ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ПАРОГЕНЕРАТОР В КАЧЕСТВЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО СРЕДСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ИЛИ СРЕДСТВА ПЕРВИЧНОГО И/ИЛИ ВТОРИЧНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ В ПАРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Российский патент 2015 года по МПК F01K3/24 F01K13/02 

Изобретение относится к способу моментального, быстрого и/или временного повышения мощности пароэлектростанции, в частности, угольной электростанции, а также к пароэлектростанции, в частности, угольной электростанции, с водопаровым контуром.

Пароэлектростанции или теплоэлектростанции широко известны, например из http://de.wikipedia.org/wiki/Dampfkraftwerk (сведения на 13.05.2011).

Пароэлектростанция является разновидностью электростанции для выработки электроэнергии из ископаемых топлив, при котором тепловая энергия водяного пара преобразуется в паровой турбине в кинетическую энергию, которая дальше преобразуется в генераторе в электроэнергию.

В такой пароэлектростанции необходимый для работы паровой турбины водяной пар сначала вырабатывается в паровом котле из, как правило, предварительно очищенной и подготовленной (питательной) воды. За счет дальнейшего нагрева пара в перегревателе возрастают температура и удельный объем пара.

Из парового котла пар течет по трубопроводам в паровую турбину, где он отдает ей часть своей предварительно поглощенной энергии в виде кинетической энергии. К турбине подключен генератор, преобразующий механическую мощность в электрическую мощность.

После этого расширенный и охлажденный пар течет в конденсатор, где он за счет передачи тепла окружающему пространству конденсируется и скапливается в виде жидкой воды.

С помощью конденсатных насосов и подогревателей вода временно накапливается в резервуаре питательной воды, а затем питательным насосом снова подается в паровой котел, в результате чего контур замыкается.

Различают такие типы пароэлектростанции, как, например, угольные, мазутные и газопаровые электростанции.

Угольная электростанция является особой формой пароэлектростанции, в которой в качестве основного топлива для выработки пара используется уголь. Известны такие электростанции, работающие на буром и каменном углях.

В такой угольной электростанции в соответствии с описанным общим контуром пароэлектростанции сначала в угольной мельнице размалывается и сушится бурый или каменный уголь. Затем он вдувается в камеру сгорания пылеугольной топки и полностью сжигается там. Высвобождающееся в результате этого тепло поглощается водотрубным котлом и преобразует подаваемую (питательную) воду в водяной пар.

Водяной пар течет по трубопроводам к паровой турбине, в которой он отдает ей часть своей энергии за счет расширения в виде кинетической энергии. С помощью подключенного к турбине генератора механическая мощность преобразуется затем в электрическую мощность, которая в виде электрического тока подается в сеть.

Как правило, под турбиной расположен конденсатор, в котором пар после расширения в ней передает большую часть своего тепла охлаждающей воде. Во время этого процесса пар за счет конденсации превращается в жидкость.

Насос питательной воды подает образовавшуюся жидкую воду в виде питательной воды снова в водотрубный котел, в результате чего контур замыкается.

Любая возникающая в паро- или угольной электростанции информация, например, данные измерений, параметры процесса или состояния, отображаются в диспетчерской и обрабатываются там, в большинстве случаев в центральном вычислительном блоке, причем отображаются, обрабатываются, контролируются, управляются и/или регулируются рабочие состояния отдельных компонентов электростанции.

С помощью органов управления персонал электростанции может вмешиваться в рабочий процесс угольной электростанции, например, открывая и закрывая арматуру или клапан или же изменяя подаваемое количество топлива.

Центральной составной частью такой диспетчерской является главный компьютер, в котором установлена система блочного управления, т.е. центральный блок контроля или управления, и/или регулирования, посредством которого можно осуществлять контроль, управление и/или регулирование паро- или угольной электростанции.

На нерегулируемом рынке тока гибкая работа под нагрузкой электростанций и устройств регулирования частоты в электросетях для работы электростанций приобретают все большее значение.

В отношении регулирования частоты в электросетях различают некоторые виды регулирования, например первичное и вторичное регулирование с так называемой «мертвой полосой» и без нее.

Поскольку электроэнергию на пути от производителя к потребителю нельзя накопить, ее выработка и потребление в любой момент должны находиться в электросети в равновесии, т.е. должно вырабатываться ровно столько электроэнергии, сколько ее потребляется. При этом частота электроэнергии является интегрирующей регулируемой величиной и принимает номинальное значение частоты сети, пока выработка и потребление тока находятся в равновесии. Частоты вращения подключенных к электросети станционных генераторов синхронизированы с этой частотой сети.

Если в определенный момент времени в электросети возникнет дефицит выработки, то этот дефицит покрывается сначала энергией, содержащейся в маховых массах вращающихся машин (турбины, генераторы). Машины за счет этого затормаживаются, в результате чего их частота вращения и, тем самым, частота сети продолжают падать.

Если не воспрепятствовать этому падению частоты электросети посредством подходящего регулирования мощности или ее частоты, то это приведет к аварии сети.

В пределах так называемой «мертвой полосы» в диапазоне небольших отклонений частоты от ±0,07 до 0,1 Гц в нормальной ситуации не происходит никаких регулирующих вмешательств. В этом диапазоне возможно лишь медленное с задержкой ответное управление для компенсации остаточных отклонений между выработкой и потреблением.

Большие отклонения частоты в диапазоне от 0,1 до 3,0 Гц, вызванные, например, простоями электростанции и колебаниями потребления тока, распределяются во всей электросети за счет первичного регулирования по участвующим в нем электростанциям. За это они предоставляют в распоряжение так называемый «резерв первичного регулирования», т.е. резерв мощности, который автоматически отдается электросети участвующими электростанциями, чтобы за счет этого в течение секунд посредством регулирования частоты компенсировать неравновесие между выработкой и потреблением.

Первичное регулирование служит, тем самым, для стабилизации частоты сети при минимально возможном отклонении, однако на уровне, отличном от заданного номинального значения частоты сети.

Задачей непосредственно следующего за первичным регулированием вторичного регулирования является повторное создание равновесия в электросети между производителями и потребителями тока и возврата за счет этого частоты сети снова до ее заданного номинального значения, например 50 Гц.

Для этого участвующие во вторичном регулировании электростанции предоставляют в распоряжение «резерв вторичного регулирования» для возврата частоты сети снова до ее номинального значения и повторного создания равновесия в электросети.

В то время как требование к резерву первичного регулирования и его отдача в электросеть происходят автоматически за счет регулирующих устройств электростанций, участвующих в первичном регулировании (электросеть как таковая или изменение частоты в ней требует резерва первичного регулирования), вторичное регулирование запрашивается вышестоящим сетевым регулятором у участвующих во вторичном регулировании электростанций и отдается ими в ответ на этот запрос в электросеть.

Отчасти создание резерва регулирования частоты или первичного и/или вторичного регулирования для электростанций является обязательным в определяемом национальными предписаниями объеме; предоставленные электростанциями в распоряжение резервы регулирования возмещаются электростанциям, как правило, в виде специальных сетевых услуг.

Даже для крупных современных теплосиловых установок со сверхкритическими парогенераторами, которые обычно эксплуатируются в режиме основной нагрузки, участие в регулировании частоты или в режиме неосновной нагрузки может быть экономически привлекательным. Также с использованием возобновляемой энергии (энергия ветра) ожидается ужесточение требований к способности к регулированию даже крупных электростанций.

Далее известно, что требуемое, например, в случае регулирования частоты, повышение мощности угольной электростанции с любого значения мощности длится существенно дольше («инерция мощности»), чем, например, на гидроаккумулирующих или газовых электростанциях, где мощность может запрашиваться, при необходимости, в секундном диапазоне.

Причиной этой «инерции мощности» на угольных электростанциях является «термическая инерция» угля. Это значит, что изменение сжигания угля лишь после длительной задержки, т.е. после задержки в минутном диапазоне, приводит к изменению мощности угольной электростанции (изменение эффективной мощности угольной электростанции или развязанной тепловой мощности (технологический пар)), что, в первую очередь, объясняется отнимающим много времени процессом подачи и измельчения угля. Мощность и ее повышение, как в случае резервов регулирования, могут отдаваться в соответствующие электро- или распределительные сети только с задержкой по времени.

Эти проходимые, таким образом, угольными электростанциями рампы мощности или градиенты мощности являются, правда, умеренными; тем не менее, условия подключения к сети действующих в настоящее время в Германии Transmission Codes (минимальное требование) с требуемым, например, резервом первичного регулирования при повышения мощности на 2% могут быть выполнены за 30 секунд.

Если бы удалось создать больший резерв регулирования частоты или первичного и/или вторичного регулирования в угольной электростанции, чем это минимально требуется в соответствии с национальными предписаниями, то владельцу угольной электростанции удалось бы сбыть его с соответственно большей прибылью.

Кроме того, есть страны, которые в зависимости от размера сети и структуры электроагрегатов требуют для своих сетей более высоких градиентов мощности или резервов регулирования частоты. Например, британский Grid Code требует повышения мощности на 10% в течение 10 секунд.

Для ускорения изменений мощности в рамках регулирования частоты или первичного и/или вторичного регулирования на угольных электростанциях известно („Flexible Load Operation and Frequency Support for Steam Turbine Power Plants", Wichtmann et al., VGB PowerTech 7/2007, стр.49-55) принятие быстродействующих дополнительных мер, которые основаны на использовании энергии, содержащейся в технологической среде угольной электростанции, т.е. в питательной воде или в водяном паре, таких как дросселирование турбинных регулирующих клапанов высокого давления, ввод перегрузки в часть высокого давления турбины, скопление конденсата, обход подогревателей высокого давления со стороны питательной воды, а также дросселирование трубопроводов отбираемого пара к подогревателям высокого давления.

Однако этот внутренне присущий технологической среде энергоаккумулятор ограничен, так что ограничен также предоставляемый за счет этого в распоряжение резерв регулирования. К тому же за счет этого соответственно ограничен также рабочий диапазон, в пределах которого возможно регулирование частоты.

Далее известно использование при пуске и/или остановке пароэлектростанции вспомогательных парогенераторов для снабжения различных процессов и систем или различных потребителей (вспомогательного) пара на пароэлектростанциях (вспомогательным) паром. Таким образом, этот вспомогательный пар при распылении угля используется для подогрева воздуха для котла или в качестве лабиринтного пара для турбины.

Как только после пуска или еще до остановки пароэлектростанции в распоряжении будет достаточно (технологического) пара из холодного трубопровода промежуточного перегрева - по нему происходит промежуточный перегрев (технологического) пара после выхода из части высокого давления турбины, причем пар по холодному трубопроводу промежуточного перегрева подается снова к парогенератору для промежуточного перегрева, а затем еще раз к турбине, в частности, к ее части среднего давления, будет происходить снабжение потребителей (вспомогательным) паром из холодного трубопровода промежуточного перегрева. Затем вспомогательный парогенератор либо отключается, либо поддерживается в горячем режиме ожидания.

В основе изобретения лежит задача создания способа и устройства, которые позволили бы улучшить динамическую характеристику пароэлектростанции, в частности, угольной электростанции. Также в основе изобретения лежит задача улучшения регулирования частоты на паро- или угольной электростанции, в частности, повышения скорости изменения мощности и/или повышения объема мощности, т.е. резерва регулирования мощности, такого как резерва первичного или вторичного регулирования.

Эта задача решается посредством способа моментального, быстрого и/или временного повышения мощности пароэлектростанции, в частности, угольной электростанции, а также посредством пароэлектростанции, в частности, угольной электростанции, с водопаровым контуром с признаками соответствующих независимых пунктов формулы.

Пароэлектростанция, согласно изобретению, содержит, по меньшей мере, один водопаровой контур, расположенную в нем турбину и/или расположенную в нем ступень подогрева, а также вспомогательный парогенератор, с помощью которого потребители вспомогательного пара пароэлектростанции при ее пуске и/или остановке снабжаются вспомогательным паром.

В предложенном способе моментального, быстрого и/или временного повышения мощности пароэлектростанции при запрашивании мощности от пароэлектростанции вне ее пуска и/или остановки вспомогательный пар подается из вспомогательного парогенератора в ее водопаровой контур, снабжая турбину пароэлектростанции дополнительным паром, в результате чего мощность пароэлектростанции повышается сразу, быстро и/или временно.

Под термином «моментально» в этой связи следует понимать то, что повышение мощности наступает, в основном, без промедления после запрашивания генераторов паро- или угольной электростанции. «Быстро» в этой связи предполагает, что повышение мощности наступает в течение короткого времени, т.е. можно пройти большой положительный градиент мощности. «Временно» подразумевает, что мощность после возрастания уменьшается до запрашиваемого уровня не сразу, а перед уменьшением поддерживается, в основном, постоянной в течение некоторого промежутка времени.

При этом дальше в описании под выражением «запрашивание мощности от паро- или угольной электростанции вне ее пуска и/или остановки» следует понимать требуемую со стороны угольной электростанции, в частности, со стороны электросети, мощность и/или ее изменение, как оно требуется или необходимо в рамках регулирования частоты или первичного и/или вторичного регулирования.

В предложенной пароэлектростанции предусмотрен питающий трубопровод, посредством которого вспомогательный парогенератор соединен с турбиной, в частности, с перепускным трубопроводом к части низкого давления турбины, или со ступенью подогрева, в частности, с резервуаром питательной воды или, в частности, с трубопроводом отбираемого пара, снабжающим резервуар питательной воды отбираемым паром.

За счет этого, согласно изобретению, вспомогательный пар из имеющегося вспомогательного парогенератора в зависимости от запрашиваемой мощности у пароэлектростанции подается дополнительно в турбину или в перепускной трубопровод к части низкого давления турбины или на ступень подогрева или в трубопровод отбираемого пара, снабжающий ступень подогрева отбираемым паром. Это означает, что вспомогательный пар используется здесь как дополнительный отбираемый пар для ступени подогрева, в частности, для резервуара питательной воды, которая снабжается обычно отбираемым паром частью низкого и/или среднего давления турбины.

Водопаровые контуры содержат, как правило, несколько ступеней подогрева, работающих на разных уровнях давления. В частности, согласно изобретению, может быть предусмотрено снабжение вспомогательным паром тех ступеней подогрева, уровень давления которых приблизительно соответствует уровню давления вспомогательного пара.

Согласно изобретению, эта подача вспомогательного пара приводит к тому, что в распоряжении имеется дополнительный пар для турбины с целью повышения мощности, который может использоваться для регулирования частоты или первичного и/или вторичного регулирования.

Поскольку вспомогательный парогенератор уже имеется, для предложенной пароэлектростанции требуются лишь один или несколько дополнительных питающих трубопроводов, при необходимости, включая соответствующую арматуру, которые соединяют вспомогательный парогенератор с соответствующим местом или соответствующими местами запитки.

Вспомогательный парогенератор вне пуска и/или остановки пароэлектростанции поддерживается за счет соответствующего воздействия паром, готовым к запитыванию или в горячем режиме ожидания.

Другими словами, изобретение предусматривает использование уже имеющегося вспомогательного парогенератора не только для пуска и/или остановки пароэлектростанции, но и в качестве дополнительной меры в нормальном режиме ее работы, чтобы предоставить в распоряжение турбине дополнительно пар, благодаря чему можно повысить резерв регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования. В то же время можно соответственно расширить рабочий диапазон, в пределах которого возможно регулирование частоты.

Под термином «дополнительно» следует при этом понимать то, что предложенная подача вспомогательного пара с целью повышения мощности пароэлектростанции может представлять собой дополнение к другим известным мерам регулирования частоты или первичного и/или вторичного регулирования. Такими мерами, использующими накопленную в технологической среде пароэлектростанции энергию, являются, например, дросселирование турбинного регулирующего клапана высокого давления, ввод перегрузки в часть высокого давления турбины, скопление конденсата, обход подогревателя высокого давления со стороны питательной воды и/или дросселирование трубопровода отбираемого пара к подогревателю высокого давления.

Изобретение оказывается предпочтительным в разных отношениях.

Благодаря изобретению предпочтительно простым образом улучшаются динамическая характеристика и регулирование частоты на пароэлектростанции, в частности, угольной электростанции, именно из-за термической инерции угля, в частности, без необходимости принятия особых мер по переоборудованию пароэлектростанции. В то же время можно расширить рабочий диапазон, в пределах которого возможно регулирование частоты. Поскольку вспомогательный парогенератор уже имеется на предложенной пароэлектростанции, требуется лишь один или несколько дополнительных питающих трубопроводов, при необходимости, включая соответствующую арматуру, от вспомогательного парогенератора к соответствующему месту или соответствующим местам запитки.

В частности, в комбинации с известными мерами по ускорению изменений мощности в рамках регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования на угольных электростанциях можно, таким образом, благодаря изобретению повысить резерв и увеличить диапазон регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования.

Повышение резерва и увеличение диапазона регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования электростанции создает, с одной стороны, конкурентное преимущество для ее владельца. С другой стороны, это повышает доход владельца, который, тем самым, может предложить и продать больше резерва регулирования частоты или первичного и/или вторичного регулирования. К тому же за счет этого можно улучшить/обеспечить доступ к рынкам с соответственно повышенными/экстремальными условиями подключения к сети.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены также в зависимых пунктах формулы. Описанные варианты относятся как к способу, так и к устройству.

В одном предпочтительном варианте предусмотрено, что вспомогательный пар при подаче в водопаровой контур пароэлектростанции подается там в ее турбину, в частности, в часть низкого давления турбины, или в перепускной трубопровод к ее части низкого давления. Это означает, что на такой пароэлектростанции могут быть предусмотрены дополнительные питающие трубопроводы, которые соединяют вспомогательный парогенератор с турбиной, в частности, с ее частью низкого давления. Проще всего это можно реализовать за счет того, что вспомогательный парогенератор посредством трубопроводов соединяется с перепускным трубопроводом к части низкого давления турбины.

В качестве альтернативы или в комбинации с этим может быть также предусмотрено, что вспомогательный пар при подаче в водопаровой контур пароэлектростанции подается там на ступень подогрева, в частности, в трубопровод отбираемого пара, снабжающего ступень подогрева пароэлектростанции отбираемым паром. Так, и в этом случае на такой пароэлектростанции могут быть предусмотрены дополнительные питающие трубопроводы, которые соединяют вспомогательный парогенератор со ступенью подогрева, в частности, с трубопроводом отбираемого пара, снабжающего им ступень подогрева.

Предпочтительно резервуар питательной воды может быть выполнен в качестве такой ступени подогрева. Здесь предусмотрено, что этот выполненный в качестве ступени подогрева резервуар питательной воды или сама питательная вода может подогреваться отбираемым паром из части среднего и/или части низкого давления турбины. Это значит, что отбираемый пар из части среднего и/или части низкого давления турбины подается непосредственно в резервуар питательной воды, подогревает его и одновременно за счет выгазовывания повышает качество питательной воды.

Согласно одному предпочтительному варианту, здесь может быть предусмотрено, что вспомогательный пар подается непосредственно в резервуар питательной воды или в саму питательную воду,

или в этот отбираемый пар из части среднего и/или части низкого давления турбины. Упрощенно это можно реализовать за счет того, что на такой пароэлектростанции предусмотрены дополнительные питающие трубопроводы, которые соединяют вспомогательный парогенератор непосредственно с резервуаром питательной воды или с трубопроводом отбираемого пара к резервуару питательной воды.

Вспомогательный пар непосредственно или отбираемый пар и введенный в него вспомогательный пар подается затем в резервуар питательной воды пароэлектростанции.

За счет этого из турбины или ее части среднего давления и/или части низкого давления отбирается меньше пара, благодаря чему в распоряжении имеется больше пара для повышения мощности.

Кроме того, этот подаваемый таким образом вспомогательный пар может также способствовать повышению качества питательной воды за счет ее обезгаживания.

В другом предпочтительном варианте может быть предусмотрено, что запрашивание мощности от пароэлектростанции вне ее пуска и/или остановки происходит в рамках регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования, в частности, посредством сетевого регулятора.

Далее предпочтительно может быть предусмотрено применение изобретения при регулировании частоты или первичном, и/или вторичном регулировании пароэлектростанции, причем повышение мощности используется для запрашиваемого в рамках регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования повышения мощности пароэлектростанции.

Так, в частности, повышение мощности может лежать в диапазоне от 2 до 15% номинальной мощности пароэлектростанции, в частности, предпочтительно в диапазоне от 2 до 10%. В связи с этим рабочий диапазон, в пределах которого возможно регулирование частоты, можно увеличить, в частности, на 2-15% номинальной мощности пароэлектростанции, в частности, предпочтительно на 2-10%.

Это повышение мощности должно происходить, в частности, в течение от 5 до 600 с, в частности, предпочтительно от 5 до 30 с. Дополнительная мощность может поддерживаться затем в течение от 5 до 50 мин, в частности, в течение от 5 до 30 мин.

В другом предпочтительном варианте предусмотрено, что изобретение применяется при регулировании частоты или первичном, и/или вторичном регулировании работающей на угле пароэлектростанции дополнительно к повышению ее мощности за счет использования содержащейся в ее технологической среде энергии, в частности, дополнительно к дросселированию турбинного регулирующего клапана высокого давления, вводу перегрузки в часть высокого давления турбины, скоплению конденсата, обходу подогревателя высокого давления со стороны питательной воды и/или дросселированию трубопровода отбираемого пара к подогревателю высокого давления.

Далее, согласно одному предпочтительному варианту, может быть предусмотрено, что подача вспомогательного пара происходит регулируемым и/или управляемым образом. Для этого может быть предпочтительно предусмотрено, что питающий трубопровод содержит арматуру и/или элемент управления, используя который можно управлять и/или регулировать поток среды в питающем трубопроводе.

Такая регулируемая/управляемая подача вспомогательного пара, в частности, в режиме частичной нагрузки, позволяет за счет дополнительного пара турбины достичь быстрого и целенаправленного изменения мощности пароэлектростанции. Под термином «целенаправленно» при этом подразумевается, что изменение мощности до ее заданного состояния происходит регулируемым и/или управляемым образом.

В другом предпочтительном варианте пароэлектростанция содержит устройство регулирования/управления, в частности, установленное в ее системе блочного управления, с помощью которого можно регулировать и/или управлять подачей вспомогательного пара, в частности, используя в качестве управляющего параметра входную температуру экономайзера или конечную температуру питательной воды.

Изобретение более подробно поясняется ниже на примерах его осуществления со ссылкой на чертежи, на которых изображают:

- фиг.1 - водопаровой контур угольной электростанции в соответствии с одним примером осуществления изобретения;

- фиг.2 - водопаровой контур угольной электростанции в соответствии с другим примером осуществления изобретения.

Примеры осуществления: вспомогательный парогенератор 80 в качестве дополнительной меры регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования на пароэлектростанции 1 (фиг.1 и 2).

На фиг.1 изображен водопаровой контур работающей на угле пароэлектростанции 1.

На этой работающей на угле пароэлектростанции 1, называемой далее коротко угольная электростанция 1, в угольной мельнице размалывается и сушится бурый или каменный уголь. Затем он вдувается в камеру сгорания пылеугольной топки и полностью сжигается там.

Высвобождающееся в результате этого тепло поглощается водотрубным котлом, называемым коротко парогенератор 2, и преобразует подаваемую (питательную) воду 3 в водяной пар/пар 4 высокого давления.

Выработанный в парогенераторе 2 пар 4 высокого давления поступает в часть 11 высокого давления паровой турбины 10 и, расширяясь и охлаждаясь, совершает там механическую работу.

Для достижения высокого общего кпд пар после выхода из части 11 высокого давления снова направляется в парогенератор 2 и подвергается промежуточному перегреву. Перегретый пар еще раз подается в турбину 10, а именно в ее двухпоточную часть 12 среднего давления и, повторно расширяясь и охлаждаясь, совершает дополнительную механическую работу.

После выхода из части 12 среднего давления пар течет по перепускному трубопроводу 85 в две выполненные соответственно двухпоточными части 13, 14 низкого давления паровой турбины 10, где он, расширяясь и охлаждаясь до уровня отработанного пара, совершает дополнительную механическую работу.

Посредством соединенного с турбиной 10 генератора 20 механическая мощность преобразуется затем в электрическую мощность, которая в виде электрической энергии подается в электросеть.

Отработанный пар из турбины конденсируется с помощью основной охлаждающей воды в конденсаторе 30. Образующийся основной конденсат подается основными конденсатными насосами в подогреватели 40 низкого давления и резервуар 50 питательной воды 51 и при этом нагревается на ступенях 42 подогрева отбираемым паром 41 из турбины 10 или из ее обеих выполненных двухпоточными частей 13, 14 низкого давления.

Оба насоса 51 питательной воды отбирают ее из резервуара 50 и снова подают ее с повышением давления и дальнейшим нагревом в подогревателях 60 высокого давления в парогенератор 2. Для нагрева снова используется отбираемый пар 61 из турбины 10 или из ее части 11 низкого давления и двухпоточной части 12 среднего давления.

Для достижения высоких общих кпд тракт подогрева выполнен из подогревателей 40 низкого давления и подогревателей 60 высокого давления многоступенчатым соответственно с несколькими подогревателями 42 низкого давления и подогревателями 62 высокого давления.

Далее на фиг.1 изображены вспомогательная паровая система 86 и вспомогательный паровой контур 86 со вспомогательным парогенератором 80, а также различные потребители 83 вспомогательного пара, соединенные со вспомогательным парогенератором 80 посредством трубопроводов 82.

Потребители 83 вспомогательного пара, такие как распыление угля, подогрев воздуха для котла 2 или лабиринтного пара, требуют пара для своих процессов и/или систем, или для их функционирования.

При пуске и/или остановке угольной электростанции вспомогательный парогенератор 80 снабжает эти процессы и системы потребителей 83 вспомогательного пара (вспомогательным) паром 81.

Как только после пуска или еще до остановки угольной электростанции 1 в распоряжении будет достаточно (технологического) пара из холодного трубопровода 84 промежуточного перегрева - по нему происходит промежуточный перегрев (технологического) пара после выхода из части 11 высокого давления турбины 10, причем пар по холодному трубопроводу 84 промежуточного перегрева подается снова к парогенератору 2 для промежуточного перегрева, а затем еще раз к турбине 10, в частности, к ее части 12 среднего давления, будет происходить снабжение потребителей 83 (вспомогательного пара) паром из холодного трубопровода 84 промежуточного перегрева.

Далее на угольной электростанции 1 вспомогательный парогенератор 80 посредством трубопроводной системы 82 соединен с перепускным трубопроводом 85 частей 13,14 низкого давления турбины 10.

За счет этого из вспомогательного парогенератора 80 в зависимости от запрашивания мощности у угольной электростанции 1, в частности, в рамках регулирования частоты или первичного и/или вторичного регулирования, регулируемым или управляемым образом в перепускной трубопровод 85 к частям 13, 14 низкого давления турбины 10 подается дополнительный вспомогательный пар 81.

Для этого вспомогательный парогенератор 80 вне пуска и/или остановки электростанции поддерживается за счет соответствующего воздействия паром, готовым к запитыванию или в горячем режиме ожидания.

Эта регулируемая/управляемая подача вспомогательного пара 81 приводит к тому, что в распоряжении имеется дополнительный пар для турбины 10 с целью повышения мощности, которое может использоваться для регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования.

Регулирование/управление подачей происходит посредством системы блочного управления преимущественно с использованием отражающих поведение электростанции моделей в зависимости от требуемого изменения мощности. Для этого в питающем трубопроводе 82 установлена соответствующая арматура 88. Места измерений для определения требуемых параметров водопарового контура (например, давления, температуры, расхода) также не показаны.

Таким образом, вспомогательный парогенератор 80 используется не только для пуска и/или остановки угольной электростанции 1, но и в качестве дополнительной меры при нормальном режиме ее работы для снабжения турбины 10 дополнительно паром, в результате чего повышается резерв регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования.

В комбинации с известными мерами по ускорению изменений мощности в рамках регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования на угольной электростанции 1 это позволяет увеличить диапазон регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования.

Повышение резерва регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования угольной электростанции 1 создает, с одной стороны, конкурентное преимущество для ее владельца. С другой стороны, это повышает доход владельца, который, тем самым, может предложить и продать больше резерва регулирования частоты или первичного и/или вторичного регулирования. К тому же за счет этого можно улучшить/обеспечить доступ к рынкам с соответственно повышенными/экстремальными условиями подключения к сети.

На фиг.2 угольная электростанция 1 изображена в другом варианте, в котором вспомогательный парогенератор 80 используется в качестве дополнительной меры регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования пароэлектростанции 1.

За счет этой дополнительной функции вспомогательного парогенератора 80 для регулирования частоты электростанция 1 соответствует электростанции, представленной на фиг.1. В этом отношении следует сослаться на описание угольной электростанции 1 на фиг.1.

Так, на фиг.2 изображены вспомогательная паровая система 86 и вспомогательный паровой контур 86 со вспомогательным парогенератором 80 и различными потребителями 83 вспомогательного пара, которые при пуске и/или остановке угольной электростанции 1 снабжаются посредством вспомогательного парогенератора 80 (вспомогательным) паром 81.

Как только после пуска или еще до остановки угольной электростанции 1 в распоряжении будет достаточно (технологического) пара из холодного трубопровода 84 промежуточного перегрева, будет происходить снабжение потребителей 83 (вспомогательного пара) паром из холодного трубопровода 84 промежуточного перегрева.

Далее вспомогательный парогенератор 80 посредством трубопроводной системы 82 соединен с трубопроводом 87 отбираемого пара, снабжающим резервуар 50 питательной воды или саму питательную воду 51 для ее подогрева и выгазовывания отбираемым паром из части среднего давления 12 турбины 10.

Это значит, что вспомогательный пар 81 используется здесь в качестве дополнительного отбираемого пара для ступени подогрева, т.е. для резервуара 50 питательной воды, который в нормальном режиме работы снабжается для подогрева и выгазовывания исключительно отбираемым паром из части среднего давления 12 турбины 10 (возможным было бы также из части низкого давления 13, 14).

За счет этого также в этом случае из вспомогательного парогенератора 80 в зависимости от запрашивания мощности от угольной электростанции 1, в частности, в рамках регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования, дополнительный вспомогательный пар 81 подается регулируемым или управляемым образом в резервуар 50 питательной воды. Для этого в питающем трубопроводе 82 установлена соответствующая арматура 88.

Эта регулируемая/управляемая подача вспомогательного пара 81 и в этом случае приводит к тому, что в распоряжении имеется дополнительный пар для турбины 10 с целью повышения мощности, которое может использоваться для регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования.

Также в этом случае вспомогательный парогенератор 80 используется не только для пуска и/или остановки угольной электростанции 1, но и в качестве дополнительной меры в нормальном режиме ее работы для снабжения турбины 10 дополнительно паром, в результате чего повышается резерв регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования.

Реализация вспомогательного парогенератора 80 в качестве дополнительной меры регулирования частоты или первичного, и/или вторичного регулирования на пароэлектростанции на фиг.1 и 2 может быть осуществлена также в комбинации (не показана) на угольной электростанции 1.

Изобретение относится к энергетике. Способ электрического повышения мощности пароэлектростанции с водопаровым контуром и расположенной в нем, состоящей из нескольких частей турбиной в электросеть. Пароэлектростанция содержит вспомогательный парогенератор, посредством которого потребители вспомогательного пара при пуске и/или остановке пароэлектростанции снабжаются вспомогательным паром. Согласно изобретению при запрашивании мощности от пароэлектростанции вне ее пуска и/или остановки вспомогательный пар подается из вспомогательного парогенератора в ее водопаровой контур, снабжая турбину пароэлектростанции дополнительным паром. Также представлена пароэлектростанция для осуществления способа. Изобретение позволяет быстро повысить мощность пароэлектростанции. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ электрического повышения мощности пароэлектростанции (1) с водопаровым контуром и расположенной в нем, состоящей из нескольких частей турбиной (10) в электросеть, при котором потребителей (83) вспомогательного пара (81) пароэлектростанции (1) при ее пуске и/или остановке снабжают вспомогательным паром (81) из вспомогательного парогенератора (80), отличающийся тем, что при электрическом запрашивании мощности от пароэлектростанции (11) вне ее пуска и/или остановки при регулировании частоты для электросети вспомогательный пар (81) подают из вспомогательного парогенератора (80) в часть (13, 14) низкого давления турбины (10) или в отбираемый пар (61, 41) турбины (10) в водопаровой контур пароэлектростанции (1), за счет этого турбину (10) пароэлектростанции (1) снабжают дополнительным паром, а за счет снабжаемой дополнительным паром турбины (10) повышают электрическую мощность пароэлектростанции (1) в электросеть.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вспомогательный пар (81) подают в перепускной трубопровод (85) от части (12) среднего давления турбины (10) к ее части (13, 14) низкого давления.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что вспомогательный пар (81) подают в отбираемый пар (61, 41) из части (12) среднего давления турбины (10) и/или из ее части (13, 14) низкого давления турбины (10).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вспомогательный пар (81) подают в резервуар (50) питательной воды пароэлектростанции (1), в частности в трубопровод (87) отбираемого пара резервуара (50) питательной воды, снабжающий его отбираемым паром.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что подачу вспомогательного пара (81) осуществляют регулируемым и/или управляемым образом.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что вспомогательный парогенератор (80) вне пуска и/или остановки пароэлектростанции (1) поддерживают готовым к запитыванию и/или в горячем режиме ожидания.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что запрашивание мощности от пароэлектростанции (1) вне ее пуска и/или остановки осуществляют в рамках регулирования частоты или первичного и/или вторичного регулирования пароэлектростанции (1), в частности, посредством сетевого регулятора.

8. Способ по любому из пп.1-4, 6, 7, применяемый при регулировании частоты или первичном и/или вторичном регулировании работающей на угле пароэлектростанции (1) дополнительно к повышению мощности пароэлектростанции (1) за счет использования содержащейся в ее технологической среде энергии, в частности, дополнительно к дросселированию турбинного регулирующего клапана высокого давления, и перегрузки в часть высокого давления турбины, скоплению конденсата, обходу подогревателя высокого давления со стороны питательной воды и/или дросселированию трубопровода отбираемого пара к подогревателю высокого давления.

9. Способ по п.5, применяемый при регулировании частоты или первичном, и/или вторичном регулировании работающей на угле пароэлектростанции (1) дополнительно к повышению мощности пароэлектростанции (1) за счет использования содержащейся в ее технологической среде энергии, в частности, дополнительно к дросселированию турбинного регулирующего клапана высокого давления, и перегрузки в часть высокого давления турбины, скоплению конденсата, обходу подогревателя высокого давления со стороны питательной воды и/или дросселированию трубопровода отбираемого пара к подогревателю высокого давления.

10. Пароэлектростанция (1), содержащая водопаровой контур, расположенную в нем, состоящую из нескольких частей турбину (10) и расположенную в нем ступень (42, 50, 62) подогрева, в частности резервуар (50) питательной воды, а также связанный с водопаровым контуром вспомогательный парогенератор (80), выполненный с возможностью снабжения потребителей (83) вспомогательного пара пароэлектростанции (1) при ее пуске и/или остановке вспомогательным паром (81), отличающаяся тем, что
- пароэлектростанция (1) содержит питающий трубопровод (82), посредством которого вспомогательный парогенератор (80) соединен с перепускным трубопроводом (85) от части (12) среднего давления турбины (10) к ее части (13, 14) низкого давления, или с трубопроводом (87) отбираемого пара резервуара (50) питательной воды, снабжающего его отбираемым паром, а
- питающий трубопровод (82) содержит арматуру и/или элемент (88) управления, выполненную и/или выполненный с возможностью управления и/или регулирования потока среды в питающем трубопроводе таким образом, что при электрическом запрашивании мощности от пароэлектростанции (1) при регулировании частоты для электросети вне пуска и/или остановки пароэлектростанции (1) вспомогательный пар (81) из вспомогательного парогенератора (80) может подаваться по питающему трубопроводу (82) в водопаровой контур пароэлектростанции (1), в результате чего турбина (10) выполнена с возможностью снабжения дополнительным паром.

11. Пароэлектростанция по п.10, отличающаяся тем, что она содержит два таких питающих трубопровода (82), посредством которых вспомогательный парогенератор (80) соединен с перепускным трубопроводом (85) от части (12) среднего давления турбины (10) к ее части (13, 14) низкого давления, а также с трубопроводом (87) отбираемого пара резервуара (50) питательной воды, снабжающим его отбираемым паром.

12. Пароэлектростанция по п.10 или 11, отличающаяся тем, что она представляет собой угольную электростанцию.