Теплоэлектроцентраль с открытой теплофикационной системой Российский патент 2021 года по МПК F01K17/02 

Изобретение относится к области энергетики, а точнее к теплоэлектроцентралям с открытой теплофикационной системой.

Известен способ подготовки подпиточной воды для открытой системы теплоснабжения (Патент №1787241). Установка для его осуществления содержит теплофикационные турбины с конденсаторами, дополнительными сетевыми подогревателями, подающий и обратный сетевые трубопроводы, трубопроводы исходной сырой и деаэрированной подпиточной воды, дополнительный водо-водяной теплообменник, вакуумный деаэратор. Трубопровод исходной сырой воды соединен через конденсатор паровой турбины, водо-водяной теплообменник, вакуумный деаэратор и дополнительные сетевые подогреватели с обратным сетевым трубопроводом. Недостатком этой установки является усложнение тепловой схемы теплоэлектроцентрали за счет применения дополнительных водо-водяного теплообменника и сетевых подогревателей.

Наиболее близким к изобретению является устройство для подготовки подпиточной воды теплосети и осуществления способа работы теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой (патент №2600655). Это устройство содержит теплофикационную паровую турбину с конденсатором, обратный и прямой трубопроводы теплосети с сетевыми подогревателями низкого и высокого давления, химводоочистку, вакуумный деаэратор, трубопровод сырой подпиточной воды, трубопровод подогретой подпиточной воды, трубопровод рециркуляции с клапаном рециркуляции и насосом, регулятор рециркуляции; клапан рециркуляции связан с трубопроводом подогретой сырой воды и с трубопроводом рециркуляции сырой воды, подключенным к входу поверхности нагрева конденсатора; вакуумный деаэратор связан с обратной линией теплосети, регулятор рециркуляции связан импульсными линиями с клапаном рециркуляции, с датчиками расхода и температуры холодной сырой воды и температуры подогретой сырой воды.

Это устройство принято в качестве прототипа к предполагаемому изобретению. Недостатки прототипа состоят в том, что при подаче сырой воды в трубопровод рециркуляции в конденсаторе производится недостаточный для нормальной работы химводоочистки подогрев сырой подпиточной воды, что приводит к уменьшению расхода пара в конденсатор, мощности паровой турбины и выработки электрической энергии на тепловом потреблении.

Целью изобретения является устранение этих недостатков и создание устройства подготовки подпиточной воды теплосети теплоэлектроцентрали с открытой системой теплоснабжения, повышающего мощность паровой турбины и увеличение выработки электрической энергии на тепловом потреблении теплоэлектроцентрали с открытой системой теплоснабжения.

Этот технический результат достигается тем, что теплоэлектроцентраль с открытой теплофикационной системой, содержащая теплофикационную паровую турбину с конденсатором, обратный и прямой трубопроводы теплосети, сетевые подогреватели низкого и высокого давления, трубопровод холодной сырой воды, трубопровод подогретой сырой воды, трубопровод рециркуляции с клапаном рециркуляции и насосом, систему управления рециркуляцией, трубопровод подогретой сырой воды, химводоочистку, вакуумный деаэратор; клапан рециркуляции связан с трубопроводом подогретой сырой воды и с трубопроводом рециркуляции сырой воды подключенным к входу поверхности нагрева конденсатора; вакуумный деаэратор связан с обратной линией теплосети, система управления рециркуляцией связана импульсными линиями с клапаном рециркуляции, с датчиками расхода и температуры холодной сырой воды и температуры подогретой сырой воды, причем на обратном трубопроводе теплосети установлен дополнительный подогреватель холодной воды, трубопровод холодной сырой воды связан через поверхность нагрева этого подогревателя с трубопроводом рециркуляции, вход подогревателя холодной воды связан с обратным трубопроводом сетевой воды, а его выход соединен с сетевым подогревателем низкого давления.

На фиг. 1 приведена схема теплоэлектроцентрали с открытой теплофикационной системой.

Теплоэлектроцентраль содержит теплофикационную паровую турбину 1 с электрогенератором 2, конденсатором 3, двухходовой клапан рециркуляции 4, трубопровод рециркуляции 5 с насосом 6, химводоочистку 7, вакуумный деаэратор 8, трубопровод подогретой сырой воды 9, систему управления рециркуляцией 10, сетевой подогреватель высокого давления 11, сетевой подогреватель низкого давления 12, дополнительный подогреватель сырой воды 13, обратный трубопровод сетевой воды 14, трубопровод холодной сырой воды 15, прямой трубопровод сетевой воды 16.

Расход сырой подпиточной воды на большинстве ТЭЦ с открытой теплофикационной системой составляет от 1500 до 2500 т/час. Из прототипа известно, что при рециркуляция и подогреве холодной сырой подпиточной воды в конденсаторе турбины можно поддерживать ее номинальный расход в теплообменной поверхности конденсатора. Но при работе теплоэлектроцентрали в зимний период при низкой температуре холодной сырой воды, величина температуры подогретой сырой воды, выходящей из конденсатора, ниже ее температуры требуемой для нормальной работы химводоочистки.

Установка в обратном трубопроводе сетевой воды 14 дополнительного подогревателя сырой воды 13 позволяет в зимних режимах работы теплоэлектроцентрали поддерживать перед химводоочисткой 7 требуемую температуру подогретой сырой воды с увеличением выработки в паровой турбине электрической энергии на тепловом потреблении и повысить ее экономичность.

Трубопровод холодной сырой воды 15 через дополнительный подогреватель сырой воды 13 связан трубопроводом подогретой сырой воды 9 с трубопроводом рециркуляции 5 конденсатора 3 паровой турбины 1. Выход поверхности нагрева конденсатора 3 связан через двухходовой клапан рециркуляции 4 трубопроводом рециркуляции 5 с ее входом, а также связан через химводоочистку 7 и вакуумный деаэратор 8 с обратным трубопроводом сетевой воды 14. Обратный трубопровод сетевой воды 14 связан с прямым трубопроводом сетевой воды 16 через дополнительный подогреватель сырой воды 13, и сетевые подогреватели: сетевой подогреватель низкого 12 и сетевой подогреватель высокого давления 11. Система управления рециркуляцией 10 связана импульсными линиями с расходомерами и датчиками температуры сырой подпиточной воды - как с двухходовым клапаном рециркуляции 4, так и с трубопроводом холодной сырой воды 15.

Теплоэлектроцентраль с открытой теплофикационной системой работает следующим образом. Полезную работу расширения пара в теплофикационной паровой турбине 1 используют для выработки электроэнергии в электрогенераторе 2. В конденсаторе 3 конденсируют пар расширенный в теплофикационной паровой турбине 1. Холодную сырую воду из трубопровода холодной сырой воды 15 подогревают в дополнительном подогревателе сырой воды 13 теплом обратной сетевой воды из обратного трубопровода сетевой воды 14. Подогретую в нем воду подают по трубопроводу подогретой сырой воды 9 в трубопровод рециркуляции 5 сырой воды, где производят дополнительный подогрев этой воды в поверхности нагрева конденсатора 3. Система управления рециркуляцией 10, в зависимости от расхода сырой воды используемой для подпитки теплосети, обеспечивает управление двухходовым клапаном рециркуляции 4 и устанавливают требуемый расход воды через поверхность нагрева конденсатора 3. Рециркуляция сырой воды позволяет установить расход пара на паровую турбину 1, давление в конденсаторе 3 и обеспечить экономичную работу паровой турбины 1 в режиме теплофикационного противодавления. Подогретую в конденсаторе 3 сырую воду подают через двухходовой клапан рециркуляции 4, химводоочистку 7 и вакуумный деаэратор 8 в обратной трубопровод сетевой воды 14 и используют ее для подпитки теплосети. Сетевую воду подогревают в сетевых подогревателях: сетевом подогревателе низкого давления 12 и сетевом подогревателе высокого давления 11, и подают к потребителям через прямой трубопровод сетевой воды 16.

Теплоэлектроцентраль с открытой теплофикационной системой, содержащая паровую турбину с конденсатором, трубопроводы обратной и прямой сетевой воды, сетевые подогреватели низкого и высокого давления, химводоочистку, вакуумный деаэратор, трубопровод сырой воды, трубопровод подогретой сырой воды, линию рециркуляции сырой воды с двухходовым клапаном и насосом, дополнительный подогреватель сырой воды, систему управления рециркуляцией, связанной импульсными линиями, снабженными расходомером и датчиком температуры, с трубопроводом сырой воды и с клапаном рециркуляции. Выход теплообменной поверхности конденсатора связан трубопроводом подогретой сырой воды через двухходовой клапан, химводоочистку и вакуумный деаэратор с обратным трубопроводом сетевой воды, а также связан через линию рециркуляции с входом теплообменной поверхности конденсатора. Трубопровод холодной сырой воды связан через дополнительный теплообменник с линией рециркуляции, который через сетевые подогреватели низкого и высокого давления соединен с трубопроводом прямой сетевой воды. Подогрев холодной сырой воды в дополнительном теплообменнике позволяет в зимнем режиме поддерживать требуемую температуру сырой воды перед химводоочисткой, увеличить мощность паровой турбины, выработку электроэнергии на тепловом потреблении и КПД теплоэлектроцентрали. 1 ил.

Теплоэлектроцентраль с открытой теплофикационной системой, содержащая теплофикационную паровую турбину с конденсатором, обратный и прямой трубопроводы теплосети, сетевые подогреватели низкого и высокого давления, трубопровод холодной сырой воды, трубопровод подогретой сырой воды, трубопровод рециркуляции сырой воды с клапаном рециркуляции и насосом, систему управления рециркуляцией, трубопровод подогретой сырой воды, химводоочистку, вакуумный деаэратор; клапан рециркуляции связан с трубопроводом подогретой сырой воды и с трубопроводом рециркуляции сырой воды, подключенным к входу поверхности нагрева конденсатора; вакуумный деаэратор связан с обратной линией теплосети, система управления рециркуляцией связана импульсными линиями с клапаном рециркуляции, с датчиками расхода и температуры холодной сырой воды и температуры подогретой сырой воды, отличающаяся тем, что на обратном трубопроводе теплосети установлен дополнительный подогреватель холодной воды, трубопровод холодной сырой воды связан через поверхность нагрева этого подогревателя с трубопроводом рециркуляции сырой воды, вход подогревателя холодной воды связан с обратным трубопроводом сетевой воды, а его выход соединен с сетевым подогревателем низкого давления.