RU2358122C1

RU2358122C1 - Steam turbine plant

Info

Publication number: RU2358122C1
Application number: RU2007141533/06A
Authority: RU
Inventors: Леонид Арсеньевич Хоменок (RU); Леонид Арсеньевич Хоменок; Инна Сергеевна Леонова (RU); Инна Сергеевна Леонова; Виктор Владимирович Божко (RU); Виктор Владимирович Божко; Ирина Васильевна Чикилева (RU); Ирина Васильевна Чикилева; Игорь Вадимович Зайцев (RU); Игорь Вадимович Зайцев
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2009-06-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: steam turbine plant comprises steam generator, steam turbine connected to it by means of live steam pipeline with cylinders of high and medium pressure, at that the latter have bleeds, and also rotors and stators arranged with cavities for cooling of their high-temperature sections, at that in lines of cooling steam supply to cavities of high and medium pressure ejectors are installed, which are connected by working steam inlet of ejectors to live steam pipeline, and by suction of ejectors - to turbine bleed pipelines. Suggested technical solution makes it possible to produce steam with required parametres for cooling of thermally stressed units of turbine in all operational modes without permanent additional control of its flow rate.

EFFECT: simplified design of cooling system, increased reliability, reduced metal intensity and cost.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в турбинах, имеющих внутреннее уплотнение ротора и работающих в блоках с прямоточными и барабанными котлами.The invention relates to the field of power engineering and can be used in turbines having an internal rotor seal and operating in blocks with direct-flow and drum boilers.

Известна паротурбинная установка, содержащая парогенератор со встроенным сепаратором и турбину с двустенным корпусом, центральным подводом пара и внутренним уплотнением ротора (Рыжков В.К. и др. Паровая турбина К-1200-240-3 ЛМЗ-Теплоэнергетика, 1976, №5, с.4).A steam turbine installation is known, comprising a steam generator with an integrated separator and a turbine with a double-walled casing, a central steam supply and an internal rotor seal (Ryzhkov V.K. et al. Steam turbine K-1200-240-3 LMZ-Teploenergetika, 1976, No. 5, s .four).

Недостатком известной установки является то, что ротор в зоне промежуточного уплотнения омывается смесью свежего пара и пара, поступающего из камеры регулирующей ступени, что снижает экономичность турбоустановки, так как этот пар не работает в первом потоке цилиндра высокого давления (ЦВД). Кроме того, для уменьшения скорости развития термоусталостных трещин на поверхности ротора, возникающих на переходных режимах, увеличивают продолжительность пусковых неэкономичных режимов, что ухудшает маневренность паротурбинной установки и снижает ее экономические показатели.A disadvantage of the known installation is that the rotor in the area of the intermediate seal is washed with a mixture of fresh steam and steam coming from the chamber of the control stage, which reduces the efficiency of the turbine, since this steam does not work in the first stream of the high-pressure cylinder (CVP). In addition, to reduce the rate of development of thermal fatigue cracks on the surface of the rotor arising in transient conditions, increase the duration of starting uneconomical modes, which impairs the maneuverability of the steam turbine installation and reduces its economic performance.

Известна также паротурбинная установка, включающая парогенератор, подсоединенную к нему посредством трубопровода свежего пара паровую турбину с цилиндрами высокого и среднего давления, причем последние имеют роторы и статоры, выполненные с полостями для охлаждения их высокотемпературных участков, а также паро-паровой теплообменник, соединенный входом по греющей среде с трубопроводом свежего пара, а выходом ее - с полостями для охлаждения цилиндра высокого давления. Входом нагреваемой среды паро-паровой теплообменник соединен с одним из паровых отборов цилиндра высокого давления, а выходом ее - с полостями цилиндра среднего давления паровой турбины (RU 2053377, МПК: F01K 17/04, опубликован 27.01.96).A steam turbine installation is also known, including a steam generator, a steam turbine connected to it via a fresh steam pipeline with high and medium pressure cylinders, the latter having rotors and stators made with cavities for cooling their high-temperature sections, as well as a steam-steam heat exchanger connected by an inlet heating medium with a fresh steam pipeline, and its outlet with cavities for cooling a high-pressure cylinder. By the inlet of the heated medium, the steam-steam heat exchanger is connected to one of the steam taps of the high-pressure cylinder, and its output is connected to the cavities of the medium-pressure cylinder of the steam turbine (RU 2053377, IPC: F01K 17/04, published January 27, 1996).

Недостатком этой схемы является прямая зависимость требуемого расхода пара из отбора ЦВД на паро-паровой теплообменник (ППТО) от расхода и требуемых параметров (особенно t°) пара, подаваемого на охлаждение ЦВД. При этом весь расход нагреваемой среды теплообменника не работает в части ступеней ЦВД, и расход пара из линии горячего промперегрева, подводимый для получения нужной температуры охлаждающего пара на цилиндр среднего давления (ЦСД), не работает в части ступеней ЦСД.The disadvantage of this scheme is the direct dependence of the required steam flow from the selection of the HPP to the steam-steam heat exchanger (PPHE) on the flow rate and the required parameters (especially t °) of the steam supplied for cooling the HPP. At the same time, the entire flow rate of the heated medium of the heat exchanger does not work in part of the CVP stages, and the steam flow from the hot superheat line, supplied to obtain the desired temperature of the cooling steam to the medium-pressure cylinder (CSD), does not work in part of the CVD stages.

Кроме того, примененный в схеме паро-паровой теплообменник имеет высокую стоимость из-за сложности его изготовления и большой металлоемкости.In addition, the steam-steam heat exchanger used in the circuit has a high cost due to the complexity of its manufacture and large metal consumption.

Заявляемое техническое решение позволяет получать пар необходимых параметров для охлаждения термонапряженных узлов турбины на всех эксплуатационных режимах без постоянного дополнительного регулирования его расхода. При этом существенно упрощается конструкция системы охлаждения, что приводит к повышению ее надежности, снижению металлоемкости и стоимости.The claimed technical solution allows to obtain a pair of necessary parameters for cooling thermally stressed turbine units at all operating conditions without constant additional regulation of its flow. At the same time, the design of the cooling system is greatly simplified, which leads to an increase in its reliability, reduction in metal consumption and cost.

Предложена паротурбинная установка, включающая парогенератор, подсоединенную к нему посредством трубопровода свежего пара паровую турбину с цилиндрами высокого и среднего давления, причем последние имеют отборы, а также роторы и статоры, выполненные с полостями для охлаждения их высокотемпературных участков, при этом на линиях подвода охлаждающего пара в полости цилиндров высокого и среднего давления установлены эжекторы, соединенные по входу рабочего пара эжекторов с трубопроводом свежего пара, а по всасу эжекторов - с трубопроводами отборов турбины.A steam turbine installation is proposed, including a steam generator, a steam turbine connected to it via a fresh steam pipeline with high and medium pressure cylinders, the latter having selections, as well as rotors and stators made with cavities for cooling their high-temperature sections, while on the cooling steam supply lines ejectors are installed in the cavity of the high and medium pressure cylinders, connected at the input of the working pair of ejectors with a fresh steam pipeline, and at the inlet of the ejectors - with pipelines and turbine selections.

На чертеже представлена паротурбинная установка.The drawing shows a steam turbine installation.

Паротурбинная установка включает парогенератор 1 и паровую турбину с цилиндрами высокого (ЦВД) 2 и среднего (ЦСД) 3 давления. Турбина соединена с парогенератором паропроводом 4 свежего пара и имеет эжекторы 5 и 6, подключенные через сопла 7 рабочего пара и трубопровод 8 к паропроводу 4 за блоком стопорно-регулирующих клапанов 9. Всасы 10 обоих эжекторов 5 и 6 соединены трубопроводом 11 с паропроводом холодного промперегрева 12 за обратным клапаном 13. Выхлоп эжектора 5 трубопроводом 14 соединен с полостями для охлаждения 15 ЦВД 2, а выхлоп эжектора 6 трубопроводом 16 - с полостями 17 ЦСД 3. На трубопроводах подачи рабочего пара к эжекторам 5 и 6, трубопроводах всаса и подачи охлаждающего пара от эжекторов 5 и 6 установлены дроссельные шайбы 18, имеющие байпасы с вентилями 19.The steam turbine installation includes a steam generator 1 and a steam turbine with cylinders of high (CVP) 2 and medium (TsSD) 3 pressure. The turbine is connected to the steam generator by a fresh steam line 4 and has ejectors 5 and 6 connected through a nozzle 7 of the working steam and a pipe 8 to the steam line 4 behind the block of shut-off and control valves 9. The pumps 10 of both ejectors 5 and 6 are connected by a pipe 11 to the cold superheat 12 behind the non-return valve 13. The ejector exhaust 5 by a pipe 14 is connected to the cooling cavities 15 of the CVP 2, and the ejector exhaust 6 by a pipe 16 to the cavities 17 of the DSP 3. On the working steam supply pipelines to the ejectors 5 and 6, the suction and cooling pipelines Throttle washers 18 are installed from the ejectors 5 and 6, having bypasses with valves 19.

Паротурбинная установка работает следующим образом. При работе паротурбиной установки на всех эксплуатационных режимах, включая пусковые, часть свежего пара из паропровода 4 отбирается после блока стопорно-регулирующих клапанов 9 и поступает в качестве рабочего пара в сопла 7 эжекторов 5 и 6. На всасы эжекторов 5 и 6 подается пар из линии холодного промперегрева 12, взятый по ходу пара за обратным клапаном 13.Steam turbine works as follows. When the steam turbine unit is operating in all operating modes, including starting ones, part of the fresh steam from the steam line 4 is selected after the block of stop-control valves 9 and enters as nozzles into the nozzles 7 of the ejectors 5 and 6. Steam from the line is fed to the suction port of the ejectors 5 and 6 cold overheating 12 taken along the steam behind the check valve 13.

В эжекторах 5 и 6 происходит нагрев пара холодного промперегрева до требуемых температур, после чего охлаждающий пар поступает в полости охлаждения ЦВД 2 и ЦСДЗ.In the ejectors 5 and 6, the steam of cold industrial superheating is heated to the required temperatures, after which the cooling steam enters the cooling cavity of CVP 2 and TsSDZ.

Выбор «коэффициента эжекции» и соотношения конструктивных размеров эжекторов 5 и 6 зависит от требуемых расходов и параметров охлаждающего пара. Для повышение давления охлаждающего пара на подаче эжектора 6 используется его диффузорная часть. Дроссельные шайбы 18, установленные на всех паропроводах подачи и отвода пара эжекторов 5 и 6, ограничивают требуемые расходы пара и их соотношение, а имеющиеся на них байпасы и вентили 19 используются для первоначальной настройки системы охлаждения на номинальном режиме. Последующая работа системы охлаждения ведется в автоматическом режиме на всех нагрузках, включая пуски и остановы. Для оценки работы системы охлаждения и ее эффективности предусматривается установка термопар в местах, отражающих охлаждающий эффект системы, например в соответствующих камерах уплотнений (не показаны). Вместо двух эжекторов может быть установлен один двухступенчатый эжектор, рабочим паром второй ступени которого может служить тот же свежий пар либо пар с выхлопа первой ступени.The choice of the “ejection coefficient" and the ratio of the structural dimensions of the ejectors 5 and 6 depends on the required flow rates and parameters of the cooling steam. To increase the pressure of the cooling steam at the feed of the ejector 6, its diffuser part is used. Throttle washers 18 installed on all steam pipelines for supplying and removing steam from the ejectors 5 and 6 limit the required steam flow rates and their ratio, and the bypasses and valves 19 available on them are used for initial adjustment of the cooling system in nominal mode. Subsequent operation of the cooling system is carried out automatically at all loads, including starts and stops. To evaluate the operation of the cooling system and its effectiveness, thermocouples are installed in places that reflect the cooling effect of the system, for example, in the corresponding seal chambers (not shown). Instead of two ejectors, one two-stage ejector can be installed, the working steam of the second stage of which can be the same fresh steam or steam from the exhaust of the first stage.

Claims

A steam turbine installation including a steam generator, a steam turbine connected to it via a fresh steam pipeline with high and medium pressure cylinders, the latter having selections, as well as rotors and stators made with cavities for cooling their high-temperature sections, characterized in that on the cooling supply lines steam in the cavity of the cylinders of high and medium pressure ejectors are installed, connected at the input of the working pair of ejectors with a pipeline of fresh steam, and at the inlet of the ejectors with a pipeline E selections turbine.