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

Авторы патента:

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

Владельцы патента RU 2605878:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") (RU)

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.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а именно к детандер-генераторным агрегатам, и может быть использовано для охлаждения циркуляционной воды, покидающей конденсатор паровой турбины с помощью турбодетандерной установки, работающей на природном газе, питающем энергетический котел паротурбинного блока.

Известна теплоэнергетическая установка, содержащая котел, паровую турбину, конденсатор, к которому подключены трубопроводы подачи и отвода циркуляционной воды, турбодетандер, включенный между трубопроводами высокого и низкого давления, и подогреватель сжигаемого в котле газа [1] (Аракелян Э.К., Аракчеев Е.П., Зайцев А.Н. Теплоэнергетическая установка АС СССР №47874, 1981 Бюл. №18, опубл. 04.01.85).

Основной недостаток прототипа в данном случае состоит в том, что нагрев газа после турбодетандерной установки осуществляется водой, которая подводится к конденсатору и, соответственно, количество теплоты, отводимой из конденсатора паровой турбины в атмосферу, не меняется. Кроме того, согласно рассматриваемому прототипу циркуляционная вода используется для подогрева только части газа, идущего к котлу, а оставшаяся часть продолжает дросселироваться на дроссельном клапане. Подобное решение является следствием того, что в прототипе [1] решается задача, связанная только с повышением экономичности теплоэнергетической установки.

Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в охлаждении циркуляционной воды, покидающей тепловую электрическую станцию (ТЭС), и в этой связи нагрев газа осуществляется не подводимой, а уходящей из конденсатора нагретой циркуляционной водой, что позволяет нагревать газ перед энергетическим котлом до более высокой температуры. При решении поставленной задачи через турбодетандер должен проходить весь природный газ, подводимый к электростанции, так как эффект охлаждения циркуляционной воды прямо пропорционален расходу газа через турбодетандер.

Технический результат, получаемый за счет предлагаемой турбодетандерной системы утилизации теплоты циркуляционной воды, состоит в снижении тепловых выбросов ТЭС в атмосферу, при одновременной выработке дополнительной электроэнергии и достигается тем, что в известной турбодетандерной системе утилизации теплоты циркуляционной воды на конденсационных блоках паровых турбин тепловой электрической станции, идущей после конденсатора паровой турбины к градирне или брызгальному бассейну, содержащей циркуляционный насос, трубопроводы циркуляционной воды, конденсатор паровой турбины, градирни или брызгальный бассейн, теплообменник, турбодетандер, электрогенератор, согласно изобретению, теплообменник, установленный после турбодетандера, подключен по греющему теплоносителю к трубопроводу отвода циркуляционной воды из конденсатора, при этом 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.

На чертеже изображена принципиальная схема системы турбодетандерного охлаждения циркуляционной воды на базе автономной ГТУ с турбодетандерным приводом компрессора.

Предлагаемая система турбодетандерного охлаждения циркуляционной воды на базе автономной ГТУ с турбодетандерным приводом компрессора, которая содержит турбодетандер 1, электрогенератор 2, рекуперативный теплообменник 3, конденсатор паровой турбины 4, циркуляционный насос 5, конденсационный насос 6, дроссельный клапан 7, дроссельно-регулирующий клапан 8, воздушный компрессор ГТУ 9, камеру сгорания ГТУ 10, газовую турбину ГТУ 11, подогреватель магистрального газа 12 и сетевой подогреватель воды 13.

Система турбодетандерного охлаждения циркуляционной воды на базе автономной ГТУ с турбодетандерным приводом компрессора работает следующим образом.

Как и по первому варианту, добавочное охлаждение циркуляционной воды после конденсатора осуществляется низкотемпературным природным газом после турбодетандера 1 в теплообменнике 3. Однако теперь высоконапорный природный газ подводится не только к турбодетандеру 1, но его некоторая часть подводится и в камеру сгорания 10 газовой турбины 11, связанной с электрогенератором 2. В рассматриваемой схеме турбодетандер 1 используется для привода воздушного компрессора 9, что позволяет реализовать газотурбинный цикл при нулевых затратах мощности газовой турбины на привод компрессора. После газовой турбины отработавшие газы используются либо для подогрева магистрального газа в теплообменнике 12 в случае выключения из работы теплообменника 3, либо для подогрева сетевой воды в подогревателе 13, при нормальной работе системы охлаждения циркуляционной воды.

В результате, оценивая КПД ГТУ в виде отношения полезной мощности газовой турбины N_e к количеству теплоты Q_кс, подведенной в камере сгорания, получим, что при начальной температуре газов перед газовой турбиной Т_С=503°С, КПД ГТУ достигает 64%. Заметим, что в стандартных газотурбинных установках при начальной температуре газов Т_С=1500°С их КПД не превышает 40%. Необходимо отметить, что при реализации подобного решения, по сравнению с первым вариантом охлаждения циркуляционной воды, оказывается возможным в полтора раза увеличить выработку электрической энергии на базе природного газа, при сохранении неизменным его расхода через турбодетандер.

Список литературы

1. Аракелян Э.К., Аракчеев Е.П., Зайцев А.Н. Теплоэнергетическая установка АС СССР №47874, 1981 Бюл. №18, опубл. 04.01.85

Турбодетандерная система утилизации теплоты циркуляционной воды на конденсационных блоках паровых турбин тепловой электрической станции, идущей после конденсатора паровой турбины к градирне или брызгальному бассейну, содержащая циркуляционный насос, трубопроводы циркуляционной воды, конденсатор, градирни или брызгальный бассейн, теплообменник, турбодетандер, электрогенератор отличающаяся тем, что теплообменник, установленный после турбодетандера, подключен по греющему теплоносителю к трубопроводу отвода циркуляционной воды из конденсатора паровой турбины, при этом 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 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.

Способ обеспечения частотной характеристики парогазовой электростанции // 2565478

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.

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.