КОНДЕНСАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ Российский патент 1994 года по МПК F01K9/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях (ТЭС).

Собственные нужды тепловых электростанций расходуются на привод вспомогательного оборудования, такого как дымососы, вентиляторы, питательные насосы, конденсатные насосы, циркуляционные насосы, в общем по станции на собственные нужды расходуется 3-5% и более вырабатываемой электроэнергии ТЭС. Уменьшать расход электроэнергии на собственные нужды - самая необходимая и насущная задача, стоящая перед народных хозяйством.

Известна установка, использующая естественную разницу высот, содержащая размещенный под землей испаритель и расположенный на высоте, в горах, конденсатор, а на отметке земли-гидротурбину с электрогенератором для выработки электроэнергии (см. , например, патент США N 3953971, кл. 60-641, 1975). В этой установке используется конденсат низкопотенциального источника тепла, а для выработки электроэнергии - необходимые природные условия, такие как геотермальный источник и горная местность. Такие установки большого промышленного распространения не имеют по указанным причинам.

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемой установке являются конденсационные установки тепловых электростанций, подключенные к источнику водоснабжения через циркуляционные насосы, напорные трубопроводы и конденсаторы, каждый из которых своими сливными водоводами сообщен с общим сливным открытым самотечным каналом в тот же источник водоснабжения (см. , например, книгу Трухний А. В. , Лосев С. М. Станционарные паровые турбины. / Под ред. Б. М. Трояновского. М. , Энергоиздат, 1981, с. 10, 161, 179).

В данной установке - самые большие расходы электроэнергии на собственные нужды, поскольку все конденсационные установки ТЭС не используют искусственно созданный перепад высот между отметкой верхнего патрубка конденсатора и нижней отметкой источника водоснабжения.

Целью изобретения является снижение расхода электроэнергии на собственные нужды тепловых электростанций, в частности на привод циркуляционных насосов.

В конденсационной установке теплоэлектростанции, содержащей конденсатор, параллельно подключенные к источнику водоснабжения через циркуляционные насосы напорные трубопроводы и сообщенные сбросными трубопроводами со сливным водоводом, цель достигается тем, что установка снабжена гидротурбиной, влкюченной в сливной водовод, и уравнительными баками, установленными в сбросных трубопроводах.

Наличие отмеченных выше признаков по сравнению с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". Взаимосвязь между отличительными признаками и целью изобретения заключается в том, что включение гидрогенератора, приводимого в движение гидротурбиной, встроенной в общий сливной водовод, позволяет использовать искусственно созданный перепад потока воды (водопад) между установкойц уравнительных баков, высший уровень которых поддерживается автоматом, воздействующим на шибер помимо гидротурбины, и источником водоснабжения для выработки электроэнергии, а использование уравнительных баков у зданий ТЭС для стока ливневых вод, очистных сооружений и других до сих пор неиспользуемых водных потоков, позволяет выработать значительно больше электроэнергии, чем затрачивается на привод циркуляционных насосов, следовательно, электрическая мощность гидрогенератора больше, чем сумма мощностей приводов насосов, подающих охлаждающую воду в конденсационные установки ТЭС, таким образом увеличивается установленная мощность ТЭС.

В схемах конденсационных установок тепловых электростанций известно использование только гидротурбин соосно с электромотором и насосом на одной фундаментной плите как единый агрегат. Включенная гидротурбина частично компенсирует нагрузку приводного электромотора, количество таких спаренных агрегатов соответствует количеству конденсационных установок на ТЭС (см. , например, патент Германии N 1519635, 1936).

Однако в заявленном решении все конденсационные установки ТЭС со сливной стороны объединены в общий сливной водовод, включающий только одну гидротурбину с электрогенератором как один агрегат, и уравнительные баки у выходных патрубков конденсаторов, имеющие механические затворы - один перед гидротурбиной, другой - помимо нее с обводным водоводом.

В общий сливной водовод включены также еще уравнительные баки на том же уровне для сбора и использования воды из очистных сооружений, сточных вод с крыш зданий и сооружений, не используемых до настоящего времени, что позволяет вырабатывать дополнительную электроэнергию гидрогенератором, имеющим большую мощность, чем мощность всех электромоторов циркуляционных насосов ТЭС.

Таким образом, только имеющаяся совокупность ограничительных и отличительных признаков позволяет получить сверхсуммарный положительный эффект - обеспечение стабильной работы гидротурбины и использование дополнительных водяных источников, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена схема конденсационных установок типовой ТЭС с включенным гидрогенератором в общий сливной водовод; на фиг. 2 - схема подключения одного из конденсаторов со сливной стороны и других элементов турбогенератора к общему сливному водоводу ТЭС.

Каждый конденсатор 1 теплоэлектростанции (их на ТЭС до 10 и более), подключенный с напорной стороны к источнику 2 водоснабжения, например реке, пруду, через циркуляционные насосы 3 и напорные трубопроводы 4. Конденсационная установка включает в себя также воздухоохладители 5 маслоохладители 6 паротурбогенератора. Со сливной стороны каждый конденсатор 1 с выходным патрубком 7 соединен с общим станционным сливным водоводом 8. Это соединение осуществлено через сбросной трубопровод 9. В трубопровод 9 каждого конденсатора 1 на одном уровне включены уравнительные баки 10, на том же уровне на территории ТЭС у зданий и сооружений установлены аналогичные уравнительные баки. Во все уравнительные баки по принадлежности заведены сливные трубопроводы маслоохладителей 6 воздухоохладителей 5, а также сливные трубопроводы с крыш зданий (сооружений), очистных сооружений. Общий станционный сливной водовод 8 снабжен гидротурбиной 11 с гидрогенератором 12, расположенными на нижней отметке (уровень) (НУ) источника водоснабжения. В сливном водоводе 8 перед гидротурбиной предусмотрены: отключающий механический шибер 13 и шибер 14, включенный в байпасирующий гидротурбину 11 трубопровод.

На некоторых уравнительных баках 10 установлены датчики 15 уровня. Гидрогенератор 12 электрически соединен с системой 16 собственных нужд ТЭС. Отводы 17 от трубопровода 4 служат для подключения воздухоохладителей 5 и маслоохладителей 6 к циркуляционным насосам 3. Конденсатор 1 снабжен входным патрубком 18, соединенным с напорным трубопроводом 4. В уравнительных баках 10 поддерживают уровень 19 (ВУ).

Установка работает следующим образом. Циркуляционные насосы 3 подают охлаждающую воду из источника 2 водоснабжения (река, пруд) во все конденсаторы 1 ТЭС, откуда подогретая отработавшим паром она поступает через патрубок 7 в уравнительные баки 10, а в другие баки, расположенные на территории, вода поступает из очистных сооружений с крыш и от других источников, и все эти воды по трубопроводам 9 поступают непрерывно в общий сливной водовод 8. При постоянно открытом затворе 13 все перечисленные воды поступают в гидротурбину 11, в которой срабатывается перепад вне потока воды между верхним уровнем (ВУ) 19 и нижним уровнем (НУ). Гидротурбина 11, представляющая вместе с гидрогенератором 12 единый агрегат, приводит во вращение ротор этого генеpатора, который вырабатывает электроэнергию в более достаточном количестве, чем потребляют ее циркуляционные насосы 3.

Таким образом, циркуляционная система водоснабжения становится непотребляющей электроэнергию, следовательно, на эту величину сокращается расход электроэнергии на собственные нужды, эта электроэнергия отпускается потребителям. ТЭС становится качественно иной - ТЭС-ГЭС. Так, например, Конаковская ГРЭС, имеющая установленную мощность 2400 МВт (8 энергоблоков по 300 МВт каждый). Мощность всех циркуляционных насосов, обеспечивающих охлаждающей водой все 8 конденсационных установок, составляет примерно 25 МВт. На этой ТЭС необходимо установить гидротурбину с электрогенератором, мощность которого должна быть 30 МВт на общем сливном водоводе. Таким образом, установленная мощность ТЭС становится равной 2430 МВт.

(56) Трухний А. В. и др. Стационарные паровые турбины. М. , Энергоиздат, 1981, с. 10, 161, 179.

Использование: в теплоэнергетике, на тепловых электростанциях. Сущность изобретения: конденсаторы установки параллельно подключены к источнику водоснабжения через циркуляционные насосы и напорные трубопроводы. Каждый конденсатор соединен своим сбросным трубопроводом с общим сливным водоводом. Установка снабжена гидротурбиной, включенной в основной водовод вблизи источника водоснабжения. В сбросные трубопроводы включены уравнительные баки. Разность уровней между баками и источником водоснабжения полезно используется в гидротурбине, электрогенератор которой электрически соединен с электросистемой станции. Электроэнергия, вырабатываемая в электрогенераторе гидротурбины, идет на привод циркуляционных насосов. 2 ил.

КОНДЕНСАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ, содержащая параллельно подключенные к источнику водоснабжения посредством напорных трубопроводов через циркуляционные насосы конденсаторы, сообщенные сбросными трубопроводами со сливным водоводом, работающим по принципу самотека, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности путем снижения расхода энергии на собственные нужды и пополнения запаса охлаждающей воды, она дополнительно снабжена гидротурбиной с генератором и уравнительными баками, при этом последние размещены в верхних точках сбросных трубопроводов и выполнены с дополнительными подводами воды из очистных сооружений и сточных вод с крыш зданий и сооружений, а гидротурбина подключена к сливному водоводу и размещена в его нижней части.