Многоконтурная энергетическая установка

 

Использование: в теплоэнергетике для выработки электрической энергии за счет утилизации низкотемпературных источников сбросного тепла на промышленных предприятиях, на атомных электростанциях небольшой мощности, а также для утилизации сбросного тепла геотермальных источников , Сущность изобретения: парогенератор многоконтурной теплоэнергетической установки с конденсатором-испарителем выполнен в виде котла-утилизатора, пароперегреватель - в виде теплообменника смешивающего типа с расположением в его полости внутреннего оросителя и теплообменной поверхности с двумя входами и выходами для подвода и отвода раэнотемпературного теплоносителя . Конденсатор-испаритель выполнен с входом и выходом по пару рабочего тела и выходом по его конденсату, причем последний подсоединен к входу насоса первого контура. Вход и выход по пару подключены соответственно к выходу паровой турбины первого контура и посредством трубопровода с запорным органом к входу теплообменника-утилизатора второго контура. Внутренний ороситель подсоединен к выходу насоса второго контура, а выход турбины первого контура посредством паропровода с запорным органом дополнительно подключен к входу теплообменника-утилизатора второго контура. Все контуры установки заполнены низкокипящим рабочим телом. 2 ил.

(505 F 01 К 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

С)

О

Ф.

Г) Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4851995/06 (22) 18.07.90 (46) 07.09.93. Бюл, N 33 — 36 (71) Уральский филиал Всесоюзного теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф.Э.Дзержинского (72) Бутаков Н.Я. (73) Бутаков Н.Я. (54) МНОГО "ОНТУРНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА (57) Использование: в теплоэнергетике для выработки электрической энергии за счет утилизации низкотемпературных источников сбросного тепла на промышленных предприятиях, на атомных электростанциях небольшой мощности, а также для утилизации сбросного тепла геотермальных источников, Сущность изобретения: парогенератор многоконтурной теплоэнергетической установки с конденсатором-испарителем выполнен в виде котла-утилизатора, пароперегреватель — в

Изобретение относится к промышленным энергетическим установкам, предназначенным для выработки электрической энергии, и может быть применено для утилизации низкотемпературных источников сбросного тепла на промышленных предприятиях, на атомных электростанциях небольшой мощности. а также для утилизации сбросного тепла геотермальных источников, Известны теплоэнергетические установки, использующие низкотемпературные источники тепла, в том числе сбросное тепЖ1„„ 2000449 С виде теплообменника смешивающего типа с расположением в его полости внутреннего оросителя и теплообменной поверхности с двумя входами и выходами для подвода и отвода раэнотемпературного теплоносителя. Конденсатор-испаритель выполнен с входом и выходом по пару рабочего тела и выходом по его конденсату, причем последний подсоединен к входу насоса первого контура. Вход и выход по пару подключены соответственно к выходу паровой турбины первого контура и посредством трубопровода с запорным органом к входу теплообменника-утили затора второго контура.

Внутренний ороситель подсоединен к выходу насоса второго контура, а выход турбины первого контура посредством паропровода с запорным органом дополнительно подключен к входу теплообменника-утилиэатора второго контура. Все контуры установки заполнены низкокипящим рабочим телом. 2 ил. ло, с целью увеличения выработки электроэнергии и экономии топлива (авт. св. СССР

N 300722, кл. F 01 К 17/00, 1971).

В качестве прототипа выбрана многоконтурная установка (Кириллин В.A. и др.

Техническая термодинамика, М., 1974, с, 345, рис, 1,1 — 31), которая содержит два контура, соединенных между собой посредством конденсатора-испарителя, при этом второй контур содержит пароперегреватель, а первый — парогенератор, Недостатками известных теплоэнергетических установок является то, что они не

2000449 могут одновременно использовать различные низкотемпературные источники сбросного тепла и низкие температуры окружающей среды в широком диапазоне вплоть до -60 С.

Цель изобретения — повышение экономичности многоконтурной твплоэнепгетической установки.

Мощность многоконтурной теплоэнергетической установки зависит от количества источников сбросного тепла, различных по температурному уровню и температуре окружающей среды. Поэтому чем больше источников сбросного тепла используется установкой и чем ниже температура окружающей среды, тем выше полезная мощность и, следовательно, тем выше экономичность предложенной многоконтурной теплоэнергетической установки.

Цель достигается тем, что парогенератор выполнен в виде котла-утилизатора, пароперегреватель — в виде теплообменника-утилизатора, а конденсатор-испаритель в виде теплообменника смешивающего типа с расположением в его полости внутреннего оросителя и теплообменной поверхности с двумя входами и выходами для подвода и отвода разнотемпературного теплоносителя и имеет вход и выход по пару рабоче о тела и выход по его конденсату, причем последний подсоединен к входу насоса первого контура, вход и выход по пару подключены соответственно к выходу паровой турбины первого контура и посредством трубопровода с запорным органом к входу теплообменника-утилизатора второго контура, а выход турбины первого контура посредством паропровода с запорным органом дополнительно подключен к входу теплообменника-утилизатора второго контура, при з1ом контуры заполнены низкокипящим рабочим телом.

На фиг. 1 изображена двухконтурная теплоэнергетическая установка; на фиг. 2— трехконтурная теплоэнергетическая установка.

Двухко 1турная теплоэнергетическая установка состоит из силовых контуров 1 и 2 с электрическим генератором 3 и включает парогенератор 4, выполненный в виде котла-утилизатора, турбину 5, конденсатор-испаритель 6, выполненный в виде теплообменника смешивающего типа с расположением в его полости внутреннего оросителя 7 и теплообменной поверхности с двумя входагли и выходами для подвода и отвода разнотемпературного теплоносителя и имеющий вход и выход по пару рабочего тела и выход по его конденсату, конденсатный насос 8 контура 1, пароперегреватель 9, выполненный в виде теплообменника-утилизатора, турбину 10, конденсатор 11, конденсатный насос 12 контура 2.

Двухконтур ая теплоэнергетическая ус5 тановка использует источники сбросного тепла Q1, Qg, Оз и низкие температуры охлаждающей воды, от 10 до -3 С.

Изобретение осуществляется в виде трехконтурной теплоэнергетической уста"О новки, приведенной на фиг, 2, с использованием источников сбросного тепла Q i, Qz, Оз, 04, О; и низкой температуры наружного воздуха, вплоть до -60 С и ниже.

Многоконтурная (трехконтурная) энергетическая установка работает следующим образом, Перегретые пары низкокипящего рабочего тела из парогенератора 4 силового контура 1 поступают в турбину 5, где, рас20 ширяясь, совершают механическую работу, Часть отработавших паров после турбины 5 поступает в конденсатор-испаритель 6 с встроенным оросителем 7, где нагревает до температуры насыщения поступивший в него конденсат низкокипящего рабочего тела путем непосредственного контакта. Испарение конденсата происходит за счет источника сбросного тепла Qg, циркулирующего в трубках теплопереда|ощей поверхности

30 конденсатора-испарителя 6 вместо охлаждающей воды. Оставшаяся часть отработавших I13poB после турбины 5 и насыщенные пары из конденсатора-испарителя 6 поступают в теплообменник-утилизатор 9. Из не35 го перегретые пары поступают в турбину 10 силового контура 2. Отработавшие пары после турбины 10 поступают в конденсаториспаритель 11 с встроенным оросителем 13, где нагревают до температуры насыщения поступивший в него конденсат низкокипящего рабочего тела путем непосредственного контакта. Испарение конденсата происходит за счет источника сбросного тепла Q4, циркулирующего в трубках тепло45 передающей поверхности конденсатора-испарителя 11 вместо охлаждающей воды.

Насыщенные пары из конденсатора-испарителя 1l посгупают в теплообменник-утилизатор 14 для перегрева источником

50 сбросного тепла Qg. Перегретые пары из теплообменника-утилизатор 14 поступают в турбину 15 силового контура 3, где, расширяясь, совершают механическую работу. Отработавшие пары из турбины 15 поступают

55 в турбину 16, где, расширяясь, совершают механическую работу. Отработавшие пары после турбины 16 поступают в конденсатор

17, где конденсируются за счет охлаждающего рассола, поступившего из градирни 18 при помощи циркуляционного насоса 19.

2000449 щего рассола, поступившего из градирни 18 при помощи циркуляционного насоса 19.

Конденсат низкокипящего рабочего тела конденсатным насосом 20 подается в регенеративный подогреватель 21. где подогревается до положительных температур паром из отбора после турбичы 15. Затем подогретый конденсат поступает в ороситель 13 конденсатора-испарителя 11. где подогревается и частично испаряется. Насыщенные пары подаются в теплообменник-утилизатор 14, а конденсат конденсатным насосом 12 подается в ороситель 7 конденсатора-испарителя 6, где подогревается и частично испаряется.

Насыщенные пары подаются в теплообменник-утилизатор 9, а конденсат конденсатным насосом 8 подается в парогенератор 4 силового контура 1 и цикл повторяется, Турбины 5 и 10 служат для привода электрического генератора 22, а турбины 15 и 16 — для привода электрического генератора 23.

Таким образом, в многоконтурной теплоэнергетической установке силовые контуг ры используют источники сбросного тепла различного темг ратурного уровня и низкие температуры наружного воздуха

Технико-экономические расчеты показывают целесообразность создания многоконтурной теплоэнергетической установки, использующей бросовое тепло в виде пара и воды, и широкое использование низких температур окружающей среды. особенно в районах с холодным климатом, срормула изобретения

Многоконтурная энергетическая установка, содержащая по крайней мере два соединенных посредством конденсатора5 испарителя контура, включающих паровые турбины с генератором и насосы, при этом на входе в турбины первого и второго контуров установлены соответственно парогенератор и пароперегреватель, а на выходе

10 турбины второго контура — конденсатор, о тлича ющая ся тем,что, сцельюповышения экономичности, парогенератор выполнен в виде котла-утилизатора, пароперегреватель — в виде теплообменни15 ка-утилизатора, а конденсатор-испаритель — в виде теплообменника смешивающего типа с расположением в его полости внутреннего оросителя, и теплообменной поверхности с двумя входами и выходами для

20 подвода и отвода разнотемпературного теплоносителя и имеет вход и выход по пару рабочего тела и выход по его конденсату, причем последний подсоединен к входу в насос первого контура, вход и выход по пару

25 подключены соответственно к выходу паровой турбины первого контура и посредством трубопровода с запорным органом — к входу теплообменника-утилизатора второго контура. внутренний ороситель подсоединен к

30 выходу насоса второго контура, а выход турбины первого контура посредством паропровода с запорным органом дополнительно подключен к входу теплообменника-утилизатора второго контура, при этом контуры за35 полнены низкокипящим рабочим телом, 2000449

Составитель Н.Бутаков

Техред М.Моргентал

Корректор M.Têà÷

Редактор Т.Юрчикова

Заказ 3071

Тираж Подписное

НПО Поиск Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101