RU2531681C1

RU2531681C1 - Steam turbine plant

Info

Publication number: RU2531681C1
Application number: RU2013148262/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Григорьевич Орлик; Илья Абрамович Носовицкий; Юлий Яковлевич Качуринер
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2014-10-27

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to power engineering. A steam turbine plant comprising a boiler steam superheater, the main steam pipeline connecting a boiler steam superheater with a turbine comprising a bypass pipeline with a reduction-cooling device installed on it, which connects the main steam pipeline with an inlet to a condenser, the steam space of which is separated by a piping system into input and output parts. In the place of connection of the main and bypass pipelines there is a separator of solid particles, at the same time on the bypass pipeline there is a separator of excessive moisture connected to the output part of the condenser by means of a drainage pipeline with a separator and a sludge accumulator.

EFFECT: stated invention eliminates the possibility of excessive moisture and scale ingress into an input part of the condenser steam space, excluding moist-steam erosion of blades of the last steps of the turbine, hydroabrasive erosion of a rod frame and the piping system of the condenser, and also wear of pump equipment and clogging up of drainages and heat exchangers of the STU by sludge, thus increasing its reliability and cost-effectiveness.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в энергоблоках с паротурбинными установками (ПТУ), имеющими выхлоп в конденсатор.The invention relates to the field of power engineering and can be used in power units with steam turbine units (PTU) having exhaust in a condenser.

Известна паротурбинная установка, включающая пароперегреватель котла, главный паропровод, турбину и конденсатор, паровое пространство которого разделено трубной системой на входную и выходную части, содержащая трубопровод с редукционно-охладительным устройством, байпасирующий турбину в целом или ее отдельные цилиндры (Капелович Б.Э. Эксплуатация паротурбинных установок - М.: Энергоатомиздат, 1985, с.41, рис.2.6 и 2.7).A steam turbine installation is known, including a boiler superheater, a main steam line, a turbine and a condenser, the steam space of which is divided by a pipe system into inlet and outlet parts, containing a pipeline with a reduction and cooling device, bypassing the turbine as a whole or its individual cylinders (B. Kapelovich Operation steam turbine plants - M .: Energoatomizdat, 1985, p. 41, Fig. 2.6 and 2.7).

Недостатком известной ПТУ является проскок твердых частиц окалины из пароперегревателя котла по главному паропроводу в турбину мимо байпаса, что вызывает абразивную эрозию лопаточного аппарата и уплотнений ее первых ступеней, снижая надежность и экономичность ПТУ. Другим недостатком известной ПТУ является попадание во входную часть парового пространства конденсатора избыточной влаги от впрысков редукционно-охладительного устройства (РОУ, БРОУ). Содержащиеся в этой влаге капли засасываются из конденсатора в последние ступени турбины обратными токами пара при пусковых режимах и малых расходах пара, особенно характерных для теплофикационных турбин, что вызывает влажно-паровую эрозию лопаток, еще более снижая надежность и экономичность энергоблока.A disadvantage of the known vocational school is the breakthrough of solid particles of scale from the boiler superheater through the main steam line to the turbine past the bypass, which causes abrasive erosion of the blade apparatus and the seals of its first stages, reducing the reliability and efficiency of the vocational school. Another disadvantage of the known vocational schools is getting into the input part of the steam space of the condenser of excess moisture from the injections of the reduction-cooling device (DOC, BROU). The droplets contained in this moisture are sucked from the condenser to the last stages of the turbine by reverse steam currents at start-up conditions and low steam flow rates, which are especially typical for cogeneration turbines, which causes wet-steam erosion of the blades, further reducing the reliability and efficiency of the power unit.

Известна паротурбинная установка, включающая пароперегреватель котла, главный паропровод, турбину и конденсатор, паровое пространство которого разделено трубной системой на входную и выходную части, содержащая трубопровод с редукционно-охладительным устройством, байпасирующий турбину, причем в месте соединения главного и байпасного трубопроводов расположен сепаратор твердых частиц. Наличие сепаратора позволяет уловить значительную часть окалины из главного паропровода и уменьшить абразивную эрозию лопаточного аппарата и уплотнений первых ступеней турбины (Малозатратные мероприятия, повышающие надежность и экономичность действующих паровых турбин ТЭС и АЭС / Качуринер Ю.Я., Носовицкий И.А., Орлик В.Г. - Теплоэнергетика, 2012, №9, с.37, рис.1).A steam turbine installation is known, including a boiler superheater, a main steam line, a turbine and a condenser, the steam space of which is divided by a pipe system into inlet and outlet parts, containing a pipeline with a reduction and cooling device, a bypass turbine, and a particle separator is located at the junction of the main and bypass pipelines . The presence of a separator allows you to capture a significant part of the scale from the main steam line and reduce the abrasive erosion of the blade apparatus and seals of the first stages of the turbine (Low-cost measures that increase the reliability and efficiency of existing steam turbines of thermal power plants and nuclear power plants / Kachuriner Yu.Ya., Nosovitsky I.A., Orlik V .G. - Heat Power Engineering, 2012, No. 9, p. 37, Fig. 1).

По совокупности признаков эта известная паротурбинная установка является наиболее близкой к заявленной и принята за прототип.By the totality of the features, this known steam turbine installation is the closest to the declared one and adopted as a prototype.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является попадание во входной паровой объем конденсатора через байпасный трубопровод избыточной капельной влаги от впрысков редукционно-охладительного устройства (РОУ, БРОУ). Избыточная влага, имеющая благодаря сепаратору повышенное содержание окалины, попадающей в байпас из пароперегревателя котла, вызывает гидроабразивную эрозию стержневого каркаса и трубной системы конденсатора, износ насосного оборудования и засорение теплообменников и дренажей. Основной же негатив от избытка капельной влаги, увлекаемой из конденсатора обратными токами пара при пусках и при малых расходах пара, особенно характерных для теплофикационных турбин - эрозия лопаток последних ступеней турбины, что еще более снижает надежность и экономичность ПТУ.A disadvantage of the known device adopted for the prototype is the ingress of excess droplet moisture from the injections of a reduction-cooling device (ROW, BROW) into the input steam volume of the condenser through the bypass pipeline. Excess moisture, which, due to the separator, has a high content of scale falling into the bypass from the boiler superheater, causes waterjet erosion of the core frame and the condenser pipe system, wear of pumping equipment and clogging of heat exchangers and drains. The main negative from the excess droplet moisture carried away from the condenser by the return steam currents at start-ups and at low steam flow rates, which are especially characteristic for cogeneration turbines, is the erosion of the blades of the last stages of the turbine, which further reduces the reliability and efficiency of the technical and vocational schools.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым. При этом предложенное изобретение не вытекает явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, as well as identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a technical solution characterized by signs identical or equivalent to those proposed. However, the proposed invention does not follow explicitly from the prior art, as determined by the applicant.

Определение из выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков позволило установить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к рассматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.The determination of the identified analogues of the prototype as the closest technical solution for the totality of features made it possible to establish in the claimed device a combination of significant distinguishing features in relation to the technical result considered by the applicant, as set forth in the following claims.

Заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность и экономичность энергоблока при малых расходах пара через последние ступени турбины за счет введения в предлагаемую пусковую схему паротурбинной установки следующих элементов, существенно отличающих ее от аналогов и прототипа и устраняющих их эксплуатационные недостатки, а именно: наличие сепаратора избыточной влаги в байпасном трубопроводе, наличие дренажного трубопровода, транспортирующего избыточную влагу с окалиной в выходную часть парового пространства конденсатора, откуда эта влага не может вызвать гидроабразивную эрозию его стержневого каркаса и трубной системы, а главное - не сможет попасть в обратные токи пара и вызвать эрозию лопаток последних ступеней, наличие отделителя и накопителя шлама, устраняющих попадание окалины в основной конденсат, что исключает износ насосного оборудования и засорение теплообменников и дренажей.The claimed technical solution allows to increase the reliability and efficiency of the power unit at low steam flow rates through the last stages of the turbine by introducing the following elements into the proposed start-up scheme of the steam turbine installation, which significantly distinguishes it from analogs and the prototype and eliminates their operational disadvantages, namely: the presence of an excess moisture separator in bypass pipeline, the presence of a drainage pipeline transporting excess moisture with scale to the outlet of the steam and, from where this moisture cannot cause hydroabrasive erosion of its core frame and pipe system, and most importantly, it will not be able to get into the return currents of steam and cause erosion of the blades of the last stages, the presence of a separator and sludge accumulator, eliminating the ingress of scale into the main condensate, which eliminates wear pumping equipment and clogging of heat exchangers and drains.

Предложена паротурбинная установка, включающая пароперегреватель котла, главный паропровод, соединяющий пароперегреватель котла с турбиной, содержащая байпасный трубопровод с установленным на нем редукционно-охладительным устройством, соединяющий главный паропровод с входом в конденсатор, паровое пространство которого разделено трубной системой на входную и выходную части. В месте соединения главного и байпасного трубопроводов расположен сепаратор твердых частиц, при этом на байпасном трубопроводе установлен сепаратор избыточной влаги, соединенный с выходной частью конденсатора посредством дренажного трубопровода с отделителем и накопителем шлама.A steam turbine installation is proposed that includes a boiler superheater, a main steam line connecting the boiler superheater to a turbine, containing a bypass pipe with a reduction and cooling device installed on it, connecting the main steam pipe with the condenser inlet, the steam space of which is divided by the pipe system into the input and output parts. A particulate separator is located at the junction of the main and bypass pipelines, while an excess moisture separator is installed on the bypass piping, connected to the outlet of the condenser via a drainage pipe with a separator and a sludge accumulator.

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

Паротурбинная установка (ПТУ) включает пароперегреватель 1 котла, главный паропровод 2, турбину 3. Главный паропровод 2 соединен с конденсатором 4. Паровое пространство конденсатора 4 разделено трубной системой 5 на входную 6 и выходную 7 части. Главный паропровод 2 соединен с входной частью 6 парового пространства конденсатора 4 трубопроводом 8, байпасирующим турбину 3. На байпасном трубопроводе 8 расположено редукционно-охладительное устройство 9 (например, РОУ или быстродействующее - БРОУ). В месте соединения главного 2 и байпасного 8 трубопроводов расположен сепаратор 10 твердых частиц. Байпасный трубопровод 8 соединен с выходной частью 7 конденсатора 4 посредством дренажного трубопровода 11. В месте соединения байпасного 8 и дренажного 11 трубопроводов установлен сепаратор 12 избыточной влаги, с отделителем 13 и накопителем 14 шлама.The steam turbine installation (PTU) includes a superheater 1 of the boiler, the main steam line 2, the turbine 3. The main steam line 2 is connected to the condenser 4. The vapor space of the condenser 4 is divided by the pipe system 5 into the input 6 and output 7 parts. The main steam line 2 is connected to the input part 6 of the vapor space of the condenser 4 by a pipe 8, bypassing the turbine 3. On the bypass pipe 8 there is a reduction and cooling device 9 (for example, ROW or high-speed - BROW). At the junction of the main 2 and bypass 8 pipelines there is a separator 10 of solid particles. The bypass pipe 8 is connected to the output part 7 of the condenser 4 by means of a drain pipe 11. At the junction of the bypass 8 and drain 11 pipes, an excess moisture separator 12 is installed, with a separator 13 and a sludge accumulator 14.

Паротурбинная установка (ПТУ) работает следующим образом.Steam turbine installation (PTU) works as follows.

Твердые частицы окалины, образующейся на внутренних стенках трубок пароперегревателя 1 работающего котла, при пуске ПТУ отделяются от стенок и выносимой паром в главный паропровод 2, но не попадают в турбину 3, так как отделяются сепаратором 10, откуда отводятся байпасом 8 при включении расположенного на нем редукционно-охладительного устройства 9, после которого окалина вместе с избыточной влагой в заявленной ПТУ отделяются сепаратором 12, откуда отводятся дренажным трубопроводом 11 в отделитель 13, направляющий шлам в накопитель 14, а очищенную воду - в выходную часть 7 парового пространства конденсатора 4.The solid particles of the scale formed on the inner walls of the tubes of the superheater 1 of the working boiler, when starting up the heat exchanger, are separated from the walls and carried out by steam into the main steam line 2, but do not enter the turbine 3, since they are separated by a separator 10, from where they are discharged by bypass 8 when switching on located on it reduction and cooling device 9, after which the scale together with excess moisture in the declared vocational school are separated by a separator 12, from where they are discharged by a drainage pipe 11 to a separator 13, which directs the sludge to the accumulator 14, and is cleaned water - in the output part 7 of the vapor space of the condenser 4.

Таким образом, отличительные элементы заявленной паротурбинной установки (11, 12, 13 и 14) устраняют недостатки аналогов и прототипа, т.к. не допускают попадания избыточной влаги и окалины во входную часть 6 парового пространства конденсатора 4, исключая влажно-паровую эрозию лопаток последних ступеней турбины 3, гидроабразивную эрозию стержневого каркаса и трубной системы 5 конденсатора 4, а также износ насосного оборудования и засорение шламом дренажей и теплообменников. Тем самым повышается надежность и экономичность эксплуатации ПТУ.Thus, the distinctive elements of the claimed steam turbine installation (11, 12, 13 and 14) eliminate the disadvantages of analogues and prototype, because do not allow excess moisture and scale to enter the input part 6 of the vapor space of the condenser 4, excluding wet-steam erosion of the blades of the last stages of the turbine 3, hydroabrasive erosion of the core frame and pipe system 5 of the condenser 4, as well as wear of pumping equipment and clogging of drainage and heat exchangers with sludge. This increases the reliability and efficiency of operation of vocational schools.

Claims

A steam turbine installation including a boiler superheater, a main steam line connecting the boiler superheater to a turbine, containing a bypass pipe with a reduction and cooling device installed on it, connecting the main steam pipe with the condenser inlet, the steam space of which is divided by the pipe system into input and output parts, and into at the junction of the main and bypass pipelines, a particulate separator is located, characterized in that a separator is installed on the bypass piping and redun- dant moisture coupled with an output part of the condenser through a drain pipe and the accumulator sludge separator.