СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ С ОТКРЫТОЙ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ СИСТЕМОЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК F01K17/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике.

Известен способ работы теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой, согласно которому холодную сырую воду подогревают во встроенных пучках конденсатора теплофикационной паровой турбины за счет теплоты конденсации вентиляционного потока пара. Затем ее дополнительно подогревают паром теплофикационного отбора, умягчают, декарбонизируют, деаэрируют и используют для подпитки теплосети (Л.А. Рихтер, Д.П. Елизаров, В.М. Лавыгин. «Вспомогательное оборудование тепловых электростанций», Учебное пособие для вузов. - М.: Энергоиздат, 1987. Рис. 3. 15, стр. 65). Использование теплоты конденсации вентиляционного потока пара турбины для подогрева сырой воды позволяет несколько повысить тепловую экономичность теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой. Но из-за небольшого вентиляционного расхода пара не происходит увеличения электрической мощности турбины, так как при этом часть низкого давления турбины работает с отрицательным КПД. Недостатками рассмотренного способа работы являются недостаточные мощность и тепловая экономичность теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой.

Известен также способ работы теплоэлектроцентрали, содержащей паровую турбину с промышленным отбором пара, приключенную турбину с поверхностным конденсатором и устройство для подготовки подпиточной воды теплосети, согласно способу-прототипу пар высокого давления вначале расширяют в паровой турбине с промышленным и теплофикационным отборами, а затем в приключенной паровой турбине, подключенной к промышленному отбору, сырую воду подогревают в конденсаторе приключенной турбины, умягчают, декарбонизируют, деаэрируют и используют для подпитки теплосети (патент РФ №2534921).

Актуальность этого способа работы и модернизации теплоэлектроцентрали связана с тем, что в перестроечный период из-за вывода из эксплуатации противодавленческих турбин (типа Р) и снижения промышленных паровых нагрузок турбин с промышленным и теплофикационным отборами пара (типа ПТ) значительно снизилась электрическая и тепловая мощность промышленно-отопительных ТЭЦ. Расширение пара из промышленных паропроводов в дополнительной приключенной паровой турбине позволяет значительно увеличить электрическую мощность теплоэлектроцентралей за счет мощности этой турбины, а также за счет увеличения рабочей мощности турбин типа ПТ или Р. Указанный способ работы ТЭЦ принят в качестве прототипа изобретения. Но его недостатком является возможность только незначительного увеличения электрической мощности приключенной турбины и турбины с промышленным и теплофикационным отборами пара, вследствие того что через конденсатор приключенной турбины пропускают небольшой расход сырой подпиточной воды, не превышающий 3500-4000 т/ч.

Техническим результатом изобретения является разработка нового способа работы теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой и устройства для его осуществления.

Технический результат предусматривает устранение недостатков способа-прототипа, повышение тепловой экономичности теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой и ее электрической и тепловой мощности с увеличением выработки электроэнергии на тепловом потреблении.

Технический результат достигается за счет того, что в способе работы теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой, снабженной паровой турбиной с промышленным и теплофикационным отборами и приключенной паровой турбиной, подключенной к промышленному паропроводу, согласно которому сырую воду последовательно подогревают в установке подогрева сырой воды, используя теплоту конденсации расширенного в турбине пара, теплоту непрерывной продувки парового котла и теплоту конденсации пара теплофикационного отбора турбины, затем ее умягчают, декарбонизируют, деаэрируют и используют для подпитки теплосети, причем применяют приключенную паровую турбину с теплофикационным отбором пара и конденсатором с двумя поверхностями нагрева; в первой поверхности нагрева конденсатора подогревают смешанные потоки холодной и рециркулируемой сырой воды, подогретой в этом конденсаторе, конденсируя на первой поверхности нагрева 70-75% пара, относительно номинального расхода пара на эту турбину, вторую поверхность нагрева конденсатора используют для конденсации остальных 30-25% пара, с пропуском через нее циркуляционной воды, кратность рециркуляции сырой воды, дополнительно подогреваемой в первой поверхности нагрева, регулируют с учетом расхода и температуры холодной сырой воды и ее температуры перед умягчением, паром из теплофикационного отбора приключенной паровой турбины производят дополнительный подогрев сырой воды перед ее умягчением, а также и декарбонизированной подпиточной воды.

У приключенной теплофикационной паровой турбины Т-35/55-1,6, которая может применяться для надстройки ТЭЦ с турбинами Р-50-130, номинальный расход на нее мятого пара из промышленного паропровода ТЭЦ равен 325 т/ч, при расчетном расходе охлаждающей воды через ее конденсатор 13500 м³/ч. При этом ее конденсатор снабжают двумя поверхностями нагрева. Если, например, на ТЭЦ с открытой теплофикационной системой среднегодовой расход сетевой воды составляет 4000 м³/ч, тогда при кратности рециркуляции сырой воды, подогреваемой в первой поверхности конденсатора, равной 2,5, суммарный смешанный поток сырой и рециркулируемой воды через первый пучок конденсатора составит 10000 м³/ч, то есть 74% от расчетного расхода охлаждающей воды через конденсатор. Тогда расход охлаждающей циркуляционной воды через вторую поверхность нагрева конденсатора составит 26% от его номинального расхода. Таким образом, в случае применения в конденсаторе приключенной турбины Т-35/55-1,6 двух поверхностей нагрева и ее подключения к трубопроводу промышленного тобора ТЭЦ или к трубопроводу выхлопа турбины противодавленческой турбины Р-50-130 становится возможной ее работа с номинальной электрической мощностью.

Конденсация 70-75% пара в первой поверхности нагрева конденсатора приключенной теплофикационной турбине с подогревом и рециркуляцией в ней сырой воды подпиточной воды позволяет:

- уменьшить тепловые потери в конденсаторе и повысить тепловую экономичность теплоэлектроцентрали;

- обеспечить в приключенной теплофикационной паровой турбине высокоэкономичную выработку электроэнергии на тепловом потреблении;

- увеличить до номинальной электрическую мощность противодавленческой турбины Р-50-130.

Дополнительный подогрев сырой воды, производимый перед ее умягчением, и подогрев декарбонизированной подпиточной воды паром из теплофикационного отбора приключенной турбины позволяет при сохранении номинального расхода пара на турбину снизить его расход в конденсатор, уменьшить потери, связанные с конденсацией пара циркуляционной водой, и повысить тепловую экономичность теплоэлектроцентрали. Регулирование кратности рециркуляции в первой ступени поверхности нагрева конденсатора, с учетом изменения расхода и температуры сырой воды при различных режимах работы теплоэлектроцентрали, позволяет повысить подогрев сырой воды и увеличить выработку электроэнергии на тепловом потреблении.

На Рис. 1 приведена тепловая схема теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой.

Она содержит паровой котел 1, главный паропровод 2, паровую турбину 3 с промышленным и теплофикационным отборами пара, противодавленческую паровую турбину 4, промышленный паропровод 5, паропровод 6, приключенную теплофикационную турбину 7, первую поверхность нагрева 8 конденсатора приключенной теплофикационной турбины, трубопровод подогретой сырой воды, 9, клапан рециркуляции 10, вторую поверхность нагрева 11 конденсатора приключенной теплофикационной турбины, трубопровод холодной сырой воды 12, охладитель продувки парового котла 13, трубопровод рециркуляции 14 с насосом, подогреватель сырой воды 15, химводоочистку 16, теплофикационный паропровод 17, трубопровод умягченной подпиточной воды 18, декарбонизатор 19, подогреватель декарбонизированной подпиточной воды 20, вакуумный деаэратор 21, трубопровод подпиточной воды теплосети 22, регулятор рециркуляции 23. Регулятор рециркуляции 23 соединен импульсными линиями с датчиками расхода и температуры холодной сырой воды, установленными на трубопроводе холодной сырой воды 12 и с датчиком температуры подогретой сырой воды перед установкой умягчения 16.

Устройство для реализации способа работы теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой работает следующим образом. Пар высокого давления из котельного агрегата 1 по главному паропроводу 2 подают в паровую турбину 3 с промышленным и теплофикационным отборами и в противодавленческую паровую турбину 4, где его расширяют до давления 1,3-1,6 МПа. Полезную работу расширения в этих турбинах используют для выработки электроэнергии в их электрогенераторах. Часть пара, расширенного в турбине 3 с промышленным и теплофикационным отборами и в противодавленческой паровой турбине 4 по промышленному паропроводу 5 направляют к промышленным потребителям. По паропроводу 6 пар из промышленного паропровода 5 направляют в приключенную теплофикационную паровую турбину 7 и после его расширения отработавший в ней пар конденсируют в первой поверхности нагрева 8 и во второй поверхности нагрева 11 конденсатора этой турбины. Холодную сырую воду по трубопроводу сырой воды 12 подают через трубопровод рециркуляции 14 во входной патрубок первой ступени нагрева 8 конденсатора приключенной теплофикационной турбины 7 и нагревают за счет конденсации большей части отработавшего в ней пара. Вышедшую из конденсатора приключенной теплофикационной турбины 7 подогретую сырую воду разделяют с помощью клапана рециркуляции 10 на два потока. Первый поток подогретой сырой воды смешивают с холодной сырой водой, подводимой по трубопроводу холодной сырой воды 12, и по трубопроводу рециркуляции 14 смешанный поток сырой воды подают с помощью насоса рециркуляции на вход первой поверхности нагрева 8 конденсатора приключенной теплофикационной турбины 7 и используют его для конденсации пара. По трубопроводу подогретой сырой воды 9 ее подают в установку умягчения 16 через установку подогрева сырой воды, включающую охладитель продувки 13 и подогреватель сырой воды 15, где сырую воду подогревают в охладителе продувки 13 теплом продувочной воды парового котла. Если температура сырой воды, подаваемой на химводоочистку 16, ниже требуемой для ее умягчения, то сырую воду дополнительно подогревают в подогревателе сырой воды 15 паром из теплофикационного паропровода 17 приключенной теплофикационной паровой турбины 7. Затем ее умягчают в установке умягчения 16. Умягченную подпиточную воду по трубопроводу умягченной подпиточной воды 18 подают через декарбонизатор 19, подогреватель декарбонизированной подпиточной воды 20 и вакуумный деаэратор 21 в трубопровод подпиточной воды 22 теплосети.

Величину кратности рециркуляции сырой воды в первой поверхности нагрева 8 конденсатора приключенной теплофикационной паровой турбины 7 регулируют с учетом расхода и температуры сырой воды в трубопроводе холодной сырой воды 12 и ее температуры перед умягчением в установке умягчения 16, обеспечивая при этом требуемый расход воды в первой поверхности нагрева 8 конденсатора приключенной теплофикационной паровой турбины 7, величину кратности рециркуляции сырой воды в ней. При изменениях расхода и температуры холодной сырой воды регулятором рециркуляции 23 обеспечивают регулирование рециркуляции путем изменения степени открытия клапана рециркуляции 10.

Изобретение относится к теплоэнергетике. В способе работы теплоцентрали (ТЭЦ) с открытой теплофикационной системой с турбоагрегатами типа Р и ПТ и приключенной теплофикационной паровой турбиной, подключенной к промышленному паропроводу ТЭЦ и снабженной конденсатором с двумя поверхностями нагрева, в первой поверхности нагрева подогревают смешанные потоки холодной и подогретой в ней рециркулируемой сырой воды, для конденсации этих потоков на первой поверхности используют 70-75% от номинального расхода пара в конденсатор этой турбины, вторую поверхность нагрева конденсатора используют для конденсации 30-25% пара с пропуском через нее циркуляционной воды; кратность рециркуляции сырой воды, дополнительно подогреваемой в первой поверхности нагрева, регулируют с учетом расхода и температуры холодной сырой воды и ее температуры перед умягчением, паром из теплофикационного отбора приключенной турбины производят дополнительный подогрев сырой воды перед ее умягчением, а также подогрев декарбонизированной подпиточной воды. Изобретение позволяет повысить тепловую экономичность ТЭЦ с увеличением выработки электроэнергии на тепловом потреблении. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ работы теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой, снабженной паровой турбиной с промышленным и теплофикационным отборами и приключенной паровой турбиной, подключенной к промышленному паропроводу, согласно которому сырую воду последовательно подогревают в установке подогрева сырой воды, используя теплоту конденсации расширенного в турбине пара, теплоту непрерывной продувки парового котла и теплоту конденсации пара теплофикационного отбора турбины, затем ее умягчают, декарбонизируют, деаэрируют и используют для подпитки теплосети, отличающийся тем, что в ней применяют приключенную паровую турбину с теплофикационным отбором пара и конденсатором с двумя поверхностями нагрева; в первой поверхности нагрева конденсатора подогревают смешанные потоки холодной и рециркулируемой сырой воды, подогретой в этом конденсаторе, конденсируя на первой поверхности нагрева 70-75% пара, относительно его номинального расхода на эту турбину, вторую поверхность нагрева используют для конденсации остальных 30-25% пара, с пропуском через нее циркуляционной воды, кратность рециркуляции сырой воды, дополнительно подогреваемой в первой поверхности нагрева, регулируют с учетом расхода и температуры холодной сырой воды и ее температуры перед умягчением, паром из теплофикационного отбора приключенной паровой турбины производят дополнительный подогрев сырой воды перед ее умягчением, а также и декарбонизированной подпиточной воды.

2. Устройство для осуществления способа работы теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой по п. 1, содержащей котельный агрегат, главный паропровод, турбину с промышленным и теплофикационным отборами пара, промышленный паропровод, приключенную паровую турбину, трубопровод холодной сырой воды, установку подогрева сырой воды с подогревателем непрерывной продувки и подогревателем сырой воды, трубопровод подогретой сырой воды, установку умягчения, декарбонизатор, вакуумный деаэратор; котельный агрегат соединен главным паропроводом через противодавленческую паровую турбину и паровую турбину с промышленным и теплофикационным отборами пара с промышленным паропроводом, связанным паропроводом с приключенной паровой турбиной; трубопровод холодной сырой воды через установку подогрева сырой воды, трубопровод подогретой сырой воды, установку умягчения, трубопровод умягченной подпиточной воды, декарбонизатор и вакуумный деаэратор связан с трубопроводом подпитки теплосети, отличающееся тем, что приключенную паровую турбину снабжают теплофикационным отбором пара и конденсатором с двумя поверхностями нагрева, на трубопроводе подогретой сырой воды между выходом первой поверхности нагрева конденсатора и установкой подогрева сырой воды устанавливают дополнительный клапан рециркуляции, связанный с трубопроводом холодной сырой воды и трубопроводом рециркуляции сырой воды, подключенным к входу первой поверхности нагрева конденсатора приключенной теплофикационной паровой турбины, его вторая поверхность нагрева включена в трубопровод охлаждающей циркуляционной воды; в трубопроводе декарбонизированной подпиточной воды между декарбонизатором и вакуумным деаэратором размещен дополнительный подогреватель декарбонизированной подпиточной воды, подключенный паропроводом к теплофикационному отбору приключенной теплофикационной паровой турбины; регулятор рециркуляции связан импульсными линиями с клапаном рециркуляции, с датчиками расхода и температуры холодной сырой воды и температуры подогретой сырой воды перед установкой умягчения.