EA020649B1

EA020649B1 - Система охлаждения электростанции и способ ее работы

Info

Publication number: EA020649B1
Application number: EA201200842A
Authority: EA
Inventors: Ласло Лудвиг; Беатрикс Шоош
Original assignee: Геа Эги Энергиагаздалькодаши Зрт.
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2014-12-30
Also published as: US8756945B2; WO2011067618A2; HU0900749D0; WO2011067618A3; WO2011067618A8; EA201200842A1; CN102791962B; EP2507482B1; CN102791962A; MX2012006355A; HUP0900749A2; EP2507482A2; US20130055737A1

Abstract

Изобретение представляет собой систему охлаждения электростанции, содержащую смешивающий конденсатор (11), градирню (12) не менее чем с одним тепловыделяющим блоком (13), трубопровод (15) и насос (16) охлаждающей воды, подходящий для циркуляции охлаждающей воды между смешивающим конденсатором (11) и тепловыделяющим блоком (13), а также деаэраторный структурный элемент (14), определяющий пространство деаэрации, граничащее с верхней частью пространства потока тепловыделяющего блока (13). Отличительной особенностью системы охлаждения является то, что она содержит средство поддержания вакуума в пространстве деаэрации. Изобретение также относится к способу работы системы охлаждения.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе охлаждения электростанции и способу ее работы.

Предшествующий уровень техники

Принципиальная схема обычной системы охлаждения типа системы Г еллера или, другими словами, системы непрямого сухого охлаждения показана на фиг. 1. Система охлаждения содержит смешивающий конденсатор 11, в котором конденсируется отработанный пар, поступающий из паровой турбины 10, за счет повторно охлажденной охлаждающей воды в сухой градирне 12 непрямого охлаждения. Охлаждающая вода, нагретая в смешивающем конденсаторе 11, подается в градирню 12 по трубопроводу 15 с помощью насоса 16 охлаждающей воды, приводимого в действие двигателем 17.

Известны системы охлаждения Геллера, которые содержат так называемую рекуперативную водяную турбину, встроенную в ветвь охлаждающей воды, идущую от градирни 12 к смешивающему конденсатору 11. Основной задачей при этом является компенсация с полезным выходом повышающей ступени (понижения), не требующейся для возвращения охлаждающей воды в смешивающий конденсатор 11. Энергия, восстановленная на водяной турбине 18, вносит свой вклад в работу двигателя 17, приводящего в действие насос 16 охлаждающей воды, таким образом уменьшая потребность двигателя 17 в энергии. Двигатель 17 (электрический двигатель), приводящий в действие насос 16 охлаждающей воды, имеет два конца вала. С одной стороны он соединен с насосом 16 охлаждающей воды, с другой стороны - к водяной турбине 18, тем самым образуя группу водяных машин, работающую с общей осью. Такой подход раскрыт в примере в описании венгерского патента 152217.

Поток воздуха (тяга), необходимый для теплообмена, обеспечивается сухой градирней 12 непрямого охлаждения. Тяга может быть естественной тягой (самотягой) и может быть искусственной тягой (вентиляторная тяга). В известных градирнях 12 имеются один или более тепловыделяющих блоков 13, которые передают тепло, подлежащее поглощению, окружающему воздуху, и система охлаждения также содержит деаэраторный структурный элемент 14, который определяет пространство деаэрации, сообщающееся с верхней частью пространства потока тепловыделяющего блока 13. Обычно известные тепловыделяющие блоки 13 являются треугольными охладительными блоками (охладительными дельтами), расположенными горизонтально или стоящими вертикально по периметру градирни 12, и сгруппированы в секторы, в которых треугольные охладительные блоки, связанные с сектором, имеют общий ввод охлаждающей воды и общий деаэраторный структурный элемент 14. Общий деаэраторный структурный элемент 14 обычно содержит деаэраторный кольцевой трубопровод, соединяющий верхнюю часть треугольных охладительных блоков сектора, и выступающую вверх деаэраторную опорную трубу как таковую, прикрепленную к нему.

В процессе работы обычной системы охлаждения типа Геллера отработанный пар, выходящий из паровой турбины 10, конденсируется остуженной охлаждающей водой, подаваемой в смешивающий конденсатор 11. С целью повышения эффективности рециркуляции пара необходимо обеспечить вакуум в смешивающем конденсаторе. Достижение вакуума обеспечивается градирней 12 с соответствующей охлаждающей способностью. В результате конденсации отработанного пара охлаждающая вода нагревается в смешивающем конденсаторе 11. Нагретая охлаждающая вода удаляется из вакуумированного пространства смешивающего конденсатора 11 посредством насоса 16 охлаждающей воды, который затем подает ее в опорные трубы, расположенные наверху треугольных охладительных блоков.

Деаэраторные опорные трубы могут достигать 6-8 м выше треугольных охладительных блоков, а уровень охлаждающей воды может быть на 1-2 м выше треугольных охладительных блоков. Деаэраторные опорные трубы открываются сверху, и, следовательно, над охлаждающей водой преобладает атмосферное давление.

Повышающая ступень насоса 16 охлаждающей воды должна определяться таким образом, что охлаждающая вода поднимается от вакуума в смешивающем конденсаторе 11 до атмосферного давления в опорной трубе, далее от уровня воды в смешивающем конденсаторе 11 до намного более высокого уровня воды в опорной трубе таким образом, что она также преодолевает гидравлическое сопротивление направленной вперед ветви. Движущей силой потока охлаждающей воды, возвращающегося в смешивающий конденсатор 11, является разность давления, которая преобладает между атмосферным давлением и вакуумом (давление оболочки конденсатора пара) в смешивающем конденсаторе 11, и далее геодезическая разность между уровнем воды в опорной трубе и уровнем воды в смешивающем конденсаторе 11. Эта движущая сила преодолевает гидравлическое сопротивление возвратной ветви и смешивающего конденсатора 11. Однако доступная движущая сила является намного более высокой, чем требуется для преодоления гидравлического сопротивления. Для компенсации этой излишней движущей силы применяется обычно дроссельный клапан или намного более рентабельное решение - рекуперативная водяная турбина 18, упомянутая выше.

Из вышеуказанного раскрытия обычной системы охлаждения типа Геллера ясно, что насос 16 охлаждающей воды проектируется не для преодоления гидравлического сопротивления всего контура охлаждающей воды, а для более высокой нагрузки. Поэтому необходимо иметь водяную турбину 18 так, чтобы ненужная повышающая ступень (понижение) могла быть использована относительно рентабельно (намного более эффективно, нежели посредством использования дросселя). Однако применение водяной

- 1 020649 турбины 18 также влечет за собой потери в результате потерь на насосе 16 охлаждающей воды и водяной турбине 18.

Описание изобретения

Целью изобретения является обеспечение системы охлаждения электростанции и способ ее работы, который сокращает или устраняет недостатки известных решений. Целью изобретения особенно является создание системы охлаждения электростанции и способа ее работы, позволяющих сократить или устранить излишнюю повышающую ступень (понижение) в возвратной ветви охлаждающей воды и устранить необходимость применения рекуперативной водяной турбины. Таким образом, количество энергии, необходимой для циркуляции охлаждающей воды, может быть сокращено, и есть возможность использования насоса охлаждающей воды с более низкой повышающей ступенью.

Изобретение основано на признании того, что цели изобретения могут быть достигнуты, если во внутреннем пространстве деаэраторного структурного элемента, открывающемся со стороны атмосферного давления в соответствии с известным уровнем техники, давление будет ниже атмосферного давления, т.е. поддерживается вакуум.

Следовательно, изобретение представляет собой систему охлаждения электростанции, охарактеризованную в п.1 формулы изобретения, или способ работы, охарактеризованный в п.8 формулы изобретения. Предпочтительные примеры осуществления изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Показательные предпочтительные примеры осуществления изобретения будут описаны далее со ссылкой на чертежи, где фиг. 1 представляет собой принципиальную схему известной системы охлаждения электростанции типа Геллера;

фиг. 2 представляет собой принципиальную схему системы охлаждения электростанции согласно первому примеру осуществления изобретения;

фиг. 3 представляет собой увеличенную и дополненную принципиальную схему части фиг. 2; фиг. 4 представляет собой принципиальную схему системы охлаждения электростанции согласно второму примеру осуществления изобретения и фиг. 5 представляет собой принципиальную схему последующего предпочтительного решения.

Примеры осуществления изобретения

Одна характеристика подхода, используемого в изобретении, состоит в том, что разрежение, вакуум создается в тепловыделяющих блоках 13, т.е. в опорных трубах наверху треугольных охладительных блоков. Согласно изобретению вакуум, как обычно определяется в данной области техники, - это давление, создаваемое в кожухе парового конденсатора смешивающего конденсатора 11, давление в котором всегда ниже атмосферного давления, например, оно обычно ниже 0,3 бар. Поддержание вакуума или любого уровня разрежения в пространстве деаэрации, определяемом деаэраторным структурным элементом 14, влечет за собой то преимущество, что насос 16 охлаждающей воды не преодолевает атмосферное давление также в направленной вперед ветви, и, соответственно, движущая сила охлаждающей воды в возвратной ветви охлаждающей воды также будет ниже.

Система охлаждения электростанции согласно изобретению, следовательно, содержит средство, которое может поддерживать давление в пространстве деаэрации на уровне ниже атмосферного давления, которое предпочтительно является средством поддержания вакуума.

Как пример, изобретение может быть осуществлено в двух особо предпочтительных воплощениях. Общей характеристикой этих воплощений является то, что средство, подходящее для поддержания вакуума в пространстве деаэрации, содержит вакуумный герметичный клапан, предназначенный для регулируемой герметизации пространства деаэрации деаэраторного структурного элемента от окружающего воздуха, и вакуумную линию, сообщающуюся с пространством деаэрации.

Согласно первому примеру осуществления, показанному на фиг. 2, вакуумный герметичный клапан 19 устанавливается вплотную к вершине треугольных охладительных блоков, следовательно, вакуумная линия 20, присоединенная снизу и показанная только условно, граничит с пространством деаэрации ниже уровня воды, который создается в результате поддержания вакуума в пространстве деаэрации. Предпочтительно, чтобы в каждом секторе использовался один вакуумный герметичный клапан 19 и такие клапаны предпочтительно монтировались на опорных трубах, являющихся частью деаэраторного структурного элемента 14.

Вакуумные герметичные клапаны 19 закрываются посредством запуска работы системы охлаждения даже до заполнения треугольных охладительных блоков, и вакуум создается в треугольных охладительных блоках через вакуумную линию 20. Часть деаэраторного структурного элемента 14, расположенная ниже вакуумного герметичного клапана 19, представляет собой пространство, в котором поддерживается давление ниже атмосферного, вакуум. После заполнения треугольных охладительных блоков в рабочем состоянии пространство ниже вакуумного герметичного клапана 19 заполняется охлаждающей водой.

На фиг. 3 показана увеличенная и более подробная часть фиг. 2. Вакуумная линия 20 сообщается со

- 2 020649 средством 23 создания вакуума, предпочтительно так называемым эжектором, который также обеспечивает вакуум в смешивающем конденсаторе 11. Вакуумная линия 20 содержит регулируемый выпускной клапан 21, который открывается в процессе создания вакуума в начале работы. В качестве деаэрирующего блока шаровой клапан 22 наверху проточной камеры тепловыделяющего блока 13, обеспечивающий относительно небольшую пропускную способность, служит для выпуска воздуха, накапливающегося в итоге во время работы.

Секторы тепловыделяющих блоков 13, предпочтительно треугольных охладительных блоков, должны периодически осушаться. Это может быть необходимо, например, во время технического обслуживания и когда существует риск замерзания. В таких случаях регулируемые и приводимые в действие двигателем вакуумные герметичные клапаны 19 открываются, а вакуумная линия 20 отделяется посредством управления клапаном от пространства деаэрации при обеспечении своей обычной функции, заключающейся в том, что деаэраторный кольцевой трубопровод, встроенный в деаэраторный структурный элемент 14, и соответствующая выступающая вверх деаэраторная опорная труба обеспечивают осушение охлаждающей воды в треугольных охладительных блоках.

Во втором предпочтительном примере осуществления, показанном на фиг. 4, вакуумная линия 20 сообщается с пространством деаэрации, т.е. предпочтительно с опорной трубой, над уровнем воды, который преобладает в случае поддержания вакуума в пространстве деаэрации. Запуск системы в режиме вакуума/осушения осуществляется, как описано выше, посредством соответствующего регулирования вакуумных герметичных клапанов 19 и выпускного клапана 21.

Вакуумная линия 20 оказывает всасывающее действие на деаэраторную опорную трубу, которое поднимается на высоту столба воды в опорной трубе. Деэраторный структурный элемент 14, а также опорная труба, предпочтительно объединенная с ним, должны быть установлены на такой высоте, на которой за счет эффекта всасывания охлаждающая вода еще не всасывается в кожух парового конденсатора смешивающего конденсатора 11.

Очевидно, что решение согласно изобретению может быть скомбинировано также с подходом, при котором уровень воды в смешивающем конденсаторе 11 поднимается; такой подход показан на фиг. 5 (где для простоты устройство создания вакуума, т.е. разрежения, не показано). С подъемом уровня воды в смешивающем конденсаторе 11 сверхповышающая ступень (понижение), развивающаяся в возвратной ветви охлаждающей системы, может быть сокращена или даже устранена в данном случае.

Данный подход может быть применен особенно в случае паровых турбин 10 с боковым, осевым или верхним сливом. Уровень воды в смешивающем конденсаторе 11 может быть поднят путем расположения смешивающего конденсатора 11 собственно в более высоком вертикальном положении или путем увеличения объема воды в нем.

Чем выше уровень воды в смешивающем конденсаторе 11, тем больше может быть сокращена сверхповышающая ступень (понижение). Уровень воды в смешивающем конденсаторе 11 предпочтительно поддерживается выше нижней трети вертикального размера тепловыделяющего блока 13 или предпочтительнее выше половины его уровня и еще более предпочтительно выше его самого высокого уровня.

Создание вакуума наверху треугольных охладительных блоков и подъем уровня воды в смешивающем конденсаторе 11 обеспечивают широкие возможности комбинирования для оптимального использования местных вложений. Как подход согласно фиг. 2, так и подход согласно фиг. 4 могут комбинироваться с компоновкой, показанной на фиг. 5.

Изобретение, конечно, не ограничивается вышеуказанными подробными примерами осуществления, но последующие модификации и изменения возможны в объеме, определенном формулой изобретения. Например, вместо деаэраторной опорной трубы также может использоваться деаэраторный бак в надлежащем вертикальном положении.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Система охлаждения электростанции, содержащая смешивающий конденсатор (11), градирню (12) не менее чем с одним тепловыделяющим блоком (13), трубопровод (15) и насос (16) охлаждающей воды для циркуляции охлаждающей воды между смешивающим конденсатором (11) и тепловыделяющим блоком (13) и деаэраторный структурный элемент (14), расположенный над тепловыводящим блоком так, что его пространство деаэрации сообщается с пространством потока тепловыделяющего блока (13) , отличающаяся тем, что она содержит средство поддержания вакуума в пространстве деаэрации деаэраторного структурного элемента (14).
2. Система охлаждения по п.1, отличающаяся тем, что средство поддержания вакуума в пространстве деаэрации содержит вакуумный герметичный клапан (19) для отделения пространства деаэрации деаэраторного структурного элемента (14) от окружающего воздуха и вакуумную линию (20), сообщающуюся с пространством деаэрации.
3. Система охлаждения по п.2, отличающаяся тем, что место соединения вакуумной линии (20) с пространством деаэрации находится выше уровня заполнения водой этого пространства при поддержа- 3 020649 нии вакуума в пространстве деаэрации.
4. Система охлаждения по п.2, отличающаяся тем, что место соединения вакуумной линии (20) с пространством деаэрации находится ниже уровня заполнения водой этого пространства при поддержании вакуума в пространстве деаэрации, при этом вакуумная линия содержит шаровой клапан (22), посредством которого выпускается воздух, накапливающийся в итоге наверху пространства потока тепловыделяющего блока (13).
5. Система охлаждения по п.3 или 4, отличающаяся тем, что тепловыделяющие блоки (13) расположены по периферии градирни (12) и сгруппированы в секторы, при этом тепловыделяющие блоки (13), связанные сектором, снабжены общим вводом охлаждающей воды и общим деаэраторным структурным элементом (14).
6. Система охлаждения по п.5, отличающаяся тем, что тепловыделяющие блоки (13) являются треугольными охладительными блоками, общий деаэраторный структурный элемент (14) содержит деаэраторный кольцевой трубопровод, соединяющий верхнюю часть треугольных охладительных блоков, связанных с сектором, и связанную выступающую вверх деаэраторную опорную трубу, а средство поддержания вакуума присоединено к деаэраторной опорной трубе.
7. Система охлаждения по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что уровень воды в смешивающем конденсаторе (11) предпочтительно поддерживается выше нижней трети вертикального размера тепловыделяющего блока (13) или выше половины его уровня, или выше самого высокого уровня.
8. Способ работы системы охлаждения электростанции по п.1, в котором в пространстве деаэрации поддерживают вакуум.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в пространстве деаэрации вакуум поддерживают с помощью вакуумного герметичного клапана (19) для отделения пространства деаэрации деаэраторного структурного элемента (14) от окружающего воздуха и вакуумной линии (20), сообщающейся с пространством деаэрации.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в начале работы системы охлаждения вакуумный герметичный клапан (19) закрыт до возникновения вакуума в смешивающем конденсаторе (11).
11. Способ по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что уровень воды в смешивающем конденсаторе (11) поддерживают на уровне нижней трети вертикального размера тепловыделяющего блока (13), предпочтительно выше его половины и более предпочтительно выше его самого высокого уровня.