ГИДРОПАРОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2025 года по МПК F01K13/00 F03G7/00 

Изобретение относится к оборудованию, применяемому на геотермальных электростанциях и в системах утилизации сбросного тепла.

Из существующего уровня техники известна геотермальная электростанция, характеризующаяся тем, что она включает питательный насос нагнетания рабочего тела, входной патрубок которого посредством фланцевого соединения подключен к трубопроводу отвода жидкого рабочего тела из конденсатора, представляющего из себя теплообменный аппарат, в котором пар рабочего тела охлаждается теплоносителем, поступающим из внешней среды, а выходной патрубок посредством фланцевого соединения подключен к трубопроводу подачи жидкого рабочего тела в экономайзер, представляющий из себя теплообменный аппарат, в котором жидкое рабочее тело нагревается геотермальным теплоносителем, и который, в свою очередь, посредством фланцевого соединения подключен к коллектору жидкого рабочего тела, к которому посредством фланцевых соединений присоединены: патрубок входа жидкого рабочего тела парогенератора высокого давления, представляющий из себя теплообменный аппарат, в котором жидкое рабочее тело нагревается и переходит в парообразное состояние за счет тепла геотермального теплоносителя, входной патрубок насоса нагнетания жидкого рабочего тела в гидростатические подшипники герметичного турбогенератора, причем выходной патрубок указанного насоса посредством фланцевого соединения присоединен к линии подачи жидкого рабочего тела в гидростатические подшипники, регулирующий клапан парогенератора низкого давления, присоединенный фланцевым соединением со стороны выхода рабочего тела к патрубку входа жидкого рабочего тела парогенератора низкого давления, представляющему из себя теплообменный аппарат, в котором жидкое рабочее тело нагревается и переходит в парообразное состояние за счет тепла геотермального теплоносителя; трубопровод пара низкого давления, присоединенный фланцевыми соединениями к патрубку выхода пара из парогенератора низкого давления с одной стороны и к патрубку входа пара низкого давления, расположенному на корпусе турбогенератора между 1-й и 2-й ступенями турбины, с другой стороны; трубопровод пара высокого давления, присоединенный фланцевыми соединениями к патрубку выхода пара из парогенератора высокого давления с одной стороны и к регулирующему клапану турбогенератора с другой стороны, в свою очередь, указанный клапан со стороны выхода пара присоединен фланцевым соединением к патрубку входа пара высокого давления на корпусе турбогенератора; герметичный турбогенератор, состоящий из: корпуса с патрубками подвода и отвода пара, с неподвижно закрепленными в нем с внутренней стороны: гидростатическими подшипниками, на которые опирается ротор электрического генератора, причем на свободные концы указанного ротора запрессованы одновенечные диски турбины с рабочими лопатками; статором электрического генератора, закрепленного в корпусе с образованием канала между обмоткой указанного статора и корпусом, причем указанный канал обеспечивает проход пара с выхода 1-й ступени турбины на вход 2-й ступени с одновременным охлаждением статора; трубопровод отработанного пара, присоединенный фланцевыми соединениями к патрубку выхода пара из корпуса турбогенератора с одной стороны и к патрубку входа пара в конденсатор с другой; байпасную линию с установленным на ней посредством фланцевых соединений регулирующим клапаном, подключенную фланцевыми соединениями к трубопроводу пара высокого давления перед регулирующим клапаном турбогенератора и к трубопроводу отработанного пара перед конденсатором; контур циркуляции геотермального теплоносителя, осуществляющего обогрев парогенераторов высокого и низкого давлений, а также экономайзера, образованный трубопроводами, последовательно соединенными фланцевыми соединениями в следующем порядке: входной патрубок геотермального теплоносителя парогенератора высокого давления, выходной патрубок геотермального теплоносителя парогенератора высокого давления, входной патрубок геотермального теплоносителя парогенератора низкого давления, выходной патрубок геотермального теплоносителя парогенератора низкого давления, входной патрубок геотермального теплоносителя экономайзера, выходной патрубок геотермального теплоносителя экономайзера (RU 191837 U1, опубл. 26.08.2019).

Недостатком указанного решения является сложность управления установкой с двумя испарителями, работающими при разных давлениях рабочего тела. На частичных режимах, а также при резком снижении расхода или температуры геотермального теплоносителя повышается риск заброса жидкого рабочего тела в проточную часть турбины, что приведет к эрозионному износу лопаточного аппарата.

Задачей, для решения которой предназначено заявляемое изобретение является обеспечение надежной работы гидропаротурбинной установки на всех эксплуатационных режимах.

Данная задача решается за счет того, что гидропаротурбинная установка включает: испаритель, обогреваемый греющим теплоносителем; экономайзер, обогреваемый греющим теплоносителем, поступающим с выхода испарителя; насос, нагнетающий поток жидкого рабочего тела из конденсатора на вход в экономайзер и далее с выхода экономайзера часть потока через регулирующий клапан жидкого потока на вход в гидропаровую турбину и часть потока через дроссель жидкого потока на вход в испаритель, при чем регулирующий клапан жидкого потока управляется по температуре пара рабочего тела на выходе из испарителя; паровую турбину, в которую поступает пар рабочего тела с выхода испарителя, механически связанную с гидропаровой турбиной и потребителем механической мощности, при чем пар рабочего тела поступает в паровую турбину через регулирующий клапан пара, управляемый по частоте вращения ротора турбины; сепаратор пара, отделяющий пар рабочего тела из парожидкостной смеси, поступающей с выхода гидропаровой турбины; охлаждаемый теплоносителем из окружающей среды конденсатор пара рабочего тела, поступающего с выхода паровой турбины, а также из сепаратора, при чем поток пара из сепаратора проходит через регулятор давления «до себя», а поток жидкости из сепаратора поступает самотеком в конденсатосборник конденсатора; байпасная линия с регулятором давления «до себя», обеспечивающая переток в конденсатор пара рабочего тела, поступающего из испарителя.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков является стабильная работа гидропаротурбинной установки на всех эксплуатационных режимах.

Сущность изобретения поясняется чертежом (Фигура 1), на котором изображена гидропаротурбинная установка со следующими позициями:

Испаритель 1;

Экономайзер 2;

Насос 3;

Конденсатор 4;

Регулирующий клапан жидкого потока 5;

Гидропаровая турбина 6;

Дроссель жидкого потока 7;

Паровая турбина 8;

Потребитель механической мощности 9;

Регулирующий клапан пара 10;

Сепаратор 11;

Регулятор давления «до себя» 12;

Байпасная линия с регулятором давления «до себя» 13.

Гидропаротурбинная установка работает следующим образом.

Греющий теплоноситель последовательно проходит испаритель 1 и экономайзер 2, нагревая и испаряя рабочее тело, нагнетаемое насосом 3 из конденсатора 4. С выхода экономайзера 2 часть потока рабочего тела через регулирующий клапан жидкого потока 5, управляемый по температуре пара рабочего тела на выходе из испарителя 1, поступает на вход в гидропаровую турбину 6, в которой в процессе вскипания совершает механическую работу. Часть потока жидкости через дроссель жидкого потока 7 поступает на вход в испаритель 1, где превращается в пар за счет тепла греющего теплоносителя. Пар рабочего тела с выхода испарителя 1 поступает в паровую турбину 8, в которой совершает работу в процессе расширения. Механические мощности паровой турбины 8 и гидропаровой турбины 6 передаются потребителю механической мощности 9. Частота вращения ротора установки управляется регулирующим клапаном пара 10. Парожидкостная смесь с выхода гидропаровой турбины 6 поступает в сепаратор пара 11. Пар рабочего тела из сепаратора 11 через регулятор давления «до себя» 12 поступает в конденсатор 4, а поток жидкости из сепаратора поступает самотеком в конденсатосборник конденсатора 4. Пар с выхода паровой турбины 8 также поступает в конденсатор 4, в котором конденсируется, отдавая тепло охлаждающему теплоносителю. Давление пара перед паровой турбиной поддерживается регулятором давления «до себя», установленном на байпасной линии 13.

Изобретение относится к оборудованию, применяемому на геотермальных электростанциях и в системах утилизации сбросного тепла. Гидропаротурбинная установка, которая характеризуется тем, что она включает: испаритель, обогреваемый греющим теплоносителем; экономайзер, обогреваемый греющим теплоносителем, поступающим с выхода испарителя; насос, нагнетающий поток жидкого рабочего тела из конденсатора на вход в экономайзер и далее с выхода экономайзера часть потока через регулирующий клапан жидкого потока на вход в гидропаровую турбину и часть потока через дроссель жидкого потока - на вход в испаритель, причём регулирующий клапан жидкого потока управляется по температуре пара рабочего тела на выходе из испарителя. Вместе с тем установка дополнительно включает: паровую турбину, в которую поступает пар рабочего тела с выхода испарителя, механически связанную с гидропаровой турбиной и потребителем механической мощности, причём пар рабочего тела поступает в паровую турбину через регулирующий клапан пара, управляемый по частоте вращения ротора турбины; сепаратор пара, отделяющий пар рабочего тела из парожидкостной смеси, поступающей с выхода гидропаровой турбины; охлаждаемый теплоносителем из окружающей среды конденсатор пара рабочего тела, поступающего с выхода паровой турбины, а также из сепаратора. Так, упомянутый поток пара из сепаратора проходит через регулятор давления «до себя», а поток жидкости из сепаратора, в свою очередь, поступает самотеком в конденсатосборник конденсатора. Кроме того, установка также включает байпасную линию с регулятором давления «до себя», обеспечивающую переток в конденсатор пара рабочего тела, поступающего из испарителя. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является стабильная работа гидропаротурбинной установки на всех эксплуатационных режимах. 1 ил.

Гидропаротурбинная установка, характеризующаяся тем, что она включает: испаритель, обогреваемый греющим теплоносителем; экономайзер, обогреваемый греющим теплоносителем, поступающим с выхода испарителя; насос, нагнетающий поток жидкого рабочего тела из конденсатора на вход в экономайзер и далее с выхода экономайзера часть потока через регулирующий клапан жидкого потока на вход в гидропаровую турбину и часть потока через дроссель жидкого потока на вход в испаритель, причём регулирующий клапан жидкого потока управляется по температуре пара рабочего тела на выходе из испарителя; паровую турбину, в которую поступает пар рабочего тела с выхода испарителя, механически связанную с гидропаровой турбиной и потребителем механической мощности, причём пар рабочего тела поступает в паровую турбину через регулирующий клапан пара, управляемый по частоте вращения ротора турбины; сепаратор пара, отделяющий пар рабочего тела из парожидкостной смеси, поступающей с выхода гидропаровой турбины; охлаждаемый теплоносителем из окружающей среды конденсатор пара рабочего тела, поступающего с выхода паровой турбины, а также из сепаратора, причём поток пара из сепаратора проходит через регулятор давления «до себя», а поток жидкости из сепаратора поступает самотеком в конденсатосборник конденсатора; байпасную линию с регулятором давления «до себя», обеспечивающую переток в конденсатор пара рабочего тела, поступающего из испарителя.