паросиловая установка

Формула изобретения

Паросиловая установка, содержащая паровую турбину с подогревателем питательной воды и соединенный с ней паропроводом свежего пара котлоагрегат, отличающаяся тем, что котлоагрегат выполнен из водоперегревательной и парообразовательной частей, где водоперегревательная часть выполнена башенной компановки, цилиндрической формы, с экраном поверхности нагрева воды в радиационной зоне с естественной циркуляцией, водоопускными трубами и подпиткой питательной водой в нижний коллектор, барабан шарообразной формы расположен в потолочной части радиационной зоны, который условно разделен на жидкостную и газовую полости, при этом в газовую полость барабана врезан предохранительный клапан и линия инертного газа с линейным баллоном, и регулирующим клапаном, туда и обратно пропускающим при работе инертный газ, а барабан внутри снабжен волнообразными решетками-растяжками, выполненными с хорошим контактом со стенками барабана, а жидкостная полость барабана через водоперегреватель, расположенный сразу за барабаном в конвективной части агрегата, и через регулирующий клапан, который разделяет водоперегревательную часть агрегата и парообразовательную и при этом туда и обратно пропускает воду и ее пары при работе, сообщается с парообразовательной частью агрегата, выполненной в виде парообразователей шарообразной формы, установленных в радиационной зоне агрегата, которых не менее одного, выполненных из двух разъемных сфер, нижняя из которых шипована, а верхняя гладкая, и внутри снабженных волнообразными решетчатыми растяжками с хорошим контактом со стенками сфер, входной сифонный патрубок перегретой воды, который соединен с кольцеобразным, крест накрест поставленным распылителем воды, выходной патрубок сообщает парообразователь с пароперегревателем, выполненным тоже в радиационной зоне агрегата и через запорное устройство подключенным к паротурбине.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использована в качестве энергоблоков для выработки электроэнергии на тепловых электростанциях, могущих работать в пикковых режимах, а так же могущих автономно работать в автоматическом режиме в малых хозяйствах в качестве маломощных электростанций и в системе теплоснабжения.

Известен парогенератор с барабаном, содержащий топку с горелками соединенную с конвективной шахтой в которой последовательно по ходу газов установлены пароперегреватели первичный и вторичный, и экономайзер, а к конвективной шахте между пароперегревателем и экономайзером подключен байпасный газоход, дополнительно соединяющий топку с конвективной шахтой

(а.с. СССР N 688765, кл. F 22 B 35/04, 1979 г.).

Недостатком таких парогенераторов является повышенная инерционность при пусках, обусловленная необходимостью прогрева всей установки до температуры паровыделения, и только затем возможность сепарировать пар, смешивая паровую смесь, образованную в экономайзере и циркуляционной системе.

Известна паросиловая установка, содержащая котлоагрегат состоящий из испарительной и перегревательной поверхностей нагрева, разделенные между собой задвижкой с встроенным сепаратором на байпасе и с инжектором, соединенным паропроводом с трубопроводом свежего пара, с установленным на последнем регулирующим клапаном, что производит увеличение расхода пара в перегревателе и регулирование температуры за перегревателем без форсировки топки.

(а.с. СССР N 584151, F 22 B 35/15, 1978 г.).

К недостаткам данной установки относятся: однозначная зависимость начала ее паропроизводительности от температуры прогретости всей установки, следовательно от расхода топлива и времени после розжига горелок, невозможность сразу после розжига горелок дать пар на турбину.

Наиболее близким к предлагаемому является паросиловая установка, содержащая паровую турбину с регенеративными подогревателями питательной воды и соединенной с ней паропроводом свежего пара котлоагрегат со встроенным сепаратором, сообщенным по пару трубопроводом с пароперегревателем, а по питательной воде с теплообменником, включенным в питательный тракт.

(а.с. СССР N 500426, F 22 B 35/14, 1976 г.).

Недостатком данной конструкции является недостаточно высокая маневренность и экономичность установки при пуске, однозначная зависимость от прогретости всей установки для начала паропроизводительности, неспособность работать в пиковых режимах, неспособность сразу после розжига горелок дать пар на турбину.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании простой по конструкции и в эксплуатации, универсальной паросиловой установки с высоким коэффициентом полезного действия, работающей в пиковых режимах тепловых электростанций, а также автономно работающих в системах тепло- и электроснабжения малых хозяйств.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемой паросиловой установке по новому использованы основные классические признаки барабанных и прямоточных парогенераторов, в результате дающих возможность сразу после розжига горелок установки дать пар на турбину или же на потребитель, где котлоагрегат выполнен состоящим из водоперегревательной, с линией инертного газа, и пароперегревательной частей, где водоперегревательная часть выполнена башенной компановки, цилиндрической формы, с экраном поверхности нагрева воды в радиационной зоне, с естественной циркуляцией, водоопускными трубами и подпиткой питательной воды в нижний коллектор. Барабан установки без внутренней сепарации для отделения пара, шарообразной формы, расположен в потолочной части радиационной зоны, условно разделен на жидкостную и газовую полости, где, например, две третьи объема барабана жидкостная полость, а одна треть газовая, при этом в газовую полость барабана врезан предохранительный клапан с патрубком, опущенным почти до уровня жидкости в барабане, чтобы при срабатывании он не выбросил инертный газ, а выбросил бы водяной пар, и трубопровод линии инертного газа с линейным баллоном и регулирующим клапаном - туда и обратно пропускающим при работе инертный газ, например, азот, а барабан внутри себя снабжен растяжками в виде гофрированных пластин с отверстиями, хорошо контактирующими со стенками барабана и через теплопроводность металла снимающими температурные расслоения, например, между жидкостной и газовой полостями, а жидкостная полость барабана через водоперегреватель, расположенный сразу за барабаном в конвективной части агрегата, и через регулирующий клапан, который разделяет водоперегревательную часть агрегата от парообразовательной и при этом туда и обратно пропускает воду и ее пары при работе сообщается с парообразовательной частью агрегата, выполненной в виде парообразователей шарообразной формы, установленных в радиационной зоне агрегата, которых не менее одного, выполненных из двух разъемных сфер, например, изготовленных из жаропрочной хмовской стали, нижняя сфера у которых шипована, а верхняя гладкая, чтобы не задерживалась пыль, внутри парообразователь снабжен волнообразными растяжками с отверстиями, например, как и барабан агрегата, поставленными с хорошим контактом со стенками сфер, для снятия температурных расслоений или температурных перекосов, входной сифонный патрубок перегретой воды внутри парообразователя соединен с кольцеобразным, крест на крест поставленным распылителем воды, где патрубок выполнен сифонным чтобы он мог пропускать воду и ее пары туда и обратно при работе и тем самым регулировал производительность установки и по объему пара, и по его давлению, выходной патрубок сообщает парообразователь с пароперегревателем, расположенном тоже в радиационной зоне агрегата и через запорное устройство подключенным к паротурбине или к потребителю, например, для теплоснабжения.

На фиг. 1 дана схема паросиловой установки; на фиг. 2 схематичный разрез парообразователя.

Пример выполнения предлагаемого решения.

Паросиловая установка, содержит котлоагрегат, состоящий из горелок 1, водоперегревательной части башенной компановки, цилиндрической формы с экраном 2 поверхности нагрева воды в радиационной зоне, с естественной циркуляцией, водоопускными трубами 3 и подпиткой питательной воды в нижний коллектор, барабан 4 шарообразной формы расположен в потолочной части радиационной зоны установки, подпиточный насос 5, змеевик 6 подпиточной воды, экономайзер 7 питательной воды, регулирующий клапан 8 питательной воды, перегреватель воды 9, расположенный сразу за барабаном в конвективной части агрегата, регулирующий клапан 10, разделяющий парообразовательную и водоперегревательную части агрегата и туда и обратно пропускающий при работе воду и ее пары, парообразователи 11, пароперегреватель 12, через запорное устройство 13 и линию паропровода свежего пара соединенный на паротурбину 14, подогреватель питательной воды 15 после паротурбины, конденсатор пара 16, линейный баллон 17 на линии инертного газа, регулирующий клапан 18 на линии инертного газа, туда и обратно пропускающий инертный газ при работе установки, предохранительный клапан 19 в газовой полости барабана, шипованная сфера 20 парообразователя, входной сифонный патрубок 21 вваренный в крест на крест поставленный кольцеобразный распылитель 22 перегретой воды, волнообразные растяжки 23 для снятия температурных перекосов со стенок парообразователя, выходной паровой патрубок 24, соединяющий парообразователи с пароперегревателем, воздухоподогреватель 25.

Паросиловая установка работает следующим образом.

Для пуска, например, холодной установки открывают регулирующий клапан 18 на линии инертного газа и поднимают давление в газовом пространстве барабана 4 до рабочего минус, например, два процента от рабочего давления, которое необходимо для вытеснения инертного газа из газовой полости барабана 4 после прогрева установки и для контроля за прогретостью установки по давлению в барабане 4, затем открывают регулирующий клапан 10 и дают минимальное орошение водой на парообразователи 11, где вода распыляется под высоким давлением и легко преобразуется в пар, и зажигают горелки 1, включив их на полную мощность. Парообразователи 11, как рыбацкие котелки над костром подвешены над факелом горелок в радиационной зоне топки установки, и своей шипованной нижней сферой 20 и гладкой верхней, с которой скатывается зола, воспринимают энергию горения топлива и через теплопроводность металла испаряют распыленную распылителем 22 воду, холодную при пуске установки и перегретую после прогрева агрегата. Волнообразные сетчатые растяжки 23 внутри парообразователя 11 и такие же внутри барабана 4 улучшают теплопередачу и снимают температурные перекосы со стенок преобразователя 11 и барабана 4. Образовавшийся в парообразователе 11 пар по выходному патрубку 24 подается в пароперегреватель 12, расположенный тоже в радиационной зоне агрегата, благодаря тому, что в газовом пространстве барабана 4 давление инертного газа поддерживается регулирующим клапаном 18 на уровне рабочего при работе агрегата, а при пуске только процента на два ниже от рабочего, вода, забираемая из жидкостного пространства барабана 4, и через водоперегреватель 9, и через регулирующий клапан 10, туда и обратно пропускающий воду и ее пары, распыляется в парообразователях 11, где резко происходит парообразование за счет теплоотъема от стенок парообразователей и за счет распыления воды распылителями 22, и где давление пара резко возрастает до уровня давления инертного газа в наджидкостном пространстве барабана 4 и в линии инертного газа, а если давление пара в парообразователях 11 и, следовательно, в пароперегревателе 12 поднимется выше чем давление в газовом пространстве барабана 4, то этим превышающим давлением пар выдавит воду, если она там набралась при пуске, из парообразователя обратно в жидкостное пространство барабана 4, где пар сконденсирует и подогреет жидкость в жидкостном пространстве барабана 4. Таким образом, вода из жидкостного пространства барабана 4 подается в парообразователь под давлением инертного газа в газовом пространстве барабана 4, а обратно из парообразователя 11 в барабан 4 вытесняется давлением пара, поднявшимся выше, чем давление инертного газа в барабане 4, за счет чего и происходит регулирование производительности по пару и по давлению в паросиловой установке. Затем, практически сразу после растопки горелок 1 открывают запорное устройство 13 и подают пар на турбину 14 или на любой другой потребитель. После турбины 14 конденсат идет на теплообменник 15 питательной воды и конденсатор 16, откуда питательный насос 5 через змеевик 6 теплообменника 15 и через регулирующий клапан 8 подпиточной воды подают ее в экономайзер 7 питательной воды, откуда уже подогретая вода поступает на подпитку в нижний коллектор экрана 2, что улучшает циркуляцию воды в водоперегревательной части паросиловой установки, и по экрану 2, нагреваясь, поднимается в жидкостную полость барабана 4, откуда по водоопускным трубам 3 вода опускается в нижний коллектор экрана 2 на естественную циркуляцию. Забор воды из барабана 4 на подачу в водоперегреватель 9 и далее на парообразователь производится из жидкостной полости барабана 4 по центру столба жидкости. После прогрева паросиловой установки производят корректировку ее параметров горелками 1 и регулирующими клапанами. Поднявшимся давлением, например, до рабочего, вытесняет из газовой полости барабана 4 инертный газ в линию инертного газа, и теперь, если сработает предохранительный клапан 19 то в окружающую среду выбросит пары воды, а не инертный газ. Для остановки установки выключают горелки 1, закрывают клапан 10, запорное устройство 13, 8 и останавливают насос 5, при короткой остановке клапан 18 на линии инертного газа не закрывают. Предлагаемая паросиловая установка эффективно может работать в пикковых режимах на тепловых электростанциях, а также может работать в автономном режиме в малых хозяйствах в качестве маломощных электростанций и в сетях теплоснабжения.