СПОСОБ РАБОТЫ ПАРОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 1996 года по МПК F01K23/10 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к способам работы парогазовых установок с котлами-утилизаторами.

Известен способ работы парогазовой установки (Теплоэнергетика 1992,N 9, с. 32-36), которая включает газотурбинный агрегат, котел-утилизатор, в котором вырабатывается пар, направляемый в паровую турбину. В паровой турбине вырабатывается полезная мощность. Отработанный пар конденсируется в конденсаторе, конденсат подогревается в хвостовой поверхности котла-утилизатора, а затем деаэрируется в деаэраторе с получением питательной воды, которая направляется в котел-утилизатор для генерации пара. Давление в деаэраторе поддерживается скользящим в зависимости от температуры на входе в деаэратор.

Недостатком данного способа является то, что давление в деаэраторе ограничено сверху определенным пределом,связанным либо с технической характеристикой деаэратора, либо с фиксированной точкой питания. Поэтому при перегревах хвостовой поверхности котла-утилизатора, которые возможны при частичных нагрузках, давление в деаэраторе в режиме скольжения достигает своего верхнего предела и тогда возможно закипание воды в хвостовой поверхности котла-утилизатора, запаривание деаэратора с соответствующей потерей надежности установки.

Известен также способ работы парогазовой установки (патент РФ 1240925 от 05.01.84 бюл. N 24 1986), которая включает газотурбинный агрегат, котел-утилизатор (в прототипе часть поверхностей котла расположена на выхлопе газотурбинного агрегата котел-утилизатор, а часть после компрессора - высоконапорный парогенератор), в котором вырабатывается пар, направляемый в паровую турбину. В паровой турбине вырабатывается полезная мощность. Отработанный пар конденсируется в конденсаторе. Конденсат подогревается в хвостовой поверхности котла-утилизатора, а затем деаэрируется в деаэраторе с получением питательной воды, которая направляется в котел-утилизатор для выработки пара. Часть конденсата,нагретого в хвостовой поверхности котла-утилизатора,возвращают на вход в котел-утилизатор по линии рециркуляции, содержащей регулирующий клапан и охлаждаемый теплообменник. Данный теплообменник используется для целей теплофикации и охлаждается сетевой водой.

Недостатком прототипа является отсутствие регулирования расхода рециркулируемого конденсата в зависимости от параметров деаэрируемой воды. В связи с этим возможны при нерасчетных режимах перегрев хвостовой поверхности нагрева котла-утилизатора, закипание воды в ней и запаривание деаэратора и, следовательно, снижение надежности установки.

Задачей изобретения является повышение надежности установки.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе работы парогазовой установки, включающем выработку мощности в газотурбинном агрегате, утилизацию тепла уходящих газов газотурбинного агрегата в поверхностях нагрева котла-утилизатора с генерацией пара, получение мощности от выработанного пара в паровой турбине, конденсацию отработанного пара в конденсаторе, подогрев конденсата в хвостовой поверхности котла-утилизатора и деаэрацию конденсата в деаэраторе с получением питательной воды, а также отвод части конденсата нагретого в котле-утилизаторе на вход в котел-утилизатор по линии рециркуляции, содержащей насос, регулирующий клапан и охлаждаемый теплообменник, расход отводимого конденсата устанавливают, исходя из поддержания температуры конденсата на выходе из котла-утилизатора (t_k) на уровне
t_k t_sд Dt_д
где ts<Mv> температура воды на выходе из деаэратора;
Dt_д расчетный подогрев в деаэраторе, причем для снижения температуры конденсата (t_k) регулирующий клапан открывают, а для увеличения температуры конденсата регулирующий клапан прикрывают.

Предлагаемый способ работы обеспечивает во всех нерасчетных режимах необходимый запас по кипению конденсата в хвостовой поверхности нагрева,которым является подогрев в деаэраторе (Dt_д). Это исключает все перечисленные выше недостатки прототипа и повышает надежность работы установки.

На чертеже изображена принципиальная схема установки.

Схема включает газотурбинный агрегат 1, котел-утилизатор 2, паровую турбину 3, конденсатор 4, деаэратор 5. Котел-утилизатор включает пароперегреватель 6, испаритель 7 и экономайзер 8 высокого давления, пароперегреватель низкого давления 9, испаритель низкого давления 10, газовый подогреватель конденсата 11 (хвостовая поверхность нагрева котла-утилизатора), барабаны-сепараторы 12, 13, насосы принудительной циркуляции 14, 15, охлаждаемый теплообменник 16, конденсатный насос 17, насос рециркуляции 18, питательные насосы низкого и высокого давления 19, 20, электрогенераторы 21, 22, датчики температуры 23, 24, система регулирования 25, регулирующий клапан 26.

Работа парогазовой установки осуществляется следующим образом (пример конкретного выполнения дается для парогазовой установки, спроектированной для Северо-Западной ТЭЦ Ленэнерго на базе газовой турбины фирмы Симменс У-94,2-ПГУ-450Т).

Газотурбинный агрегат 1, в котором сжигается природный газ, вырабатывает электрическую мощность и приводит во вращение электрогенератор 21. Уходящие газы газотурбинного агрегата 1 с температурой 545^oС поступают в котел-утилизатор 2, в котором генерируется пар двух уровней давления. Последовательно охлаждаясь в поверхностях нагрева котла-утилизатора 6-11, уходящие газы с температурой около 100^oС выводятся в атмосферу. Выработанный пар высокого давления с параметрами 8,0 МПа, 515^oС из пароперегревателя высокого давления 6 и низкого давления с параметрами 0,65 МПа, 200^oС из пароперегревателя низкого давления 9 подводятся к паровой турбине 3. Паровая турбина 3 вращает электрогенератор 22. Отработавший в паровой турбине пар конденсируется при давлении 0,035 МПа в охлаждаемом циркуляционной водой конденсаторе 4. Полученный конденсат с температурой 30^oС подается конденсатным насосом 17 в газовый подогреватель конденсата 11 котла-утилизатора 2. В газовом подогревателе 11 конденсат нагревается до 150^oС и поступает в деаэратор 5. Деаэратор 5 обогревается паром низкого давления, в нем устанавливается давление 0,62 МПа. В деаэраторе 5 конденсат подогревается до температуры 160^oС и полученная питательная вода направляется питательными насосами 19 и 20 в котел-утилизатор 2. Питательный насос низкого давления 19 перекачивает питательную воду в барабан-сепаратор низкого давления 13, откуда она поступает в испаритель низкого давления 10 и пароперегреватель низкого давления 9. Питательный насос высокого давления 20 перекачивает питательную воду в экономайзер высокого давления 8, где она подогревается до температуры 290^oС и поступает в барабан-сепаратор высокого давления 12. Оттуда питательная вода поступает в испаритель 7 и пароперегреватель 6 высокого давления. В испарителях высокого и низкого давления 7 и 10 организована принудительная циркуляция с помощью насосов принудительной циркуляции 14 и 15. Приведенные выше параметры рабочих тел относились к проектному режиму установки.

На нерасчетном режиме установки, например, при повышении давления в конденсаторе 4 до 0,01 МПа, а температуры конденсата до 45^oС повышается и температура на выходе из газового подогревателя конденсата 11 до 158^oС. При этом подогрев конденсата в деаэраторе 5 сокращается до 2^oС вместо 10^oС, что существенно ухудшает деаэрацию.

Температура подогрева конденсата, равная 158^oС, и температура питательной воды на выходе из деаэратора 5, равная 160^oС,измеряются датчиками 23 и 24. Измеренные температуры анализируются в системе регулирования 25. Поскольку температура конденсата (158^o) для удовлетворения условию
t_к= t_sд-Δt_д
где t_sa= 160^oС
Δt_д 10^oС, требует снижения,регулирующий клапан 26 на линии рециркуляции открывается системой регулирования 25. И часть конденсата по линии рециркуляции насосом рециркуляции 18 перекачивается на вход котла-утилизатора 2. В линии рециркуляции установлен теплообменник 16, охлаждаемый сетевой или подпиточной водой. В результате конденсат в теплообменнике 16 охлаждается до температуры 45^oС и поступает на вход в котел-утилизатор газовый подогреватель конденсата 11. Из-за увеличения расхода протекающего через газовый подогреватель конденсата 11 температура после него снижается. Клапан 26 открывают до тех пор, пока температура конденсата не снизится до 150^oС. Для этого по линии рециркуляции потребуется отводить около 8% конденсата. В процессе регулирования может потребоваться и повышение температуры конденсата, т.к. если подогрев в деаэраторе превышает 10^oC, то это приведет к перерасходу пара на питание деаэратора с потерей экономичности. В таком случае расход конденсата в линии рециркуляции сокращают, прикрывая клапан 26.

Таким образом,в предлагаемом способе работы парогазовой установки обеспечивается во всех режимах качественная деаэрация при расчетном подогреве конденсата 10^oС, гарантируется отсутствие перегрева газового подогревателя конденсата, кипения в нем и снижения надежности работы установки.

Как видно из описанного примера,эти явления возможны в прототипе при дальнейшем отклонении режима ПГУ от расчетного.

Использование: в теплоэнергетике, в частности при работе парогазовых установок с котлами-утилизаторами. Сущность изобретения: способ работы установки предусматривает установление расхода отводимого конденсата, исходя из поддержания температуры конденсата на выходе из котла-утилизатора, равной разности температуры воды на выходе из деаэратора и расчетного подогрева в деаэраторе. При этом для снижения температуры конденсата регулирующий клапан открывают, а для увеличения температуры конденсата регулирующий клапан прикрывают. 1 ил.

Способ работы парогазовой установки путем выработки мощности в газотурбинном агрегате, утилизации тепла уходящих газов газотурбинного агрегата в поверхностях нагрева котла-утилизатора с генерацией пара, получения мощности от выработанного пара в паровой турбине, конденсации отработанного пара в конденсаторе, подогрева конденсата в хвостовой поверхности котла-утилизатора и деаэрации конденсата в деаэраторе с получением питательной воды, а также отвода части конденсата, нагретого в котле-утилизаторе, на вход в котел-утилизатор по линии рециркуляции, содержащей насос, регулирующий клапан и охлаждаемый теплообменник, отличающийся тем, что расход отводимого конденсата устанавливают, исходя из поддержания температуры конденсата на выходе из хвостовой поверхности котла-утилизатора на заданном уровне, обеспечивающем процесс деаэрации в деаэраторе, причем для снижения температуры конденсата регулирующий клапан открывают, а для увеличения регулирующий клапан прикрывают.