RU89666U1 - DIRECT THROUGH RECYCLING BOILER FOR STEAM AND GAS INSTALLATION - Google Patents

Abstract

1. Прямоточный котел-утилизатор для парогазовой установки, содержащий вертикальную шахту с примыкающей к ее нижней части поворотным патрубком для соединения с выхлопным патрубком газовой турбины указанной установки, расположенный в шахте и имеющий два - входной и выходной смесительных коллектора, змеевиковый пакет поверхностей нагрева, включающий экономайзерный и объединенный испарительно-пароперегревательный участок, отличающийся тем, что экономайзерный участок расположен по ходу газов за испарительно-пароперегревательным участком, а трубы пакета между указанными участками образуют петлю с вынесенным за пределы шахты опускным и расположенным внутри нее подъемным участками, причем экономайзерный участок, а также указанные опускной и подъемный участки петли разделены промежуточными смесительными коллекторами. ! 2. Прямоточный котел-утилизатор по п.1, отличающийся тем, что в шахте котла дополнительно установлен второй змеевиковый пакет поверхностей нагрева, не связанный с первым и аналогичный с ним по конструкции.1. A straight-through waste heat boiler for a combined cycle plant, comprising a vertical shaft with a rotary nozzle adjacent to its lower part for connecting to the exhaust pipe of a gas turbine of the specified installation, located in the shaft and having two inlet and outlet mixing manifolds, a coil package of heating surfaces, including an economizer and a combined vapor-superheater section, characterized in that the economizer section is located along the gases behind the vapor-superheater section m and package tube between said portions form a loop with remotely outside the shaft in a downward and located inside the lift portions, the economizer section, and said downcomer and lifting loop portions are separated by intermediate mixing collectors. ! 2. The once-through waste heat boiler according to claim 1, characterized in that a second coil pack of heating surfaces is additionally installed in the shaft of the boiler, not associated with the first and similar in design.

Description

Полезная модель относится к области котлостроения и может быть использована в парогазовых установках (ПГУ) тепловых электростанций (ТЭС) в качестве парового котла-утилизатора (КУ) теплоты выхлопных газов, входящей в состав ПГУ газовой турбины (ГТ).The utility model relates to the field of boiler engineering and can be used in combined cycle plants (CCGT) of thermal power plants (TPP) as a steam recovery boiler (KU) of exhaust gas heat, which is part of the CCGT of a gas turbine (GT).

Известен КУ с принудительной циркуляцией для парогазовой установки, содержащий вертикальную шахту с примыкающей к ее нижней части поворотным патрубком для соединения с выхлопным патрубком газовой турбины указанной установки, расположенные в шахте змеевиковые пакеты водяного экономайзера, испарительных поверхностей нагрева и пароперегревателя, а также сепарационный барабан, подключенный к указанным змеевиковым пакетам [1] - аналог. Использование такого котла, в особенности при реконструкции действующих ТЭС, требует значительных капиталовложений на изготовление и монтаж сепарационного барабана, сложной системы опускных труб, насосов принудительной циркуляции котловой воды и усложняет технологию пуска. Кроме того, котлы с принудительной циркуляцией так же, как котлы с естественной циркуляцией, могут работать только в докритической области давлений генерируемого пара, что уменьшает возможности повышения КПД ПГУ.Known KU with forced circulation for a combined cycle plant, containing a vertical shaft with a rotary pipe adjacent to its lower part for connection to the exhaust pipe of a gas turbine of the specified installation, coil packs of a water economizer, evaporative heating surfaces and a superheater located in the mine, as well as a separation drum connected to the specified coil packages [1] - analog. The use of such a boiler, especially during the reconstruction of existing TPPs, requires significant investment in the manufacture and installation of a separation drum, a complex system of downpipes, forced circulation pump for boiler water and complicates the start-up technology. In addition, boilers with forced circulation, like boilers with natural circulation, can only work in the subcritical pressure range of the generated steam, which reduces the possibility of increasing the efficiency of CCGT.

Известен прямоточный КУ для ПГУ, содержащий вертикальную шахту с примыкающей к ее нижней части поворотным патрубком для соединения с выхлопным патрубком ГТ ПГУ, расположенный в шахте и имеющий два - входной и выходной смесительные коллекторы змеевиковый пакет поверхностей нагрева, включающий экономайзерный и объединенный испарительно-пароперегревательный участок (ИППУ) [2]. Такой котел не имеет сепарационного барабана и не ограничен верхним пределом давления генерируемого пара. Кроме того, по сравнению с барабанными КУ, он менее инерционен в управлении. К недостаткам [2] можно отнести то, что для повышения гидравлической устойчивости ИППУ экономайзерный участок котла помещен в нижней части шахты первым по ходу греющего потока выхлопных газов ГТ. При этом неоправданно теряется на подогрев питательной воды до сравнительно низкой температуры наиболее высокотемпературная часть греющего потока, что уменьшает температуру перегрева генерируемого пара и увеличивает потребную поверхность нагрева ИППУ.Known direct-flow KU for CCGT unit, containing a vertical shaft with a rotary pipe adjacent to its lower part for connection to the exhaust pipe of the CCGT unit, located in the shaft and having two inlet and outlet mixing manifolds, a coil package of heating surfaces, including an economizer and a combined vapor-superheater section (IPPU) [2]. Such a boiler does not have a separation drum and is not limited by the upper pressure limit of the generated steam. In addition, compared with drum KU, it is less inertial in management. The disadvantages [2] include the fact that in order to increase the hydraulic stability of the IPPU, the economizer section of the boiler is placed in the lower part of the shaft first along the heating flow of exhaust gases of the gas turbine. At the same time, the most high-temperature part of the heating stream is unjustifiably lost on heating feed water to a comparatively low temperature, which reduces the superheat temperature of the generated steam and increases the required heating surface of the IPPU.

Достигаемым результатом полезной модели является повышение эффективности работы прямоточного КУ при сохранении гидравлической устойчивости ИППУ.The achieved result of the utility model is to increase the efficiency of direct-flow KU while maintaining the hydraulic stability of the IPPU.

Указанный результат обеспечивается тем, что в прямоточном КУ для ПГУ, содержащем вертикальную шахту с примыкающей к ее нижней части поворотным патрубком для соединения с выхлопным патрубком газовой турбины указанной установки, расположенный в шахте и имеющий два - входной и выходной смесительные коллекторы змеевиковый пакет поверхностей нагрева, включающий экономайзерный и объединенный ИППУ, согласно полезной модели экономайзерный участок расположен по ходу газов за испарительно-пароперегревательным участком, а трубы пакета между указанными участками образуют петлю с вынесенным за пределы шахты опускным и расположенным внутри нее подъемным участками, причем экономайзерный участок, а также указанные опускной и подъемный участки петли разделены промежуточными смесительными коллекторами. Для одновременной выработки пара более низкого давления в шахте котла согласно полезной модели дополнительно может быть установлен второй змеевиковый пакет поверхностей нагрева, не связанный с первым и аналогичный с ним по конструкции.The specified result is ensured by the fact that in the direct-flow control unit for the combined cycle plant containing a vertical shaft with a rotary pipe adjacent to its lower part for connecting to the exhaust pipe of a gas turbine of the specified installation, located in the shaft and having two input and output mixing manifolds, a coil package of heating surfaces, including economizer and combined IPPU, according to a utility model, the economizer section is located along the gas paths behind the evaporative-superheater section, and the pipe tubes are between azannymi portions form a loop with remotely outside the shaft in a downward and located inside the lift portions, the economizer section, and said downcomer and lifting loop portions are separated by intermediate mixing collectors. In order to simultaneously produce lower pressure steam in the boiler shaft according to the utility model, a second coil pack of heating surfaces may be additionally installed that is not connected to the first and is similar in design to it.

На чертеже схематично изображен в продольном разрезе один из возможных примеров выполнения КУ согласно полезной модели. Прямоточный КУ для ПГУ (на чертеже не показана) содержит вертикальную шахту 1 с примыкающей к ее нижней части (в данном примере со стороны фронтовой стены 2 поворотным патрубком 3 для соединения с выхлопным патрубком ГТ ПГУ. Внутри шахты 1 последовательно по ходу потока греющих газов расположены два змеевиковых пакета 4 и 5 для выработки пара высокого и низкого давления. При этом пар высокого давления направляется на вход первой ступени, а пар низкого давления может подмешиваться к отработавшему пару соответствующей промежуточной ступени паровой турбины (ПТ) ПГУ или использоваться для других целей. Каждый из змеевиковых пакетов 4, 5 имеет входной смесительный коллектор соответственно 6, 7 для подачи питательной воды и выходной смесительный коллектор соответственно 8, 9 для отвода пара. В состав каждого из змеевиковых пакетов 4, 5 входят экономайзерный участок соответственно 10, 11 и ИППУ соответственно 12, 13. При этом согласно полезной модели экономайзерные участки 10, 11 расположены по ходу газов за соответствующими ИППУ 12, 13, а трубы каждого змеевикового пакета 4, 5 между указанными участками образуют петлю с вынесенным за пределы шахты опускным участком 14, 15 и расположенным внутри нее подъемным участком 16, 17. При этом экономайзерные участки 10, 11, а также указанные опускные участки 14, 15 и соответственные подъемные участки 16, 17 петли разделены промежуточными смесительными коллекторами соответственно 18, 19 и 20, 21.The drawing schematically shows in longitudinal section one of the possible examples of the implementation of KU according to the utility model. The direct-flow control unit for the CCGT unit (not shown in the drawing) contains a vertical shaft 1 with a lower part adjacent to it (in this example, from the front wall 2 with a rotary pipe 3 for connecting to the exhaust pipe of the CCGT unit. Inside the shaft 1, sequentially located along the flow of heating gases two coil packs 4 and 5 for generating high and low pressure steam, while high pressure steam is sent to the inlet of the first stage, and low pressure steam can be mixed with the spent steam of the corresponding intermediate stage new turbine (ПТ) CCGT or used for other purposes.Each of the coil packs 4, 5 has an input mixing manifold 6, 7 for supplying feed water, and an output mixing manifold, respectively 8, 9 for venting each. , 5 include the economizer section 10, 11 and ITPU, respectively, 12, 13. Moreover, according to the utility model, the economizer sections 10, 11 are located along the gases behind the corresponding ITPU 12, 13, and the pipes of each coil pack 4, 5 between the specified sewages form a loop with a lowering section 14, 15 removed from the shaft and a lifting section 16, 17 located inside it. In this case, the economizing sections 10, 11, as well as said lowering sections 14, 15 and the corresponding lifting sections 16, 17 of the loop are separated by intermediate mixing collectors 18, 19 and 20, 21, respectively.

Прямоточный паровой КУ согласно полезной модели работает следующим образом. Во входные смесительные коллекторы 6, 7 с помощью не показанных на чертеже питательных насосов подается питательная вода, которая в каждом змеевиковом пакете 4, 5 проходит вначале (встречно или в спутном направлении по отношению к потоку греющих выхлопных газов ГТ) экономайзерные участки 10, 11, а затем последовательно через опускной участок 16 и подъемный участок 17 поступает (встречно по отношению к потоку греющего потока газов) в ИППУ 12, 13. Выработанный пар высокого и низкого давлений из смесительных коллекторов соответственно 8 и 9 направляется к соответствующим ступеням ПТ ПГУ. Экономайзерный участок 11 в контуре низкого давления КУ может служить в качестве газового подогревателя конденсата (ГПК). Введение трубных петель с неохлаждаемыми опускными и обогреваемыми подъемными участками позволяет обеспечить надежную гидравлическую устойчивость ИППУ без необходимости переноса экономайзерного участка поверхностей нагрева в высокотемпературную зону, что существенно повышает эффективность утилизации теплоты выхлопных газов ГТ, способствуя повышению КПД ПГУ в целом.Direct-flow steam KU according to the utility model operates as follows. Feed water is supplied to the input mixing manifolds 6, 7 by means of feed pumps not shown in the drawing, which in each coil pack 4, 5 flows first (in the opposite direction or in the satellite direction with respect to the flow of heating exhaust gases of the turbine) economizer sections 10, 11, and then sequentially through the lowering section 16 and the lifting section 17 enters (counter to the flow of the heating gas stream) to the IPPU 12, 13. The generated high and low pressure steam from the mixing manifolds respectively directs 8 and 9 I have to PT PSU corresponding steps. The economizer section 11 in the KU low pressure circuit can serve as a gas condensate heater (GPC). The introduction of pipe loops with uncooled lowering and heated lifting sections makes it possible to ensure reliable hydraulic stability of the IHCP without the need to transfer the economizer section of the heating surfaces to the high-temperature zone, which significantly increases the efficiency of utilization of the heat of the exhaust gases of the gas turbine, contributing to an increase in the efficiency of CCGT in general.

Источники информации:Information sources:

1. Авторское свидетельство SU 1740857. F23В 1/18? 1989.1. Copyright certificate SU 1740857. F23B 1/18? 1989.

2. Патент US 7383791, НКИ 122/406.4, МПК F22В 35/00, 2008.2. Patent US 7383791, NKI 122 / 406.4, IPC F22B 35/00, 2008.

Claims (2)

1. Прямоточный котел-утилизатор для парогазовой установки, содержащий вертикальную шахту с примыкающей к ее нижней части поворотным патрубком для соединения с выхлопным патрубком газовой турбины указанной установки, расположенный в шахте и имеющий два - входной и выходной смесительных коллектора, змеевиковый пакет поверхностей нагрева, включающий экономайзерный и объединенный испарительно-пароперегревательный участок, отличающийся тем, что экономайзерный участок расположен по ходу газов за испарительно-пароперегревательным участком, а трубы пакета между указанными участками образуют петлю с вынесенным за пределы шахты опускным и расположенным внутри нее подъемным участками, причем экономайзерный участок, а также указанные опускной и подъемный участки петли разделены промежуточными смесительными коллекторами.1. A straight-through waste heat boiler for a combined cycle plant, comprising a vertical shaft with a rotary nozzle adjacent to its lower part for connecting to the exhaust pipe of a gas turbine of the specified installation, located in the shaft and having two inlet and outlet mixing manifolds, a coil package of heating surfaces, including an economizer and a combined vapor-superheater section, characterized in that the economizer section is located along the gases behind the vapor-superheater section m and package tube between said portions form a loop with remotely outside the shaft in a downward and located inside the lift portions, the economizer section, and said downcomer and lifting loop portions are separated by intermediate mixing collectors. 2. Прямоточный котел-утилизатор по п.1, отличающийся тем, что в шахте котла дополнительно установлен второй змеевиковый пакет поверхностей нагрева, не связанный с первым и аналогичный с ним по конструкции.

2. The once-through waste heat boiler according to claim 1, characterized in that a second coil pack of heating surfaces is additionally installed in the shaft of the boiler, not associated with the first and similar in design.