Пароводяная энергохолодильная установка

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, холодильной техники для одновременной выработки электроэнергии и холода. Тепло, возникшее при сгорании топлива в топке парогенератора, передается воде, в результате чего она испаряется с образованием пара. Пар из парогенератора через пароперегреватель поступает в турбину, где, расширяясь, совершает полезную работу, преобразуемую в электрическую энергию с помощью электрогенератора. Затем пар проходит через конденсатор, где конденсируется за счет теплообмена с системой охлаждения. Одновременно с конденсатором в пароводяной насос-подогреватель поступает паровая смесь, образовавшаяся в результате прохождения горячего пара через регулирующий клапан и эжектор, что вызывает отсос холодного пара из испарителя. В пароводяном насосе-подогревателе происходит интенсивное перемешивание пара и воды с последующим получением подогретого конденсата с высокой температурой и давлением. За счет вакуума конденсат после конденсатора через дроссельный вентиль засасывается в испаритель, где частично испаряется в вакууме, а остальная часть конденсата охлаждается. Эта часть конденсата циркулирует по замкнутому контуру холодной воды, проходя через потребитель холода. Использование изобретения позволит повысить КПД установки. 1 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, холодильной технике с использованием пароводяных установок и эжекторных устройств, предназначено в качестве комбинированных систем для одновременной выработки электроэнергии и холода.

Известна схема пароэжекторной холодильной машины, основанной на эффекте создания с помощью эжектора вакуума в испарителе с последующим охлаждением воды за счет ее частичного испарения в вакууме (Холодильные машины. /Учеб. для студ. под ред. проф. А.С. Тимофеевского/. С. - Пб.: Политехника, 1997, стр. 151).

Известен способ регенеративного подогрева питательной воды в струйном подогревателе, включающий в себя подачу пара в турбогенератор, отбор пара из турбогенератора, отвод в конденсатор, подачу конденсата из конденсатора и пара, отобранного из турбогенератора в струйный аппарат с конденсацией пара в струйном аппарате и нагрева за счет этого конденсата с последующей подачей подогретого конденсата в диаэратор и далее в котел-парогенератор (патент РФ N 2115831, бюл. N 20 от 20.07.98 г.).

Известно устройство пароводяного насоса-подогревателя (ПНП), предназначенного для применения в различных промышленных технологиях с использованием пара, совмещающего в себе функции подогревателя и насоса одновременно. Применение ПНП позволяет существенно сократить расход электроэнергии на собственные нужды и уменьшить массогабаритные характеристики теплообменных аппаратов (Энергетика Петербурга /газета/, N 5 (11), от 25.05.99 г.). Однако ранее пароводяной насос-подогреватель в комбинированных установках с преобразователями энергии прямого цикла не применялся.

Известна принципиальная схема паросиловой установки, содержащая парогенератор, пароперегреватель, через которые проходят продукты сгорания топлива, паровую турбину с электрогенератором на одном валу, конденсатор и насос питательной воды (Чечеткин А.В., Занемонец Н.А. Теплотехника. /Учеб. для хим. - техн. вузов/. М.: Высшая школа, 1986, стр. 91-92). Однако данная принципиальная схема не позволяет одновременно с электроэнергией получать холод.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении КПД установки за счет уменьшения энергозатрат на собственные нужды, снижении массогабаритных характеристик установки и возможности одновременного производства электроэнергии и холода.

Для достижения этого технического результата пароводяная энергохолодильная установка по схеме Кириллова, содержащая парогенератор, пароперегреватель, через который проходят продукты сгорания топлива, паровую турбину с электрогенератором на одном валу, конденсатор, снабжена пароводяным насосом-подогревателем, расположенным между конденсатором и парогенератором, и линией подачи пара с регулирующим клапаном и эжектором, соединяющей участок между перегревателем и турбиной с пароводяным насосом-подогревателем, при этом между пароперегревателем, парогенератором и пароводяным насосом-подогревателем установлены обратные клапаны, а также испарителем, верхняя часть которого, с одно стороны, связана с эжектором, с другой стороны, связана через дроссельный вентиль с линией конденсата, поступающего из конденсатора в пароводяной насос-подогреватель, а нижняя часть испарителя имеет замкнутый контур циркуляции холодной воды с насосом, проходящего через потребителя холода.

Введение в состав пароводяной энергохолодильной установки пароводяного насоса-подогревателя, линии подачи пара с регулирующим клапаном и эжектором, соединяющей участок между пароперегревателем и турбиной с пароводяным насосом-подогревателем, и испарителя, верхняя часть которого связана с эжектором и линией конденсата после конденсатора, а нижняя часть имеет замкнутый контур холодной воды с потребителем холода, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности использования пара для замены насоса питательной воды и предварительного подогрева конденсата перед парогенератором, а также создании эффекта испарения части воды в вакууме с охлаждением ее оставшейся части.

На чертеже изображена пароводяная энергохолодильная установка по схеме Кириллова.

Энергохолодильная установка включает в себя парогенератор 1, в топке которого сжигается топливо, пароперегреватель 2, через который проходят продукты сгорания топлива, турбину 3 с электрогенератором 4 на одном валу, конденсатор 5 с системой охлаждения 6, пароводяной насос-подогреватель 7, линию подачи пара 8 с регулирующим клапаном 9 и эжектором 10, связывающая участок между пароперегревателем 2 и турбиной 3 с пароводяным насосом-подогревателем 7. Между пароперегревателем 2, парогенератором 1 и пароводяным насосом-подогревателем 7 установлены обратные клапаны соответственно 11, 12. В состав установки также входит испаритель 13, верхняя часть которого, с одной стороны, связана с эжектором 10, а, с другой стороны, через дроссельный вентиль 14 с линией конденсата после конденсатора 5. Нижняя часть испарителя 13 имеет замкнутый контур холодной воды 15, проходящего через потребителя холода 16, с помощью насоса 17.

Пароводяная энергохолодильная установка по схеме Кириллова работает следующим образом.

Тепло, возникшее при сгорании топлива в топке парогенератора 1, передается воде, в результате чего она испаряется с образованием пара. Пар из парогенератора 1 поступает в пароперегреватель 2, через который проходят продукты сгорания топлива, где перегревается пар с повышением давления. Затем перегретый пар поступает в турбину 3, где, расширяясь, совершает полезную работу, преобразуемую в электрическую энергию с помощью электрогенератора 4, расположенного на одном валу с турбиной 3. Из турбины 3 пар поступает в конденсатор 5, где конденсируется за счет теплообмена с системой охлаждения 6, а затем конденсат поступает в пароводяной насос-подогреватель 7. Одновременно с конденсатом в пароводяной насос-подогреватель 7 поступает паровая смесь, образовавшаяся в результате прохождения горячего пара по линии 8, через регулирующий клапан 9 и эжектор 10, что вызывает отсос холодного пара из испарителя 13. Смесь горячего и холодного пара поступает в пароводяной насос-подогреватель 7, где за счет особой конструкции и эффекта смешивания двухфазных парожидкостных сред происходит интенсивное перемешивание пара и воды с последующим получением подогретого конденсата с высокой температурой и давлением. За счет этого давления происходит подача подогретого конденсата в парогенератор 1. В результате образовавшегося вакуума в верхней части испарителя 13 часть конденсата, после конденсатора 5 через дроссельный вентиль 14 засасывается в испаритель 13, где частично испаряется в вакууме, а остальная часть конденсата охлаждается. Эта часть конденсата циркулирует по замкнутому контуру холодной воды 15 с помощью насоса 17, проходя через потребителя холода 16. Для регулирования направления движения пара между пароперегревателем 2, парогенератором 1 и пароводяным насосом-подогревателем 7 устанавливаются обратные клапаны 11 и 12.

Источники информации 1. Холодильные машины. /Учеб. для студ. под ред. проф. А.С. Тимофеевского/. - С. - Пб.: Политехника, 1997, стр. 151.

2. Патент РФ N 2115831. Бюл. N 20 от 20.07.98 г.

3. Энергетика Петербурга // газета/, N 5 (11), от 25.05.99 г.

4. Чечеткин А.В., Занемонец Н.А. Теплотехника. / Учеб. для хим. - техн. вузов/. М.: Высшая школа, 1986, стр. 91-92 - прототип.

Формула изобретения

Пароводяная энергохолодильная установка, содержащая парогенератор, пароперегреватель, через который проходят продукты сгорания топлива, паровую турбину с электрогенератором на одном валу, конденсатор, отличающаяся тем, что снабжена пароводяным насосом-подогревателем, расположенным между конденсатором и парогенератором, и линией подачи пара с регулирующим клапаном и эжектором, соединяющей участок между пароперегревателем и турбиной с пароводяным насосом-подогревателем, при этом между пароперегревателем, парогенератором и пароводяным насосом-подогревателем установлены обратные клапаны, а также испарителем, верхняя часть которого с одной стороны связана с эжектором, с другой стороны связана через дроссельный вентиль с линией конденсата, поступающего из конденсатора в пароводяной насос-подогреватель, а нижняя часть испарителя имеет замкнутый контур циркуляции холодной воды с насосом, проходящий через потребитель холода.

РИСУНКИ

Рисунок 1