Энергоблок тепловой электростанции

 

Использование: в энергоблоках тепловых электростанций. Сущность изобретения: в энергоблоке с котлом 1 и замкнутым паросиловым контуром водонагреватели 19 и 21 по греющей среде размещены в основном воздуховоде 15. Воздухоподогреватель 14 соединен с топкой котла 1 через водоподогреватели 19 и 21. Водоподогреватели 19 и 21 в основном воздуховоде 15 могут быть размещены последовательно или параллельно. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях.

Известен энергоблок тепловой электростанции, содержащий паровой котел с размещенным в его конвективной части воздухоподогревателем, соединенным с топкой котла основным воздуховодом, а также замкнутый паросиловой контур с турбиной и системой регенеративного подогрева питательной воды, включающий, по крайней мере, по одному подогревателю высокого и низкого давления (ПВД и ПНД), снабженному по питательной воде байпасными трубопроводами, в каждом из которых установлено, по крайней мере, по одному водоподогревателю, подключенному по греющей среде к выходу воздухоподогревателя (см. а.с. СССР N 1224417, кл.F 01K 7/00, 1986).

Подключение упомянутых водоподогревателей по греющей среде к выходу воздухоподогревателя в воздуховод рециркуляции снижает температуру отбираемого на рециркуляцию воздуха. Это требует соответствующего повышения доли избыточного воздуха, что увеличивает энергозатраты на его подачу. Однако при этом растет аэродинамическое сопротивление воздухоподогревателя и дополнительно нагружается основной дутьевой вентилятор с одной стороны, а также снижается общая температура подогрева воздуха при неизменной тепловой мощности воздухоподогревателя с другой. Последнее обстоятельство существенно ограничивает возможности отбора тепла у избыточного воздуха для подогрева питательной воды в байпасных трубопроводах ПВД и ПНД, снижает эффективность использования водоподогревателей при таком их включении.

Таким образом, ожидаемого повышения экономичности энергоблока за счет уменьшения расхода пара регенеративных отборов турбины это известное решение не может обеспечить из-за существенного увеличения энергозатрат на собственные нужды.

Вместе с тем снижение температуры воздуха, подаваемого для сжигания топлива в котле, или по крайней мере части его вторичного воздуха, улучшает условия сжигания топлива, способствует снижению образования вредных окислов азота и уменьшает их содержание в дымовых газах.

Изобретение имеет целью повысить экономичность и эффективность работы энергоблока тепловой электростанции при отборе тепла у подогретого дутьевого воздуха для указанных целей без значительных дополнительных капиталовложений и эксплуатационных затрат.

Сущность изобретения заключается в том, что в энергоблоке тепловой электростанции, содержащей паровой котел с размещенным в его конвективной части воздухоподогревателем, соединенным с топкой котла основным воздуховодом, а также замкнутый паросиловой контур с турбиной и системой регенеративного подогрева питательной воды, включающей, по крайней мере, по одному подогревателю высокого и низкого давлений, снабженные по питательной воде соответствующими байпасными трубопроводами, в каждом из которых установлено, по крайней мере, по одному водоподогревателю, подключенному по греющей среде к выходу воздухоподогревателя, в соответствии с данным изобретением водоподогреватели по греющей среде размещены в основном воздуховоде, при этом воздухоподогреватель соединен с топкой котла через указанные водоподогреватели. Указанные водоподогреватели в основном воздуховоде могут быть размещены как последовательно, так и параллельно. При последовательном размещении водоподогревателей в основном воздуховоде целесообразно, чтобы энергоблок был снабжен трубопроводом с регулирующим запорным органом, при этом указанный трубопровод подсоединен к основному воздуховоду параллельно водоподогревателю, установленному в байпасном трубопроводе ПНД.

В любом из указанных вариантов выполнения энергоблока по данному изобретению он может быть снабжен дополнительным трубопроводом с регулирующим запорным органом, при этом указанный дополнительный трубопровод подсоединен к основному воздуховоду параллельно обоим вышеуказанным водоподогревателям.

Выполнение энергоблока с использованием данного изобретения, в частности: размещение водоподогревателей по греющей среде в основном воздуховоде с подачей воздуха в топку котла (всего или только вторичного) через указанные водоподогреватели последовательно обеспечит более интенсивный нагрев части питательной воды, проходящей через водоподогреватели на байпасе ПВД и ПНД, по сравнению с размещением водоподогревателей на воздуховоде рециркуляции, это повысит эффективность работы энергоблока за счет большего снижения расхода пара регенеративных отборов турбины на подогрев питательной воды и увеличение выработки электроэнергии, или снижения паровой нагрузки котла, или дает возможность увеличения отпуска тепловой энергии потребителю (на ТЭЦ); наличие трубопровода с регулируемым запорным органом, подсоединенного к основному воздуховоду параллельно водоподогревателю, размещенному в байпасном трубопроводе ПНД, расширяет возможность регулировки температуры подаваемого в топку котла воздуха за счет изменения интенсивности нагрева питательной воды в подогревателе на байпасе ПНД и упростит регулировку режима работы котла; при параллельном включении водоподогревателей, размещенных на байпасных трубопроводах ПВД и ПНД, указанный выше эффект обеспечивается за счет регулировки расхода горячего воздуха из основного воздуховода в каждый водоподогреватель, расширения возможности регулировки режима работы каждого водоподогревателя и энергоблока в целом; наличие дополнительного трубопровода с регулируемым запорным органом, подсоединенного к основному воздуховоду параллельно вышеуказанным водоподогревателям, расширит возможности регулировки режима работы котельной установки и энергоблока в целом за счет ограничения дополнительного нагрева части питательной воды, протекающей через водоподогреватели на байпасных трубопроводах ПВД и ПНД, вплоть до полного отключения водоподогревателей.

Следовательно, использование данного изобретения обеспечивает по сравнению с прототипом повышение экономичности и эффективности работы энергоблока и расширяет возможности регулировки режима его работы.

Сущность изобретения поясняют приводимые ниже чертежи, на которых представлены: на фиг. 1 схема энергоблока на основе данного изобретения с последовательным размещением водоподогревателей в основном воздуховоде; на фиг. 2 фрагмент схемы энергоблока по фиг. 1 на основе данного изобретения с параллельным размещением водоподогревателей в основном воздуховоде.

Энергоблок тепловой электростанции (см. фиг.1) содержит паровой котел 1 и замкнутый паросиловой контур с турбиной 2 и системой регенеративного подогрева питательной воды. В систему регенеративного подогревателя питательной воды энергоблока входят подогреватели 3 низкого давления (ПНД), деаэратор 4, подогреватели 5 высокого давления (ПВД). Турбина 2 паропроводами 6 регенеративных отборов пара соединена с ПНД (3), а паропроводами 7 с ПВД (5). Для обеспечения циркуляции питательной воды предусмотрены питательные насосы 8 и 9. Из системы регенеративного подогрева питательная вода по трубопроводу 10 поступает в котельный экономайзер 11. Атмосферный воздух для сжигания топлива дутьевым вентилятором 12 по воздуховоду 13 подается в воздушный тракт воздухоподогревателя 14 (регенеративный в схеме по фиг.1, но может быть и трубчатый многоходовой). Из воздухоподогревателя 14 нагретый воздух по основному воздуховоду 15 с запорным органом 16 подается к горелкам котла 1. При работе котла 1 на твердом топливе часть нагретого в воздухоподогревателе 14 воздуха (первичный воздух) по воздуховоду 17 с запорным органом 18 подают к мельницам (не показаны) для аэрации полученной в них пылеугольной смеси и подачи ее для сжигания к горелкам котла 1. В этом случае по воздуховоду 15 к горелкам котла 1 подается 70% необходимого для сжигания топлива воздуха (вторичный воздух). Дымовые газы отводятся из котла 1 через газовый тракт воздухоподогревателя 14 (на схеме фиг.1 показано пунктиром). Энергоблок имеет водоподогреватель 19, включенный по воде в байпасный трубопровод 20 подогревателей 5 высокого давления, и водоподогреватель 21, включенный по воде в байпасный трубопровод 22 подогревателей 3 низкого давления. Особенностью данного энергоблока является то, что указанные водоподогреватели 19 и 21 по греющей среде включены в основной воздуховод 15, причем в схеме на фиг. 1 последовательно, в схеме на фиг. 2 параллельно. Для обеспечения возможности регулировки режима нагрева части питательной воды, направляемой через байпасные трубопроводы 20 и 22 в водоподогреватели 19 и 21, предусмотрен дополнительный трубопровод 23 с регулируемым запорным органом 24, подсоединенный к основному воздуховоду 15 параллельно водоподогревателями 19 и 21. В схеме на фиг. 1 дополнительно предусмотрен трубопровод 25 с регулируемым запорным органом 26, подсоединенный к воздуховоду 15 параллельно водоподогревателю 21. В обеих схемах воздуховод 27 рециркуляции нагретого воздуха с рециркуляционным вентилятором 28 подключен к воздуховоду 15 после водоподогревателей 19 и 21 и к воздуховоду 13 между дутьевым вентилятором 12 и воздухоподогревателем 14, хотя может быть подключен к воздуховоду 15 перед установкой на нем водоподогревателей 19 и 21.

Работа энергоблока по фиг. 1 состоит в следующем.

Питательную воду подают последовательно через ПНД (3), деаэратор 4, ПВД (5) и далее по трубопроводу 10 в экономайзер 11. В подогревателях 3 и 5 питательная вода подогревается отборным паром турбины 2, поступающим из регенеративных отборов турбины 2 по паропроводам 6 и 7 соответственно. Нагретый в воздухонагревателе 14 воздух или только вторичный воздух по основному воздуховоду 15 подается к горелкам котла 1. Проходя последовательно через греющий тракт установленных в воздуховоде 15 водоподогревателей 19 и 21, горячий воздух вначале греет часть питательной воды, байпасирующей по трубопроводу 20 ПВД (5), а затем греет часть питательной воды, байпасирующей по трубопроводу 22 ПНД (3). Для предварительного подогрева атмосферного воздуха, подаваемого дутьевым вентилятором 12 по воздуховоду 13 в воздухоподогреватель 14, часть охлажденного воздуха в водоподогревателях 19 и 21 отбирается рециркуляционным вентилятором 28 по воздуховоду 27 и подается в воздуховод 13. Регулировкой расхода отбираемого на рециркуляцию воздуха обеспечивается поддержание необходимой температуры воздуха, подаваемого в воздухоподогреватель 14, а при необходимости и регулировка температуры уходящих дымовых газов после воздухоподогревателя 14. Регулировкой запорным органом 24 на воздуховоде 23, байпасирующем воздуховод 15 с установленными на нем водоподогревателями 19 и 21, и запорным органом 16 на воздуховоде 15 осуществляется регулировка расхода воздуха через воздуховод 15 и обеспечивается требуемый нагрев части питательной воды в водоподогревателях 19 и 21 или поддержание необходимой температуры воздуха, подаваемого в котел 1 для сжигания топлива. Дополнительная частичная регулировка обеспечивается запорным органом 26 на трубопроводе 25, байпасирующем греющий тракт водоподогревателя 21. При необходимости весь горячий воздух после воздухоподогревателя 14 может быть подан в котел 1 по воздуховоду 23 (или весь вторичный воздух) при закрытии запорного органа 16 на воздуховоде 15 с одновременным открытием запорного органа 24 на дополнительном трубопроводе 23.

Энергоблок на фиг. 2 от энергоблока на фиг. 1 отличается параллельным включением водоподогревателей 19 и 21 по греющему тракту в воздуховод 15 и отсутствием отдельного байпасного трубопровода (25 в схеме на фиг. 1) на греющем тракте воздухоподогревателя 21, т. к. при таком включении расход воздуха через греющий тракт каждого водоподогревателя 19 и 21 регулируется установленным перед ним запорным органом.

Работа энергоблока на фиг. 2 практически не отличается от работы энергоблока на фиг. 1, но обеспечиваются несколько большие возможности регулировки (например, в схеме на фиг.2 можно полностью выключить из работы водоподогреватель 19, оставив в работе водоподогреватель 21, и наоборот, этого нельзя сделать в схеме на фиг. 1).

Включение водоподогревателей 19 и 21 в соответствии с данным изобретением не в воздуховод рециркуляции, а в основной воздуховод всего или по крайней мере вторичного воздуха позволяет осуществить нагрев части воды, проходящей через указанные водоподогреватели, до более высокой температуры, либо увеличить объем воды, подаваемой в них по байпасным трубопроводам соответствующих подогревателей. В обоих случаях это позволит уменьшить расход пара регенеративных отборов на нагрев воды в ПНД (3) и в ПВД (5) и увеличить выработку электроэнергии, либо соответственно уменьшить нагрузку котла по производству пара.

Некоторое снижение температуры воздуха, подаваемого в котел 1 для сжигания топлива, по любой из представленных схем энергоблока при максимально допустимом понижении температуры уходящих дымовых газов после воздухонагревателя не только не ухудшает работу котла, но способствует, как было отмечено выше, уменьшению образования окислов азота в процессе сжигания топлива и их содержания в дымовых газах, а это и обеспечивает повышение экономичности и эффективности работы энергоблока.

Формула изобретения

1. Энергоблок тепловой электростанции, содержащий паровой котел с размещенным в его конвективной части воздухоподогревателем, соединенным с топкой котла основным воздуховодом, а также замкнутый паросиловой контур с турбиной и системой регенеративного подогрева питательной воды, включающей по крайней мере по одному подогревателю высокого и низкого давлений, снабженные по питательной воде соответствующими байпасными трубопроводами, в каждом из которых установлено по крайней мере по одному водоподогревателю, подключенному по греющей среде к выходу воздухоподогревателя, отличающийся тем, что водоподогреватели по греющей среде размещены в основном воздуховоде, при этом воздухоподогреватель соединен с топкой котла через указанные водоподогреватели.

2. Энергоблок по п. 1, отличающийся тем, что указанные водоподогреватели размещены в основном воздуховоде последовательно.

3. Энергоблок по п. 1, отличающийся тем, что указанные водоподогреватели размещены в основном воздуховоде параллельно.

4. Энергоблок по п. 2, отличающийся тем, что он снабжен трубопроводом с регулирующим запорным органом, при этом указанный трубопровод подсоединен к основному воздуховоду параллельно водоподогревателю, установленному в байпасном трубопроводе подогревателя низкого давления.

5. Энергоблок по пп. 1 4, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным трубопроводом с регулирующим запорным органом, при этом указанный дополнительный трубопровод подсоединен к основному воздуховоду параллельно указанным водоподогревателям.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2