RU2122641C1

RU2122641C1 - Bypass pipe assembly with high-speed moisture separator for steam turbine

Info

Publication number: RU2122641C1
Application number: RU96112242A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Спиридонов; В.И. Кириллов; А.А. Морозов; П.Ю. Приходько; А.В. Шкляр
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод"
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 1998-11-27

Abstract

FIELD: thermal engineering. SUBSTANCE: bypass pipe routed between steam-turbine cylinders is assembled with inertial moisture separator that incorporates moisture settling surfaces with slits communicating with intake chamber that has bottom pipe connection for discharging water into drain line and top pipe connection for steam discharge. The latter pipe connection communicates with inlet of steam-jet compressor whose nozzle functions to connect it to high- potential steam supply and its diffuser communicates with bypass pipe. Main steam penetrating through moisture separator slits together with moisture is not lost but returned upon drying out to bypass pipe. EFFECT: improved power capacity of turbine. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области паротурбостроения, а его объектом является узел перепускной трубы, проходящей между цилиндрами паровой турбины и оснащенной высокоскоростным влагоотделителем. The invention relates to the field of steam turbine construction, and its object is a bypass pipe assembly passing between the cylinders of a steam turbine and equipped with a high-speed dehumidifier.

Аналогами настоящего изобретения являются перепускные трубы с высокоскоростными влагоотделителями инерционного типа, содержащими влагоосаждающие поверхности со щелями, которые сообщены с приемной камерой [1]. Эффективность отделения жидкой фазы в таких влагоотделителях достаточно высока, а кроме того они имеют низкое гидравлическое сопротивление и малые габариты, что обуславливает их успешное распространение. Однако вместе с жидкой фазой в таких влагоотделителях удаляется и часть пара. В известных решениях предлагается использовать отбираемую пароводяную смесь в системе регенеративного подогрева питательной воды или в подогревателях сетевой воды [1]. Однако существует ряд турбоустановок, в которых отсутствует или слабо развита система регенерации. Кроме того, в теплофикационных турбинах при работе в конденсационном режиме подогреватели сетевой воды могут быть отключены. В этом случае нет иной возможности, как отвести пароводяную смесь в конденсатор. При этом отбираемый из перепускной трубы пар не участвует в рабочем цикле, что в итоге ведет к недовыработке мощности и снижает экономичность турбоустановки. Analogs of the present invention are overflow pipes with inertia-type high-speed dehumidifiers containing desiccant surfaces with slots that are in communication with the receiving chamber [1]. The efficiency of separation of the liquid phase in such dehumidifiers is quite high, and in addition they have low hydraulic resistance and small dimensions, which leads to their successful distribution. However, together with the liquid phase, part of the vapor is also removed in such dehumidifiers. In known solutions, it is proposed to use a selected steam-water mixture in a system of regenerative heating of feed water or in network water heaters [1]. However, there are a number of turbine units in which the regeneration system is absent or poorly developed. In addition, in heating turbines, when operating in condensation mode, the network water heaters can be turned off. In this case, there is no other way than to divert the steam-water mixture into the condenser. In this case, the steam taken from the bypass pipe does not participate in the duty cycle, which ultimately leads to underproduction of power and reduces the cost of the turbine.

Ближайшим аналогом изобретения является узел перепускной трубы с высокоскоростным влагоотделением инерционного типа, содержащим влагоосаждающие поверхности со щелями, которые сообщены с приемной камерой, содержащий в нижней части патрубок для отвода воды в дренажную магистраль, а в верхней - патрубок для отвода пара [2]. В таком узле перепускной трубы пароводяная смесь, поступающая через щели во влагоотделитель, разделяется в приемной камере на водяную и паровую фазу, которые эвакуируются раздельно, и при этом паровая фаза может быть использована в аппаратах турбоустановки. Однако и в описанном узле перепускной трубы не предусмотрено эффективное использование прошедшего во влагоотделитель пара независимо от типа турбоустановки и/или режима ее работы. The closest analogue of the invention is an overflow pipe assembly with a high-speed inertial type water separator, containing desiccant surfaces with slots that are in communication with a receiving chamber, containing a pipe for draining water into the drainage pipe in the lower part and a steam pipe in the upper part [2]. In such a node of the bypass pipe, the steam-water mixture entering through the slots into the dehumidifier is separated in the receiving chamber into the water and vapor phases, which are evacuated separately, and the vapor phase can be used in turbine units. However, the described bypass pipe assembly does not provide for the efficient use of steam passed into the water separator, regardless of the type of turbine unit and / or its operating mode.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого узла перепускной трубы с высокоскоростным влагоотделителем, которая позволяла бы наиболее эффективно на всех режимах работы турбоустановки использовать пар, прошедший через влагоотделитель в приемную камеру. The basis of the present invention is the task of creating such a bypass pipe assembly with a high-speed dehumidifier, which would allow most effectively to use the steam passed through the dehumidifier into the receiving chamber in all modes of operation of the turbine unit.

Эта задача решена в узле перепускной трубы с высокоскоростным влагоотделителем инерционного типа, содержащем влагоосаждающие поверхности со щелями, которые сообщены с приемной камерой, содержащей в ее нижней части патрубок для отвода воды, а в верхней патрубок для отвода пара, который, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, оснащен пароструйным компрессором, ко входу которого подключен патрубок отвода пара из приемной камеры влагоуловителя, сопло которого предназначено для подключения к магистрали высокопотенциального пара, а диффузор сообщен с перепускной трубой. This problem is solved in the bypass pipe assembly with a high-speed inertial type water separator containing desiccant surfaces with slots that are in communication with the receiving chamber, which has a pipe for water drainage in its lower part and a steam pipe in the upper part, which, in accordance with the essence of this of the invention, is equipped with a steam-jet compressor, to the input of which a pipe for removing steam from the receiving chamber of the moisture trap is connected, the nozzle of which is designed to connect a high-potential steam pa, and the diffuser is in communication with the bypass pipe.

Благодаря такому решению пар, прошедший во влагоотделитель, отсасывается принудительно из приемной камеры с помощью пароструйного компрессора, дополнительно подогревается при смешивании с высокопотенциальным паром и возвращается в перепускную трубу. Это позволяет избежать непроизводительных потерь рабочего пара в перепускной трубе при использовании высокоскоростного влагоотделителя. Thanks to this solution, the steam that has passed into the dehumidifier is forcibly sucked out of the receiving chamber by means of a steam-jet compressor, it is additionally heated when mixed with high-potential steam and returned to the bypass pipe. This avoids unproductive losses of working steam in the bypass pipe when using a high-speed dehumidifier.

Для повышения качества подготовки пара, прошедшего через влагоотделитель в приемную камеру, и уменьшения расхода высокопотенциального пара в пароструйном компрессоре, в линии, соединяющей патрубок влагоотделителя с пароструйным компрессором, может быть установлен вспомогательный сепаратор простейшей конструкции. To improve the quality of preparation of the steam passing through the dehumidifier into the receiving chamber, and to reduce the consumption of high-potential steam in the steam jet compressor, an auxiliary separator of the simplest design can be installed in the line connecting the nozzle of the dehumidifier to the steam jet compressor.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием примера его реализации, изображенного на прилагаемом чертеже, который показывает перепускную трубу с высокоскоростным влагоотделителем в продольном разрезе. The essence of the present invention is illustrated by the following detailed description of an example of its implementation, shown in the accompanying drawing, which shows a bypass pipe with a high-speed dehumidifier in longitudinal section.

Описываемый пример с приведенными расчетными величинами выполнен применительно к теплофикационной турбоустановке типа Т-150-7.7: паровая турбина, которая состоит из цилиндров высокого и низкого давления (не показаны на чертеже), соединенных перепускной трубой 1. The described example with the calculated values is carried out in relation to a T-150-7.7 type cogeneration turbine unit: a steam turbine, which consists of high and low pressure cylinders (not shown in the drawing) connected by a bypass pipe 1.

С коленом 2 этой трубы связан высокоскоростной влагоотделитель 3, содержащий ряд пустотелых направляющих лопаток 4 со щелями на вогнутой стенке для улавливания влаги из потока пара в перепускной трубе 1. Полости лопаток 4 через отверстия в стенках колена 2 сообщены с приемной камерой 5 вокруг колена, которая в нижней части снабжена патрубком 5¹ для подключения к дренажной магистрали 6, соединенной с конденсатором (не показан на чертеже), а в верхней части - патрубком 5² для отвода пара.A high-speed dehumidifier 3 is connected to the elbow 2 of this pipe, containing a series of hollow guide vanes 4 with slots on the concave wall to trap moisture from the steam stream in the bypass pipe 1. The cavity of the vanes 4 through the openings in the walls of the elbow 2 is in communication with the receiving chamber 5 around the elbow, which in the lower part it is equipped with a pipe 5 ¹ for connection to a drainage line 6 connected to a condenser (not shown in the drawing), and in the upper part - with a pipe 5 ² for venting steam.

Патрубок 5² сообщен трубопроводом 7 с пароструйным компрессором 8. При этом в трубопровод 7 включен сепаратор 9, в частности, вихревого типа, камера 10 сбора влаги которого соединена с дренажной магистралью 6. В пароструйном компрессоре 8 сопло 11 подключено к магистрали высокопотенциального пара из первого отбора ЦВД (на чертеже не показан), к входному патрубку 12 присоединен трубопровод 7, а диффузор 13 сообщен трубопроводом 14 с перепускной трубой 1 за коленом 2.The pipe 5 ^{2 is} connected by a pipe 7 with a steam-jet compressor 8. In this case, a separator 9, in particular a vortex type, is connected to the pipe 7, the moisture collection chamber 10 of which is connected to the drain line 6. In the steam-jet compressor 8, the nozzle 11 is connected to the high-potential steam line from the first selection of the CVP (not shown in the drawing), a pipe 7 is connected to the inlet 12, and the diffuser 13 is connected by a pipe 14 with a bypass pipe 1 behind the elbow 2.

Работа описанной перепускной трубы с влагоотделителем происходит следующим образом. The operation of the described bypass pipe with a water separator is as follows.

При прохождении потока пара по перепускной трубе 1 в колене 2 влагоотделителем 3 осуществляется сепарация влаги, которая вместе с частью пара поступает в приемную камеру 5. Из этой камеры жидкая часть фазы пароводяной смеси через патрубок 5 эвакуируется в дренажную магистраль 6. Паровая часть под действием эжектирующего эффекта проходит через трубопровод 7. В сепараторе 9 пар подвергается осушению. При этом отсепарированная вода поступает в дренажную магистраль 6, а пар поступает далее в компрессор 8. В компрессоре 8 осуществляется смешивание высокопотенциального пара с паром от влагоотделителя 3 и подогрев последнего, после чего их смешанный поток поступает по трубопроводу 14 в перепускную трубу 1. When a steam stream passes through the bypass pipe 1 in the elbow 2 with a moisture separator 3, moisture is separated, which, together with a part of the steam, enters the receiving chamber 5. From this chamber, the liquid part of the phase of the steam-water mixture through the pipe 5 is evacuated to the drain line 6. The vapor part under the action of the ejection the effect passes through line 7. In the separator 9, the vapor is drained. In this case, the separated water enters the drainage line 6, and the steam goes further to the compressor 8. In the compressor 8, high-potential steam is mixed with the steam from the moisture separator 3 and the latter is heated, after which their mixed stream flows through the pipe 14 to the bypass pipe 1.

Пароструйный компрессор 8 выполняет также функцию повышения давления в диффузоре 13 до значения, которое достаточно для обеспечения перепада давления между эжектором 8 и перепускной трубой 1, необходимого для прохождения пара в трубу 1. The steam-jet compressor 8 also performs the function of increasing the pressure in the diffuser 13 to a value that is sufficient to ensure the pressure difference between the ejector 8 and the bypass pipe 1, necessary for the passage of steam into the pipe 1.

В результате проведенных расчетов по турбоустановке типа Т-150-7.7 установлено следующее. As a result of the calculations for the turbine type T-150-7.7, the following was established.

На конденсационном режиме давление пара в перепускной трубе 1 составляет P_н = 1,81 ата. В результате действия двух высокоскоростных влагоотделителей из трубы 1 (на двух перепускных трубах 1) удаляется 30,9 т/ч пароводяной смеси, при этом расход сухого насыщенного пара составляет 17,35 т/ч.In the condensation mode, the vapor pressure in the bypass pipe 1 is P _n = 1.81 at. As a result of the action of two high-speed dehumidifiers, 30.9 t / h of steam-water mixture is removed from pipe 1 (on two bypass pipes 1), while the flow rate of dry saturated steam is 17.35 t / h.

Эжектирующий пар из первого отбора ЦВД имеет параметры P_р = 23,7 ата и T_р = 347^oC. Компрессор был рассчитан на степень повышения давления 1,3 с коэффициентом инжекции, равным 2,8. При этом расход эжектирующего пара на два высокоскоростных влагоотделителя составляет 6,2 т/ч.The ejection vapor from the first selection of the CVP has the parameters P _p = 23.7 at and T _p = 347 ^o C. The compressor was designed for a pressure increase of 1.3 with an injection coefficient of 2.8. At the same time, the flow rate of the ejection steam for two high-speed water separators is 6.2 t / h.

За счет отбора 6,2 т/ч из ЦВД его мощность несколько уменьшается. Однако за счет введения в перепускную трубу сухого насыщенного пара с расходом 17,35 + 6,2 = 23,55 т/ч существенно увеличивается мощность ЦНД. В результате этого суммарная мощность паровой турбины увеличивается примерно на 300 кВт по сравнению с известными конструкциями, в которых пар в составе пароводяной смеси отводился в конденсатор. Due to the selection of 6.2 t / h from CVP, its capacity is slightly reduced. However, due to the introduction of dry saturated steam into the bypass pipe with a flow rate of 17.35 + 6.2 = 23.55 t / h, the power of the low pressure cylinder significantly increases. As a result of this, the total power of the steam turbine increases by about 300 kW compared with the known constructions in which steam in the steam-water mixture was diverted to the condenser.

Claims

1. The bypass pipe assembly with a high-speed dehumidifier for a steam turbine, in which the inertia-type dehumidifier contains desiccant surfaces with slots communicated with a receiving chamber containing in the lower part a pipe for draining water, and in the upper part of a pipe for draining steam, characterized in that it is equipped with a steam-jet compressor, to the input of which a steam outlet pipe is connected from the receiving chamber of the dehumidifier, the nozzle of which is designed to connect high-potential steam to the highway, and the diff Zor communicates with the bypass pipe.

2. The assembly according to claim 1, characterized in that an auxiliary separator, for example, of a vortex type, is installed in the line connecting the pipe for removing steam from the receiving chamber of the moisture separator to the compressor.