Схема утилизации низкопотенциальной теплоты уходящих газов для энергетических парогенераторов

 

Изобретение относится к теплоэнергетическим объектам тепловых электростанций, может быть использовано на тепловых электростанциях и предназначено для решения технической задачи - повышения эффективности использования низкопотенциальной теплоты уходящих газов. Изобретение включает воздухоподогреватель 21, расположенный между вентилятором 22 и парогенератором 17, конвективную ступень 13, связывающую трубопроводом конденсата 16 через подпитывающий конденсатор 8 деаэратор 14 и конденсатный насос 7, также две аналогичные параллельные технологические цепочки, состоящие из последовательно размещенных конденсатора 8, вакуумного насоса 9, испарительной ступени 26, имеющей посредством продувочного насоса 6 слив в шламовый бак 2, и конденсационной ступени 27, соединяющие соответственно трубопровод сырой воды 28 с трубопроводом дистиллята 1 подпитки парогенератора 17 и с паропроводом вторичного пара 11 после вакуумного насоса 9, введенные в деаэратор 14, и трубопровод производственной воды 33 с трубопроводом дистиллята 1, причем по газовой стороне парогенератор 17 связан через параллельно включенные воздухоподогреватель 21, конвективную 13, испарительные 26 ступени и через соответствующие конденсационные ступени 26 с дымососом 25, конденсатные насосы 7, которые подключены к трубопроводам сырой 28 и технологической 33 воды, кроме того, трубопровод циркуляционной воды 29 после конденсатора 19 турбины параллельно введен в конденсаторы подпитки 8 и переработки 3. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетическим объектам тепловых электростанций.

Известна принципиальная тепловая схема конденсационной электростанции (Рыжкин В. Я. Тепловые электрические станции. - М.: Энергия, 1967, с. 399, рис. 12-3), состоящая из парогенератора, вырабатывающая пар для турбины, после конденсатора которого конденсат конденсатным насосом подается через систему подогревателей низкого давления на деаэратор.

Восполнение потерь воды производится химочищенной водой, которая перед подачей в испарители деаэрируется в деаэраторе низкого давления. Для получения дистиллята используется пар из отборов турбины. Подогретый конденсат отработанного пара турбины, конденсат пара, поступающего на подогреватели высокого давления, дистиллят, полученный из химочищенной воды, направляются в деаэратор высокого давления. Термодинамический цикл замыкают подогреватели высокого давления, в которых деаэрированная вода за счет теплоты из отборов турбины приобретает более высокий температурный потенциал и поступает в водяной экономайзер парогенератора.

Рассмотренная тепловая схема конденсационной электростанции является оптимальной в установившихся температурных границах уходящих газов. Технико-экономические расчеты показали, что для подогрева конденсата эффективней использовать теплоту пара из отборов турбины, чем теплоту уходящих газов.

Необходимо отметить, что температура уходящих газов после парогенератора составляет 110-120^oC. С термодинамической точки зрения их температурный потенциал вполне достаточен для подогрева конденсата в подогревателях низкого давления и для восполнения потерь котловой воды.

Использование низкопотенциальной теплоты уходящих газов автоматически увеличивает количество вырабатываемой электрической энергии за счет использования энергии отборов пара, который поступает на подогреватели низкого давления, испарители и деаэратор низкого давления.

Отмеченные недостатки устраняются тем, что в тепловую схему конденсационной электростанции дополнительно введены воздухоподгреватель, расположенный между вентилятором и парогенератором, конвективная ступень, связывающая трубопроводом конденсата через подпитывающий конденсатор деаэратор и конденсатный насос, также две аналогичные параллельные технологические цепочки, состоящие из последовательно размещенных конденсатора, вакуумного насоса, испарительной ступени, имеющей посредством продувочного насоса слив в шламовый бак, и конденсационной ступени, соединяющие соответственно трубопровод сырой воды с трубопроводом дистиллята подпитки парогенератора и с паропроводом вторичного пара после вакуумного насоса, введенные в деаэратор, и трубопровод производственной воды с трубопроводом дистиллята, причем по газовой стороне парогенератор связан через параллельно включенные воздухоподгреватель, конвективную, испарительные ступени и через соответствующие конденсационные ступени с дымососом, конденсатные насосы, которые подключены к трубопроводам сырой и технологической воды, кроме того, трубопровод циркуляционной воды после конденсатора турбины параллельно введен в конденсаторы подпитки и переработки.

На чертеже изображена предлагаемая схема утилизации низкопотенциальной теплоты уходящих газов для энергетических парогенераторов, где 1, 10, 11, 16, 28, 29, 33 - трубопроводы дистиллята, дистиллята подпитки парогенератора, вторичного пара конденсата, сырой, циркуляционной и технологической воды, 2 - шламовый бак, 3, 8 - технологический и подпиточный конденсаторы, 4, 6 - насосы продувки, 5, 9 - вакуумные насосы, 7, 23, 30, 34 - конденсатные насосы, 12 - питательный насос, 13 - конвективная ступень, 14 - деаэратор, 15 - подогреватели высокого давления, 17 - парогенератор, 18 - турбогенератор, 19 - конденсатор турбины, 20 - циркуляционный насос, 21 - воздухоподогреватель, 22 - вентилятор, 24 - теплицы, 25 - дымосос, 26, 31 - испарительные ступени, 27, 32 - конденсационные ступени.

Парогенератор 17, турбогенератор 18, конденсатор турбины 19, конденсационный насос 23, циркуляционный насос 20, деаэратор 14, питательный насос 12, подогреватели высокого давления 15, дымосос 25, вентилятор 22, насосы 4, 6, 7, 20, 23, 30, 34 - являются типовым оборудованием. Они выбираются на основании соответствующих расчетов.

Конструкция конвективной ступени 13, воздухоподогревателя 21, испарительных ступеней 26, 31, конденсационных ступеней 27, 32 выполнены в одном корпусе. Доля воспринимаемой теплоты каждой ступенью определяется тепловым расчетом. На основании этого количества теплоты осуществляются тепловой, аэродинамический и гидравлический расчеты каждой ступени. В испарительных ступенях 26 и 31 отходящие газы снижают свою температуру до 70-80^oC. В них осуществляется реализация процесса кипения воды при температуре 40-50^oC и перегрев пара. Коэффициент тепплопередачи ступеней достигает 70-80 Вт/(м²·^oC). Основное преимущество данной конструкции испарителя заключается в безнакипном режиме работы. Благодаря перегреву и промывке водой в образовавшемся паре, унос солей сводится к минимуму. Удаление солей из водяного объема производится насосом 6 в шламовый бак 2.

Конденсационные ступени 27 и 32 доводят температуру уходящих газов до 20-30^oC. Коэффициент теплопередачи при этом составляет 200-250 Вт/(м²·^oC). Конденсат водяных паров из уходящих газов конденсатными насосами 30 и 34 подают в трубопроводы сырой и технологической воды перед испарительными ступенями 26 и 31.

Тип и технические данные вакуумных насосов 5 и 9 в рассматриваемой схеме не оговариваются, а выбираются на основании конкретных исходных данных и расчетов.

Предлагаемая схема утилизации низкопотенциальной теплоты уходящих газов работает следующим образом.

Отходящие газы после парогенератора 17 с температурой 110-170^o в зависимости от вида сжигаемого топлива (природный газ или мазут) поступают в воздухоподогреватель 21, конвективную ступень 13 и испарительные ступени 26 и 31. Из последних они направляются на конденсационные ступени 27 и 32. Дымосос 25 откачивает уходящие газы с температурой 20-30^oC из воздухоподгревателя 21 и конденсационных ступеней 27 и 32. Вентилятор 22 прокачивает воздух через воздухоподогреватель 21 и подает его на горение в парогенератор 17. Конденсат турбины 18 перекачивается насосом 23 сначала через конденсатор 8, а затем через конвективную ступень 13, в которой он подогревается перед поступлением в деаэратор.

Водоподготовка сырой воды, необходимой для восполнения потерь, осуществляется предварительным ее подогревом в конденсационной ступени 27 и испарении в испарительной ступени 26. Создание вакуума обеспечивается вакуумным насосом 9, который откачивает пар из парообразовательного объема испарительной ступени (на чертеже не показано) и нагнетает в конденсатор 8, а частично направляют непосредственно в деаэратор. Дистиллят подпитки парогенератора насосом 7 сливают в деаэратор 14. В водяном объеме испарительной ступени (на чертеже не показано) происходит увеличение концентрации растворенных в воде солей и поэтому для поддержания ее значения ниже критического насосом 6 часть воды сливается в бак 2.

Количество теплоты, выбрасываемой с уходящими газами, значительно больше той величины, которая может потребоваться на подогрев воздуха, конденсата и на восполнение потерь воды. Как один из возможных вариантов покрытия излишка этой теплоты - это получение дистиллята из технологической воды по аналогично рассмотренной выше схеме. Под технологической водой понимается вода, которая ранее использовалась в каком-либо технологическом процессе. Она, как правило, в своем составе имеет компоненты, которые негативно воздействуют на экологию окружающей среды. Поэтому наиболее рационально испарять эту воду бросовой низкопотенциальной теплотой. Для того чтобы замкнуть экологическую цепочку, необходимо концентрированный шлам из бака 2 рассматривать как исходное сырье для соответствующего производства. В рамках заявки этот вопрос не рассматривается.

Циркуляционная вода после конденсатора турбины составляет 30^oC, а в конденсаторах 3 и 8 она возрастает до 40-60^oC. Эту воду перед подачей на градирню можно использовать (как вариант) для обогрева тепличного хозяйства.

Таким образом, предлагаемая схема утилизации обладает следующими преимуществами: 1) повышение тепловой эффективности за счет использования низкопотенциальной теплоты уходящих газов вместо отборов пара из турбины на подогреватели низкого давления; 2) замена химводоподготовки на получение дистиллята из сырой воды; 3) применение выбрасываемой теплоты теплоэнергетической установки для восстановления технологической воды с экологически безвредными свойствами; 4) использование раствора продувочной воды испарителей в качестве исходного сырья для соответствующего производства; 5) коммерческая реализация теплоты подогретой циркуляционной воды.

Формула изобретения

Схема утилизации низкопотенциальной теплоты уходящих газов для энергетических парогенераторов, включающая турбогенератор, конденсатор турбины, связанные посредством конденсатного насоса, деаэратора, питательного насоса и подогревателя высокого давления с парогенератором, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены воздухоподогреватель, расположенный между вентилятором и парогенератором, конвективная ступень, связывающая трубопроводом конденсата через подпитывающий конденсатор деаэратор и конденсатный насос, также две аналогичные параллельные технологические цепочки, состоящие из последовательно размещенных конденсатора, вакуумного насоса, испарительной ступени, имеющей посредством продувочного насоса слив в шламовый бак, и конденсационной ступени, соединяющие соответственно трубопровод сырой воды с трубопроводом дистиллята подпитки парогенератора и с паропроводом вторичного пара после вакуумного насоса, введенные в деаэратор, и трубопровод производственной воды с трубопроводом дистиллята, причем по газовой стороне парогенератор связан через параллельно включенные воздухоподогреватель, конвективную, испарительные ступени и через соответствующие конденсационные ступени с дымососом, конденсатные насосы, которые подключены к трубопроводам сырой и технологической воды, кроме того, трубопровод циркуляционной воды после конденсатора турбины параллельно введен в конденсаторы подпитки и переработки.

РИСУНКИ

Рисунок 1