Способ работы тепловой электрической станции Российский патент 2022 года по МПК F01K11/02 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях.

Известен аналог – способ работы тепловой электрической станции (см. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. М.: Энергоатомиздат, 1987. С. 14, рис. 1.8), по которому органическое топливо, атмосферный воздух и питательную воду подают в топку парового котла, где осуществляется процесс горения органического топлива с образованием нагретых до высокой температуры продуктов сгорания и генерируется водяной пар, водяной пар по главному паропроводу направляют в паровую турбину, а охлажденные продукты сгорания по газоходу отводят в атмосферу, в паровой турбине в процессе расширения водяного пара совершается полезная работа паросилового цикла, затрачиваемая на привод электрического генератора, отработавший в паровой турбине водяной пар отводят в конденсатор, в конденсаторе водяной пар конденсируется за счет теплообмена с циркуляционной водой, подаваемой циркуляционным насосом по напорному трубопроводу из водосборного бассейна градирни с естественной тягой, а циркуляционная вода подогревается, подогретую в конденсаторе циркуляционную воду по сливному напорному трубопроводу подают в вытяжную башню градирни с естественной тягой, где разбрызгивают посредством водораспределительного устройства и охлаждают холодным атмосферным воздухом в оросителе, охлажденная циркуляционная вода стекает в водосборный бассейн, а подогретый и увлажненный атмосферный воздух проходит водоуловитель и отводится в атмосферу, конденсат отработавшего в паровой турбине водяного пара из конденсатора конденсатным насосом направляют в питательный бак, из которого питательным насосом подают в паровой котел. Данный аналог принят за прототип.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известной тепловой электрической станции, принятой за прототип, относится то, что известная тепловая электрическая станция обладает пониженной экономичностью, так как для отвода уходящих продуктов сгорания (газов) от парового котла в атмосферу и рассеивания их в ней требуется сооружать и эксплуатировать газоотводящую (дымовую) трубу. Кроме того, тепловая электрическая станция обладает пониженной надежностью, так как при отрицательных температурах окружающей среды на выходе из вытяжной башни градирни теплый влажный воздух, взаимодействуя с ее холодными стенками, охлаждается ниже точки росы, при этом находящиеся в воздухе пары воды конденсируются, конденсат намерзает на стенках вытяжной башни градирни, образуются глыбы льда. При положительных температурах окружающей среды глыбы льда отделяются от стенок вытяжной башни, падают с высоты и разрушают расположенные внизу элементы градирни, что снижает надежность тепловой электрической станции.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Для повышения экономичности и надежности тепловой электрической станции предлагается в вытяжной башне градирни с естественной тягой по ее периметру установить жестко скрепленные кольцевой газораспределительный коллектор и кожух кругового сечения с образованием совместно со стенкой вытяжной башни градирни с естественной тягой пристенного канала кольцевого сечения. При этом кольцевой газораспределительный коллектор необходимо разместить после водоуловителя по ходу движения влажного воздуха и присоединить к газоходу отвода уходящих продуктов сгорания парового котла, а в его верхней части выполнить равномерно расположенные отверстия прямоугольной формы для подачи уходящих продуктов сгорания парового котла при температуре 100–120 °С в пристенный канал кольцевого сечения и их отвода в атмосферу. В этом случае температура внутренней поверхности стенки вытяжной башни металлической градирни с естественной тягой, имеющей обшивку гофрированными листами из алюминиево-магниевого сплава, при температуре наружного воздуха -30 – -35 °С будет всегда положительной за счет теплоотдачи от уходящих продуктов сгорания и равной 12–16 °С, что исключает ее обледенение и повышает экономичность и надежность тепловой электрической станции. Так как температура внутренней поверхности стенки вытяжной башни градирни ниже точки росы водяных паров, равной 54–55 °С при работе котла на природном газе, то из уходящих продуктов сгорания на ней будет выделяться конденсат водяных паров (обессоленная вода), который под действием силы тяжести будет стекать в водосборный бассейн градирни с естественной тягой, что дополнительно повышает экономичность тепловой электрической станции за счет снижения расхода добавочной воды системы оборотного водоснабжения с градирней. При этом снижается солесодержание циркуляционной воды за счет восполнения ее потерь обессоленной водой.

Технический результат – повышение экономичности и надежности тепловой электрической станции.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе работы тепловой электрической станции, по которому органическое топливо, атмосферный воздух и питательную воду подают в топку парового котла, где осуществляется процесс горения органического топлива с образованием нагретых до высокой температуры продуктов сгорания и генерируется водяной пар, водяной пар по главному паропроводу направляют в паровую турбину, а охлажденные продукты сгорания по газоходу отводят в атмосферу, в паровой турбине в процессе расширения водяного пара совершается полезная работа паросилового цикла, затрачиваемая на привод электрического генератора, отработавший в паровой турбине водяной пар отводят в конденсатор, в конденсаторе водяной пар конденсируется за счет теплообмена с циркуляционной водой, подаваемой циркуляционным насосом по напорному трубопроводу из водосборного бассейна градирни с естественной тягой, а циркуляционная вода подогревается, подогретую в конденсаторе циркуляционную воду по сливному напорному трубопроводу подают в вытяжную башню градирни с естественной тягой, где разбрызгивают посредством водораспределительного устройства и охлаждают холодным атмосферным воздухом в оросителе, охлажденная циркуляционная вода стекает в водосборный бассейн, а подогретый и увлажненный атмосферный воздух проходит водоуловитель и отводится в атмосферу, конденсат отработавшего в паровой турбине водяного пара из конденсатора конденсатным насосом направляют в питательный бак, из которого питательным насосом подают в паровой котел, особенность заключается в том, что вытяжную башню градирни с естественной тягой снабжают жестко скрепленными кольцевым газораспределительным коллектором с направленными вверх отверстиями прямоугольной формы и кожухом кругового сечения, образующим совместно со стенкой вытяжной башни градирни с естественной тягой пристенный канал кольцевого сечения, и осуществляют подачу уходящих продуктов сгорания парового котла по газоходу в кольцевой газораспределительный коллектор и через выполненные в нем отверстия прямоугольной формы направляют в пристенный канал кольцевого сечения, по которому уходящие продукты сгорания парового котла отводят в атмосферу, при этом кольцевой газораспределительный коллектор размещают после водоуловителя по ходу движения влажного воздуха и присоединяют к газоходу отвода уходящих продуктов сгорания парового котла в атмосферу.

На чертеже представлена схема тепловой электрической станции, реализующая предлагаемый способ.

Тепловая электрическая станция содержит паровой котел 1, главный паропровод 2, паровую турбину 3 с конденсатором 4, электрический генератор 5, конденсатный насос 6, питательный бак 7, питательный насос 8, газоход 9 отвода уходящих продуктов сгорания парового котла, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос 10, напорный трубопровод 11 к конденсатору 4 паровой турбины 3, сливной напорный трубопровод 12 к градирне с естественной тягой, состоящей из водосборного бассейна 13 и вытяжной башни 14, в которой установлены водоуловитель 15, водораспределительное устройство 16, ороситель 17, жестко скрепленные кольцевой газораспределительный коллектор 18, присоединенный к газоходу 9 отвода уходящих продуктов сгорания парового котла 1 в атмосферу, и кожух 19 кругового сечения, образующий совместно со стенкой вытяжной башни 14 градирни с естественной тягой пристенный канал 20 кольцевого сечения. При этом кольцевой газораспределительный коллектор 18 необходимо разместить после водоуловителя по ходу движения влажного воздуха, а в его верхней части выполнить равномерно расположенные отверстия прямоугольной формы для подачи уходящих продуктов сгорания парового котла 1 в пристенный канал 20 кольцевого сечения и их отвода в атмосферу.

Способ реализуется следующим образом.

Органическое топливо, атмосферный воздух и питательную воду подают в топку парового котла 1, где осуществляется процесс горения органического топлива с образованием нагретых до высокой температуры продуктов сгорания и генерируется водяной пар. Водяной пар по главному паропроводу 2 направляют в паровую турбину 3.

В паровой турбине 3 в процессе расширения водяного пара совершается полезная работа паротурбинного цикла, затрачиваемая на привод электрического генератора 5. Отработавший в паровой турбине 3 водяной пар направляют в конденсатор 4, где водяной пар конденсируется за счет теплообмена с циркуляционной водой, подаваемой циркуляционным насосом 10 по напорному трубопроводу 11 из водосборного бассейна 13 градирни, при этом циркуляционная вода подогревается. Подогретую в конденсаторе 4 циркуляционную воду по сливному напорному трубопроводу 12 подают в вытяжную башню 14 градирни с естественной тягой. В вытяжной башне 14 градирни с естественной тягой навстречу потоку циркуляционной воды движется атмосферный воздух. Циркуляционную воду разбрызгивают посредством водораспределительного устройства 16 и охлаждают холодным атмосферным воздухом в процессе тепло- и массообмена при непосредственном контакте с ним в оросителе 17, при этом атмосферный воздух подогревается и увлажняется, а охлажденная циркуляционная вода стекает в водосборный бассейн 13. Подогретый и насыщенный водяными парами атмосферный воздух проходит водоуловитель 15, где от него отделяются капельки циркуляционной воды, и через вытяжную башню 14 градирни с естественной тягой отводится в атмосферу. Конденсат отработавшего в паровой турбине 3 водяного пара из конденсатора 4 конденсатным насосом 6 направляют в питательный бак 7, из которого питательным насосом 8 подают в паровой котел 1.

Уходящие продукты сгорания парового котла 1 по газоходу 9 направляют в кольцевой газораспределительный коллектор 18, из которого через отверстия прямоугольной формы подают в пристенный канал 20 кольцевого сечения, образованный за счет установки в вытяжной башне градирни кожуха 19 кругового сечения, и отводят в атмосферу. В пристенном канале 20 кольцевого сечения температура внутренней поверхности стенки вытяжной башни 14 градирни с естественной тягой, будет всегда положительной за счет теплоотдачи от уходящих продуктов сгорания, что исключает ее обледенение и повышает экономичность и надежность тепловой электрической станции. Для металлической градирни с естественной тягой при температуре наружного воздуха -30 – -35 °С температура внутренней поверхности стенки вытяжной башни 14 градирни с естественной тягой будет равна 12 – 16 °С, что ниже точки росы водяных паров, равной 54–55 °С при работе парового котла 1 на природном газе. В этом случае из уходящих продуктов сгорания будет выделяться конденсат водяных паров (обессоленная вода), который под действием силы тяжести будет стекать в водосборный бассейн 13 градирни, что дополнительно повышает экономичность тепловой электрической станции за счет снижения расхода добавочной воды системы оборотного водоснабжения с градирней. При этом снижается солесодержание циркуляционной воды за счет восполнения ее потерь обессоленной водой.

Таким образом, отвод уходящих продуктов сгорания парового котла в атмосферу через пристенный канал кольцевого сечения, образованный путем установки в вытяжной башне градирни с естественной тягой кожуха кругового сечения, жестко скрепленного с кольцевым газораспределительным коллектором с направленными вверх отверстиями прямоугольной формы и присоединенного к газоходу отвода уходящих продуктов сгорания парового котла в атмосферу, позволяет исключить обледенение внутренней поверхности вытяжной башни градирни с естественной тягой, повысить экономичность и надежность тепловой электрической станции.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях. Технический результат – повышение экономичности и надежности тепловой электрической станции. Предлагается способ работы тепловой электрической станции, по которому органическое топливо, атмосферный воздух и питательную воду подают в топку парового котла, где осуществляется процесс горения органического топлива с образованием нагретых до высокой температуры продуктов сгорания и генерируется водяной пар, водяной пар по главному паропроводу направляют в паровую турбину, а охлажденные продукты сгорания по газоходу отводят в атмосферу, в паровой турбине в процессе расширения водяного пара совершается полезная работа паросилового цикла, затрачиваемая на привод электрического генератора, отработавший в паровой турбине водяной пар отводят в конденсатор, в конденсаторе водяной пар конденсируется за счет теплообмена с циркуляционной водой, подаваемой циркуляционным насосом по напорному трубопроводу из водосборного бассейна градирни с естественной тягой, а циркуляционная вода подогревается, подогретую в конденсаторе циркуляционную воду по сливному напорному трубопроводу подают в вытяжную башню градирни с естественной тягой, где разбрызгивают посредством водораспределительного устройства и охлаждают холодным атмосферным воздухом в оросителе, охлажденная циркуляционная вода стекает в водосборный бассейн, а подогретый и увлажненный атмосферный воздух проходит водоуловитель и отводится в атмосферу, конденсат отработавшего в паровой турбине водяного пара из конденсатора конденсатным насосом направляют в питательный бак, из которого питательным насосом подают в паровой котел, при этом вытяжную башню градирни с естественной тягой снабжают жестко скрепленными кольцевым газораспределительным коллектором с направленными вверх отверстиями прямоугольной формы и кожухом кругового сечения, образующим совместно со стенкой вытяжной башни градирни с естественной тягой пристенный канал кольцевого сечения, и осуществляют подачу уходящих продуктов сгорания парового котла по газоходу в кольцевой газораспределительный коллектор и через выполненные в нем отверстия прямоугольной формы направляют в пристенный канал кольцевого сечения, по которому уходящие продукты сгорания парового котла отводят в атмосферу, кроме того, кольцевой газораспределительный коллектор необходимо разместить после водоуловителя по ходу движения влажного воздуха и присоединить к газоходу отвода уходящих продуктов сгорания парового котла в атмосферу. 1 ил.

Способ работы тепловой электрической станции, по которому органическое топливо, атмосферный воздух и питательную воду подают в топку парового котла, где осуществляется процесс горения органического топлива с образованием нагретых до высокой температуры продуктов сгорания и генерируется водяной пар, водяной пар по главному паропроводу направляют в паровую турбину, а охлажденные продукты сгорания по газоходу отводят в атмосферу, в паровой турбине в процессе расширения водяного пара совершается полезная работа паросилового цикла, затрачиваемая на привод электрического генератора, отработавший в паровой турбине водяной пар отводят в конденсатор, в конденсаторе водяной пар конденсируется за счет теплообмена с циркуляционной водой, подаваемой циркуляционным насосом по напорному трубопроводу из водосборного бассейна градирни с естественной тягой, а циркуляционная вода подогревается, подогретую в конденсаторе циркуляционную воду по сливному напорному трубопроводу подают в вытяжную башню градирни с естественной тягой, где разбрызгивают посредством водораспределительного устройства и охлаждают холодным атмосферным воздухом в оросителе, охлажденная циркуляционная вода стекает в водосборный бассейн, а подогретый и увлажненный атмосферный воздух проходит водоуловитель и отводится в атмосферу, конденсат отработавшего в паровой турбине водяного пара из конденсатора конденсатным насосом направляют в питательный бак, из которого питательным насосом подают в паровой котел, отличающийся тем, что вытяжную башню градирни с естественной тягой снабжают жестко скрепленными кольцевым газораспределительным коллектором с направленными вверх отверстиями прямоугольной формы и кожухом кругового сечения, образующим совместно со стенкой вытяжной башни градирни с естественной тягой пристенный канал кольцевого сечения, и осуществляют подачу уходящих продуктов сгорания парового котла по газоходу в кольцевой газораспределительный коллектор и через выполненные в нем отверстия прямоугольной формы направляют в пристенный канал кольцевого сечения, по которому уходящие продукты сгорания парового котла отводят в атмосферу, при этом кольцевой газораспределительный коллектор размещают после водоуловителя по ходу движения влажного воздуха и присоединяют к газоходу отвода уходящих продуктов сгорания парового котла в атмосферу.