RU2011947C1

RU2011947C1 - Steam turbine condenser

Info

Publication number: RU2011947C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Миндрин
Original assignee: Владимир Иванович Миндрин
Priority date: 1991-12-02
Filing date: 1991-12-02
Publication date: 1994-04-30

Abstract

FIELD: heat power engineering. SUBSTANCE: vortex tube 7 with hot and cold air branch pipes is arranged in condenser 1 of steam turbine directly at outlet 5 of outlet chamber 4 of condenser 1 in its top portion perpendicularly to axis of drain pipe line 3. Cooler 15 is mounted in vertical portion 14 of steam-and-air mixture suction pipe line 13 of condenser 1. Cooler 15 is connected at inlet with cold air branch pipe of vortex tube 7; cooler air outlet is connected with jet apparatus 10. EFFECT: enhanced efficiency of cleaning of condenser tubes, formation of higher vacuum in steam space of condenser and reduced thermal losses in the cycle of steam turbine plant. 2 dwg

Description

Изобретение относится к конденсационным установкам паровых турбин и может быть использовано в теплоэнергетике для очистки трубок и повышения вакуума в конденсаторах турбин на тепловых электростанциях. The invention relates to condensing units of steam turbines and can be used in the power industry to clean pipes and increase the vacuum in turbine condensers in thermal power plants.

Известна система очистки внутренней поверхности теплообменных аппаратов, содержащая напорный трубопровод для подачи охлаждающей воды, байпасный трубопровод с устройством для формирования ледяных элементов, сливной водовод, соединенный с выходной камерой теплообменника и эжектором циркуляционной системы, и воздушный трубопровод с вихревой трубой и патрубками горячего и холодного воздуха, при этом патрубок горячего воздуха подсоединен к сливному трубопроводу эжектора циркуляционной системы и снабжен охлаждающей камерой. A known system for cleaning the inner surface of heat exchangers, comprising a pressure pipe for supplying cooling water, a bypass pipe with a device for forming ice elements, a drain pipe connected to the output chamber of the heat exchanger and the ejector of the circulation system, and an air pipe with a vortex tube and hot and cold air pipes , while the hot air pipe is connected to the drain pipe of the ejector of the circulation system and is equipped with a cooling chamber.

Недостатком данной системы является низкая эффективность очистки трубок теплообменника из-за недостаточно глубокого охлаждения воздуха в вихревой трубе, так как патрубок горячего воздуха вихревой трубы охлаждается смесью воды с горячим воздухом и небольшим количеством ледяных элементов, отобранных эжектором циркуляционной системы из сливного трубопровода теплообменника. Наличие байпасного трубопровода в системе очистки создает гидравлические потери напора в трубопроводах подачи воды к устройству для формования ледяных элементов и отвода их в теплообменный аппарат, что приводит к снижению эффективности системы очистки. Наличие камеры охлаждения патрубка горячего воздуха вихревой трубы, расположенной на сливном трубопроводе эжектора циркуляционной системы, повышает его гидравлическое сопротивление, что может привести к срыву всаса эжектора и "завоздушиванию" теплообменного аппарата. The disadvantage of this system is the low efficiency of cleaning the heat exchanger tubes due to insufficiently deep cooling of the air in the vortex tube, since the hot air tube of the vortex tube is cooled by a mixture of water with hot air and a small amount of ice elements selected by the ejector of the circulation system from the drain pipe of the heat exchanger. The presence of a bypass pipe in the cleaning system creates hydraulic pressure losses in the water supply pipes to the device for forming ice elements and their removal to the heat exchanger, which reduces the efficiency of the cleaning system. The presence of a cooling chamber for the hot air nozzle of the vortex tube located on the drain pipe of the ejector of the circulation system increases its hydraulic resistance, which can lead to disruption of the suction of the ejector and "airing" of the heat exchanger.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является система очистки внутренней поверхности трубок теплообменников с напорным и сливным трубопроводами, содержащая устройство для формования ледяных элементов в виде струйных аппаратов, вихревую трубу, эжектор циркуляционной системы, корпус которого соединен со сливным трубопроводом, а сопло - с патрубком горячего воздуха, при этом струйные аппараты размещены в напорном трубопроводе перед входной камерой теплообменника, а патрубок горячего воздуха размещен в сливном трубопроводе. Closest to the proposed technical solution is a system for cleaning the inner surface of the tubes of heat exchangers with pressure and drain pipelines, containing a device for forming ice elements in the form of jet devices, a vortex tube, an ejector of the circulation system, the casing of which is connected to the drain pipe, and the nozzle to the hot nozzle air, while the jet devices are placed in the pressure pipe in front of the inlet chamber of the heat exchanger, and the hot air pipe is placed in the drain pipe water.

Недостатком данной системы является неполная эффективность процесса очистки трубок конденсатора из-за недостаточно низких температур горячего и холодного воздуха, так как охлаждению подвергается лишь одна часть вихревой трубы (патрубок горячего воздуха) смесью воды с небольшим количеством ледяных элементов, неравномерно распределенных в сечении сливного водовода. Из-за подачи недоохлажденного горячего воздуха в рабочее сопло эжектора циркуляционной системы снижается его производительность, снижается скорость процесса очистки трубок, а следовательно, снижается эффективность работы конденсатора в целом. The disadvantage of this system is the incomplete efficiency of the process of cleaning the condenser tubes due to insufficiently low temperatures of hot and cold air, since only one part of the vortex tube (hot air nozzle) is exposed to cooling with a mixture of water with a small amount of ice elements unevenly distributed in the cross-section of the drainage conduit. Due to the supply of uncooled hot air to the working nozzle of the ejector of the circulation system, its productivity decreases, the speed of the tube cleaning process decreases, and therefore, the overall efficiency of the condenser decreases.

Недостатком прототипа также является неполное использование низкотемпературного холодного воздуха как для очистки трубок непосредственно, так и для образования более глубокого вакуума в паровых пространствах конденсаторов турбин. The disadvantage of the prototype is also the incomplete use of low-temperature cold air both for cleaning the tubes directly and for the formation of a deeper vacuum in the steam spaces of the turbine condensers.

Задачей изобретения является совершенствование конденсатора парой турбины. Технический результат заключается в более эффективной очистке трубок, образовании более глубокого вакуума в паровом пространстве конденсатора и снижении тепловых потерь в цикле паротурбинной установки. The objective of the invention is to improve the condenser pair of turbines. The technical result consists in more efficient cleaning of the tubes, the formation of a deeper vacuum in the vapor space of the condenser and the reduction of heat loss in the cycle of the steam turbine installation.

Сущность изобретения состоит в том, что в конденсаторе паровой турбины, содержащем напорный и сливной трубопроводы, выходную камеру, эжектор циркуляционной системы, вихревую трубу с патрубками горячего и холодного воздуха, струйные аппараты для формования ледяных элементов, установленные в напорном трубопроводе, основной эжектор, соединенный с конденсатором трубопроводом паровоздушной смеси, вихревая труба с патрубками горячего и холодного воздуха расположена непосредственно на выходе выходной камеры конденсатора в верхней ее части, перпендикулярно оси сливного трубопровода, при этом в вертикальной части трубопровода отсоса паровоздушной смеси конденсатора установлен охладитель, соединенный на входе с патрубком холодного воздуха вихревой трубы, а выход воздуха из охладителя соединен со струйными аппаратами. The essence of the invention lies in the fact that in the condenser of a steam turbine containing pressure and drain pipelines, an outlet chamber, an ejector of a circulation system, a vortex tube with hot and cold air nozzles, inkjet devices for forming ice elements installed in a pressure pipe, the main ejector connected with a condenser by a steam-air mixture pipeline, a vortex tube with hot and cold air pipes is located directly at the outlet of the condenser output chamber in its upper part perpendicular to the axis of the drain pipe, while in the vertical part of the suction pipe of the vapor-air mixture of the condenser, a cooler is installed, connected at the inlet to the cold air pipe of the vortex tube, and the air outlet from the cooler is connected to the jet devices.

Расположение вихревой трубы с патрубками горячего и холодного воздуха непосредственно на выходе выходной камеры конденсатора в верхней ее части, перпендикулярно оси сливного трубопровода, увеличивает интенсивность охлаждения вихревой трубы с трубопроводом исходного воздуха водовоздушной смесью с не растаявшими в трубках конденсатора ледяными элементами за счет торможения ледяных элементов, движущихся в верхних слоях водовоздушного потока, корпусом вихревой трубы. В результате в зоне вихревой трубы происходит более полное таяние ледяных элементов, что приводит к снижению температуры исходного воздуха и снижению температур горячего и холодного воздуха, выходящего из вихревой трубы. Более низкая температура горячего воздуха, поступающего в эжектор циркуляционной системы в качестве рабочей среды, повышает его производительность и увеличивает скорость процесса очистки трубок, что способствует повышению вакуума в конденсаторе паровой турбины. The location of the vortex tube with hot and cold air nozzles directly at the outlet of the condenser outlet chamber in its upper part, perpendicular to the axis of the drain pipe, increases the cooling rate of the vortex tube with the source air pipeline with a water-air mixture with ice elements that have not melted in the condenser tubes due to braking of the ice elements, moving in the upper layers of the water-air flow, the body of the vortex tube. As a result, more complete melting of ice elements occurs in the vortex tube zone, which leads to a decrease in the temperature of the initial air and a decrease in the temperatures of the hot and cold air leaving the vortex tube. The lower temperature of the hot air entering the ejector of the circulation system as a working medium increases its productivity and increases the speed of the tube cleaning process, which helps to increase the vacuum in the condenser of the steam turbine.

Установка охладителя на трубопроводе отсоса паровоздушной смеси из конденсатора с подачей в него холодного воздуха из вихревой трубы с температурой более низкой по сравнению с температурами рабочей воды в основном эжекторе, охлаждающей воды в конденсаторе и поступающего в него отработанного пара в турбине, приводит к конденсации пара из паровоздушной смеси, отсасываемой основным эжектором из парового пространства конденсатора. При этом снижается гидравлическое сопротивление в основном эжекторе, повышается его производительность, что способствует поддержанию более глубокого вакуума в конденсаторе. The installation of a cooler on the pipeline for suctioning the air-vapor mixture from the condenser with the supply of cold air into it from the vortex tube with a temperature lower than the temperatures of the working water in the main ejector, the cooling water in the condenser and the exhaust steam entering the turbine, leads to steam condensation from air-vapor mixture, sucked off by the main ejector from the vapor space of the condenser. At the same time, the hydraulic resistance in the main ejector decreases, its productivity increases, which helps to maintain a deeper vacuum in the capacitor.

Размещение охладителя на вертикальной части трубопровода отсоса паровоздушной смеси способствует самопроизвольному стеканию сконденсировавшегося в охладителе пара по трубопроводу в конденсатосборник и возврату конденсата в цикл паротурбинной установки, уменьшая тем самым тепловые потери конденсатора. Placing the cooler on the vertical part of the vapor-air mixture suction pipe promotes spontaneous runoff of the steam condensed in the cooler through the pipe into the condensate collector and the return of condensate to the cycle of the steam turbine installation, thereby reducing the heat loss of the condenser.

Предлагаемое техническое решение с установкой охладителя на вертикальной части трубопровода отсоса паровоздушной смеси из конденсатора устраняет эти потери, повышая эффективность работы конденсатора и паровой турбины в целом. The proposed technical solution with the installation of a cooler on the vertical part of the pipeline for suctioning the air-vapor mixture from the condenser eliminates these losses, increasing the efficiency of the condenser and the steam turbine as a whole.

На фиг. 1 приведена схема конденсатора паровой турбины; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a diagram of a condenser of a steam turbine; in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1.

Конденсатор 1 паровой турбины содержит напорный 2 и сливной 3 трубопроводы, выходную камеру 4 с выходом 5, эжектор 6 циркуляционной системы, вихревую трубу 7 с патрубками горячего 8 и холодного 9 воздуха, струйные аппараты 10 для формования ледяных элементов, основной эжектор 11 для отсоса паровоздушной смеси из парового пространства 12 конденсатора, соединенный с конденсатором трубопроводом 13 паровоздушной смеси. На вертикальной части 14 трубопровода 13 установлен охладитель 15, соединенный на входе трубопроводом 16 с патрубком 9 холодного воздуха вихревой трубы 7, а выход воздуха из охладителя соединен трубопроводом 17 со струйными аппаратами 10. Слив конденсата из охладителя осуществляется в конденсатосборник 18. Вихревая труба 7 соединена с трубопроводом 19 подвода сжатого воздуха. The condenser 1 of a steam turbine contains a pressure line 2 and a drain 3 pipelines, an outlet chamber 4 with an exit 5, an ejector 6 of the circulation system, a vortex tube 7 with nozzles of hot 8 and cold 9 air, inkjet apparatus 10 for forming ice elements, the main ejector 11 for suction of steam-air mixtures from the vapor space 12 of the condenser, connected to the condenser by a pipe 13 of the vapor-air mixture. A cooler 15 is installed on the vertical part 14 of the pipe 13, connected at the inlet by the pipe 16 to the cold air pipe 9 of the vortex tube 7, and the air outlet from the cooler is connected by the pipe 17 to the jet devices 10. The condensate is drained from the cooler to the condensate collector 18. The vortex pipe 7 is connected with a pipe 19 for supplying compressed air.

Работа конденсатора паровой турбины в процессе очистки внутренней поверхности трубок осуществляется следующим образом. The operation of the steam turbine condenser in the process of cleaning the inner surface of the tubes is as follows.

Охлаждающую циркуляционную воду с температурой 2. . . 25^оС подают по напорному трубопроводу 2 в трубки конденсатора 1. По трубопроводу 19 в вихревую трубу 7 подают сжатый воздух с температурой 20. . . 30^оС. В вихревой трубе происходит его температурное разделение на горячий, с температурой 110. . . 115^оС, и холодный, с температурой минус 5. . . минус 10^оС, потоки. Через патрубок 9 холодный воздух подают по трубопроводу 16 в охладитель 15 паровоздушной смеси, отсасываемой основным эжектором 11 из парового пространства 12 конденсатора 1. При этом происходит конденсация пара из паровоздушной смеси и стекание конденсата по вертикальной части 14 трубопровода 13 в конденсатосборник 18. Отработанный в охладителе 15 воздух по трубопроводу 17 подают в струйные аппараты. При движении воды и холодного воздуха в пазах струйных аппаратов происходит формование ледяных элементов, которые вместе с холодным воздухом поступают в трубки конденсатора 1, осуществляя их очистку от отложений.Cooling circulating water with a temperature of 2.. . 25 ^about With served on the pressure pipe 2 to the tube of the condenser 1. Through the pipe 19 in the vortex tube 7 serves compressed air with a temperature of 20.. . 30 ^C. In the vortex tube is its thermal separation of hot, having a temperature 110. . 115 ^{° C,} and cold, at minus 5. . minus 10 ^about C, flows. Cold air is supplied through the pipe 9 through a pipe 16 to the cooler 15 of the steam-air mixture, which is sucked off by the main ejector 11 from the steam space 12 of the condenser 1. In this case, steam is condensed from the steam-air mixture and the condensate flows down the vertical part 14 of the pipe 13 into the condensate collector 18. Exhausted in the cooler 15 air through a pipe 17 is fed into the jet apparatus. When water and cold air move in the grooves of the inkjet apparatus, ice elements are formed, which, together with cold air, enter the condenser tubes 1, cleaning them from deposits.

Горячий воздух из патрубка 8 вихревой трубы 7 подают в сопло эжектора 6, который отсасывает часть водовоздушной смеси из выходной камеры конденсатора 1 на сливе, понижая в ней давление, что увеличивает скорость движения очищающей среды и повышает качество очистки трубок. Hot air from the nozzle 8 of the vortex tube 7 is fed into the nozzle of the ejector 6, which sucks part of the air-water mixture from the outlet chamber of the condenser 1 on the drain, lowering the pressure in it, which increases the speed of the cleaning medium and improves the quality of cleaning the tubes.

Водовоздушная среда и не растаявшие в трубках конденсатора ледяные элементы, двигаясь в верхних слоях смеси, смывают вихревую трубу 7, расположенную на выходе 5 выходной камеры 4 в верхней ее части, интенсифицируют охлаждение патрубков горячего и холодного воздуха, обеспечивая тем самым глубокое понижение температур холодного воздуха (до минус 30. . . минус 32^оС) и горячего воздуха (до 60. . . 65^оС) и получение плотных ледяных элементов и улучшая работу основного эжектора 11 и эжектора 6 циркуляционной системы конденсатора паровой турбины.The water-air medium and ice elements that have not melted in the condenser tubes, moving in the upper layers of the mixture, wash off the vortex tube 7 located at the outlet 5 of the outlet chamber 4 in its upper part, intensify the cooling of the hot and cold air nozzles, thereby providing a deep lowering of cold air temperatures (up to minus 30... minus 32 ^о С) and hot air (up to 60... 65 ^о С) and obtaining dense ice elements and improving the operation of the main ejector 11 and ejector 6 of the steam turbine condenser circulation system.

В реальной паротурбинной установке К-500-240 для поддержания нормативного вакуума основным эжектором отсасывается из парового пространства конденсатора 118 кг/ч паровоздушной смеси, в которой содержится 50 кг воздуха и 68 кг насыщенного пара, теряемого безвозмездно на сливе основного водоструйного эжектора. In a real steam turbine installation K-500-240, in order to maintain a normative vacuum, 118 kg / h of steam-air mixture, which contains 50 kg of air and 68 kg of saturated steam, lost free of charge on the discharge of the main water-jet ejector, is sucked out of the condenser vapor space by the main ejector.

В предлагаемом решении эти недостатки устраняются. In the proposed solution, these shortcomings are eliminated.

Проведенный анализ и испытания подтверждают новизну, изобретательский уровень и промышленную применимость изобретения. The analysis and tests confirm the novelty, inventive step and industrial applicability of the invention.

Claims

STEAM TURBINE CONDENSER containing pressure and drain pipelines, an outlet chamber, an ejector of a circulation system, a vortex tube with hot and cold air nozzles, inkjet devices for forming ice elements installed in a pressure pipe, the main ejector connected to the condenser by a steam-air mixture pipeline, characterized in that the vortex tube with nozzles of hot and cold air is located directly at the outlet of the output chamber of the condenser, in its upper part, perpendicular to B drain line, while in the vertical portion of suction pipe Vapor condenser installed cooler connected with the inlet pipe of the vortex tube of cold air in the air outlet of the cooler is connected to the jet apparatus.