Способ работы бинарной пгу-тэц

Авторы патента:

F01K23/00 - Установки с более чем двумя двигателями, подающими энергию внешним потребителям и работающими на разных рабочих телах

Владельцы патента RU 2600666:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) (RU)

Изобретение относится к области тепловой энергетики. Способ заключается в том, что уходящие газы после газовой турбины направляют в котел-утилизатор, выработанный котлом-утилизатором пар затем направляют для расширения и совершения работы в теплофикационную паровую турбину. Часть пара из теплофикационных отборов паровой турбины направляют на верхние и нижние сетевые подогреватели для нагрева сетевой воды, остальную часть пара направляют в конденсатор, конденсат из конденсатора конденсатным насосом направляют в котел-утилизатор. Нагрев сетевой воды производят в газосетевом подогревателе, установленном отдельно от котла-утилизатора после верхнего сетевого подогревателя, уходящими газами после котла-утилизатора, при этом снижают отборы пара на верхний сетевой подогреватель и нижний сетевой подогреватель и увеличивают пропуск пара в конденсатор турбины. Изобретение позволяет получить дополнительную электрическую мощность на паровой теплофикационной турбине бинарной ПГУ-ТЭЦ за счет более полной утилизации тепла уходящих газов после котла-утилизатора в газосетевом подогревателе, располагаемом отдельно от котла-утилизатора. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области тепловой энергетики и предназначено для использования на тепловых электростанциях, а точнее к способу работы бинарной парогазовой теплоэлектроцентрали.

Известен способ работы теплоэлектроцентрали, надстроенной парогазовым блоком с двухконтурным котлом-утилизатором [1]. Часть потока пара, вырабатываемого в паровом котле теплоэлектроцентрали, замещают паром, выработанным в первом контуре двухконтурного котла-утилизатора. В теплофикационные отборы теплофикационной паровой турбины теплоэлектроцентрали подают пар низкого давления из двухконтурного котла-утилизатора с более низкими удельными затратами топлива на единицу выработанной энергии. Оставшуюся часть пара регенеративных отборов высокого давления и теплофикационных отборов расширяют в паровой турбине с получением дополнительной работы. Изобретение позволяет уменьшить удельные расходы топлива на электрическую и тепловую энергию, выработанную на теплоэлектроцентрали, надстроенной парогазовым блоком, повысить ее тепловую экономичность, использовать имеющиеся резервы в мощности ее теплофикационных паровых турбин и увеличить их рабочую мощность и выработку электроэнергии. Однако данный способ применим только при модернизации действующих теплоэлектроцентралей путем их надстройки парогазовым блоком с двухконтурным котлом-утилизатором.

Известна конструкция тепловой электрической станции, которая работает следующим образом [2]. Уходящие газы газовой турбины направляют к горелкам и сбросным соплам парового котла для окисления поступающего в топку топлива. Вырабатываемый в паровом котле пар направляют в теплофикационную паровую турбину. Потери пара и конденсата из цикла станции компенсируют обессоленной водой, которую перед подачей в атмосферный деаэратор направляют в водоводяной теплообменник. В водоводяной теплообменник по трубопроводу подают греющую среду - деаэрированную воду после газоводяного подогревателя низкого давления (ГВП НД) и насоса циркуляции. Включение ГВП НД в контур циркуляции деаэрированной воды перед водоводяным подогревателем обессоленной воды позволяет осуществить регенеративный подогрев основного конденсата паротурбинной установки в четырех подогревателях низкого давления без снижения эффективности использования теплоты уходящих газов парового котла.

Изобретение позволяет осуществить повышение экономичности тепловой электрической станции за счет создания условий для дополнительной выработки электроэнергии на тепловом потреблении паровой турбиной и более полного использования избыточной теплоты уходящих газов газотурбинной установки, но применимо только для модернизации действующих тепловых электрических станций путем их надстройки ГТУ. Кроме того, недостатком является необходимость реконструкции конвективной шахты парового котла при размещении газоводяного подогревателя высокого давления и газоводяного подогревателя низкого давления.

Наиболее близким техническим решением (прототип) является способ работы бинарной парогазовой установки, в котором предлагается последовательно установить в газоходе котла-утилизатора (КУ) за газовым подогревателем конденсата (ГПК) камеру сжигания дополнительного топлива (КСДТ) и газовый подогреватель сетевой воды (ГПСВ). Учитывая температуру уходящих газов на выходе из котла-утилизатора 95÷110°С, а также высокое содержание кислорода предлагается их использовать в качестве окислителя для сжигания топлива в камере сжигания дополнительного топлива. Вырабатываемая при этом дополнительная тепловая мощность используется для нагрева горячей сетевой воды для нужд теплофикации в газовом подогревателе сетевой воды [3].

Недостатком известного способа работы является необходимость реконструкции котла-утилизатора за счет установки за его последней ступенью нагрева КСДТ и ГПСВ. Капитальные затраты на реконструкцию КУ включают в себя стоимость оребренных труб, горелочных устройств, обмуровки КСДТ, вспомогательного оборудования, а также затраты на строительство и транспортные расходы.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка способа работы бинарной парогазовой теплоэлектроцентрали, позволяющего получить дополнительную электрическую мощность на паровой теплофикационной турбине бинарной ПГУ-ТЭЦ за счет более полной утилизации тепла уходящих газов после котла-утилизатора в газосетевом подогревателе, располагаемом отдельно от котла-утилизатора.

Техническим результатом является повышение электрической мощности бинарной ПГУ-ТЭЦ за счет увеличения электрической мощности паротурбинной установки в составе бинарной ПГУ-ТЭЦ, достигаемой дополнительным пропуском пара в конденсатор, путем разгрузки верхнего сетевого подогревателя и нижнего сетевого подогревателя по пару.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема бинарной ПГУ-ТЭЦ, реализующая заявленный способ. Позициями на чертеже обозначены: 1 - газотурбинная установка (ГТУ), 2 - камера сгорания ГТУ, 3 - электрогенератор ГТУ, 4 - котел-утилизатор (КУ), 5 - теплофикационная паровая турбина, 6 - электрогенератор теплофикационной паровой турбины, 7 - конденсатор, 8 - трубопровод отбора пара на сетевой подогреватель верхний, 9 - сетевой подогреватель верхний (СПВ), 10 - трубопровод отбора пара на сетевой подогреватель нижний, 11 - сетевой подогреватель нижний (СПН), 12 - выхлопной газоход котла-утилизатора, 13 - газосетевой подогреватель (ГСП), 14 - тепловой потребитель, 15 - конденсатный насос.

Установка для реализации предлагаемого способа включает: ГТУ 1 с камерой сгорания 2, связанную через выхлопной газоход с котлом-утилизатором 4, который посредством трубопровода острого пара связан с теплофикационной паровой турбиной 5, соединенной трубопроводами 8 и 10 соответственно с сетевым подогревателем верхним 9 и сетевым подогревателем нижним 11; конденсатор 7, который связан выхлопным патрубком с теплофикационной турбиной 5; конденсатный насос 15 для перекачки конденсата в котел-утилизатор 4; сетевой подогреватель нижний 11, сетевой подогреватель верхний 9, связанные трубопроводами тепловой сети 16 с тепловым потребителем 14; газосетевой подогреватель 13, установленный после сетевого подогревателя верхнего 9 и связанный трубопроводами тепловой сети 16 с сетевыми подогревателями 9, 11 и тепловым потребителем 14, а также связанный с котлом-утилизатором 4 выхлопным газоходом 12.

Предлагаемый способ работы бинарной ПГУ-ТЭЦ с использованием газосетевого подогревателя осуществляют следующим образом.

ГТУ 1 приводит в движение электрогенератор 3, вырабатывающий электроэнергию. Продукты сгорания после газовой турбины попадают в котел-утилизатор 4 и за счет использования теплоты продуктов сгорания топлива вырабатывают в нем поток пара, пар направляют в паровую турбину 5, которая приводит в движение электрогенератор 6, вырабатывающий электроэнергию. Паровая теплофикационная турбина 5 имеет отборы пара по трубопроводам 8 и 10, соответственно на сетевой подогреватель верхний 9 и сетевой подогреватель нижний 11, для подогрева сетевой воды теплосети потребителя 14.

Газосетевой подогреватель 13 устанавливают отдельно от котла-утилизатора 3 после сетевого подогревателя верхнего 9. Уходящие газы по выхлопному газоходу 12 котла-утилизатора 3 направляют в газосетевой подогреватель 13. При этом минимально допустимая температура уходящих газов после котла-утилизатора, при сжигании газообразного топлива в камере сгорания 2 газотурбинной установки, исходя из условий низкотемпературной коррозии хвостовых поверхностей нагрева, составляет 80°С. Так как температура уходящих газов на выходе из котла-утилизатора достигает 95÷110°С, появляется дополнительное количество тепла уходящих газов, которое используется для нагрева сетевой воды в газосетевом подогревателе 13, без реконструкции котла-утилизатора. Путем регулирования положения поворотной регулирующей диафрагмы паровой турбины 5 уменьшают отбор пара, тем самым снижая температуру сетевой воды после сетевого подогревателя верхнего 9 и сетевого подогревателя нижнего 11. При этом теплофикационные отборы пара из паровой турбины 5 частично вытесняются. Вытесненный пар теплофикационных отборов паровой турбины направляют в конденсатор 7, что приводит к дополнительному увеличению электрической мощности теплофикационной паровой турбины 5. Конденсат из конденсатора 7 с помощью конденсатного насоса 15 перекачивают в котел-утилизатор.

В качестве примера рассмотрим способ работы бинарной ПГУ-ТЭЦ на основе паровой турбины Т-56/70-6,8 для г. Новороссийска на среднеотопительном режиме. Расчет тепловой схемы ПГУ-ТЭЦ показал, что температура уходящих газов после котла-утилизатора на данном режиме - 115,8°С. В таблице представлены результаты расчета тепловой схемы ПГУ-ТЭЦ с ГСП для г. Новороссийска на среднеотопительном режиме при варьировании температуры уходящих газов после ГСП в диапазоне 80÷100°С.

Из таблицы видно, что увеличение утилизации тепла уходящих газов после котла-утилизатора за счет снижения их температуры после ГСП со 100 до 80°С сопровождается уменьшением температуры сетевой воды после сетевого подогревателя верхнего на 1,8°С (3,2%), после СПН - на 0,9°С (1,9%). Это приводит к снижению суммарного расхода пара на сетевые подогреватели на 3,69 кг/с (9,97%) и к увеличению дополнительной электрической мощности ПТУ на 1,33 МВт.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет осуществлять:

- догрев сетевой воды в газосетевом подогревателе за счет теплообмена между уходящими газами ГТУ и сетевой водой без реконструкции котла-утилизатора;

- разгрузку верхнего сетевого подогревателя и нижнего сетевого подогревателя по пару за счет снижения количества пара, отбираемого на сетевые подогреватели;

- повышение электрической мощности паротурбинной установки в составе бинарной ПГУ-ТЭЦ за счет дополнительного пропуска пара в конденсатор.

Список используемых источников

1. Патент на изобретение №2349763, МПК F01K 23/06. Способ работы теплоэлектроцентрали / Ремезенцев А.Б., Сорокин В.Н., Шелудько Л.П.

2. Патент на изобретение №2309263, МПК F01K 17/02. Тепловая электрическая станция / Замалеев М.М., Макарова Е.В., Шарапов В.И.

3. Шелыгин Б.Л., Мошкарин А.В., Малков Е.С. Определение условия использования в качестве окислителя уходящих из котла-утилизатора газов для сжигания дополнительного топлива / Вестник ИГЭУ. - 2012. - Вып. 2 - С. 4-7.

Способ работы бинарной ПГУ-ТЭЦ, согласно которому уходящие газы после газовой турбины направляют в котел-утилизатор, выработанный котлом-утилизатором пар затем направляют для расширения и совершения работы в теплофикационную паровую турбину, часть пара из теплофикационных отборов паровой турбины направляют на верхние и нижние сетевые подогреватели для нагрева сетевой воды, остальную часть пара направляют в конденсатор, конденсат из конденсатора конденсатным насосом направляют в котел-утилизатор, отличающийся тем, что производят нагрев сетевой воды в газосетевом подогревателе, установленном отдельно от котла-утилизатора после верхнего сетевого подогревателя, уходящими газами после котла-утилизатора, при этом снижают отборы пара на верхний сетевой подогреватель и нижний сетевой подогреватель и увеличивают пропуск пара в конденсатор турбины.

Изобретение относится к энергетике. Способ получения частотной характеристики парогазовой электростанции, содержащей газотурбинный двигатель и паротурбинный двигатель, включает регулирование выдачи мощности парогазовой электростанции, регулируя впускной паровой управляющий клапан и/или регулируя паровой поток через перепускной паропровод в ответ на изменение частоты электрической сети.

Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией // 2562745

Способ включает утилизацию низкопотенциальной теплоты системы маслоснабжения подшипников паровой турбины, утилизацию низкопотенциальной теплоты системы маслоснабжения подшипников паровой турбины с производственным отбором пара и утилизацию высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора, причем все указанные утилизации осуществляют при помощи теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина, в котором в качестве охлаждающей жидкости используют низкокипящее рабочее тело, циркулирующее в замкнутом контуре, при этом его сжимают в конденсатном насосе теплового двигателя, нагревают в охладителе масла, нагревают в маслоохладителе, испаряют и перегревают в конденсаторе паровой турбины с производственным отбором пара, расширяют в турбодетандере теплового двигателя и конденсируют в теплообменнике-конденсаторе теплового двигателя.

Способ утилизации тепловой энергии, варабатываемой тепловой электрической станцией // 2562737

Способ включает использование конденсационной установки, имеющей конденсатор паровой турбины с производственным отбором пара и систему маслоснабжения ее подшипников с маслоохладителем, и дополнительное осуществление утилизации высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора, утилизацию низкопотенциальной теплоты системы маслоснабжения подшипников паровой турбины и утилизацию низкопотенциальной теплоты системы маслоснабжения подшипников паровой турбины с производственным отбором пара.

Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией // 2562727

Способ относится к паровой турбине с маслоохладителем и системой маслоснабжения подшипников. При этом используют конденсационную установку, имеющую конденсатор паровой турбины с производственным отбором пара, и дополнительно осуществляют утилизацию высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора и утилизацию низкопотенциальной теплоты системы маслоснабжения подшипников паровой турбины, при этом все указанные утилизации осуществляют при помощи теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина, в котором в качестве охлаждающей жидкости используют низкокипящее рабочее тело, циркулирующее в замкнутом контуре, при этом его сжимают в конденсатном насосе теплового двигателя, нагревают в теплообменнике-рекуператоре теплового двигателя, нагревают в маслоохладителе, нагревают в нижнем сетевом подогревателе паровой турбины, нагревают в верхнем сетевом подогревателе паровой турбины, испаряют и перегревают в конденсаторе паровой турбины с производственным отбором пара, расширяют в турбодетандере теплового двигателя, снижают его температуру в теплообменнике-рекуператоре теплового двигателя и конденсируют в теплообменнике-конденсаторе теплового двигателя.

Способ работы тепловой электрической станции // 2560507

Изобретение относится к способу утилизации тепловой энергии, вырабатываемой электрической станцией. Используют систему маслоснабжения подшипников паровой турбины, состоящую из охладителя, бака и насоса, теплообменник-охладитель сетевой воды, который устанавливают на обратном трубопроводе сетевой воды, конденсационную установку, состоящую из конденсатора паровой турбины с производственным отбором пара и системы маслоснабжения ее подшипников с маслоохладителем.

Способ работы тепловой электрической станции // 2560500

Изобретение относится к способу утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией (ТЭС). Отработавший пар направляют из паровой турбины в паровое пространство конденсатора и полученный конденсат с помощью его конденсатного насоса направляют в систему регенерации.

Способ работы тепловой электрической станции // 2560496

Изобретение относится к способу утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электростанцией (ТЭС). Отработавший пар поступает из паровой турбины в паровое пространство конденсатора и полученный конденсат с помощью насоса направляют в систему регенерации.

Парогазовая установка на базе аэс // 2553725

Изобретение относится к области теплоэнергетики, преимущественно к атомной энергетике, и предназначено для использования на энергокомплексах, включающих паротурбинные установки атомных электростанций (АЭС) двухконтурного типа.

Термодиссоционный генератор водорода и кислорода // 2549847

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для производства водорода и кислорода из водяного пара методом термической диссоциации и может быть использовано в сельском хозяйстве, коммунально-бытовой отрасли для работы двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок.

Судно с малой площадью ватерлинии на водородном топливе // 2538230

Изобретение относится к области морского флота, в котором используются суда с малой площадью ватерлинии, имеющие высокую мореходность и скорость с главными силовыми установками на водородном топливе - продукте термической диссоциации водяного пара - водороде и кислороде, при этом для работы установок используется пресная вода, запасенная в емкостях, являющаяся энергоносителем.

Турбодетандерная система утилизации теплоты циркуляционной воды на конденсационных блоках паровых турбин тепловой электрической станции // 2605878

Изобретение относится к энергетике. Турбодетандерная система утилизации теплоты циркуляционной воды, идущей после конденсатора конденсационной паровой турбины к градирне или брызгальному бассейну, содержащая циркуляционный насос, трубопроводы циркуляционной воды, конденсатор, градирни или брызгальный бассейн, теплообменник, турбодетандер, электрогенератор. При этом теплообменник, установленный после турбодетандера, подключен по греющему теплоносителю к трубопроводу отвода циркуляционной воды из конденсатора. Также, система включает в себя газотурбинную установку, воздушный компрессор которой соединен с турбодетандером, а газовая турбина соединена с электрогенератором, подогреватель магистрального газа, подключенный по греющей среде к трубопроводу отвода уходящих газов из газотурбинной установки, и подогреватель сетевой воды, также подключенный к трубопроводу отвода уходящих газов из газотурбинной установки. Изобретение позволяет снизить тепловые выбросы тепловой электрической станцией в атмосферу, при одновременной выработке дополнительной электроэнергии. 1 ил.

Комбинированная парогазовая установка на базе трансформатора тепла с инжекцией пара в газовый тракт // 2607574

Изобретение относится к области энергетики и направлено на совершенствование работы парогазовых установок в сочетании с инжекцией пара в газовый тракт. Комбинированная парогазовая установка снабжена абсорбционным бромистолитиевым трансформатором тепла на огневом обогреве, паровой турбиной, соединенной с паровым котлом-утилизатором, воздушным конденсатором, выполненным в виде градирни, а теплообменник-конденсатор выполнен поверхностным. Изобретение позволяет повысить надежность и экономичность комбинированной парогазовой установки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Парогенератор с рекуперацией тепла (варианты) и система управления для парогенератора // 2610976

Изобретение относится к энергетике. Система парогенератора с рекуперацией тепла (теплоутилизационного парогенератора) содержит первый, второй и третий проточный проход. Парогенератор с рекуперацией тепла может содержать первую заслонку, выполненную с возможностью выборочного обеспечения пропускания части выхлопных газов через второй проточный проход. Изобретение позволяет обеспечить управление температурой в парогенераторе.2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ работы парогазовой установки электростанции // 2620610

Изобретение относится к энергетике. В способе работы парогазовой установки электростанции предлагается осуществлять промежуточный перегрев частично отработавшего в цилиндре низкого давления (ЦНД) паровой турбины конденсационного типа водяного пара теплотой воздуха, нагретого в результате процесса сжатия в ступени низкого давления двухступенчатого турбокомпрессора газотурбинной установки. Изобретение позволяет повысить надежность и экономичность работы парогазовой установки электростанции путем увеличения степени сухости и располагаемого теплоперепада водяного пара, частично отработавшего в ЦНД паровой турбины конденсационного типа, и увеличения коэффициента полезного действия газотурбинной установки за счет снижения работы сжатия в двухступенчатом турбокомпрессоре газотурбинной установки. 1 ил.

Система использования отработавших газов, в частности для автомобиля, содержащая питающий насос // 2641809

Изобретение относится к системе использования отработавших газов для автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, причем эта система использования отработавших газов содержит питающий насос. Согласно изобретению в системе использования отработавших газов установлен по меньшей мере один термодатчик (TG, TA) для прямого или опосредованного определения фактической температуры рабочей среды. Этот по меньшей мере один термодатчик (TG, TA) подключен к блоку (S) управления для регулирования привода насоса. В блоке (S) управления задается по меньшей мере одно предельное значение температуры, с которым сравнивают фактическое значение температуры рабочей среды. При недостижении предельного значения температуры с помощью блока (S) управления привод насоса и тем самым подача насоса отключаются, а при превышении этого предельного значения температуры или по меньшей мере одного, на заданную величину более высокого по сравнению с указанным, второго предельного значения температуры привод насоса и тем самым подача насоса включаются. Изобретение обеспечивает использование отработавших газов для защиты питающего насоса от повреждений при низких температурах. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.