RU2760424C1 - Air condensing plant and method of its operation at start-up at minimum steam flow and negative cooling air temperatures - Google Patents
Air condensing plant and method of its operation at start-up at minimum steam flow and negative cooling air temperatures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760424C1 RU2760424C1 RU2021110373A RU2021110373A RU2760424C1 RU 2760424 C1 RU2760424 C1 RU 2760424C1 RU 2021110373 A RU2021110373 A RU 2021110373A RU 2021110373 A RU2021110373 A RU 2021110373A RU 2760424 C1 RU2760424 C1 RU 2760424C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- line
- air
- gases
- condensate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
- F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
- F28B1/06—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики, в частности, к воздушно-конденсационным установкам паровых турбин, предназначено для конденсации пара и может использоваться в теплосиловых установках различной мощности энергетической, нефтяной, газовой и химической промышленности, а также на заводах по сжиганию твердых коммунальных отходов (мусора).The invention relates to the field of energy, in particular, to air-condensing units of steam turbines, is intended for condensation of steam and can be used in thermal power plants of various capacities in the energy, oil, gas and chemical industries, as well as in factories for the incineration of municipal solid waste (garbage) ...
На многих типах промышленных объектов, таких, например, как электростанции, конденсация пара осуществляется как неотъемлемая часть замкнутого парового цикла.In many types of industrial facilities, such as power plants, steam condensation occurs as an integral part of a closed steam cycle.
Для конденсации пара, выходящего из паровой турбины, используются градирни как сухого, так и мокрого типа. Поскольку системы, использующие мокрый способ охлаждения, потребляют значительное количество охлаждающей воды, то системы, использующие сухой способ охлаждения, занимают все большую долю рынка, поскольку они позволяют экономит водные ресурсы. В частности, воздушные конденсаторы с принудительной подачей сухого воздуха, состоящие из множества теплообменников из оребренных трубок, известны достаточно давно. В отличие от систем, использующих мокрый способ охлаждения, отличающихся наличием вторичного контура водяного охлаждения, подобные системы являются системами «прямого» осушения, в которых пар непосредственно конденсируется на теплообменниках из оребренных трубок за счет воздушного охлаждения.Both dry and wet cooling towers are used to condense the steam leaving the steam turbine. As wet cooling systems consume a significant amount of cooling water, dry cooling systems are gaining market share as they conserve water resources. In particular, dry air forced draft air condensers, consisting of a plurality of finned tube heat exchangers, have been known for a long time. Unlike wet cooling systems, which have a secondary water cooling circuit, these systems are “direct” dehumidification systems in which steam is directly condensed on finned tube heat exchangers by air cooling.
Несмотря на коммерческий успех, на протяжении многих лет, одним из недостатков конденсаторов с прямым воздушным охлаждением является расход электроэнергии для обеспечения работы вентиляторов, а также шум, создаваемый вентиляторами, который в большинстве случаев является нежелательным.Despite the commercial success over the years, one of the drawbacks of direct air cooled condensers is the energy consumption to run the fans and the noise generated by the fans, which is generally undesirable.
Другим недостатком систем является также более высокая инвестиционная стоимость по сравнению с «мокрыми» градирнями.Another disadvantage of the systems is also the higher investment cost compared to wet cooling towers.
Применение воздушно-конденсационных установок для паротурбинных установок рассматривается в настоящее время в качестве обоснованной и перспективной альтернативы использования конденсаторов с водяным охлаждением. Однако при разработке и создании воздушно-конденсационных установок остается значительное количество требующих решения проблем, связанных с их эффективностью и надежностью работы. К таким проблемам относятся: неравномерность распределения тепловых потоков на поверхности конденсатора, замерзание основного конденсата в трубах с последующим их разрушением при отрицательных температурах наружного воздуха, загрязнение оребренных поверхностей труб и др.The use of air-condensing units for steam turbine units is currently considered as a reasonable and promising alternative to the use of water-cooled condensers. However, in the development and creation of air-condensing units, there remains a significant number of problems requiring solution related to their efficiency and reliability of operation. Such problems include: uneven distribution of heat fluxes on the surface of the condenser, freezing of the main condensate in the pipes, followed by their destruction at negative outside temperatures, contamination of the finned surfaces of the pipes, etc.
Ввиду вышеизложенного, несмотря на то, что существующие системы охлаждения успешно зарекомендовали себя, существует потребность в других типах конденсаторов пара с воздушным охлаждением, позволяющих в отдельных случаях снизить уровень шума, себестоимость и/или энергопотребление, обеспечивая при этом такой же уровень безопасности, как и прежде.In view of the above, despite the fact that existing refrigeration systems have successfully proven themselves, there is a need for other types of air-cooled steam condensers, which in some cases can reduce noise level, cost and / or energy consumption, while ensuring the same level of safety as before.
Известна воздушно-конденсационная установка, содержащая поверхность теплообменника с вертикальными и наклонными теплообменными трубами, внутри которых происходит конденсация пара, коллектор подвода пара, размещенный под поверхностью теплообменника, патрубок слива конденсата, коллектор подвода пара имеет постоянный уклон в сторону патрубка для слива конденсата, который присоединен в нижней точке указанного коллектора (RU 2131104, F28B 1/06, опубликовано 27.05.1999).Known air-condensing unit containing the surface of the heat exchanger with vertical and inclined heat exchange tubes, inside which condensation of steam occurs, a steam supply collector located under the surface of the heat exchanger, a condensate drain pipe, a steam supply collector has a constant slope towards the condensate drain pipe, which is connected at the lowest point of the specified collector (RU 2131104, F28B 1/06, published 05/27/1999).
Недостатком указанной установки является низкая эффективность ее работы.The disadvantage of this installation is the low efficiency of its work.
Известна воздушно-конденсационная установка, содержащая поверхность теплообмена с конденсацией пара внутри труб, патрубок отвода пара, отсоса парогазовой смеси и промежуточный коллектор, при этом к промежуточному коллектору подведена линия с вентилем дополнительного подвода пара (RU 2116598, F28B 1/06, опубликовано 27.07.1998).Known air-condensing unit containing a heat exchange surface with condensation of steam inside the pipes, a branch pipe for removing steam, suction of a vapor-gas mixture and an intermediate collector, while a line with a valve for additional steam supply is connected to the intermediate collector (RU 2116598, F28B 1/06, published 27.07. 1998).
Недостатком является то, что запуск в работу такой установки при отрицательных температурах наружного воздуха сопряжен с рисками замерзания пара и образования льда в поверхностях теплообмена и линиях конденсата с последующим разрушением оборудования.The disadvantage is that the start-up of such an installation at negative outside temperatures is associated with the risk of steam freezing and ice formation in the heat exchange surfaces and condensate lines, followed by the destruction of the equipment.
Известен комбинированный конденсатор с воздушным охлаждением, содержащий паровоздушный теплообменник, состоящий из оребренных снаружи труб, пригодный для частичной непосредственной конденсации среды в парообразном состоянии наружным воздухом, при этом в теплообменник проходит пар из верхней распределительной камеры и до нижней камеры, в которой собирается количество конденсата, соответствующее конденсированному пару, и пар, который еще не сконденсировался (патент РФ №2317500, МПК F28B 1/06, опубликовано 20.02.2008).Known is a combined air-cooled condenser containing a steam-air heat exchanger consisting of pipes finned outside, suitable for partial direct condensation of a medium in a vaporous state with outside air, while steam from the upper distribution chamber passes into the heat exchanger and to the lower chamber, in which the amount of condensate is collected, corresponding to condensed steam, and steam that has not yet condensed (RF patent No. 2317500, IPC F28B 1/06, published on 20.02.2008).
Недостатком такой конструкции является неравномерная конденсация пара и недостаточно высокая производительность установки.The disadvantage of this design is the uneven condensation of steam and insufficiently high productivity of the installation.
Известен способ конденсации с воздушным охлаждением, характеризующийся тем, что используют трубчатый кожух с открытой верхней частью и открытой нижней частью для создания естественной циркуляции потока охлаждающего воздуха, используют кольцо из охлаждающих панелей, расположенных, в целом, вертикально и под углом друг к другу, при этом каждый пучок труб содержит основную конденсационную область и вторую конденсационную область (патент РФ №2515324, МПК F28B 1/06, опубликовано 10.05.2014).The known method of condensation with air cooling, characterized in that they use a tubular casing with an open upper part and an open lower part to create a natural circulation of the flow of cooling air, use a ring of cooling panels located generally vertically and at an angle to each other, with each tube bundle contains a main condensation area and a second condensation area (RF patent No. 2515324, IPC F28B 1/06, published on 05/10/2014).
Недостатком данного способа является то, что из-за локальных изменений в окружающем воздухе, в результате ветра или иных причин, системы охлаждения с естественной циркуляцией в отдельных случаях не способны обеспечивать бесперебойное охлаждение вторичного конденсатора, тогда как охлаждение отдельных секций основного конденсатора по-прежнему происходит. Это может приводить не только к скоплению инертных газов и снижению эффективности, но и также ускорять коррозию трубок и создавать опасность промерзания трубок при отрицательных температурах.The disadvantage of this method is that due to local changes in the ambient air, as a result of wind or other reasons, cooling systems with natural circulation in some cases are not able to provide uninterrupted cooling of the secondary condenser, while cooling of individual sections of the main condenser still occurs ... This can lead not only to the accumulation of inert gases and a decrease in efficiency, but also to accelerate the corrosion of the tubes and create a danger of freezing of the tubes at negative temperatures.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание воздушно-конденсационной установки и способа ее работы при пусках при минимальном расходе пара и отрицательных температурах охлаждающего воздуха, которая обеспечивает эффективное проведение процесса равномерного распределения тепловых потоков на поверхности конденсатора, а также надежную работу применяемого оборудования в холодный период года и исключение замерзания конденсата в воздушно-конденсационной установке при пуске и работе установки с минимальным расходом пара.The technical problem to be solved by the present invention is to create an air-condensing unit and a method for its operation during start-ups with a minimum steam consumption and negative temperatures of the cooling air, which ensures an efficient process of uniform distribution of heat fluxes on the condenser surface, as well as reliable operation of the applied equipment during the cold period of the year and the elimination of freezing of condensate in the air-condensing unit during start-up and operation of the unit with a minimum steam consumption.
Поставленная задача решается за счет того, что в воздушно-конденсационной установке, включающей в себя основной паропровод, поверхности теплообмена, вентиляторную группу, металлоконструкции, линию удаления несконденсированных газов, устройство удаления несконденсированных газов, коллектор пара, коллектор конденсата, бак конденсата, дополнительную линию удаления несконденсированных газов, к основному паропроводу подключены линия прогрева с установленным на ней отсечным клапаном, и дополнительная линия удаления несконденсированных газов с установленным на ней отсечным клапаном.The problem is solved due to the fact that in an air-condensing unit, which includes the main steam line, heat exchange surfaces, a fan group, metal structures, a line for removing non-condensed gases, a device for removing non-condensed gases, a steam collector, a condensate collector, a condensate tank, an additional non-condensed gases, a heating line with a shut-off valve installed on it, and an additional line for removing non-condensed gases with a shut-off valve installed on it are connected to the main steam pipeline.
Также поставленная задача решается за счет того, что в способе работы при пусках при минимальном расходе пара и отрицательных температурах охлаждающего воздуха, предусматривающем подачу влажного пара после паровой турбины на конденсаторную и дефлегматорную поверхности теплообмена, отвод тепла конденсации, охлаждение пара воздухом с последующей конденсацией, удаление несконденсированных газов, изменяется направление движения среды в поверхностях теплообмена по отношению к охлаждающему воздуху на линии прогрева и дополнительной линии удаления несконденсированных газов за счет открытия и закрытия клапанов при минимальном расходе пара равном 15%.Also, the task is solved due to the fact that in the method of operation during start-ups with a minimum steam consumption and negative temperatures of the cooling air, which provides for the supply of wet steam after the steam turbine to the condenser and dephlegmator heat exchange surfaces, removal of condensation heat, cooling of steam with air followed by condensation, removal non-condensed gases, the direction of movement of the medium in the heat exchange surfaces changes in relation to the cooling air on the heating line and an additional line for removing non-condensed gases by opening and closing the valves with a minimum steam consumption of 15%.
Использование таких решений позволит обеспечить равномерный прогрев коллектора пара, что позволит предотвратить возможность образования льда на поверхности теплообмена, коллекторе и трубах конденсата, и дальнейшее разрушение, связанное с таким заледенением.The use of such solutions will ensure uniform heating of the steam collector, which will prevent the possibility of ice formation on the heat exchange surface, collector and condensate pipes, and further destruction associated with such icing.
Предлагаемое изобретение реализуется при помощи воздушно-конденсационной установки, показанной на фиг. 1-2.The invention is implemented using the air condensing unit shown in FIG. 1-2.
На фиг. 1 представлена работа воздушно-конденсационной установки при положительных температурах наружного воздуха, который используется в качестве охлаждающей среды.FIG. 1 shows the operation of an air-condensing unit at positive outside temperatures, which is used as a cooling medium.
На фиг. 2 представлена работа воздушно-конденсационной установки при отрицательных температурах охлаждающего воздуха во время пуска установки и расходах пара равным 15%.FIG. 2 shows the operation of the air-condensing unit at negative temperatures of the cooling air during the start-up of the unit and the steam flow rate equal to 15%.
Воздушно-конденсационная установка включает основной паропровод 1, линию прогрева 2, конденсатную поверхность теплообмена 3, дефлегматорную поверхность теплообмена 4, вентиляторную группу 5, металлоконструкции 6, линии удаления несконденсированных газов 7, дополнительная линия удаления несконденсированных газов 8, клапан запорный на основной линии паропровода 9, клапан запорный 10 (отсечной клапан) на линии прогрева 2, клапан запорный 11 (отсечной клапан) на дополнительной линии удаления несконденсированных газов 8, устройство удаления несконденсированных газов 12, коллектор пара 13, коллектор конденсата 14, бак конденсата 15.The air-condensing unit includes a
Воздушно-конденсационная установка работает следующим образом.Air condensing unit works as follows.
При положительных температурах наружного воздуха, который используется в качестве охлаждающей среды, влажный пар после паровой турбины по основному паропроводу 1 (Фиг. 1) через открытый клапан 9 поступает в коллектор пара 13 и затем в воздушно-конденсационную установку на конденсаторную поверхность теплообмена 3. Охлаждающий воздух поступает к поверхностям 3 и 4 под действием вентиляторной группы 5 и тем самым отводит тепло конденсации. Образовавшийся конденсат в результате конденсации большей части пара стекает под действием силы тяжести в коллектор конденсата 14, при этом образовавшиеся несконденсированные газы и оставшаяся часть пара поступают в дефлегматорную поверхность теплообмена 4, где происходит конденсация оставшейся части пара, а несконденсированные газы удалятся с помощью устройства удаления несконденсированных газов 12, при этом клапан запорный 11 на дополнительной линии удаления несконденсированных газов 8 находится в закрытом положении.At positive temperatures of the outside air, which is used as a cooling medium, the wet steam after the steam turbine through the main steam line 1 (Fig. 1) through the open valve 9 enters the steam collector 13 and then into the air-condensing unit on the condenser heat exchange surface 3. Cooling the air enters the surfaces 3 and 4 under the action of the fan group 5 and thereby removes the condensation heat. The resulting condensate as a result of condensation of most of the steam flows under the action of gravity into the condensate collector 14, while the formed non-condensed gases and the rest of the steam enter the reflux heat exchange surface 4, where the remaining part of the steam condenses, and the non-condensed gases are removed using a device for removing non-condensed gases 12, while the shut-off valve 11 on the additional line for removing non-condensed gases 8 is in the closed position.
При отрицательных температурах охлаждающего воздуха во время пуска установки и расходах пара 15% в воздушно-конденсационной установке закрывается клапан запорный на основной линии паропровода 9 (Фиг. 2) и весь пар поступает через линию прогрева 2 в коллектор конденсата 14. Для обеспечения равномерного прогрева воздушно-конденсационной установки открывается клапан запорный 11 на линии дополнительного отвода несконденсированных газов 8 и поверхности теплообмена начинают работать в дефлегматорном режиме. При достижении температуры несконденсированных газов плюс 36°С и увеличения расхода пара выше 15% происходит переход работы воздушно-конденсационной установки в штатный режим путем последовательного открытия клапана 9 и закрытия клапанов 10 и 11.At negative temperatures of the cooling air during the start-up of the installation and a steam flow rate of 15% in the air-condensing unit, the shut-off valve on the main line of the steam line 9 (Fig. 2) is closed and all the steam flows through the heating line 2 into the condensate collector 14. To ensure uniform heating of the air -condensing unit, the shut-off valve 11 opens on the line of additional removal of non-condensed gases 8 and the heat exchange surfaces begin to work in the reflux mode. When the temperature of non-condensed gases reaches plus 36 ° C and the steam consumption increases above 15%, the operation of the air-condensing unit switches to normal mode by sequentially opening valve 9 and closing valves 10 and 11.
Расход пара равный 15% от номинального был определен опытным путем и может уточняться при пусконаладочных работах.Steam consumption equal to 15% of the nominal was determined empirically and can be specified during commissioning.
Таким образом, обеспечивается равномерный прогрев коллектора пара, и исключается возможность образования льда на поверхности теплообмена, коллекторе и трубах конденсата, и дальнейшее разрушение, связанное с таким заледенением.Thus, uniform heating of the steam collector is ensured, and the possibility of ice formation on the heat exchange surface, collector and condensate pipes, and further destruction associated with such ice formation, is excluded.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021110373A RU2760424C1 (en) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Air condensing plant and method of its operation at start-up at minimum steam flow and negative cooling air temperatures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021110373A RU2760424C1 (en) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Air condensing plant and method of its operation at start-up at minimum steam flow and negative cooling air temperatures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2760424C1 true RU2760424C1 (en) | 2021-11-24 |
Family
ID=78719372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021110373A RU2760424C1 (en) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Air condensing plant and method of its operation at start-up at minimum steam flow and negative cooling air temperatures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2760424C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1606838A1 (en) * | 1987-12-20 | 1990-11-15 | Britvin Lev N | Steam condensing system of vehicle steam power plant |
| RU2116598C1 (en) * | 1995-11-21 | 1998-07-27 | Олег Ошеревич Мильман | Air-condensing unit |
| RU187489U1 (en) * | 2018-11-26 | 2019-03-11 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное внедренческое предприятие "Турбокон" | AIR CAPACITOR WITH STEAM PARAMETER |
| DE102017130807A1 (en) * | 2017-12-20 | 2019-06-27 | Enexio Germany Gmbh | Air-cooled condenser system |
-
2021
- 2021-04-13 RU RU2021110373A patent/RU2760424C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1606838A1 (en) * | 1987-12-20 | 1990-11-15 | Britvin Lev N | Steam condensing system of vehicle steam power plant |
| RU2116598C1 (en) * | 1995-11-21 | 1998-07-27 | Олег Ошеревич Мильман | Air-condensing unit |
| DE102017130807A1 (en) * | 2017-12-20 | 2019-06-27 | Enexio Germany Gmbh | Air-cooled condenser system |
| RU187489U1 (en) * | 2018-11-26 | 2019-03-11 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное внедренческое предприятие "Турбокон" | AIR CAPACITOR WITH STEAM PARAMETER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11821637B2 (en) | Energy-saving system using electric heat pump to deeply recover flue gas waste heat from heat power plant for district heating | |
| JP5913369B2 (en) | Non-contact exhaust residual heat sludge drying system | |
| CN202582241U (en) | WFE (Water Film Evaporation) peak condensing system connected with direct air cooling system in parallel | |
| CN102183007A (en) | Waste heat recovering system of boiler | |
| CN201000202Y (en) | Water-tube boiler flue gas waste heat recovery device used for heating recirculated water of heat distribution system | |
| CN101776401B (en) | Air-cooled steam condensing system with natural ventilation and direct water film evaporation | |
| RU2440538C1 (en) | Outside condensation boiler | |
| Baweja et al. | A review on performance analysis of air-cooled condenser under various atmospheric conditions | |
| CN107504723A (en) | A kind of sewage source heat pump good antiscale property sewage phase change heat exchange device | |
| RU2760424C1 (en) | Air condensing plant and method of its operation at start-up at minimum steam flow and negative cooling air temperatures | |
| RU2700843C1 (en) | Combined-cycle plant with deep waste gas heat recovery | |
| RU2662259C2 (en) | Thermal power station with orc-module circuit and with heat pump and method of its work | |
| RU2392555C1 (en) | Circulating water cooling plant | |
| CN108443904A (en) | A kind of power-plant flue gas based on heat pipe heat exchanging technology disappears white system | |
| US20170205112A1 (en) | Systems and methods for water generation from fin fan coolers | |
| CN113803900A (en) | Low-pressure steam continuous recovery heat pump system | |
| CN111457672A (en) | Method and device for condensing crude chloroethylene | |
| RU92160U1 (en) | SECTION SECTION TYPE ABC GI AIR COOLING UNIT | |
| RU116983U1 (en) | MULTI-WAY AIR COOLED VAPOR TURBINE CONDENSER WITH ABC GI VARIABLE SPEED | |
| CN219454006U (en) | Cold air heater before forced draught blower | |
| RU2338968C1 (en) | Method of utilisation of impure sewage water heat and preparation of hot coolant | |
| RU92161U1 (en) | SECTION SECTION TYPE ABC GI AIR COOLING UNIT | |
| RU2319916C2 (en) | Condensation plant | |
| CN219510834U (en) | Flue gas absorption type cold water/heat pump unit of heat pipe type generator | |
| CN218154239U (en) | System for heating garbage pool by using waste heat of sludge drying flue gas |