行压力与当地大气压的水柱差，且排污罐3内排污水进水接口3-3与排污水溢流接口3-2之间的有效水容积大于低压缸排污水管路7内的水容积。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电站汽轮机低压缸在线自动排污装置，其特征在于，所述装置的排污罐(3)上部连接除盐水进水管路(1)，下部连接排污水放水管路(6)，排污罐(3)一侧连接排污水溢流管路(4)，另一侧连接低压缸排污水管路(7)。 

2.根据权利要求1所述的电站汽轮机低压缸在线自动排污装置，其特征在于，所述排污罐(3)上设置有除盐水进水接口(3-1)、排污水溢流接口(3-2)、排污水进水接口(3-3)、排污水放水接口(3-4)；所述除盐水进水接口(3-1)连接除盐水进水管路(1)，除盐水进水管路(1)连接除盐水补充水系统；所述排污水溢流接口(3-2)连接排污水溢流管路(4)，排污水溢流管路(4)接至循环水排污坑(12)；所述排污水进水接口(3-3)连接低压缸排污水管路(7)；所述排污水放水接口(3-4)连接排污水放水管路(6)，排污水放水管路(6)接至循环水排污坑(12)。 

3.根据权利要求1所述的电站汽轮机低压缸在线自动排污装置，其特征在于，所述除盐水进水管路(1)上设置有除盐水开关阀(2)；所述排污水放水管路(6)上设置有排污水开关阀(5)。 

4.根据权利要求1所述的电站汽轮机低压缸在线自动排污装置，其特征在于，所述低压缸排污水管路(7)上部通过低压缸排污接口(8)连接汽轮机低压缸(10)。 

5.根据权利要求2所述的电站汽轮机低压缸在线自动排污装置，其特征在于，所述循环水排污坑(12)设置在汽轮机低压缸(10)下方的凝汽器坑(9)内，排污罐(3)通过固定或导向支架(11)安装在凝汽器坑(9)侧壁上。 

6.根据权利要求2所述的电站汽轮机低压缸在线自动排污装置，其特征在于，所述排污罐(3)为圆筒体，排污罐(3)两端焊接有上、下堵头，除盐水进水接口(3-1)焊接在上堵头上部，排污水放水接口(3-4)焊接在下堵头底部；排污 水溢流接口(3-2)焊接在排污罐(3)的一侧壁上部，对应于水位溢流液位(O)处；排污水进水接口(3-3)焊接在排污罐(3)的另一侧壁下部，位于第一液位(L1)上平面处。 

7.根据权利要求2或4所述的电站汽轮机低压缸在线自动排污装置，其特征在于，所述排污罐(3)内的排污水溢流接口(3-2)水位与低压缸排污接口(8)之间的高差H1大于汽轮机低压缸(10)最低运行负压与当地大气压的水柱差；高差H1为： 

H₁=(P₀-P₁)×1000×V/g 

式中 

H₁----------高差，m； 

P₀----------当地大气压，kPa； 

P₁----------低压缸最低排汽压力，kPa； 

V----------排污疏水的比容，m³/kg； 

g----------当地重力加速度，m/s²。 

8.根据权利要求2所述的电站汽轮机低压缸在线自动排污装置，其特征在于，所述排污罐(3)的排污水溢流接口(3-2)与排污水进水接口(3-3)之间(L3)水容积满足低压缸排污水管路(7)自吸的水容积V1设计要求，所述低压缸排污水管路(7)自吸的水容积V1为： 

V1=L×π×D₁ ²/4 

式中 

V1----------排污管内水容积，m³； 

D₁----------排污管道内径，m； 

L-----------排污管线长度，m。 

9.根据权利要求8所述的电站汽轮机低压缸在线自动排污装置，其特征在于，所述低压缸排污水管路(7)自吸的水容积折算到排污罐的(L3)液位高度为： 

L3=4×V1/π/D₀ ²

式中 

V1--------排污管内水容积，m³； 

D₀--------排污罐内径，m； 

所述排污罐的(L3)液位高度对应的水容积不小于低压缸排污水管路(7)的水容积V1。 

10.根据权利要求1所述的电站汽轮机低压缸在线自动排污装置，其特征在于，所述排污罐(3)内的第一液位(L1)为排污罐(3)的罐体内底至排污水进水接口(3-3)中心线之间的距离； 

第二液位(L2)为排污水进水接口(3-3)中心线至(L3)液位下限之间的距离； 

第三液位(L3)为低压缸排污管路自吸的水容积液位； 

第四液位(L4)为排污水溢流口(3-2)中心线至排污罐(3)的罐体顶部之间的距离； 

所述第一液位(L1)、第二液位(L2)和第四液位(L4)的液位设计满足第三液位(L3)水封水量设计要求。 

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