СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ПАРОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ С КОТЛОМ-УТИЛИЗАТОРОМ Российский патент 2004 года по МПК F01K17/02 

Изобретение относится к производству электрической и тепловой энергии и может быть использовано на теплофикационных парогазовых установках с котлами-утилизаторами (ПГУКУ).

Известен способ регулирования электрической мощности работающей по тепловому графику теплофикационной паротурбинной установки путем уменьшения расхода пара в конденсатор и на турбину при снижении электрической нагрузки и увеличении расхода пара при увеличении электрической нагрузки при номинальных отборах пара на регенеративные подогреватели и заданном отпуске тепла потребителям регулированием давления пара в сетевых подогревателях, при котором при снижении электрической нагрузки уменьшают отбор пара на регенеративные подогреватели при одновременном повышении давления пара в сетевых подогревателях до максимальной величины, а при увеличении электрической нагрузки восстанавливают отборы пара на регенеративные подогреватели и давление пара в сетевых подогревателях до номинальных значений (АС СССР №1110912, МПК: F 01 K 17/02, а также Безлепкин В.П., Михайлов С.Я. "Регулировочный диапазон тепловых электростанций". Л.: Энергоатомиздат, 1990, с.168).

Недостатком известного способа является возможность его применения только на теплофикационных паротурбинных установках, снабженных развитой системой регенеративного подогрева питательной воды и имеющих возможность в широких пределах изменять расход пара на турбину. У теплофикационных парогазовых установок с котлами-утилизаторами практически отсутствует система регенеративного подогрева питательной воды, а расход пара на турбину определяется заданной тепловой нагрузкой, поэтому известный способ может быть использован только в сочетании с другими способами.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ регулирования электрической мощности работающей по тепловому графику теплофикационной парогазовой установки с котлом-утилизатором путем закрытия входного направляющего аппарата компрессора газотурбинной установки (ГТУ), закрытия поворотной диафрагмы части низкого давления (ЧНД) паровой турбины и включения в работу пикового сетевого подогревателя при снижении электрической нагрузки и открытия входного направляющего аппарата компрессора ГТУ, открытия поворотной диафрагмы ЧНД паровой турбины и останова пикового сетевого подогревателя при повышении электрической нагрузки (Дьяков А.Ф. и др. "Теплофикационная парогазовая установка Северо-Западной ТЭЦ Санкт-Петербурга. Статические характеристики. Электрические станции, 1996, №12, с. 9-15 - прототип).

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что при таком регулировании изменяется не только электрическая, но и тепловая мощность ПГУКУ. Для сохранения отпуска тепловой энергии на заданном уровне приходится включать в работу водогрейные котлы, пиковые сетевые подогреватели, питаемые острым паром через РОУ и т.п. Необходимость получать значительную часть тепловой энергии от дополнительных источников существенно удорожает установку и снижает ее термическую эффективность.

Заявляемое решение позволяет увеличить диапазон регулирования электрической мощности парогазовой установки с котлом-утилизатором при сохранении тепловой мощности на заданном уровне, а также существенно повысить эффективность ее работы.

Предложен способ регулирования электрической мощности теплофикационной парогазовой установки с котлом-утилизатором путем закрытия входного направляющего аппарата компрессора газотурбинной установки (ГТУ), закрытия поворотной диафрагмы части низкого давления (ЧНД) паровой турбины, включения в работу пикового сетевого подогревателя при снижении электрической нагрузки и открытия входного направляющего аппарата компрессора ГТУ, открытия поворотной диафрагмы ЧНД паровой турбины, останова пикового сетевого подогревателя при повышении электрической нагрузки, при этом при снижении электрической нагрузки повышают давление пара в отборах турбины путем обвода сетевых подогревателей по воде, основной конденсат направляют в деаэратор, помимо газового подогревателя конденсата, который с помощью водо-водяного теплообменника и циркуляционного насоса переводят на подогрев сетевой воды, а при повышении электрической нагрузки снижают давление пара в отборах турбины, основной конденсат направляют в газовый подогреватель и восстанавливают схему подогрева сетевой воды в сетевых подогревателях паровой турбины.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлена принципиальная тепловая схема теплофикационной парогазовой установки с котлом-утилизатором для реализации предлагаемого способа.

Теплофикационная ПГУКУ включает газотурбинную установку 1, сообщенную по выхлопным газам с котлом-утилизатором 2, который по пару высокого и низкого давления сообщен с паровой турбиной 3. На входе в компрессор ГТУ 1 установлен входной направляющий аппарат 4, а в части низкого давления паровой турбины 3 - поворотная диафрагма ЧНД 5. Паровая турбина 3 трубопроводами соединена с сетевыми подогревателями 6. Последовательно с сетевыми подогревателями 6 по сетевой воде подключен пиковый сетевой подогреватель 7. Сетевые подогреватели 6, 7 по конденсату греющего пара соединены с газовым подогревателем 8 и деаэратором 9. Для обвода сетевых подогревателей 6, 7 по сетевой воде установлен байпасный трубопровод 10. Газовый подогреватель конденсата 8 через водо-водяной теплообменник 11 и циркуляционный насос 12 соединен с потребителями тепловой энергии. Пиковый сетевой подогреватель 7 сообщен по греющему пару с трубопроводом пара низкого давления 13.

Способ регулирования электрической мощности теплофикационной ПГУКУ осуществляют следующим образом.

При снижении электрической нагрузки закрывают входной направляющий аппарат компрессора 4, закрывают поворотную диафрагму ЧНД 5, включают в работу пиковый сетевой подогреватель 7, повышают давление пара в отборах турбины путем обвода сетевых подогревателей 6, 7 по байпасному трубопроводу 10, конденсат греющего пара сетевых подогревателей, помимо газового подогревателя 8, направляют в деаэратор 9, газовый подогреватель 8 с помощью водо-водяного теплообменника 11 и циркуляционного насоса 12 переводят на подогрев сетевой воды.

При увеличении электрической нагрузки открывают направляющий аппарат компрессора 4, открывают поворотную диафрагму ЧНД 5, выключают из работы пиковый сетевой подогреватель 7, снижают давление пара в отборах турбины путем отключения байпасного трубопровода 10, основной конденсат направляют в газовый подогреватель конденсата 8, восстанавливают схему подогрева сетевой воды в сетевых подогревателях паровой турбины.

В период снижения электрической нагрузки, когда закрывают входной направляющий аппарат 4, расход выхлопных газов ГТУ уменьшается приблизительно на 30%. При этом соответственно снижаются как электрическая, так и тепловая мощность ПГУКУ. Чтобы восстановить тепловую мощность установки, закрывают поворотную диафрагму ЧНД 5 и включают в работу пиковый сетевой подогреватель 7. Закрытие поворотной диафрагмы сопровождается уменьшением расхода пара через ЧНД 5 и ростом конечной энтальпии пара. Включение пикового сетевого подогревателя 7 приводит к уменьшению расхода на турбину пара низкого давления и повышению тепловой мощности паровой турбины 3. В результате указанных действий электрическая мощность ПГУКУ еще несколько снижается, а тепловая мощность повышается. Расчетами установлено, что с помощью принятого в качестве прототипа способа электрическая мощность ПГУКУ может быть снижена на 34%. Однако тепловая мощность установки при этом обязательно снизится на 20%, что в большинстве случаев недопустимо.

Для дальнейшего восстановления тепловой мощности установки повышают давление пара в отборах турбины путем обвода сетевых подогревателей по байпасному трубопроводу 10. Повышение давления пара в отборах турбины 3 приводит к уменьшению располагаемого теплоперепада и росту температуры конденсата греющего пара сетевых подогревателей 6, 7. Повышенная температура конденсата позволяет направлять его непосредственно в деаэратор 9, минуя газовый подогреватель конденсата 8, который с помощью водо-водяного теплообменника 11 и циркуляционного насоса 12 переводят на подогрев сетевой воды. При этом увеличивается расход греющего пара в деаэратор 9 и соответственно уменьшается расход пара низкого давления на турбину 3. В результате указанных действий электрическая мощность ПГУКУ продолжает снижаться, а тепловая мощность - повышаться.

Расчеты показали, что реализация предлагаемого способа регулирования электрической мощности на парогазовой установке ПГУ-450Т позволяет в периоды снижения электрической нагрузки уменьшать электрическую мощность парогазовых установок с котлами-утилизаторами на 30% при неизменной тепловой мощности. Это означает, что регулировочный диапазон установки увеличивается также на 30%. При применении описанного способа регулирования электрической мощности коэффициент использования теплоты топлива и термическая эффективность ПГУКУ остаются практически неизменными.

Реализация предлагаемого способа регулирования электрической мощности не требует внесения значительных изменений в тепловую схему ПГУКУ и (или) включения в ее состав дополнительного оборудования. Способ реализуется практически без финансовых и материальных затрат. Выполненные расчеты показали, что реализация предлагаемого способа регулирования электрической мощности на парогазовой установке ПГУ-450Т обеспечивает экономию 15000 т условного топлива в год или 7,5 млн руб./год.

Способ регулирования электрической мощности теплофикационной парогазовой установки с котлом-утилизатором включает закрытие входного направляющего аппарата компрессора газотурбинной установки, поворотной диафрагмы части низкого давления паровой турбины, включение в работу пикового сетевого подогревателя при снижении электрической нагрузки и открытие входного направляющего аппарата компрессора газотурбинной установки, поворотной диафрагмы части низкого давления паровой турбины и останов пикового сетевого подогревателя при повышении электрической нагрузки. При снижении электрической нагрузки повышают давление пара в отборах турбины путем обвода сетевых подогревателей по воде и направляют основной конденсат в деаэратор, помимо газового подогревателя конденсата, который с помощью водо-водяного теплообменника и циркуляционного насоса переводят на подогрев сетевой воды. При повышении электрической нагрузки снижают давление пара в отборах турбины, основной конденсат направляют в газовый подогреватель и восстанавливают схему подогрева сетевой воды в сетевых подогревателях паровой турбины. Изобретение позволит увеличить диапазон регулирования электрической мощности парогазовой установки с котлом-утилизатором при сохранении тепловой мощности на заданном уровне. 1 ил.

Способ регулирования электрической мощности теплофикационной парогазовой установки с котлом-утилизатором путем закрытия входного направляющего аппарата компрессора газотурбинной установки, закрытия поворотной диафрагмы части низкого давления паровой турбины, включения в работу пикового сетевого подогревателя при снижении электрической нагрузки и открытия входного направляющего аппарата компрессора газотурбинной установки, открытия поворотной диафрагмы части низкого давления паровой турбины, останова пикового сетевого подогревателя при повышении электрической нагрузки, отличающийся тем, что при снижении электрической нагрузки повышают давление пара в отборах турбины путем обвода сетевых подогревателей по воде, основной конденсат направляют в деаэратор помимо газового подогревателя конденсата, который с помощью водо-водяного теплообменника и циркуляционного насоса переводят на подогрев сетевой воды, а при повышении электрической нагрузки снижают давление пара в отборах турбины, основной конденсат направляют в газовый подогреватель и восстанавливают схему подогрева сетевой воды в сетевых подогревателях паровой турбины.