ПАРОСИЛОВАЯ УСТАНОВКА С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ПАРОВЫМИ ТУРБИНАМИ Российский патент 2005 года по МПК F01K23/10 F01K17/02 F02C6/18 

Паросиловая установка с дополнительными паровыми турбинами относится к области энергетики и может быть использована на теплоэлектроцентралях для совместного производства электрической и тепловой энергии.

Известна теплоэлектроцентраль с дополнительными паровыми турбинами, содержащая теплофикационные турбоагрегаты, открытую теплофикационную систему, установки подготовки подпиточной воды теплосети, включающие установки умягчения сырой воды и вакуумные деаэраторы подпиточной воды. Вход вакуумных деаэраторов по умягченной декарбонизированной воде связан трубопроводом с установкой умягчения воды, а по греющей воде соединен трубопроводом с трубопроводом прямой сетевой воды открытой теплофикационной системы. [Оликер И.И., Иванов В.Е., Сивко Е.П. Новые схемы деаэрации воды ТЭЦ с двухступенчатыми вакуумными деаэраторами, журнал ЦКТИ// Теплоэнергетика. 1972, №4, с.44-47.]

Умягченная и декарбонизированная, подпиточная вода описанной теплоэлектроцентрали подается в вакуумные деаэраторы с температурой на уровне 30°С, что приводит к ухудшению процесса деаэрации, к увеличению расхода греющей воды на вакуумные деаэраторы и расхода электроэнергии на собственные нужды станции.

Наиболее близкой по технической сущности является теплоэлектроцентраль с открытой теплофикационной системой, содержащая теплофикационные турбоагрегаты с двойными теплофикационными отборами пара. Конденсаторы этих турбоагрегатов снабжены встроенными и основными пучками. Встроенные пучки конденсаторов на входе подключены к трубопроводам сырой воды, а на выходе соединены трубопроводами с установкой ее умягчения, выход которой связан трубопроводом умягченной и декарбонизированной подпиточной воды с входом вакуумного деаэратора. Вход деаэратора связан трубопроводом греющей воды с трубопроводом прямой сетевой воды открытой теплофикационной системы [В.И.Шарапов. Подготовка подпиточной воды систем теплоснабжения с применением вакуумных деаэраторов. - М.: Энергоатомиздт, 1996. Рис.8.8., с.137].

В описанной теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой подогрев исходной сырой воды перед установкой ее умягчения производят во встроенных пучках конденсаторов турбин до температуры 35-50°С, а подогрев греющей воды для вакуумных деаэраторов ведут в нижних и верхних сетевых подогревателях теплофикационных турбин.

В данной установке имеется необходимость в использовании вакуумных деаэраторов, греющая вода для которых подается из прямой линии теплосети, что снижает расход сетевой воды к тепловым потребителям и тепловую мощность теплоэлектроцентрали. Кроме того, греющая вода вакуумных деаэраторов дросселируется перед ними, что приводит к перерасходу электроэнергии на ее перекачку.

Задачей предлагаемого технического решения является модернизация, позволяющая упростить и удешевить систему деаэрации подпиточной воды теплосети, повысить мощность и экономичность этой теплоэлектроцентрали.

Поставленная цель достигается за счет того, что паросиловая установка с дополнительными паровыми турбинами выполнена из трех блоков: блока теплоцентрали с открытой теплофикационной системой и теплофикационной паровой турбиной с теплофикационными отборами пара, конденсатором со встроенным пучком, электрогенератором, сетевыми подогревателями, трубопроводами обратной и прямой сетевой воды, трубопроводом умягченной и декарбонизированной подпиточной воды; дополнительного блока с, по меньшей мере, одной энергетической газовой турбиной с паровым котлом-утилизатором и электрогенератором, и дополнительного блока подогрева и деаэрации подпиточной воды, который содержит, по меньшей мере, две дополнительные паровые турбины с электрогенераторами и контактными конденсаторами, включенными в линию подпиточной умягченной воды; при этом выход блока теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой соединен трубопроводом с входом контактных конденсаторов дополнительных паровых турбин блока подогрева и деаэрации подпиточной воды, выход парового котла-утилизатора блока газотурбинной установки соединен паропроводом с входом дополнительных паровых турбин, а его вход соединен трубопроводом питательной воды с блоком подогрева и деаэрации подпиточной воды; выход блока подогрева и деаэрации подпиточной воды соединен трубопроводом деаэрированной подпиточной воды через подпиточный и сетевой насосы с сетевыми подогревателями блока теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой, кроме того, его выход соединен трубопроводом питательной воды через установку очистки питательной воды и питательный насос, блока подогрева и деаэрации подпиточной воды с входом котла-утилизатора газотурбинной установки.

Использование в модернизируемой теплоэлектроцентрали по меньшей мере двух дополнительных паровых турбин, снабженных контактными конденсаторами и питаемых паром, вырабатываемым котлом-утилизатором, установленным за дополнительной газотурбинной установкой, позволяет осуществлять в конденсаторах этих паровых турбин как параллельный, так и последовательный подогрев и вакуумную деаэрацию подпиточной воды теплосети. За счет этого повышается качество деаэрации подпиточной воды.

Выработка электроэнергии в электрогенераторах этих паровых турбин, работающих в конденсационном режиме с использованием теплоты отработавшего пара для подогрева подпиточной воды, позволяет модернизировать теплоэлектроцентраль с открытой теплофикационной системой, увеличить ее электрическую и тепловую мощность, повысить ее тепловую экономичность.

Применение дополнительной газотурбинной установки, снабженной электрогенератором и паровым котлом-утилизатором, использующим в качестве питательной воды часть умягченной и деаэрированной подпиточной воды, позволяет дополнительно увеличить электрическую мощность теплоэлектроцентрали, при этом выработка пара котлом-утилизатором позволяет обеспечить питание им дополнительных паровых турбин.

Можно осуществить последовательное или параллельное включение контактных конденсаторов по нагреваемой подпиточной воде теплосети, что позволяет повысить экономичность теплоэлектроцентрали при изменении расхода воды на нужды горячего водоснабжения потребителей из открытой теплофикационной системы.

На фиг.1 показана блок-схема паросиловой установки с дополнительными паровыми турбинами, а на фиг.2 приведена ее принципиальная схема.

Блок-схема на фиг.1 состоит из трех блоков: теплоэлектроцентраль с открытой теплофикационной системой 1; газотурбинная установка с котлом-утилизатором 2; блок подогрева и деаэрации подпиточной воды 3.

На фиг.2 показана принципиальная схема паросиловой установки с дополнительными паровыми турбинами, где блок теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой 1 содержит теплофикационную паровую турбину 4, конденсатор со встроенным пучком 5, трубопровод умягченной и декарбонизированной подпиточной воды 6, нижний 7 и верхний 8 сетевые подогреватели, трубопровод прямой линии теплосети 9, трубопровод обратной линии теплосети 10, подпиточный насос 11, сетевой насос 12, трубопровод деаэрированной подпиточной воды 13.

Блок газотурбинной установки с котлом-утилизатором 2 содержит газотурбинную установку с электрогенератором 14, паровой котел-утилизатор 15, паропровод 16.

Блок подогрева и деаэрации подпиточной воды 3 содержит дополнительные паровые турбины 17 и 18 с электрогенераторами, контактные конденсаторы 19, конденсатные насосы 20 и 21, трубопровод умягченной подпиточной воды 22 с запорной арматурой, перепускной трубопровод 23 деаэрированной подпиточной воды с запорной арматурой, сборный трубопровод подпиточной воды 24, трубопровод питательной воды 25, установку очистки питательной воды 26, трубопровод питательной воды 27 с питательным насосом.

Паросиловая установка с дополнительными паровыми турбинами выполнена следующим образом.

Встроенные пучки конденсатора 5 теплофикационной паровой турбины 4 блока 1 соединены на входе с трубопроводом сырой воды, а на выходе соединены трубопроводом умягченной и декарбонизированной подпиточной воды 6 через установку умягчения с входом подпиточной воды контактных конденсаторов 19 паровых турбин 17 и 18 блока 3.

Вход парового котла-утилизатора 15, размещенного в выхлопном газоходе газотурбинной установки 14 блока 2 соединен с блоком 1 трубопроводом питательной воды 25 через установку очистки питательной воды 26 и питательный насос 27 блока 3. Выход котла-утилизатора 15 соединен паропроводом 16 с входами дополнительных конденсационных паровых турбин 17 и 18 блока 3.

Трубопровод обратной линии теплосети 10 через сетевой насос 12, нижний 7 и верхний 8 сетевые подогреватели связан с трубопроводом прямой линии теплосети 9 блока теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой 1. Трубопровод обратной линии теплосети 10 через подпиточный насос 11 и бак-аккумулятор соединен с трубопроводом деаэрированной подпиточной воды 13 блока 3.

Контактные конденсаторы 19 паровых турбин 17 и 18 связаны трубопроводом умягченной подпиточной воды 22 с запорной арматурой и через трубопровод умягченной и декарбонизированной подпиточной воды 6 с встроенными пучками конденсатора 5 теплофикационной паровой турбины 4 блока 1. Выход контактного конденсатора 19 паровой турбины 17 связан через конденсатный насос 20 одним перепускным трубопроводом деаэрированной подпиточной воды 23 с запорной арматурой с входом контактного конденсатора 19 паровой турбины 18, а вторым трубопроводом через сборный трубопровод подпиточной воды 24 соединен с трубопроводом деаэрированной подпиточной воды 13 блока 3. Выход контактного конденсатора 19 паровой турбины 18 связан через конденсатный насос 21 и через сборный трубопровод подпиточной воды 24 с трубопроводом деаэрированной подпиточной воды 13 блока 3.

Паросиловая установка с дополнительными паровыми турбинами работает следующим образом.

Отработавший в теплофикационной турбине 4 пар поступает в конденсатор 5 и осуществляет во встроенном пучке этого конденсатора подогрев сырой воды, далее подаваемой после умягчения и декарбонизации в трубопровод 6 умягченной и декарбонизированной подпиточной воды.

По трубопроводу 6 умягченной и декарбонизированной подпиточной воды подводится подпиточная вода в конденсаторы 19, куда поступает отработанный пар дополнительных паровых турбин 17 и 18 и где происходит конденсация пара. Вследствие передачи тепла от конденсирующегося пара к питательной воде происходит ее подогрев. Неконденсирующиеся газы удаляются из конденсаторов 19 с помощью их эжекторных установок. В результате этого в конденсаторах 19 происходит вакуумная деаэрация подпиточной воды. В зависимости от режима работы открытой теплофикационной системы и расхода из нее потребителями различного количества воды на нужды горячего водоснабжения имеется возможность параллельного или последовательного включения конденсаторов 19 по подпиточной воде. При их параллельном включении запорный орган на трубопроводе 22 умягченной подпиточной воды открыт, а запорный орган на перепускном трубопроводе деаэрированной подпиточной воды 23 закрыт. При последовательном включении конденсаторов 19 по подпиточной воде запорный орган на трубопроводе 22 умягченной подпиточной воды закрыт, а запорный орган на перепускном трубопроводе 23 деаэрированной подпиточной воды открыт. Деаэрированная подогретая подпиточная вода из конденсаторов 19 с помощью конденсатных насосов 20 и 21 и через сборный трубопровод 24 подпиточной воды поступает в трубопровод 13 деаэрированной подпиточной воды блока 3, и через бак-аккуммулятор и подпиточный насос 11 подается в трубопровод обратной сетевой воды 10. Часть подпиточной воды по трубопроводу 25 питательной воды через установку очистки питательной воды 26 и питательный насос 27 подается на вход котла-утилизатора 15. Сетевая вода из трубопровода обратной сетевой воды 10 сетевым насосом 12 подается через нижний 7 и верхний 8 сетевые подогреватели в трубопровод прямой сетевой воды 9. В нижнем 7 и верхнем 8 сетевых подогревателях производится подогрев сетевой воды теплосети паром из теплофикационных отборов теплофикационной турбины 4.

Дополнительная газотурбинная установка 14 обеспечивает привод электрогенератора и дополнительную выработку электроэнергии. За счет утилизации теплоты уходящих газов газотурбинной установки 14 в котле-утилизаторе 15 генерируется пар, направляемый по паропроводу 16 на вход дополнительных паровых турбин 17 и 18. Отработавший в них пар поступает на вход контактных конденсаторов 19 паровых турбин 17 и 18.

Предлагаемая компоновка паросиловой установки с открытой теплофикационной системой имеет преимущества как перед известными аналогами, так и перед прототипом.

В ней дополнительно расположены, по меньшей мере, одна энергетическая газовая турбина с паровым котлом-утилизатором и, по меньшей мере, две конденсационные паровые турбины с электрогенераторами и контактными конденсаторами. Имеется возможность их включения в линию подпиточной умягченной воды с параллельным или последовательным пропуском через них подпиточной воды. При больших расходах подпиточной воды умягченная вода делится на два потока. Каждый из потоков подается в свой контактный конденсатор, конденсирует отработавший пар, нагревается и деаэрируется. В режимах работы с уменьшенными расходами подпиточной воды настоящее техническое решение предусматривает последовательное включение контактных конденсаторов в линию умягченной подпиточной воды, за счет чего обеспечивается дополнительное увеличение температуры подпиточной воды и ее деаэрация.

При больших расходах подпиточной воды умягченная вода делится на два потока. Каждый из потоков подается в свой контактный конденсатор, конденсирует отработавший пар, нагревается и деаэрируется. В режимах работы с уменьшенными расходами подпиточной воды настоящее техническое решение предусматривает последовательное включение контактных конденсаторов в линию умягченной подпиточной воды, за счет чего обеспечивается дополнительное увеличение температуры подпиточной воды и ее деаэрация.

По сравнению с известными схемами, в том числе и с прототипом, благодаря этому предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение электрической мощности и тепловой экономичности модернизируемой теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой.

Паросиловая установка с дополнительными паровыми турбинами включает теплоэлектроцентраль с открытой теплофикационной системой, газотурбинную установку с котлом-утилизатором и блок подогрева и деаэрации подпиточной воды, включающий, по меньшей мере, две дополнительные паровые турбины с контактными конденсаторами, которые включены в линию подпиточной умягченной воды. Выход блока теплоэлектроцентрали соединен трубопроводом с входом контактных конденсаторов дополнительных паровых турбин блока подогрева и деаэрации подпиточной воды. Выход парового котла-утилизатора блока газотурбинной установки соединен паропроводом с входом дополнительных паровых турбин. Вход парового котла-утилизатора соединен трубопроводом питательной воды с блоком подогрева и деаэрации подпиточной воды. Выход блока подогрева и деаэрации подпиточной воды соединен трубопроводом деаэрированной подпиточной воды с сетевыми подогревателями блока теплоэлектроцентрали, а также трубопроводом питательной воды - с входом котла-утилизатора газотурбинной установки. Изобретение упростит и удешевит систему деаэрации подпиточной воды теплосети, а также повысит мощность и экономичность теплоэлектроцентрали. 2 ил.

Паросиловая установка с дополнительными паровыми турбинами выполнена из трех блоков: блока теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой и теплофикационной паровой турбиной с теплофикационными отборами пара, конденсатором со встроенным пучком, электрогенератором, сетевыми подогревателями, трубопроводами обратной и прямой сетевой воды, трубопроводом умягченной и декарбонизированной подпиточной воды; дополнительного блока с, по меньшей мере, одной энергетической газовой турбиной с паровым котлом-утилизатором, и электрогенератором, и дополнительного блока подогрева и деаэрации подпиточной воды, который содержит, по меньшей мере, две дополнительные паровые турбины с электрогенераторами и контактными конденсаторами, включенными в линию подпиточной умягченной воды; при этом выход блока теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой соединен трубопроводом с входом контактных конденсаторов дополнительных паровых турбин блока подогрева и деаэрации подпиточной воды, выход парового котла-утилизатора блока газотурбинной установки соединен паропроводом с входом дополнительных паровых турбин, а его вход соединен трубопроводом питательной воды с блоком подогрева и деаэрации подпиточной воды; выход блока подогрева и деаэрации подпиточной воды соединен трубопроводом деаэрированной подпиточной воды через подпиточный и сетевой насосы с сетевыми подогревателями блока теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой, кроме того, его выход соединен трубопроводом питательной воды через установку очистки питательной воды и питательный насос блока подогрева и деаэрации подпиточной воды с входом котла-утилизатора газотурбинной установки.