RU1697481C

RU1697481C - Steam power plant

Info

Publication number: RU1697481C
Authority: RU
Inventors: И.И. Пуховой
Original assignee: Киевский политехнический институт
Priority date: 1988-01-11
Filing date: 1988-01-11
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: steam power engineering. SUBSTANCE: steam generator 15 and condenser 3 are secured on coaxial shafts 11 and 29 of the plant. Shaft 11 is hollow and carries pressure pipe (condensate pump) 24 and disc 25 of multistage radial turbine 26 which communicates through the steam line, space 13 and radial holes 14 with steam generator 15. Coolant-distributing device 37 is made in the form of hyperboloids of revolution with axial steam channels 34 while coolant trap 53 has housing 54 with flow-restricting holes 55. Steam generator 15 is made in the form of fanwise-arranged heat-exchange tubes 16 communicating on the periphery and in the center with spaces 17 and 18 formed by cylinders 19-21 and circular end plugs 22 and 23. Steam generated in space 17 of steam generator 15 is superheated in tubes 16, passes through radial holes 14 and space 13 to discs 25 and 28 of turbine 26. Expanding in turbine 26, steam flows into space 33 and thence, into condenser 30. Through axial channels 34 the steam flows onto flat discs 31 while the coolant delivered from nozzles 39, 42 and 43 abstracts condensation heat and is drained into casing 38. Condensate is accumulated in pressure pocket 36 wherefrom it is delivered by pressure pipe 24 into space 17 of steam generator 15. EFFECT: improved design. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для превращения тепловой энергии в механическую и может применяться преимущественно для маломощных в том числе передвижных агрегатов, использующих твердое, жидкое и газообразное топливо, вторичные энергоресурсы промышленных предприятий и тепло выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to a device for converting thermal energy into mechanical energy and can be used mainly for low-power including mobile units using solid, liquid and gaseous fuels, secondary energy resources of industrial enterprises and heat of exhaust gases of internal combustion engines.

Цель изобретения повышение экономичности, единичной мощности, снижение удельных весовых и габаритных показателей установки. The purpose of the invention is the increase of efficiency, unit power, reduction of specific weight and overall parameters of the installation.

На чертеже представлена принципиальная схема паросиловой установки. The drawing shows a schematic diagram of a steam power installation.

Теплоизолированная камера (ТИК) 1, которая может служить как камерой сгорания, так и адиабатной оболочкой (в случае применения отработанных горючих газов), снабжена устройствами 2 и 3 подачи твердого топлива и воздуха. В случае сжигания газообразного или жидкого топлива используется горелка 4. Для применения в качестве греющей среды отработанных горючих дымовых газов используется патрубок 5, снабженный шибером 6. ТИК 1 имеет трубу 7 отработанных газов, лабиринтовые уплотнения 8, препятствующие проникновению газов в подшипниковые узлы 9 и 10, несущие часть вала (вал) 11. На валу 11 установлено зубчатое колесо 12, передающее механическую энергию потребителям (привод генератора или привод других механизмов, которые на чертеже не показаны). The heat-insulated chamber (TEC) 1, which can serve as both a combustion chamber and an adiabatic shell (in the case of the use of exhaust combustible gases), is equipped with devices 2 and 3 for supplying solid fuel and air. In the case of combustion of gaseous or liquid fuels, burner 4 is used. For use as a heating medium, the exhaust combustible flue gases use a pipe 5 equipped with a gate 6. TEC 1 has a pipe 7 of exhaust gases, labyrinth seals 8, which prevent the penetration of gases into the bearing units 9 and 10 bearing the shaft part (shaft) 11. A gear wheel 12 is installed on the shaft 11, which transfers mechanical energy to consumers (generator drive or other mechanisms that are not shown in the drawing).

Вал 11 имеет полость 13, которая связана через радиальные отверстия 14 с парогенератором 15. The shaft 11 has a cavity 13, which is connected through radial holes 14 with a steam generator 15.

Парогенератор 15 выполнен в виде спицеобразно расположенных теплообменных труб 16, сообщенных по своей периферии и в центре с полостями 17 и 18. Полость 17 образована цилиндрами 19 и 20, полость 18 цилиндром 21 и валом 11. Полости 17 и 18 имеют соответственно торцовые кольцевые заглушки 22 и 23. В полость 17 парогенератора 15 входит П-образная напорная трубка (конденсатный насос) 24. The steam generator 15 is made in the form of spirally arranged heat exchange tubes 16 communicated at its periphery and in the center with cavities 17 and 18. The cavity 17 is formed by cylinders 19 and 20, the cavity 18 by the cylinder 21 and the shaft 11. The cavities 17 and 18 have respectively end ring plugs 22 and 23. The cavity 17 of the steam generator 15 includes a U-shaped pressure pipe (condensate pump) 24.

На валу 11 парогенератора 15 установлен диск 25 радиальной двухвальной многоступенчатой реактивной турбины 26, на котором установлены лопатки 27, сообщенные с парогенератором 15 через осевую полость 13. A disk 25 of a radial two-shaft multi-stage jet turbine 26 is mounted on the shaft 11 of the steam generator 15, on which the blades 27 are connected, connected with the steam generator 15 through the axial cavity 13.

Второй диск 28 турбины 26 прикреплен к другой части вала (валу) 29 конденсатора 30. Конденсатор 30 состоит из плоских дисков 31, образующих теплообменные паровые камеры 32, которые сообщаются между собой и с полостью 33, в которой размещена турбина 26, при помощи аксиальных каналов 34. Камеры 32 сообщаются аксиальными конденсатопроводами 35, связанными с напорным карманом 36 конденсата, который сообщен с П-образной напорной трубкой 24. The second disk 28 of the turbine 26 is attached to another part of the shaft (shaft) 29 of the condenser 30. The condenser 30 consists of flat disks 31 forming heat-exchange steam chambers 32, which communicate with each other and with the cavity 33 in which the turbine 26 is placed, using axial channels 34. The chambers 32 are in communication with axial condensate lines 35 connected to the pressure head condensate pocket 36, which is in communication with the U-shaped pressure pipe 24.

Между паровыми камерами 32 установлены устройства 37 распределения охлаждающей воды, выполненные в виде гиперболоида вращения, в которых имеются аксиальные каналы 34 для прохода пара. Between the steam chambers 32, cooling water distribution devices 37 are arranged in the form of a rotation hyperboloid, in which there are axial channels 34 for the passage of steam.

Конденсатор 30 расположен в неподвижном корпусе 38, в котором установлены сопла 39 подачи охлаждающей воды к устройствам 37. The condenser 30 is located in a fixed housing 38, in which nozzles 39 for supplying cooling water to the devices 37 are installed.

Торцовая крышка 40 напорного кармана 36 снабжена торцовым уплотнением 41, отделяющим конденсатор 30 от атмосферы. Конденсатор 30 снабжен дополнительными соплами 42 и 43, расположенными в корпусе 38 конденсатора 30 близко к валам 11 и 29. The end cap 40 of the pressure pocket 36 is provided with an end seal 41 separating the condenser 30 from the atmosphere. The capacitor 30 is equipped with additional nozzles 42 and 43 located in the housing 38 of the capacitor 30 close to the shafts 11 and 29.

Вал 29 конденсатора 30 расположен в подшипниковом узле 44, размещенном на стойке 45, закрепленной на раме 46. На вал 29 конденсатора 30 насажен шкив 47. The shaft 29 of the capacitor 30 is located in the bearing unit 44 located on the rack 45, mounted on the frame 46. A pulley 47 is mounted on the shaft 29 of the capacitor 30.

На трубопроводе 48 подачи охлаждающей воды установлен вентиль 49, а на трубопроводе 50 отвода нагретой в конденсаторе 30 воды вентиль 51. A valve 49 is installed on the cooling water supply pipe 48, and a valve 51 is installed on the discharge pipe 50 of the heated water in the condenser 30.

На обечайке 52 конденсатора 30 установлено устройство улавливания (улавливатель) 53 пленки охлаждающей среды, связанное с кожухом 54, снабженным дроссельными отверстиями 55. On the shell 52 of the condenser 30, a trapping device (trap) 53 of the cooling medium film is connected to the casing 54 provided with throttle holes 55.

Корпус 38 конденсатора 30 закреплен на раме 46 с помощью стоек 56. The housing 38 of the capacitor 30 is mounted on the frame 46 using racks 56.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Перед заправкой рабочего тела парогенератор 15, турбину 26 и конденсатор 30 следует вакуумировать с целью удаления неконденсирующихся газов. Перед запуском установки напорная трубка 24 должна быть в нижнем положении для предупреждения прохода пара в конденсатор 30, минуя турбину 26. Before filling the working fluid, the steam generator 15, the turbine 26 and the condenser 30 should be evacuated in order to remove non-condensable gases. Before starting the installation, the pressure pipe 24 should be in the lower position to prevent the passage of steam into the condenser 30, bypassing the turbine 26.

Пар, образующийся в полости 17 парогенератора 15, по мере движения к валу 11 перегревается в трубах 16. Пройдя через радиальные отверстия 14, пар движется по осевой полости 13 вала 11 к дискам 25 и 28 радиальной турбины 26. После расширения в турбине 26 пар низкого давления попадает в полость 33 и затем в конденсатор 30, где конденсируется. The steam generated in the cavity 17 of the steam generator 15, as it moves to the shaft 11, overheats in the pipes 16. Passing through the radial holes 14, the steam moves along the axial cavity 13 of the shaft 11 to the disks 25 and 28 of the radial turbine 26. After expansion in the turbine 26 low steam pressure enters the cavity 33 and then into the condenser 30, where it condenses.

Через аксиальные каналы 34 пар подается к плоским дискам 31. Охлаждающая среда (вода), подаваемая из сопл 39, 42 и 43, отводит теплоту конденсации и сливается в корпус 38. Through the axial channels 34, steam is supplied to the flat discs 31. The cooling medium (water) supplied from the nozzles 39, 42 and 43 removes the heat of condensation and merges into the housing 38.

Образующийся конденсат собирается в напорном кармане 36 конденсата, откуда забирается напорной трубкой 24 и передается в полость 17 парогенератора 15. The resulting condensate is collected in the pressure pocket 36 of the condensate, from where it is taken by the pressure pipe 24 and transferred to the cavity 17 of the steam generator 15.

Улавливатель 53 улавливает пленку жидкости, сбрасываемую под действием центробежных сил с плоских дисков 31. Жидкость поступает в кожух 54, откуда через дроссельные отверстия формируется сплошной поток охлаждающей воды, обеспечивающей смачивание и охлаждение обечайки 52 конденсатора 30. The trap 53 captures a film of liquid discharged by centrifugal forces from the flat disks 31. The liquid enters the casing 54, from where a continuous stream of cooling water is formed through the throttle openings, which ensures wetting and cooling of the shell 52 of the condenser 30.

Механическая энергия снимается с зубчатого колеса 12 и шкива 47, которые могут быть соединены с синхронными электрогенераторами или другими потребителями механической энергии. Mechanical energy is removed from the gear wheel 12 and the pulley 47, which can be connected to synchronous generators or other consumers of mechanical energy.

Установка может работать как при горизонтальном, так и при вертикальном положении валов 11 и 29. При вертикальном положении валов 11 и 29 корпус 38 конденсатора 30 должен быть оборудован сливом воды с торца. Кроме того, в случае применения твердого топлива необходимо изменить место подачи этого топлива. The installation can work both with horizontal and vertical position of the shafts 11 and 29. With the vertical position of the shafts 11 and 29, the housing 38 of the condenser 30 must be equipped with a water drain from the end. In addition, in the case of the use of solid fuels, it is necessary to change the place of supply of this fuel.

Claims

1. A steam-powered installation comprising a steam generator rotating with a shaft and connected in series to a closed loop with heat exchange tubes, a turbine, a condenser with heat exchange surfaces and cooling medium distribution and collection devices, and a condensate pump in the form of a pressure tube communicating the pressure head pocket of the condenser with the cavity of the steam generator, characterized the fact that, in order to increase efficiency, the turbine is multi-stage, radial, and the installation shaft is made of two coaxial parts, one of which is made on a hollow and fixed thereon the pressure tube, and one steam turbine discs and communicated through the lumen of the radial holes of the shaft with the steam generator and the other portion of the shaft is fixed capacitor.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the cooling medium distribution device is made in the form of rotation hyperboloids with axial channels.

3. Installation according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the device for capturing the cooling medium is provided with a casing with throttle openings.

4. Installation according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the steam generator is equipped with cylinders and end ring plugs, and the heat exchanger tubes of the steam generator are spaced and connected with cavities, one of which is formed between two cylinders and an end ring plug, and the other between the cylinder, part of the shaft and the end ring plug.