СПОСОБ РАЗГРУЗКИ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ Российский патент 1995 года по МПК F01K17/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в маневренных паротурбинных теплоэлектроцентралях (ТЭЦ), снабженных теплоаккумулирующими системами.

Известен способ разгрузки ТЭЦ, включающий отбор свежего пара перед входом последнего в основную теплофикационную турбину, ступенчатый отвод теплоты от этой части пара на зарядку секций теплового аккумулятора с расширением части этого пара, отобранной после промежуточной ступени отвода теплоты, в дополнительной противодавленческой турбине, а также использование теплоты пара после противодавленческой турбины и последней ступени отвода теплоты для нагрева сетевой воды при одновременном вытеснении пара из теплофикационных отборов основной турбины.

Недостатком указанного способа является его относительно низкая экономическая эффективность, обусловленная относительно малой величиной диапазона регулирования электрической мощности, а также относительно низким температурным уровнем аккумулируемой тепловой энергии, что определяет либо низкий уровень начальных параметров и, следовательно, КПД пикового цикла, либо повышенные капиталовложения в теплообменную поверхность пикового парогенератора.

Изобретение позволяет увеличить регулировочный диапазон электрической мощности и повысить температурный уровень аккумулируемой тепловой энергии.

Способ разгрузки теплоэлектроцентрали включает отбор свежего пара перед входом последнего на основную теплофикационную турбину, ступенчатый отвод теплоты от этой части пара на зарядку секций теплового аккумулятора с расширением части этого пара, отобранной после промежуточной ступени отвода теплоты, в дополнительной противодавленческой турбине, а также использование теплоты пара после противодавленческой турбины и последней ступени отвода теплоты для нагрева сетевой воды при одновременном вытеснении пара из теплофикационных отборов основной турбины. При этом отвод теплоты от отобранной части свежего пара на зарядку теплового аккумулятора, по меньшей мере в одной ступени, ведут посредством теплового насоса.

На фиг. 1 и 2 представлены варианты схем ТЭЦ для реализации данного способа.

ТЭЦ, схема которой представлена на фиг.1, содержит основную теплофикационную турбину 1, подключенную паровпуском при помощи трубопровода свежего пара 2 к парогенератору (на фиг.1 не показан) и теплофикационным отбором при помощи трубопроводов 3, 4 к основным сетевым подогревателям 5, 6, тепловой аккумулятор (ТА), выполненный в виде секций 7, 8, 9, 10, первая из которых подключена по греющей среде входом при помощи трубопровода 11 к трубопроводу свежего пара 2 и выходом - при помощи трубопроводов 12, 13, 14 к паровпуску дополнительной противодавленческой турбины 15 и трубопровода 12 к входу теплового насоса 16 по греющей среде, тепловой насос 17, подключенный по греющей среде входом при помощи трубопровода 18 к выходу по греющей среде теплового насоса 16 и выходом - при помощи трубопровода 19 к входу секции 10 по греющей среде, дополнительный сетевой подогреватель 20, подключенный по греющей среде входом при помощи трубопроводов 21 и 22 соответственно к выходу секции 10 по греющей среде и выходу дополнительной турбины 15 и выходом - при помощи трубопровода 23, на котором установлен насос 24, и трубопровода 25 к системе регенеративного подогрева питательной воды основной турбины (на фиг.1 не показана) и при помощи трубопровода 23 и трубопровода 26, на котором установлена система регенеративного подогрева питательной воды 27 дополнительной турбины, к входу секции 10 по нагреваемой среде. При этом выход секции 10 по нагреваемой среде подключен трубопроводом 28 к входу секции 9 по нагреваемой среде, выход секции 9 по нагреваемой среде подключен трубопроводом 29 к входу секции 8 по нагреваемой среде, выход секции 3 подключен трубопроводом 30 к входу секции 7 по нагреваемой среде, выход секции 7 по нагреваемой среде подключен трубопроводами 31 и 14 к паровпуску дополнительной турбины 15, секции 8 и 9 по греющей среде подключены входом и выходом при помощи трубопроводов 32, 33, 34, 35 к выходу и входу тепловых насосов 16 и 17 по нагреваемой среде. На трубопроводах 11, 13, 21, 22, 25, 26, 31 установлены запорные устройства 36-42 соответственно. Тепловой аккумулятор может быть выполнен, например, в виде аккумулятора фазового перехода, секции 7-10 которого снабжены соответствующими температурному уровню аккумулируемой в них теплоты теплоаккумулирующими веществами. Тепловые насосы 16, 17 могут быть выполнены, например, в виде парокомпрессорных установок. Секции 7-10 могут иметь общую по греющей и нагреваемой средам теплообменную поверхность. В этом случае на трубопроводах 12, 18, 19, 28, 29, 30 должны быть установлены запорные устройства.

ТЭЦ работает следующим образом.

В период базисных электрических нагрузок весь поток свежего пара из парогенератора по трубопроводу 2 подают в основную турбину 1, где расширяют. При этом пар из теплофикационных отборов по трубопроводам 3, 4 подают в основные сетевые подогреватели 5, 6 для нагрева сетевой воды. Запорные устройства 36-42 на этом режиме закрыты. Дополнительная турбина 15, тепловые насосы 16, 17, секции ТА 7-10 отключены.

В период пониженных электрических нагрузок часть свежего пара из трубопровода 2 подают по трубопроводу 11 в тепловой аккумулятор, где от указанного пара осуществляют четырехступенчатый отвод теплоты, причем на второй и третьей ступенях - посредством тепловых насосов. При этом сначала указанный пар по трубопроводу 11 подают в секцию 7 теплового аккумулятора. Затем часть охлажденного в секции 7 пара по трубопроводу 12 подают в тепловой насос 16, а другую часть - по трубопроводам 12, 13, 14 в дополнительную турбину 15. Охлажденный в тепловом насосе 16 пар подают по трубопроводу 18 в тепловой насос 17, а из последнего по трубопроводу 19 в секцию 10 ТА. Затем охлажденный в ТА пар по трубопроводу 21 подают в дополнительный сетевой подогревателе 20. Из противодавления дополнительной туpбины 15 пар по трубопроводу 22 подают в дополнительный сетевой подогреватель 20. Нагрев сетевой воды в подогревателе 20 паром, охлажденным в ТА, позволяет снизить нагрев сетевой воды в подогревателях 5, 6 и соответственно уменьшить расходы пара из теплофикационных отборов основной турбины. Тепловые насосы 16, 17 повышают температурный потенциал теплоты, отводимой от охлаждаемого пара, и передают тепловую энергию при помощи теплоносителя, циркулируемого по трубопроводам 32, 33 и 34, 35, соответственно в секции 8, 9 теплового аккумулятора. В секциях 7-10 ТА происходит аккумулирование теплоты, например, посредством изменения фазового состояния (из твердого в жидкое) теплоаккумулирующих веществ. Конденсат греющего пара из сетевого подогревателя 20 по трубопроводам 23, 25 насосом 24 подается в систему регенеративного подогрева питательной воды основной турбины. Запорные устройства 36, 37, 38, 39, 40 на этом режиме открыты, 42, 41 - закрыты.

Вследствие отвода части свежего пара от основной турбины снижается ее электрическая мощность (несмотря на уменьшение расхода пара из теплофикационных отборов), снижению полезной мощности ТЭЦ способствует также потребление электроэнергии тепловыми насосами. При этом за счет расширения частично охлажденного пара в дополнительной турбине происходит некоторая компенсация снижения электрической мощности ТЭЦ.

Использование тепловых насосов при подводе теплоты от пара к секциям 8, 9 ТА позволяет повысить температурный уровень и увеличить количество аккумулируемой тепловой энергии.

В режиме повышенных электрических нагрузок через секции 10, 9, 8, 7 по трубопроводам 26, 28, 29, 30 пропускают рабочее тело пикового цикла - питательную воду, которая при нагреве за счет использования аккумулируемой теплоты превращается в пиковый пар, который по трубопроводам 31, 14 подается в дополнительную турбину 15, а затем по трубопроводу 22 в дополнительный сетевой подогреватель 20. Из последнего конденсат пара насосом 24 по трубопроводу 26 через систему регенеративного подогрева 27, нагрев в которой осуществляется паром из основной или дополнительной турбины, подается в секции ТА. За счет нагрева сетевой воды в подогревателе 20 происходит снижение ее нагрева в подогревателях 5, 6 и соответствующее уменьшение расхода пара из теплофикационных отборов основной турбины 1. Это приводит к некоторому увеличению мощности основной турбины. За счет этого, а также за счет включения в работу дополнительной турбины увеличивается электрическая мощность ТЭЦ.

Отличительной особенностью ТЭЦ, схема которой представлена на фиг.2, является подключение паровпуска дополнительной турбины 15 к выходу теплового насоса 17 по греющей среде при помощи трубопроводов 14, 43, 19 и отсутствие соединительного трубопровода 13. При этом на трубопроводе 43 установлено запорное устройство 44. Это позволяет при разгрузке ТЭЦ осуществлять разделение охлаждаемого пара на два потока, один из которых затем подают в дополнительную турбину, после охлаждения пара в тепловом насосе 17.

Использование: в теплоэнергетике, на маневренных паротурбинных теплоэлектроцентралях (ТЭЦ), снабженных теплоаккумулирующими системами. Сущность изобретения: способ разгрузки ТЭЦ, включающий отбор свежего пара перед входом последнего в основную теплофикационную турбину, ступенчатый отвод теплоты от этой части пара на зарядку секций теплового аккумулятора с расширением части этого пара,отобранной после промежуточной ступени отвода теплоты, в дополнительной противодавленческой турбине. Теплоту пара после противодавленческой турбины и последней ступени отвода теплоты используют для нагрева сетевой воды при одновременном вытеснении пара из теплофикационных отборов основной турбины. При этом отвод теплоты от отобранной части свежего пара на зарядку секций теплового аккумулятора ведут посредством теплового насоса. 2 ил.

СПОСОБ РАЗГРУЗКИ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ, включающий отбор свежего пара перед входом последнего на основную теплофикационную турбину, ступенчатый отвод теплоты от этой части пара на зарядку секций теплового аккумулятора с расширением части этого пара, отобранной после промежуточной ступени отвода теплоты, в дополнительной противодавленческой турбине, а также использование теплоты пара после противодавленческой турбины и последней ступени отвода теплоты для нагрева сетевой воды при одновременном вытеснении пара из теплофикационных отборов основной турбины, отличающийся тем, что отвод теплоты от отобранной части свежего пара на зарядку секций теплового аккумулятора, по меньшей мере в одной ступени, ведут посредством теплового насоса.