Способ работы тепловой электрической станции

Изобретение относится к способу утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией. Изобретение может быть применено в целях повышения эффективности использования топлива при модернизации тепловых электрических станций различного назначения. Паровая конденсационная турбина 1, обеспечивающая базовую электрическую нагрузку станции за счет электрогенератора 4, имеет избыточную низко потенциальную теплоту нагрева подшипников 20 и водяного пара после турбины в конденсаторе 2. В бинарном цикле 5 пропан С3Н8 в жидком агрегатном состоянии под повышенным давлением подается насосом 9 в охладитель масла 19 и превращается в насыщенный пар, который идет через трубки конденсатора 23 во внутри трубчатое пространство конденсатора 2, после которого в перегретом состоянии расширяется в турбодетандере 6 со снижением температуры и давления до значений, при которых становится возможным переход пропана из газообразного состояния в жидкое за счет отвода теплоты в конденсаторе 8. Из конденсатора 8 жидкий пропан С3Н8 под давлением насоса 9 поступает в охладитель масла 19 и весь бинарный цикл 5 повторяется. Первоначальная заправка бинарного цикла 5 жидким пропаном С3Н8 производится насосом 9 из передвижного внешнего пропанового газгольдера с использованием системы задвижек в количестве, обеспечивающем конденсацию водяного пара 26 в конденсаторе 2 при максимальной паровой нагрузке турбины 1. В бинарном цикле 11 изобутан СН(СН3)3 в жидком агрегатном состоянии под повышенным давлением подается насосом 24 в охладитель масла 19 и превращается в насыщенный пар, который идет через трубки конденсатора 8 во внутри трубчатое пространство конденсатора 13, после которого в перегретом состоянии расширяется в турбодетандере 21 со снижением температуры и давления до значений, при которых становится возможным переход изобутана из газообразного состояния в жидкое за счет отвода теплоты в конденсаторе 23. Из конденсатора 23 жидкий изобутан СН(СН3)3 под давлением насоса 24 поступает в охладитель масла 19 и весь бинарный цикл 11 повторяется. Первоначальная заправка бинарного цикла 11 жидким изобутаном СН(СН3)3 производится насосом 24 из передвижного внешнего изобутанового газгольдера с использованием системы задвижек (на фиг. задвижки и газгольдер не показаны) в количестве, обеспечивающем конденсацию водяного пара 27 в конденсаторе 13 при максимальной нагрузке турбины 10. 1 ил.

 

Изобретение относится к способу утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией. Изобретение может быть применено в целях повышения эффективности использования топлива при модернизации тепловых электрических станций различного назначения.

Известен способ работы станции с утилизацией производимой тепловой энергии, включающий подачу отработавшего пара из паровой турбины в паровое пространство конденсатора, в котором водяной пар конденсируют на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость, полученный при этом водяной конденсат с помощью конденсатного насоса направляют в систему регенерации, причем при конденсации пара осуществляют утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в турбине пара посредством охлаждающей жидкости путем использования бинарного цикла, состоящего из паровой турбины с производственным отбором пара, конденсатора с конденсатным насосом этой турбины и контура циркуляции масла смазки подшипников паровой турбины с производственным отбором пара, состоящей из подшипников, охладителя масла, масляного бака, масляного насоса, а в качестве охлаждающей жидкости в бинарном цикле используют низкокипящее рабочее тело в виде сжиженного пропана С3Н8, циркулирующее в замкнутом контуре, причем упомянутое низкокипящее рабочее тело сжимают в конденсатном насосе бинарного цикла турбины с производственным отбором, нагревают в конденсаторе другой паровой турбины, нагревают в масляном охладителе и в конденсаторе паровой турбины с производственным отбором пара, расширяют в турбодетандере турбины с производственным отбором и конденсируют в конденсаторе бинарного цикла турбины с производственным отбором пара (см. патент RU 2560496. Доступ: RU 2560496 C1_20150820).

Недостатки известного способа:

1. Значительные потери теплоты, выделяющейся при охлаждении низкокипящего рабочего тела в конденсаторе бинарного цикла турбины с производственным отбором пара после турбодетандера из-за того, что эта теплота в составе технологического цикла работы станции полезно никак не используется, а бесполезно рассеивается в окружающей среде.

2. В известном способе утилизируется теплота, выделяющаяся в подшипниках турбины с производственным отбором, а теплота, выделяющаяся в подшипниках другой паровой турбины, не утилизируется, что вызывает безвозвратную потерю этой теплоты вследствие ее бесполезного рассеивания в окружающей среде.

Указанные недостатки устранены в заявляемом изобретении, которое направлено на решение задачи по повышению эффективности способа работы тепловой электрической станции за счет устранения потерь теплоты при охлаждении низкокипящего рабочего тела после детандера бинарного цикла турбины с производственным отбором и потерь теплоты, выделяющейся в подшипниках используемой отдельной паровой турбины.

В заявляемом изобретении технически это достигнуто введением дополнительного бинарного цикла паровой турбины, утилизирующего посредством применения низкокипящего рабочего тела теплоту при охлаждении существующего низкокипящего рабочего тела в конденсаторе бинарного цикла турбины с производственным отбором пара и теплоту, выделяющуюся в подшипниках паровой турбины с превращением ее в электрическую энергию для практического применения.

Способ работы тепловой электрической станции с утилизацией производимой тепловой энергии, включающий подачу отработавшего пара из паровой турбины в паровое пространство конденсатора, в котором водяной пар конденсируют на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость, полученный при этом водяной конденсат с помощью конденсатного насоса направляют в систему регенерации, причем при конденсации пара осуществляют утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в турбине пара посредством охлаждающей жидкости путем с использования бинарного цикла, состоящего из паровой турбины с производственным отбором пара, конденсатора с конденсатным насосом этой турбины и контура циркуляции масла, состоящего из подшипников, охладителя масла, масляного бака, масляного насоса, а утилизацию теплоты в бинарном цикле осуществляют с применением низкокипящего рабочего тела путем отвода теплоты в конденсаторе турбины и в охладителе масла с последующим расширением нагретых паров рабочего тела в турбодетандере, соединенном с электрогенератором, и с конденсацией паров рабочего тела в конденсаторе бинарного цикла и подачей конденсата насосом в конденсатор другой паровой турбины, а после него в охладитель масла турбины с производственным отбором. При этом в бинарном цикле турбины с производственным отбором пара в качестве рабочего тела используют изобутан CH(CH3)3, который после конденсации в жидком агрегатном состоянии насосом направляют в охладитель масла турбины с производственным отбором, а для другой паровой турбины, в качестве которой применяют турбину конденсационного типа, используют дополнительный бинарный цикл с низкокипящим рабочим телом в виде пропана С3Н8, который после охлаждения в конденсаторе дополнительного бинарного цикла в жидком агрегатном состоянии насосом направляют в охладитель масла конденсационной турбины, затем в конденсатор бинарного цикла для охлаждения изобутана, после которого пары пропана С3Н8 направляют для перегрева в конденсатор конденсационной турбины и для расширения этих паров в турбодетандере дополнительного бинарного цикла, соединенном с электрогенератором, вырабатывающим дополнительное количество электроэнергии за счет утилизации теплоты нагрева подшипников паровой конденсационной турбины и остаточной теплоты нагрева изобутана CH(CH3)3 после турбодетандера бинарного цикла для турбины с производственным отбором.

На фиг. 1 приведена схема заявляемого способа с обозначением элементов и узлов следующими позициями:

1 - паровая конденсационная турбина,

2 - конденсатор конденсационной турбины,

3 - конденсатный насос конденсационной турбины,

4 - электрогенератор конденсационной турбины,

5 - бинарный цикл конденсационной турбины,

6 - турбодетандер бинарного цикла конденсационной турбины,

7 - электрогенератор бинарного цикла конденсационной турбины,

8 - конденсатор бинарного цикла конденсационной турбины,

9 - конденсатный насос бинарного цикла конденсационной турбины,

10 - турбина с производственным отбором пара,

11 - бинарный цикл турбины с производственным отбором пара,

12 - электрогенератор турбины с производственным отбором пара,

13 - конденсатор турбины с производственным отбором пара,

14 - конденсатный насос турбины с производственным отбором пара,

15 - контур циркуляции масла смазки подшипников турбины с производственным отбором пара,

16 - контур циркуляции масла смазки подшипников конденсационной турбины,

17 - масляный бак,

18 - масляный насос,

19 - охладитель масла,

20 - подшипник,

21 - турбодетандер бинарного цикла турбины с производственным отбором пара,

22 - электрогенератор бинарного цикла турбины с производственным отбором пара,

23 - конденсатор бинарного цикла турбины с производственным отбором пара,

24 - конденсатный насос бинарного цикла турбины с производственным отбором пара,

25 - перегретый водяной пар от котла,

26 - конденсат водяного пара от конденсационной турбины,

27 - конденсат водяного пара от турбины с производственным отбором.

В качестве паровой турбины в заявляемом изобретении использована конденсационная турбина 1 (см. фиг. 1) с паспортной характеристикой по охлаждающей воде в конденсаторе +12°С, а в качестве рабочего тела ее бинарного цикла 5 использован пропан С3Н8 с минусовой температурой кипения -42°С при давлении насыщенных паров 0,1 МПа. На чертеже (см. фиг.) бинарный цикл конденсационной турбины 1 с рабочим телом в виде пропана показан пунктирной линией.

Паспортная характеристика турбины 10 с производственным отбором пара по охлаждающей воде в конденсаторе 13 равна +24°С. Поэтому в бинарном цикле 11 турбины с производственным отбором пара в качестве рабочего тела использован изобутан СН(СН3)3 с минусовой температурой кипения -11°С при давлении насыщенных паров 0,1 МПа.

На фиг. 1 позиции близких по назначению и характеристикам элементов и узлов обозначены одинаковыми цифрами.

Контуры циркуляции масла смазки подшипников турбины с производственным отбором пара 15 и конденсационной турбины 16 обозначены утолщенными линиями.

Назначение и взаимодействие элементов и узлов на фиг. 1 следующее.

Паровая конденсационная турбина 1 служит для превращения высоко потенциальной энергии перегретого водяного пара 25, поступающего от энергетического котла, в механическую энергию вращения вала, которая передается на электрогенератор 4 для выработки электроэнергии.

Конденсатор 2 конденсационной турбины служит для охлаждения отработанного в турбине пара и превращения его в конденсат 26, отсасываемый конденсатным насосом 3 и передаваемый далее в пароводяной цикл котла для нагрева.

Электрогенератор 4 конденсационной турбины преобразует вращательное движение вала в электрическую энергию, передаваемую потребителям.

Бинарный цикл 5 конденсационной турбины служит для утилизации с помощью охладителя масла 19 низко потенциальной теплоты нагрева подшипников 20 и теплоты, отводимой в конденсаторе 23 и в конденсаторе 2 при помощи рабочего тела - пропана С3Н8, и превращения этой теплоты при расширении рабочего тела в турбо детандере 6 в механическую энергию, а затем в электрическую энергию при помощи электрогенератора 7.

Конденсатор 8 бинарного цикла 5 служит для конденсации паров пропана С3Н8 после их расширения в турбодетандере 6 путем их охлаждения парами второго рабочего тела - изобутана СН(СН3)3.

Конденсатный насос 9 бинарного цикла 5 служит для подачи сконденсировавшегося в конденсаторе 8 пропана С3Н8 в охладитель масла 19 конденсационной турбины 1, то есть в начало цикла 5.

Наличие бинарного цикла 5, в котором утилизируется теплота, выделяющаяся в подшипниках 20 конденсационной турбины 1, является отличительным признаком заявляемого изобретения, позволяющим достигнуть положительного технического результата.

Турбина 10 с производственным отбором пара служит для превращения высоко потенциальной энергии перегретого водяного пара 25, поступающего от энергетического котла, в механическую энергию вращения вала, которая передается на электрогенератор 12 для выработки электроэнергии.

При этом с турбины 10 отбирается часть водяного пара для технологических нужд самой тепловой электрической станции, а также для производственных нужд внешних потребителей (на фиг. 1 точки отбора на турбине не показаны).

Бинарный цикл 11 турбины 10 с производственным отбором пара служит для утилизации с помощью охладителя масла 19 низко потенциальной теплоты нагрева подшипников 20 и теплоты, отводимой в конденсаторе 8 и в конденсаторе 13 при помощи рабочего тела - изобутана СН(СН3)3, и превращения этой теплоты при расширении рабочего тела в турбодетандере 21 в механическую энергию, а затем в электрическую энергию при помощи электрогенератора 22.

Конденсатор 23 бинарного цикла 11 служит для конденсации паров изобутана СН(СН3)3 после их расширения в турбодетандере 21 путем их охлаждения парами пропана С3Н8.

Конденсатный насос 24 бинарного цикла 11 служит для подачи сконденсировавшегося в конденсаторе 23 изобутана СН(СН3)3 в охладитель масла 19 турбины 10 с производственным отбором пара, то есть в начало цикла 11.

Наличие в бинарном цикле 11 процесса утилизации теплоты, выделяющейся конденсаторе 23 при охлаждении изобутана СН(СН3)3 до состояния конденсата и последующего полезного использования этой теплоты для выработки электроэнергии после расширении в турбодетандере 21, является отличительным признаком заявляемого изобретения, позволяющим достигнуть положительного технического результата.

Заявляемое изобретение работает следующим образом.

Паровая конденсационная турбина 1, обеспечивающая базовую электрическую нагрузку станции за счет электрогенератора 4, имеет избыточную низко потенциальную теплоту нагрева подшипников 20 и водяного пара после турбины в конденсаторе 2.

В бинарном цикле 5 пропан С3Н8 в жидком агрегатном состоянии под повышенным давлением подается насосом 9 в охладитель масла 19 и превращается в насыщенный пар, который идет через трубки конденсатора 23 во внутри трубчатое пространство конденсатора 2, после которого в перегретом состоянии расширяется в турбодетандере 6 со снижением температуры и давления до значений, при которых становится возможным переход пропана из газообразного состояния в жидкое за счет отвода теплоты в конденсаторе 8. Из конденсатора 8 жидкий пропан С3Н8 под давлением насоса 9 поступает в охладитель масла 19 и весь бинарный цикл 5 повторяется.

Первоначальная заправка бинарного цикла 5 жидким пропаном С3Н8 производится насосом 9 из передвижного внешнего пропанового газгольдера с использованием системы задвижек (на фиг. 1 задвижки и газгольдер не показаны) в количестве, обеспечивающем конденсацию водяного пара 26 в конденсаторе 2 при максимальной паровой нагрузке турбины 1.

В бинарном цикле 11 изобутан СН(СН3)3 в жидком агрегатном состоянии под повышенным давлением подается насосом 24 в охладитель масла 19 и превращается в насыщенный пар, который идет через трубки конденсатора 8 во внутри трубчатое пространство конденсатора 13, после которого в перегретом состоянии расширяется в турбодетандере 21 со снижением температуры и давления до значений, при которых становится возможным переход изобутана из газообразного состояния в жидкое за счет отвода теплоты в конденсаторе 23. Из конденсатора 23 жидкий изобутан СН(СН3)3 под давлением насоса 24 поступает в охладитель масла 19 и весь бинарный цикл 11 повторяется.

Первоначальная заправка бинарного цикла 11 жидким изобутаном СН(СН3)3 производится насосом 24 из передвижного внешнего изобутанового газгольдера с использованием системы задвижек (на фиг. 1 задвижки и газгольдер не показаны) в количестве, обеспечивающем конденсацию водяного пара 27 в конденсаторе 13 при максимальной нагрузке турбины 10.

Способ работы тепловой электрической станции с утилизацией производимой тепловой энергии, включающий подачу отработавшего пара из паровой турбины в паровое пространство конденсатора, в котором водяной пар конденсируют на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость, полученный при этом водяной конденсат с помощью конденсатного насоса направляют в систему регенерации, причем при конденсации пара осуществляют утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в турбине пара посредством охлаждающей жидкости путем использования бинарного цикла, состоящего из паровой турбины с производственным отбором пара, конденсатора с конденсатным насосом этой турбины и контура циркуляции масла, состоящего из подшипников, охладителя масла, масляного бака, масляного насоса, а утилизацию теплоты в бинарном цикле осуществляют с применением низкокипящего рабочего тела путем отвода теплоты в конденсаторе турбины и в охладителе масла с последующим расширением нагретых паров рабочего тела в турбодетандере, соединенном с электрогенератором, и с конденсацией паров рабочего тела в конденсаторе бинарного цикла и подачей конденсата насосом в конденсатор другой паровой турбины, а после него в охладитель масла турбины с производственным отбором, отличающийся тем, что в бинарном цикле турбины с производственным отбором пара в качестве рабочего тела используют изобутан CH(CH3)3, который после конденсации в жидком агрегатном состоянии насосом направляют в охладитель масла турбины с производственным отбором, а для другой паровой турбины, в качестве которой применяют турбину конденсационного типа, используют дополнительный бинарный цикл с низкокипящим рабочим телом в виде пропана С3Н8 , который после охлаждения в конденсаторе дополнительного бинарного цикла в жидком агрегатном состоянии насосом направляют в охладитель масла конденсационной турбины, затем в конденсатор бинарного цикла для охлаждения изобутана, после которого пары пропана С3Н8 направляют для перегрева в конденсатор конденсационной турбины и для расширения этих паров в турбодетандере дополнительного бинарного цикла, соединенном с электрогенератором, вырабатывающим дополнительное количество электроэнергии за счет утилизации теплоты нагрева подшипников паровой конденсационной турбины и остаточной теплоты нагрева изобутана CH(CH3)3 после турбодетандера бинарного цикла для турбины с производственным отбором.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам утилизации тепла вторичных энергоресурсов и может использоваться в теплоэнергетике, а также в различных областях промышленности для использования теплоты промышленного конденсата. Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка высокоэффективной установки по утилизации тепла вторичных энергоресурсов (высокотемпературного парового конденсата) с расширенными функциональными возможностями.

Изобретение может быть использовано в отопительных парогазовых энергетических установках для теплоцентралей. Теплофикационная парогазовая энергетическая установка с аккумулированием энергии содержит соединенные последовательно воздушный компрессор (1), камеру (2) сгорания, газовую турбину (3), двухконтурный котел-утилизатор (5), электрогенератор (4), паровую турбину с цилиндрами высокого и низкого давления (8) и (9), конденсатор (15) и конденсатный насос (16).

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для паротурбинных теплофикационных установок (ПТУ), в которых используются пароструйные эжекторы. Теплофикационная паротурбинная установка содержит паровую турбину 1 с присоединенным через патрубок конденсатором 2 турбины, линию отбора пара, выполненную в виде паропровода, подключенную к общестанционному коллектору пара 8.

Теплоэлектроцентраль с открытой теплофикационной системой, содержащая паровую турбину с конденсатором, трубопроводы обратной и прямой сетевой воды, сетевые подогреватели низкого и высокого давления, химводоочистку, вакуумный деаэратор, трубопровод сырой воды, трубопровод подогретой сырой воды, линию рециркуляции сырой воды с двухходовым клапаном и насосом, дополнительный подогреватель сырой воды, систему управления рециркуляцией, связанной импульсными линиями, снабженными расходомером и датчиком температуры, с трубопроводом сырой воды и с клапаном рециркуляции.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано, в частности, на тепловых электростанциях (ТЭС) при эксплуатации теплофикационных паровых турбин по тепловому графику. Способ работы теплофикационной паровой турбины по тепловому графику, который осуществляется путем перехода от режима с пропуском пара из цилиндра высокого давления турбины через первый ресивер в цилиндр среднего давления турбины и затем из цилиндра среднего давления турбины через второй ресивер в цилиндр низкого давления турбины на режим противодавления цилиндра среднего давления турбины за счет установки заглушек на линии второго ресивера во фланцевом соединении между выходом из цилиндра среднего давления турбины и вторым ресивером.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть применено на тепловых электростанциях с паротурбинным циклом Ренкина, например на конденсационных электростанциях - КЭС, на парогазовых электростанциях - ПГУ, использующих топливо традиционный природный газ. Применение предлагаемого устройства позволяет достичь поставленной технической задачи в повышении эффективности и надежности электростанции, так как при любых режимах, в том числе нормальных и аварийных, в энергосистеме собственные нужды и подогрев сетевой воды всегда энергообеспечены.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, может быть использовано при разработке отопительных газотурбинных энергетических установок для теплоцентрали (ГТУ-ТЭЦ) и направлено на повышение тепловой экономичности при совместном прохождении графиков тепловой и электрической нагрузок. Когенерационная газотурбинная энергетическая установка содержит компрессор 1, камеру сгорания 2, газовую турбину высокого давления 3, газовую турбину низкого давления 4, электрогенератор 5, теплообменное устройство 6, содержащее горячий контур теплоносителя 7 и холодный контур теплоносителя 8, дополнительную камеру сгорания 9, сетевой насос 10, газоводяной теплообменник 11, содержащий собственные горячий контур теплоносителя 12 и холодный контур теплоносителя 13.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для модернизации теплофикационных турбоустановок на тепловых электрических станциях (ТЭС). Теплофикационная турбоустановка, содержащая соединенные паровой энергетический котел с пароперегревателем, теплофикационную турбину с регулируемым промышленным и теплофикационным отбором, сетевой подогреватель, конденсатор, конденсатный электронасос, систему регенеративных подогревателей низкого давления, деаэратор, питательный электронасос, систему регенеративного подогрева высокого давления, дополнительно содержит паровую винтовую машину, с выходным валом которой связан электрогенератор, подключенную входом по пару к промышленному отбору турбины через группу регулирующих клапанов и выходом по пару к дополнительному сетевому подогревателю, параллельно которому в сетевой трубопровод встроен байпас, оснащенный электрифицированной задвижкой.

Изобретение относится к области когенерации тепловой и электрической энергии, водоснабжения, утилизации промышленных отходов и может быть использовано на предприятиях нефтегазового комплекса. Установка энергообеспечения с комплексной утилизацией отходов предприятий нефтегазового сектора включает газогенератор, печь нейтрализации, дымовую трубу, теплообменник-конденсатор, деаэратор, питательный насос, емкость водяного конденсата с фильтром водяного конденсата и воздушным охладителем водяного конденсата.

Способ может быть использован в области энергетики на тепловых электрических станциях (ТЭС) и атомных электрических станциях (АЭС) при утилизации низкопотенциальной теплоты циркуляционной воды тепловым насосом с целью повышения энергоэффективности. Утилизацию низкопотенциальной теплоты от охлаждающей воды конденсатора паровой турбины осуществляют путем отбора тепла при помощи испарителя теплового насоса, который подключен к подающему трубопроводу охлаждающей воды конденсатора паровой турбины, и используют отобранное тепло для подогрева конденсата, идущего с конденсатора паровой турбины, путем передачи тепла в конденсаторе теплового насоса.

Изобретение может быть использовано в области энергетики на тепловых электрических станциях (ТЭС) при утилизации низкопотенциальной теплоты циркуляционной воды тепловым насосом с целью повышения энергоэффективности. Утилизацию низкопотенциальной теплоты от охлаждающей воды конденсатора паровой турбины осуществляют путем отбора тепла при помощи испарителя теплового насоса, который подключен к отводящему тракту водяного охлаждения конденсатора с последующей передачей отобранного тепла воде промежуточного контура, а затем в подогреватели низкого давления для подогрева конденсата, при этом существующий регенеративный подвод пара будет отключен за счет установки запорных устройств. Для осуществления способа испаритель теплового насоса подключен к отводящему тракту водяного охлаждения конденсатора паровой турбины, а конденсатор теплового насоса подключен к приемному теплообменнику промежуточного контура. Таким образом, за счет установки данного устройства на тракте отвода охлаждающей воды, снижается температура конденсации до проектного уровня и увеличивается мощность электрогенератора, следовательно, повышается энергоэффективность работы паросиловой установки. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх