RU2306426C1

RU2306426C1 - Steam turbine plant heat cycle

Info

Publication number: RU2306426C1
Application number: RU2005138431/06A
Authority: RU
Inventors: Михаил Павлович Белоусов (RU); Михаил Павлович Белоусов; Велерий Яковлевич Бальва (RU); Велерий Яковлевич Бальва; Альберт Соломонович Гиммельберг (RU); Альберт Соломонович Гиммельберг; Виктор Алексеевич Колтунов (RU); Виктор Алексеевич Колтунов
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-09-20

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention can be used in system of regenerative heating of feed water in heat exchange devices designed for heating of water by heat of superheated steam and condensing it on pipes of heat exchange surface. Proposed system contains turbine connected by steam supply pipelines from common extraction chamber with deaerator and first high-pressure heater in direction of feed water flow and separate pipelines with following high-pressure heaters in direction of feed water flow. First high-pressure heater in direction of feed water flow is connected by additional steam supply pipeline with deaerator before regulating valve. Proposed device makes it possible to increase economy of turboplant in high pressure heaters owing to use in high pressure steam heaters heat from summary flow rate of superheated steam getting into high-pressure heater and deaerator and elimination of heat losses with steam removed from housing of high-pressure heater together with steam-air mixture and increase of intensification of heat exchange owing to increase of average velocity of steam flow in tube space of high pressure heater.

EFFECT: increased economy of steam plant.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в схеме регенеративного подогрева питательной воды в теплообменных аппаратах, предназначенных для подогрева воды за счет использования теплоты перегретого пара и конденсации его на трубах поверхности теплообмена.The invention relates to the field of energy and can be used in the scheme of regenerative heating of feed water in heat exchangers designed to heat water by using the heat of superheated steam and condensing it on the pipes of the heat exchange surface.

Известна тепловая схема паротурбинной установки, включающая, в частности, деаэратор и последовательно установленные за ним по питательной воде подогреватели высокого давления (ПВД) со встроенными охладителями пара и трубопроводами, индивидуально подводящими перегретый пар из отборов турбины к каждому ПВД и деаэратору. Теплота перегретого пара, поступающего в ПВД, передается питательной воде через поверхность теплообменных труб зоны встроенного охладителя пара и способна нагреть ее до температуры, превышающей температуру насыщения греющего пара в корпусе. Такое использование теплоты перегретого пара является общепринятым в поверхностных подогревателях как высокого, так и низкого давления. Перегретый пар, поступающий в деаэратор, непосредственно контактирует с нагреваемой водой и поэтому не может повысить температуру воды выше величины температуры насыщения, определяемой при давлении пара в деаэраторе. (Паротурбинная установка К-300-240-1 ЛМЗ, каталог 18-2-76. Теплообменное оборудование. - М.: НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ, лист 5.)A thermal circuit of a steam turbine installation is known, including, in particular, a deaerator and high-pressure heaters (LDPEs) sequentially installed behind it through feed water with integrated steam coolers and pipelines individually supplying superheated steam from the turbine offsets to each LDPE and deaerator. The heat of the superheated steam entering the LDPE is transferred to the feed water through the surface of the heat exchanger tubes of the integrated steam cooler zone and is able to heat it to a temperature above the saturation temperature of the heating steam in the housing. This use of the heat of superheated steam is common in surface heaters of both high and low pressure. Superheated steam entering the deaerator is in direct contact with the heated water and therefore cannot increase the temperature of the water above the saturation temperature determined at the vapor pressure in the deaerator. (Steam turbine installation K-300-240-1 LMZ, catalog 18-2-76. Heat exchange equipment. - M .: NIIEINFORMENERGOMASH, sheet 5.)

Недостатком такой схемы является отсутствие использования теплоты перегретого пара, поступающего в деаэратор, для повышения температуры нагреваемой воды до температуры выше температуры насыщения.The disadvantage of this scheme is the lack of using the heat of superheated steam entering the deaerator to raise the temperature of the heated water to a temperature above the saturation temperature.

Известна тепловая схема паротурбинной установки, включающая, в частности, деаэратор и последовательно установленные по питательной воде подогреватели высокого давления со встроенными охладителями пара и общим трубопроводом, подводящим из одной и той же камеры отбора турбины перегретый пар, как к первому по ходу питательной воды ПВД, так и к деаэратору. К остальным ПВД греющий пар поступает по индивидуальным трубопроводам. Теплота той части перегретого пара, который поступает в ПВД, передается питательной воде через поверхность теплообменных труб зоны встроенного охладителя пара и нагревает ее выше температуры насыщения греющего пара, определяемой по давлению пара в корпусе. Та часть перегретого пара, которая поступает в деаэратор, контактирует непосредственно с нагреваемой водой и поэтому ее температура не может быть выше температуры насыщения, определяемой по давлению в деаэраторе. (Паротурбинная установка К-200-130-3(6) ЛМЗ, Каталог 18-2-76. Теплообменное оборудование. - М.: НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ, лист 5.)The thermal circuit of a steam turbine installation is known, including, in particular, a deaerator and successively installed high pressure heaters with feed water with integrated steam coolers and a common pipeline supplying superheated steam from the same turbine extraction chamber, as to the first LDPE feed water, so to the deaerator. The remaining LDPE heating steam enters through individual pipelines. The heat of that part of the superheated steam that enters the LDPE is transferred to the feed water through the surface of the heat exchanger tubes of the built-in steam cooler zone and heats it above the saturation temperature of the heating steam, determined by the vapor pressure in the housing. The part of the superheated steam that enters the deaerator is in direct contact with the heated water and therefore its temperature cannot be higher than the saturation temperature determined by the pressure in the deaerator. (Steam turbine installation K-200-130-3 (6) LMZ, Catalog 18-2-76. Heat exchange equipment. - M.: NIIEINFORMENERGOMASH, sheet 5.)

По совокупности признаков эта тепловая схема является наиболее близкой к заявляемой и принимается за прототип.By the totality of the features, this thermal circuit is the closest to the claimed one and is taken as a prototype.

Недостатком такой схемы, принятой за прототип, является отсутствие использования теплоты перегретого пара, поступающего в деаэратор, для повышения температуры нагреваемой воды до температуры, превышающей температуру насыщения.The disadvantage of this scheme, adopted as a prototype, is the lack of using the heat of superheated steam entering the deaerator to raise the temperature of the heated water to a temperature above the saturation temperature.

Заявляемое решение позволяет повысить экономичность работы тепловой схемы турбоустановки в части подогревателей высокого давления за счет использования в ПВД теплоты от суммарного расхода перегретого пара, поступающего в ПВД и деаэратор, а также устранения тепловых потерь с паром, отводимым из корпуса ПВД совместно с паровоздушной смесью, и увеличения интенсификации теплообмена за счет повышения средней скорости парового потока в межтрубном пространстве ПВД. Кроме того, снижение температуры пара при входе его в деаэратор обеспечивает повышение надежности эксплуатации отдельных элементов конструкции.The claimed solution allows to increase the efficiency of the thermal circuit of the turbine unit in terms of high pressure heaters due to the use of heat in the LDPE from the total consumption of superheated steam entering the LDPE and deaerator, as well as eliminating heat losses with steam removed from the LDPE housing together with the vapor-air mixture, and increasing heat transfer intensification by increasing the average steam flow rate in the annular space of the LDPE. In addition, lowering the temperature of the steam when it enters the deaerator provides increased reliability of operation of individual structural elements.

Предложена тепловая схема паротурбинной установки, включающая турбину, соединенную посредством трубопроводов подвода пара из общей камеры отбора с деаэратором и первым по ходу питательной воды подогревателем высокого давления, а также отдельными трубопроводами - с последующими по ходу питательной воды подогревателями высокого давления, при этом первый по ходу питательной воды подогреватель высокого давления соединен дополнительным трубопроводом подвода пара с деаэратором перед регулирующим клапаном.A thermal scheme of a steam turbine installation is proposed, including a turbine connected through pipelines for supplying steam from a common sampling chamber with a deaerator and the first high-pressure heater along the feed water, as well as individual pipelines, followed by the high-pressure heaters following the feed water, the first along the way feed water heater is connected to an additional high pressure steam supply pipe with a deaerator in front of the control valve.

Изобретение иллюстрируется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

Тепловая схема паротурбинной установки включает турбину 1, соединенную посредством трубопровода 2 подвода пара из камеры отбора с установленной на нем запорной арматурой 3 и регулирующим давление пара клапаном 4 с деаэратором 5 и посредством трубопровода 6 подвода пара из той же камеры отбора с установленной на нем запорной арматурой 7 с первым по ходу питательной воды подогревателем высокого давления 8. Турбина 1 посредством отдельных трубопроводов 9, 10 соединена с последующими по ходу питательной воды подогревателями высокого давления 11, 12. Первый по ходу питательной воды подогреватель высокого давления 8 соединен дополнительным трубопроводом подвода пара 13 с установленной на нем запорной арматурой 14 с деаэратором 5 перед регулирующим клапаном 4.The thermal scheme of the steam turbine installation includes a turbine 1 connected via a steam supply pipe 2 from the selection chamber with shutoff valves 3 installed on it and a steam pressure regulating valve 4 with a deaerator 5 and through a steam supply pipe 6 from the same sampling chamber with shutoff valves installed on it 7 with the first high-pressure heater along the feed water 8. The turbine 1 is connected via separate pipelines 9, 10 to the subsequent high-pressure heaters 11, 12. The first high-pressure heater 8 along the feed water is connected by an additional steam supply pipe 13 with shutoff valves 14 installed on it with a deaerator 5 in front of the control valve 4.

При работе паротурбинной установки перегретый пар из турбины 1 по трубопроводу 6 при открытой задвижке 7 и закрытой задвижке 3 поступает в ПВД 8. Его расход соответствует суммарному расходу пара на ПВД 8 и деаэратор 5. В ПВД 8 вся теплота суммарного расхода перегретого пара используется в зоне встроенного охладителя пара ПВД на увеличение температуры питательной воды выше температуры насыщения греющего пара, определенной при давлении в корпусе ПВД 8. После встроенного охладителя пара пар поступает в зону конденсации, где при повышенных (оптимальных для условий теплопередачи) скоростях происходит его конденсация. Часть пара, предназначенная для подогрева воды в деаэраторе, транзитом проходит через всю поверхность теплообмена ПВД, увеличивая среднюю его скорость, что повышает эффективность процесса теплопередачи, устраняется образование застойных и плохо вентилируемых потоком пара областей, что уменьшает возможность возникновения коррозии внутрикорпусных элементов и повышает из-за отсутствия неконденсирующихся газов эффективность теплообмена. Повышенная вентиляция межтрубного пространства упраздняет необходимость отвода паровоздушной смеси из корпуса и связанных с ним тепловых потерь.During the operation of the steam turbine unit, superheated steam from the turbine 1 through pipeline 6 with the open valve 7 and the closed valve 3 enters the LDPE 8. Its flow rate corresponds to the total steam flow rate to the LDPE 8 and deaerator 5. In LDPE 8, all the heat of the total flow rate of superheated steam is used in the zone a built-in steam cooler of LDPE to increase the temperature of the feed water above the saturation temperature of the heating steam determined at a pressure in the housing of the LDPE 8. After the built-in cooler of steam, the steam enters the condensation zone, where at high (optimal at local speeds for heat transfer), its condensation occurs. The part of the steam intended for heating water in the deaerator in transit passes through the entire heat transfer surface of the LDPE, increasing its average speed, which increases the efficiency of the heat transfer process, eliminates the formation of stagnant and poorly ventilated areas by the steam stream, which reduces the possibility of corrosion of the internal elements and increases for the absence of non-condensable gases, heat transfer efficiency. Increased annular ventilation eliminates the need to divert the vapor-air mixture from the body and the associated heat loss.

После выхода из трубной системы ПВД пар, предназначенный для подогрева воды в деаэраторе 5, через дополнительный трубопровод 13 и открытую задвижку 14 поступает в трубопровод 2 перед регулирующим клапаном 4 и далее в деаэратор.After exiting the pipe system, the LDPE steam intended for heating water in the deaerator 5, through an additional pipe 13 and an open valve 14 enters the pipe 2 in front of the control valve 4 and then into the deaerator.

Относительно низкая температура пара, равная 190-200°С (перед ПВД она может достигать 350-400°С), уменьшает условия эксплуатации деаэратора 5 и повышает надежность его работы.The relatively low temperature of steam, equal to 190-200 ° C (before LDPE it can reach 350-400 ° C), reduces the operating conditions of the deaerator 5 and increases the reliability of its operation.

В случае выхода из работы ПВД закрываются задвижки 7 и 14, открывается задвижка 3 и перегретый пар на период ремонта ПВД поступает в деаэратор 5. В этот же период нагреваемая (питательная) вода по байпасному (не показан) трубопроводу поступает в котел.In the event of the LDPE going out of operation, the valves 7 and 14 are closed, the valve 3 opens and the superheated steam enters the deaerator 5 for the repair period of the LDPE 5. During this period, heated (feed) water enters the boiler through a bypass (not shown) pipe.

Claims

Thermal diagram of a steam turbine installation, including a turbine connected through pipelines for supplying steam from a common sampling chamber with a deaerator and the first high-pressure heater along the feed water, as well as individual pipelines, followed by high-pressure heaters following the feed water, characterized in that the first During feed water, the high-pressure heater is connected by an additional steam supply pipe to the deaerator in front of the control valve.