ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F01K23/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях с крупными блоками для получения пиковой мощности.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является парогазовая установка для получения пиковой мощности, содержащая паротурбинный и газотурбинный контуры, газоводяной экономайзер подогрева основного потока питательной воды отбросным теплом газовой турбины, трубопровод питательной воды подогревателей высокого давления и пароводяной теплообменник подогрева части питательной воды паром системы охлаждения газовой турбины [1]
Недостатками такой парогазовой установки являются лишь частичная утилизация теплоты отбросных газов газовой турбины и полная потеря теплоты дренажей и охлаждающей воды в конденсаторе паровой турбины.

Целью изобретения является повышение экономичности производства пиковой мощности и получение дополнительной пиковой мощности за счет более глубокой утилизации сбросной теплоты газовой турбины.

Для этого паросиловая установка, содержащая парогенератор, паровую турбину, регенеративные подогреватели высокого и низкого давлений с трубопроводами конденсата греющего пара, деаэратор, конденсатор с напорным и сливными водоводами охлаждающей воды, трубопроводы слива дренажей в конденсатор, пиковые газотурбинные установки с паровым охлаждением, газоводяной экономайзер подогрева основного потока питательной воды и пароводяной теплообменник подогрева части питательной воды, снабжена дополнительными тепловым насосом, аккумулятором горячей воды, сборником дренажей и газоводяным экономайзером сетевой воды, причем последний по газу включен последовательно с газоводяным экономайзером питательной воды, по воде параллельно сетевым подогревателям, испаритель же теплового насоса входным патрубком водяной стороны соединен со сливным водоводом конденсатора паровой турбины, выходным патрубком с его напорным водоводом, водяная сторона конденсатора теплового насоса входным патрубком соединена с деаэратором и выходной стороной аккумулятора горячей воды, а входная сторона этого аккумулятора трубопроводами подсоединена к выходному патрубку водяной стороны конденсатора теплового насоса и через насос к водяному пространству дополнительного сборника дренажей, к которому с этой же стороны подсоединены трубопроводы слива дренажей конденсатора паровой турбины, а паровое пространство этого сборника дренажей соединено с паровым пространством подогревателя низкого давления.

Применение газоводяного экономайзера сетевой воды для подогрева сетевой воды позволяет получить дополнительную мощность в паровой турбине и повысить экономичность выработки пиковой мощности во всем цикле. Применение в цикле теплового насоса с использованием теплоты охлаждающей воды совместно с аккумулятором горячей воды не только позволяет получить дополнительную мощность в паровой турбине в пиковом режиме, но и выравнять электрический график работы всей установки за счет включения теплового насоса при минимуме нагрузки и запаса теплоты конденсата в аккумуляторе с использованием этой теплоты в пиковом режиме. Сборник дренажей с соответствующими трубопроводами включения в тепловую схему обеспечивают работоспособность установки при всех режимах.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой паросиловой установки.

Установка содержит парогенератор 1, паровую турбину 2 с конденсатором 3 и напорным 4 и сливным 5 водоводами охлаждающей воды. Установка также содержит регенеративные подогреватели низкого давления 6 с трубопроводами конденсата греющего пара 7 и запорной арматурой 8 и 9. Трубопроводы 10 дренажей с запорной арматурой 11 подключены к линии основного конденсата 12 или конденсатору 3. Деаэратор 13, питательный насос 14, подогреватели высокого давления 15 основным трубопроводом питательной воды 16 с запорной арматурой 17 и 18 подсоединены к парогенератору 1.

Паросиловая установка содержит также одну или две газовые турбины 19 с системой парового охлаждения 20 и пароводяным теплообменником охлаждения пара 21. Трубопровод выхлопа газовой турбины 22 соединен с газоводяным теплообменником (экономайзером) питательной воды 23. Трубопровод отвода питательной воды 24 с запорной арматурой 25 и 26 через газоводяной экономайзер 23 соединяет напорную сторону питательного насоса 14 с основным трубопроводом питательной воды 16; а другой трубопровод питательной воды 27 с запорной арматурой 28 и 29 через пароводяной теплообменник 21 соединяют также напорную сторону питательного насоса 14 с основным трубопроводом 16. Испаритель 30 теплового насоса 31 выходным патрубком водяной стороны трубопроводом 32 с запорной арматурой 33 соединен с напорным водоводом 4, а входным патрубком трубопроводом 34 с запорной арматурой 35 со сливным водоводом 5. Конденсатор 36 теплового насоса 31 трубопроводом 37 с запорной арматурой 38-40 входным патрубком водяной стороны соединен с выходной стороной теплового аккумулятора 41. Трубопровод 42 с запорной арматурой 43-45 подсоединен одним концом к входной стороне теплового аккумулятора 41, другим к выходному патрубку конденсатора 36 и трубопроводам конденсата греющего пара 7 и трубопроводу дренажей 10. Газоводяной экономайзер 46 с запорной арматурой 47 и 48 трубопроводом 49 с запорной арматурой 50 включен по сетевой воде параллельно сетевым подогревателям 51 со своей запорной арматурой 52 и 53 и с основным трубопроводом 54 и задвижкой 55. По газу газоводяной экономайзер сетевой воды 46 включен последовательно за газоводяным экономайзером питательной воды 23. К сборнику дренажей 56 подсоединены трубопроводы сливов дренажей с задвижками 57-59. Всас насоса 60 соединен также со сборником дренажей 56, а паровая часть этого же сборника 56 соединяется с подогревателями 6 (не показано). На штатном трубопроводе слива дренажей сетевых подогревателей установлена задвижка 61, а задвижка 62 на обводном газоходе после экономайзера 23.

Предлагаемая парогазовая установка работает следующим образом.

Первый режим, режим пика электрической нагрузки. Пиковая мощность получается за счет: газовых турбин, причем мощность их против серийных образцов увеличена за счет применения парового охлаждения; отключения подогревателей высокого давления и нагрева питательной воды в газоводяном экономайзере питательной воды; подогрева сетевой воды в газоводяном экономайзере сетевой воды, вместо сетевых подогревателей; подачи конденсата греющего пара подогревателей низкого давления и дренажей конденсатора не в линию основного конденсата, а через расширитель дренажа и тепловой аккумулятор в деаэратор. Тепловой насос в этом режиме не работает.

Для обеспечения первого режима, режима пиковой нагрузки, питательная вода после питательного насоса одним потоком по трубопроводу 24 поступает в газоводяной экономайзер 23 питательной воды и нагревается за счет отбросной теплоты газовых турбин, другим потоком по трубопроводу 27 поступает в пароводяные теплообменники 21, где нагреваются за счет охлаждения пара отборов турбины. Далее оба потока смешиваются и по трубопроводу 16 поступают в котел 1 с температурой, близкой к расчетной температуре питательной воды. В этом режиме отключены сетевые подогреватели 51 и сетевая вода по трубопроводу 49 поступает в газоводяной экономайзер сетевой воды 46, где нагревается до нужной температуры за счет дальнейшего охлаждения отбросной теплоты газовых турбин 19. В этом режиме прохождения пика нагрузки все дренажи конденсатора паровой турбины, конденсат греющего пара подогревателей низкого давления и сетевых подогревателей поступают не в конденсатор или линию основного конденсатора 12, а в сборник дренажей 56, откуда насосом 60 по трубопроводу 42 в тепловой аккумулятор 41, где вытесняют горячий конденсат, накопленный в режиме минимальной нагрузки, в деаэратор 13 по трубопроводу 37.

В пиковом режиме задвижки 35, 33, 11, 9, 8, 44, 39, 17, 18, 55, 52 и 53 закрыты, а 29, 28, 26, 25, 47, 48, 50, 45, 43, 38 и 40 открыты.

Второй режим, режим минимальной электрической нагрузки, при этом паровая турбина работает с нормальной схемой регенерации; конденсат после конденсатора 3 вместе с дренажами и конденсатом греющего пара подогревателей низкого давления 6, с конденсатом сетевых подогревателей 51 проходит по основному конденсатопроводу 12 через подогреватели низкого давления 6, деаэратор 13 по трубопроводу 16 через подогреватели высокого давления 15 к парогенератору 1. Сетевая вода проходит через сетевые подогреватели и по трубопроводу 54 подается потребителю. Газовые турбины не работают. А тепловой насос работает для подогрева холодного конденсата, накопленного в тепловом аккумуляторе 41 в пиковом режиме. При этом часть теплой охлаждающей воды паровой турбины 2 по трубопроводу 34 из сливного водовода 5 подается в испаритель 30 теплового насоса, охлаждается и по трубопроводу 22 сливается в напорный водовод 4. При этом же режиме холодный конденсат из аккумулятора 41 по трубопроводу 37 подается в конденсатор 36 теплового насоса, нагревается и по трубопроводу 42 подается в верхнюю часть аккумулятора 41 для использования в пиковом режиме. В режиме минимальной нагрузки для организации выше описанных потоков задвижки 29, 28, 26, 25, 47, 48, 50, 45, 43 и 40 закрыты, а 55, 52, 53, 17, 18, 35, 33, 11, 9, 8, 44, 38 и 39 открыты.

Таким образом, в предлагаемой установке пиковая мощность может быть получена за счет дополнительного пропуска пара в конденсатор паровой турбины при отключении сетевых подогревателей и уменьшении пропуска подогреваемого основного конденсата через подогреватели низкого давления на величину конденсата греющего пара этих подогревателей и величину дренажей. Экономичность получения пиковой мощности увеличивается за счет более глубокого охлаждения отбросной теплоты газовых турбин для подогрева сетевой воды. Экономичность также увеличивается за счет использования теплоты охлаждающей воды в тепловом насосе в минимальном режиме работы установки для нагрева конденсата греющего пара подогревателей низкого давления и для нагрева дренажей конденсатора. Тепловой насос работает при минимальном режиме, запасая нагретый конденсат в аккумуляторе горячей воды с тем, чтобы использовать этот запасенный конденсат в пиковом режиме для получения пиковой мощности.

Использование: на тепловых электрических станциях парогазового цикла для получения пиковой мощности. Сущность изобретения: парогазовая установка с паровым охлаждением газовых турбин дополнительно снабжена газоводяным экономайзером сетевой воды, тепловым насосом, аккумулятором горячей воды, деаэратором и сборником дренажей. экономайзер сетевой воды по воде подключен за сетевыми подогревателями, а по греющей среде - за экономайзером питательной воды. Испаритель теплового насоса подключен к напорному и сливному водоводам охлаждающей воды конденсатора паровой турбины, а конденсатор теплового насоса подключен к входной и выходной сторонам теплового аккумулятора, который подключен входной стороной к водяному пространству сборника дренажей, куда также подключены дренажи подогревателей низкого давления и конденсатора, паровое пространство сборника дренажей связано с паровым пространством подогревателей низкого давления. Выходная сторона аккумулятора соединена с трубопроводом, соединенным с деаэратором. 1 ил.

ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА, содержащая парогенератор, паровую турбину, регенеративные подогреватели высокого и низкого давления, конденсатор с напорным и сливным водоводами охлаждающей воды, пиковые газовые турбины с системой парового охлаждения, газоводяной экономайзер подогрева основного потока питательной воды и пароводяной теплообменник части питательной воды, установленный по питательной воде параллельно газоводяному экономайзеру, при этом выходной патрубок пароводяного теплообменника сообщен с системой парового охлаждения газовых турбин, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности производства пиковой мощности, установка дополнительно снабжена газоводяным экономайзером сетевой воды, тепловым насосом, аккумулятором горячей воды, деаэратором и сборником дренажей, причем газоводяной экономайзер по греющей среде включен последовательно с газоводяным экономайзером питательной воды, а по воде после сетевых подогревателей, испаритель теплового насоса входным патрубком водяной стороны соединен со сливным водоводом конденсатора паровой турбины, выходным патрубком с его напорным водоводом, водяная сторона конденсатора теплового насоса входным патрубком соединена с деаэратором и выходной стороной аккумулятора горячей воды, а входная сторона аккумулятора трубопроводами подсоединена к выходному патрубку водяной стороны конденсатора теплового насоса и через насос к водяному пространству сборника дренажей, к которому с этой же стороны подсоединены трубопроводы слива дренажей сетевых подогревателей, подогревателей низкого давления и дренажей паровой турбины, а паровой пространство сборника дренажей соединено с паровым пространством подогревателя низкого давления.