Паросиловая установка для генерирования электрической энергии
Изобретение относится к энергетике. Паросиловая установка содержит обводной трубопровод, который соединяет с возможностью прохождения потока трубопровод свежего пара с трубопроводом отработавшего пара, при этом в обводном трубопроводе расположен обводной пароохладитель, который при аварийной остановке, запуске или при остановке охлаждает протекающий в обводном трубопроводе пар. Изобретение позволяет понизить стоимость паросиловой установки за счет применения для обводного трубопровода более дешевых материалов. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к паросиловой установке для генерирования электрической энергии, содержащей паровую турбину, парогенератор и конденсатор, а также трубопровод свежего пара, который соединяет с возможностью прохождения потока паровую турбину с парогенератором, трубопровод отработавшего пара, который соединяет с возможностью прохождения потока паровую турбину с конденсатором, и обводной трубопровод, который соединяет с возможностью прохождения потока трубопровод свежего пара с трубопроводом отработавшего пара.
В паросиловой установке тепловая энергия преобразуется в механическую энергию и затем в электрическую энергию, при этом поток водяного пара проходит от парогенератора в детандер, такой как паровая турбина, при этом пар расширяется в паровой турбине с отдачей энергии. Выходящий из паровой турбины поток пара снова сжижается во включенном за ней конденсаторе за счет отбора тепла. Возникающая в конденсаторе вода подается с помощью питающего водяного насоса снова в парогенератор, за счет чего образуется замкнутый циркуляционный контур.
В рабочем состоянии выходящий из парогенератора поток пара проходит в паровую турбину и при этом охлаждается, при этом давление пара понижается. Выходящий из паровой турбины поток пара подается в конденсатор. При запуске, остановке или другой аварийной остановке паровой турбины закрывается расположенный перед паровой турбиной клапан свежего пара, и свежий пар направляется через обводной трубопровод, при этом обводной трубопровод входит в трубопровод отработавшего пара паровой турбины. Трубопровод отработавшего пара называется, как правило, холодным трубопроводом промежуточного пароперегревателя, если он входит в промежуточный пароперегреватель, в котором пар нагревается до более высокой температуры. Чем выше температура пара, тем выше стоимость трубопроводов, участков направления и впрыска пара в конденсатор. Предпринимаются усилия для достижения температуры пара примерно 720°С. Такие высокие температуры требуют использования особых материалов, таких как материалы на основе никеля. Материалы на основе никеля являются материалами с содержанием никеля примерно 40-50% массы. Однако такие материалы на основе никеля являются сравнительно дорогими. С другой стороны, материал на основе никеля является особенно теплостойким.
Желательно иметь возможность использования материалов, которые являются более дешевыми, чем материалы на основе никеля. Поэтому задачей изобретения является создание паросиловой установки, которая пригодна для высоких температур и может быть выполнена сравнительно дешевой.
Эта задача решена с помощью паросиловой установки для генерирования электрической энергии, содержащей паровую турбину, парогенератор и конденсатор, а также трубопровод свежего пара, который соединяет с возможностью прохождения потока паровую турбину с парогенератором, трубопровод отработавшего пара, который соединяет с возможностью прохождения потока паровую турбину с конденсатором, и обводной трубопровод, который соединяет с возможностью прохождения потока трубопровод свежего пара с трубопроводом отработавшего пара, при этом в обводном трубопроводе предусмотрен обводной пароохладитель, который предназначен для охлаждения протекающего или неподвижного пара в обводном трубопроводе.
За счет охлаждения пара с помощью обводного пароохладителя можно выполнять компоненты после охлаждения без материалов на основе никеля. Таким образом, расположенный после обводного пароохладителя трубопровод охлаждается, что приводит к тому, что обводной трубопровод имеет меньшую тепловую нагрузку. За счет меньшей тепловой нагрузки больше нет необходимости в применении дорогих материалов на основе никеля.
Если трубопровод отработавшего пара входит в промежуточный пароперегреватель, то он называется также холодным трубопроводом промежуточного пароперегревателя. В промежуточном пароперегревателе пар нагревается до более высокой температуры.
Предпочтительные модификации следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.
Так, предпочтительно, когда охлаждение пара в обводном пароохладителе осуществляется за счет впрыска охлаждающей среды, такой как конденсат, пар или смесь из пара и воды. Применение конденсата или смеси из воды и пара является сравнительно простым в паросиловой установке, поскольку эта охлаждающая среда имеется в паросиловой установке. За счет этого минимизируется использование дополнительных трубопроводов.
Предпочтительно, обводной пароохладитель расположен непосредственно после первого ответвления от трубопровода свежего пара к обводному трубопроводу. В идеальном случае обводной пароохладитель должен быть расположен возможно ближе после первого ответвления. Это имеет то преимущество, что стоимость изготовления паросиловой установки дополнительно уменьшается, поскольку предотвращается применение дорогого материала на основе никеля. Чем ближе обводной пароохладитель установлен к первому ответвлению от трубопровода отработавшего пара к обводному трубопроводу, тем меньше требуется материала на основе никеля между первым ответвлением к обводному пароохладителю.
В другой предпочтительной модификации расстояние между обводным пароохладителем и защитным клапаном высокого давления выбрано так, что охлаждающая среда полностью смешивается с паром.
Полное смешивание охлаждающей среды с паром приводит к эффективному охлаждению обводного трубопровода и за счет этого к дальнейшему снижению стоимости изготовления паросиловой установки, поскольку можно применять меньше материала на основе никеля для обводного трубопровода.
Ниже приводится в качестве примера более подробное пояснение изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично и частично без соблюдения масштаба изображено:
Фиг.1 - паросиловая установка, согласно уровню техники;
Фиг.2 - паросиловая установка, согласно изобретению.
Одинаковые позиции имеют на разных фигурах одинаковое значение.
На фиг.1 показана паросиловая установка 1, согласно уровню техники. Паросиловая установка содержит парогенератор 2, паровую турбину 3, при этом паровая турбина 3 содержит частичную турбину 3а высокого давления, частичную турбину 3b среднего давления и частичную турбину 3с низкого давления, а также конденсатор 4. Кроме того, предусмотрен трубопровод 5 свежего пара, который соединяет с возможностью прохождения потока паровую турбину 3 с парогенератором 2. После паровой турбины 3 расположен трубопровод 6 отработавшего пара, который соединяет с возможностью прохождения потока паровую турбину 3 с конденсатором 4. Между частичной турбиной 3а высокого давления и конденсатором 4 предусмотрен промежуточный пароперегреватель 7. Входящий в промежуточный пароперегреватель 7 поток пара нагревается до более высокой температуры и направляется через горячий трубопровод 8 промежуточного пароперегревателя в частичную турбину 3b среднего давления. Трубопровод 6 отработавшего пара может также называться холодным трубопроводом 9 промежуточного пароперегревателя. Перед паровой турбиной 3 расположен клапан 10 регулирования и аварийной остановки. Перед частичной турбиной 3b среднего давления также расположен клапан 11 регулирования и аварийной остановки. Трубопровод 5 свежего пара соединен с возможностью прохождения потока с трубопроводом 6 отработавшего пара, соответственно, холодным трубопроводом 9 промежуточного пароперегревателя через обводной трубопровод 12. В обводном трубопроводе 12 расположен защитный клапан 13 высокого давления.
Горячий трубопровод 8 промежуточного пароперегревателя соединен с возможностью прохождения потока конденсатором 4 через обводной трубопровод 14 среднего давления. В обводном трубопроводе 14 среднего давления расположен защитный клапан 17 среднего давления.
Горячий трубопровод 8 промежуточного пароперегревателя соединен с возможностью прохождения потока с конденсатором 4 через обводной трубопровод 14 среднего давления. В обводном трубопроводе 14 среднего давления расположен защитный клапан 17 среднего давления. При запуске, остановке или при аварийной остановке паровой турбины 3 пар из трубопровода 5 свежего пара направляется через обводной трубопровод 12 в холодный трубопровод 9 промежуточного пароперегревателя. Для этого закрывается клапан 10 регулирования и аварийной остановки и открывается защитный клапан 13 высокого давления. Поскольку температура проходящего через обводной трубопровод 12 свежего пара сравнительно высока, то перед входом в холодный трубопровод 9 промежуточного пароперегревателя в пар впрыскивается охлаждающая среда 15 в охлаждающем блоке 16. Затем пар через промежуточный пароперегреватель 7, горячий трубопровод 8 промежуточного пароперегревателя, обводной трубопровод 14 среднего давления направляется в конденсатор 4. Для этого закрывается клапан 11 регулирования и аварийной остановки и открывается защитный клапан 17 среднего давления. После защитного клапана 17 среднего давления в пар снова впрыскивается охлаждающая среда 18 в охлаждающем блоке 19 для того, чтобы конденсатор мог принимать количества энергии. Поскольку температура и давление пара сравнительно высоки, необходимо трубопровод 5 свежего пара, обводной трубопровод 12, горячий трубопровод 8 промежуточного пароперегревателя и обводной трубопровод 14 среднего давления выполнять для температуры промежуточного пароперегревателя 7. Чем выше температура пара, тем выше стоимость трубопроводов 5, 12, 9, 8, 1, клапанов 17, 13 и охлаждающих блоков 16 и 19.
На фиг.2 показана паросиловая установка 1, согласно изобретению. Отличие от показанной на фиг.1 паросиловой установки 1 состоит в том, что в обводном трубопроводе 12 и в обводном трубопроводе 14 среднего давления расположены обводной пароохладитель 20, соответственно, обводной пароохладитель 21 среднего давления. Обводной пароохладитель 20 и обводной пароохладитель 21 среднего давления предназначены для охлаждения проходящего или неподвижного пара в обводном трубопроводе 12 и в обводном трубопроводе 14 среднего давления. С помощью обводного пароохладителя 20 и обводного пароохладителя 21 среднего давления в проходящий или неподвижный пар впрыскивается конденсат, пар или смесь из воды и пара. Тем самым понижается температура проходящего или неподвижного пара. Таким образом, подаваемая в пар охлаждающая среда 22 охлаждает пар. Место впрыска охлаждающей среды 22 в обводной трубопровод 12 и в обводной трубопровод 14 среднего давления должно быть расположено возможно ближе к первому ответвлению 23, соответственно, после второго ответвления 24. Расстояние между обводным пароохладителем 20 и защитным клапаном 13 высокого давления выбирается так, что пар полностью смешивается с охлаждающей средой 22. Расстояние между обводным пароохладителем 21 и защитным клапаном 17 среднего давления также выбирается так, что пар полностью смешивается с охлаждающей средой 22.
Можно отказаться от охлаждающего блока 16, соответственно, 19, когда параметры свежего пара имеют соответствующие значения. Для этого массовый расход, давление и температура свежего пара, количество и температура впрыскиваемой воды должны иметь допустимые значения. Обводной пароохладитель 20 и обводной пароохладитель 21 среднего давления включаются, как только открываются защитный клапан 13 и защитный клапан 17 среднего давления. За счет этого эффективно предотвращается недопустимое превышение температуры в охлаждаемом обводном трубопроводе 25, соответственно, 26.
Как только закрывается защитный клапан 13, обводной пароохладитель 20 работает, пока температура перед обводным пароохладителем 20 не понизится ниже допустимой температуры в трубопроводах 25, соответственно, 26. Если в охлаждаемых обводных трубопроводах 25 и 26 расположены отводы воды или нагревательные трубы, то они должны оставаться закрытыми, пока температура перед обводным пароохладителем 20 и обводным пароохладителем 21 среднего давления не опустится ниже допустимой температуры в охлаждаемых трубопроводах 25, соответственно, 26.
1. Паросиловая установка (1) для генерирования электрической энергии, содержащая паровую турбину (3), парогенератор (2) и конденсатор (4), а также трубопровод (5) свежего пара, который соединяет с возможностью прохождения потока паровую турбину (3) с парогенератором (2), трубопровод (6) отработавшего пара, который соединяет с возможностью прохождения потока паровую турбину (3) с конденсатором (4), и обводной трубопровод (12), который соединяет с возможностью прохождения потока трубопровод (5) свежего пара с трубопроводом (6) отработавшего пара, причем в трубопроводе (12) предусмотрен обводной пароохладитель (20), который предназначен для охлаждения протекающего в обводном трубопроводе (12) пара, отличающаяся тем, что место впрыска охлаждающей среды (22) в обводной трубопровод (12) и в обводной трубопровод (14) среднего давления расположено как можно ближе к первому ответвлению (23) от трубопровода (5) свежего пара к обводному трубопроводу, соответственно, после второго ответвления (24).
2. Паросиловая установка (1) по п.1, в которой паровая турбина (3) содержит частичную турбину (3а) высокого давления, частичную турбину (3b) среднего давления и частичную турбину (3с) низкого давления.
3. Паросиловая установка (1) по п.2, содержащая промежуточный пароперегреватель (7), в которой предусмотрен холодный трубопровод (9) промежуточного пароперегревателя, который соединяет с возможностью прохождения потока выход пара частичной турбины (3а) высокого давления с промежуточным пароперегревателем (7), при этом обводной трубопровод (12) соединяет с возможностью прохождения потока трубопровод (5) свежего пара с холодным трубопроводом (9) промежуточного пароперегревателя.
4. Паросиловая установка (1) по п.2 или 3, содержащая горячий трубопровод (8) промежуточного пароперегревателя, который соединяет с возможностью прохождения потока промежуточный пароперегреватель (7) с частичной турбиной (3b) среднего давления, в которой предусмотрен обводной трубопровод (14) среднего давления, который соединяет с возможностью прохождения потока горячий трубопровод (8) промежуточного пароперегревателя с конденсатором (4), при этом в обводном трубопроводе (14) среднего давления предусмотрен обводной пароохладитель (21) среднего давления, который предназначен для охлаждения протекающего в трубопроводе (14) среднего давления пара.
5. Паросиловая установка (1) по любому из пп.1-3, в которой в обводном трубопроводе (12) предусмотрен защитный клапан (13) высокого давления.
6. Паросиловая установка (1) по п.4, в которой в обводном трубопроводе (17) среднего давления предусмотрен защитный клапан (14) среднего давления.
7. Паросиловая установка (1) по любому из пп.1-3 или 6, в которой охлаждение пара в обводном пароохладителе (20) происходит за счет впрыска охлаждающих сред (22), таких как конденсат, пар или смесь из воды и пара.
8. Паросиловая установка (1) по п.4, в которой охлаждение пара в обводном пароохладителе (20) происходит за счет впрыска охлаждающих сред (22), таких как конденсат, пар или смесь из воды и пара.
9. Паросиловая установка (1) по п.4, в которой обводной пароохладитель (21) среднего давления расположен непосредственно после второго ответвления (24) от горячего трубопровода (8) промежуточного пароперегревателя свежего пара к обводному трубопроводу (14) среднего давления.
10. Паросиловая установка (1) по п.5, в которой расстояние между обводным пароохладителем (20) и защитным клапаном (13) высокого давления выбрано так, что охлаждающая среда (15) может полностью смешиваться с паром.
11. Паросиловая установка (1) по п.6, в которой расстояние между обводным пароохладителем (21) среднего давления и защитным клапаном (17) среднего давления выбрано так, что охлаждающая среда (22) может полностью смешиваться с паром.
