ПАРОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F03G7/00 F01K21/04 F01K27/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к паросиловым установкам, использующим теплоту геотермальных источников.

Известна паротурбинная установка, содержащая геотермальную скважину, выход которой соединен с сепаратором первой ступени, выход которого по воде соединен с сепаратором второй ступени, паропровод которого соединен с входом турбогенератора, конденсатор, конденсатный насос, скважину закачки и регенеративный теплообменник.

Недостатками известной установки являются низкая надежность и малый ресурс из-за невозможности с помощью используемых средств снизить концентрацию солей в паре, направляемом на турбину.

Цель изобретения повышение надежности и увеличение ресурса паросиловой установки, использующей теплоту геотермального источника.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения снижение концентрации солей в паре, направляемом в турбину, и в добавочной воде.

Цель достигается тем, что в паротурбинной установке, использующей энергию геотермального источника, содержащей геотермальную скважину, сепаратор первой ступени, выход которого по воде соединен с сепаратором второй ступени, паропровод которого соединен с входом турбогенератора, конденсатор, конденсатный насос, скважину закачки и регенеративный теплообменник, применены аппарат газонасыщения, выход которого соединен со скважиной закачки, градирня, вход которой соединен с выходом по воде сепаратора второй ступени и нагнетательным патрубком конденсатного насоса, а выход через циркуляционный контур конденсатора с аппаратом газонасыщения, испаритель адиабатного типа, воздушный конденсатор и паропромывочное устройство, причем выход испарителя по воде соединен с аппаратом газонасыщения, а по пару с входом воздушного конденсатора, выход которого соединен с входом паропромывочного устройства, соединенного с выходом по пару сепаратора первой ступени и выходом по воде с сепарирующей ступенью турбины, а выход с сепаратором второй ступени.

Снижению солесодержания способствуют также снабжение установки регенеративным теплообменником, подключенным по греющей среде к испарителю, а выходом к аппарату газонасыщения, по нагреваемой среде к сепарирующей ступени, а выходом к паропромывочному устройству, подключение патрубка отсоса газов из воздушного конденсатора к входу аппарата газонасыщения и снабжение циркуляционного контура конденсатора байпасной линией.

Схема предлагаемой паротурбинной установки приведена на чертеже.

Установка содержит сепаратор первой ступени геотермальной пароводяной смеси 1, аппарат газонасыщенния воды 2, испарительную установку адиабатного типа 3 с компактным воздушным конденсатором 4 для производства дистиллята, компактность которого достигается за счет практически максимального температурного напора возможного в установке, паропромывочное устройство 5 для промывки пара дистиллятом с сепаратором влаги второй ступени 6, конденсатный насос 7, служащий для отвода конденсата из конденсатора 8, систему отсоса газов, содержащую откачивающий насос парогазовой смеси (компрессор) 9, электрогенератор 10 с турбоприводом 11, выход по воде сепарирующей ступени 12 турбопривода 11, насос промывочной воды 13, регенеративный теплообменник 14, регуляторы уровня воды 15, 16, 17, 18, 19, компрессор откачки газов 20 из воздушного конденсатора 4, градирню 21, дроссельные устройства 22 и 23, насос подачи воды 24, насос закачки водогазовой смеси 25, устье геотермальной скважины 26, скважину закачки геотермальной воды 27.

Конденсатор 8, конденсационный насос 7, градирня 21, насос подачи воды 24 образуют циркуляционный контур оборотной системы конденсатор градирня.

Паротурбинная установка работает следующим образом.

Пароводяная смесь из геотермальной скважины 26 поступает в сепаpатор первой ступени 1, из которого вода через регулирующий клапан 16 и дроссель 23 подается в испарительную установку адиабатного типа 3 с воздушным конденсатором 4, где производится дистиллят, а пар поступает напрямую в паропромывочное устройство 5, в котором за счет контакта с дистиллятом, поступившим из воздушного конденсатора 4, снижается концентрация солей в каплях влаги рабочего пара, который после отделения промывочной воды в сепараторе влаги второй ступени 6 подается в турбопривод 11 электрогенератора 10. Необходимо отметить, что снижение концентрации солей в каплях влаги в паре при прочих равных условиях пропорционально расходу чистой воды через паропромывочное устройство 5. Поэтому для увеличения расхода воды для промывки также используется вода сепарирующей ступени 12, из которой она через регулятор уровня 15 (для предотвращения прохода пара), насос промывочной воды 13 и регенеративный теплообменник 14 поступает в паропромывочное устройство 5, сепаратор влаги 6, а оттуда уже обессоленный пар подается на турбопривод 11. Такое качество теплоносителя достигается за счет снижения концентрации солей в мелкодисперсных каплях влаги в паре на входе в турбопривод 11. В регенеративном теплообменнике 14 для повышения экономичности цикла тепло от сепарата из испарительной установки 3 передается промывочной воде. Сепарат из испарительной установки 3 через регулятор уровня воды 17 и регенеративный теплообменник 14 поступает в аппарат газонасыщения воды 2, где он смешивается с потоком воды, поступающей из градирни 21, подача воды на которую обеспечивается из конденсатора 8 конденсатным насосом 7, и потоками газа, создаваемые откачивающим насосом 9 из конденсатора 8 и компрессором откачки газов 20 из воздушного конденсатора 4. После смешения водогазовая смесь из аппарата газонасыщения воды 2 закачивается насосом 25 в скважину 27.

Конденсация пара после турбопривода 11 осуществляется в конденсаторе 8, который образует с конденсатным насосом 7, градирней 21, насосом подачи воды 24 циркуляционный контур оборотной системы конденсатор градирня. Так как в градирне 21 имеет место значительное испарение и унос влаги (около 90% сконденсированного в конденсаторе пара), то для компенсации потерь и снижения концентрации солей в циркуляционном контуре осуществляется подпитка через регулятор уровня воды 18 промывочным дистиллятом с его сбросом в аппарат газонасыщения воды 2.

Благодаря вышеописанным процессам обеспечивается стабилизация соле- и газосодержания в циркуляционном контуре оборотной системы конденсатор-градирня на минимальном уровне, при котором не происходит солеотложений на теплообменных поверхностях при одновременном удалении газов из термодинамического цикла.

В результате использования вышеперечисленных конструкторских решений в предлагаемой схеме реализуются следующие технологические процессы: из геотермальной пароводяной смеси совместно получают рабочий пар, дистиллят, обеспечивают транспортировку солей и газов мимо турбопривода 11 и конденсатора 8 (наиболее ответственных элементов установки) в аппарат газонасыщения воды 2 и далее в скважину 27. Этим обеспечивается минимальная концентрация солей и газов в жидкой фазе (агрессивная среда) в турбоприводе 11, стабилизация солей и газов на минимальном уровне в циркуляционном контуре. Такая установка обладает высокой тепловой эффективностью при работе на пароводяной смеси с наличием агрессивных газов.

Использование: в теплоэнергетике, преимущественно, при использовании источников энергии с источниками газо-пароводяной смеси с повышенным солесодержанием, в частности с геотермальными источниками. Сущность изобретения: установка содержит первичный сепаратор пароводяной смеси 1, аппарат газонасыщения воды 2, испарительную установку адибатного типа 3 с воздушным конденсатором 4, паропромывочное устройство 5 с сепаратором 6, конденсатный насос 7, конденсатор 7, систему отсоса газов, содержащую откачивающий насос парогазовой смеси 9, электрогенератор 10 с трубопроводом 11, выход по воде сепарирующей ступени 12 турбопривода 11, насос промывочной воды 13, регенеративный теплообменник 14, регулятора уровня воды 15, 16, 17, 18, 19 компрессор откачки газов 20, градирню 21, дроссельные устройства 22, 23, насос подачи воды 24, насос закачки водогазовой смеси 25, устье геотермальной скважины 26, скважину закачки геотермальной воды 27, что позволяет повысить ресурс и надежность паротурбинной установки. Конденсатор 8, конденсационный насос 7, градирня 21, насос подачи воды 24 образуют циркуляционный контур оборотной системы конденсатор градирня. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ПАРОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА, содержащая подключенный к геотермальному источнику сепаратор первой ступени, выход которого по воде соединен с сепаратором второй ступени, паропровод которого соединен с входом турбогенератора, конденсатор, конденсаторный насос и регенеративный теплообменник, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит аппарат газонасыщения, градирню, испаритель адиабатного типа, воздушный конденсатор и паропромывочное устройство, причем выход аппарата газонасыщения соединен со скважиной закачки геотермального источника, вход градирни соединен с выходом по воде сепаратора второй ступени и нагнетательным патрубком конденсатного насоса, а выход через циркуляционный контур конденсатора с аппаратом газонасыщения, выход испарителя адиабатного типа по воде соединен с аппаратом газонасыщения, а по пару с выходом воздушного конденсатора, выход которого соединен с входом паропромывочного устройства, соединенного с выходом по пару сепаратора первой ступени и выходом по воде с сепарирующей ступенью турбины, а выход с сепаратором второй ступени. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что регенеративный теплообменник входом по греющей среде подключен к испарителю адиабатного типа, а выходом к аппарату газонасыщения, по нагреваемой среде входом к сепарирующей ступени, а выходом к паропромывочному устройству. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что патрубок отсоса газов из воздушного конденсатора подключен к входу аппарата газонасыщения. 4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что циркуляционный контур конденсатора снабжен байпасной линией.