Теплофикационная энергетическая установка Советский патент 1983 года по МПК F01K17/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для получения базисной ипиковой электроэнергии в теплофикационном режиме и отпуска тепла. Известна энергетическая установка содержащая основной и конденсационный пиковый паросиловые контуры и аккумулятор, подключенный по греющему пару к парогенератору основного контура, а по нагреваемому - к пиковому контуру. В этой установке избыток тепловой энергии накапливается в аккумуляторе, подключенном к трубопроводу подачи острого пара из парогенератора к основной турбине, а в часы пик происходит разрядка аккумулятора и выработка дополнительной электроэнергии специальной пиковой турбиной L 1 J. Недостатком этой установки является то, что отпуск энергии в часы пик осуществляется неэкономично - по конденсационному циклу. Известна теплофикационная энергетическая установка, содержащая котел, подключенный главным паропроводом к части высокого давления, сообщенной ресивером с частью низкого давления турбины, имеющей систему регенерации, включенную между конденсатором и котлом, и аккумулятор высокого давления с греющей и нагреваемой теплообменными поверхностями, подключенный к теплофикационной системе с трубопроводами прямой и обратной сетевой воды j 2. Недостатком известной установки является низкая экономичность, обусловленная тем, что ввиду переменной температуры вещества, заполняющего аккумулятор, пиковая турбина работает при переменных параметрах острого пара, выработка электроэнергии на аккумулируемом тепле мало выгодна ввиду двойного неравномерного теплообмена и связанных с ним больших потерь эксергии, основная турбина не выраба3100тывает теплофикационной энергии, а от пуск потребителю тепла по количеству и своим параметрам тесно связан с электрическим установки. Цель изобретения - повышение экономимности энергетической установки. Указанная цель достигается тем, что теплофикационная энергетическая установка, содержащая котел, подключенный главным паропроводом к части высокого давления, сообщенной ресивером с частью низкого давления турби ны, имеющей систему регенерации, включенную между конденсатором и котлом, и аккумулятор высокого давления с греющей и нагреваемой теплообменными поверхностями, подключенный к теплофикационной, системе с трубопроводами прямой и обратной сетевой воды, снабжена дополнительным аккумулятором вход и выход греющей поверхности которого подключены соответственно к ресиверу и системе регенерации, вход нагреваемой поверхности подключен к трубопроводу обратной сетевой воды, а выход соответственно - к входу нагреваемой поверхности аккумулятора вы сокого давления и трубопроводу прямой сетевой воды. При этом каждая из частей турбины размещена на отдельном валу и снабжена генератором, а аккумулятор высокого давления может быть размещен внутри дополнительного аккумулятора. На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемой установки; на фиг. 2 - то же, при выполнении части низкого давления из нескольких цилиндров. Теплофикационная энергетическая установка соде|эжит котел 1 , подключен ный главным паропроводам. 2 к части (турбине) 3 высокого давления (ЧВД), сообщенной ресивером с частью (турбинoйJ 5 низкого ( пониженного)давления (,ЧНД имеющей систему 6 регенерации с регенеративными подогревателями и 8, включенную между конденсатором 9 и котлом .К главному паропроводу 2 Tpy бопроводом 10 с регулирующим клапаном 11 подключена греющая теплообменная поверхность 12 аккумулятора 13 высокого давления, снабженного нагре ваемой теплообменной поверхностью I, подключенной к теплофикационной системе 15 с трубопроводами -16 и 17 пря и обратной сетевой воды и сетевыми насосами 18 и 19.Установка снабжена дополнительным аккумулятором 20, 94 греющая теплообменная поверхность 21 которого подключена соответственно трубопроводом 22 С регулирующим клапаном 23 к ресиверу k и системе 6 регенерации. Нагреваемая теплообменная поверхность дополнительного аккумулятора 20 на входе подключена к трубопроводу 17 обратной сетевой воды, а на выходе - к нагреваемой теплообменной поверхности Tt аккумулятора 13 высокого давления и трубопроводу 1б прямой детевой воды. Каждая из ЧВД 3 и ЧНД 5 размещена на отдельном ва,лу 25 и 2б и снабжена генераторами 27 и 28, а аккумулятор 13 высокого давления может быть расположен внутри дополнительного аккумулятора 20 (не показано) . На главном паропроводе 2 и ресивере установлены регулирующие клапаны 29 и 30, которые,как и регулирующие клапаны 11 и 23, снабжены датчиками 31 расхода пара, подключенными к управляющему устройству 32. ЧНД 5 (фиг. 1) может быть выполнена из нескольких последовательносоединенных по пару трубопроводами 33 и З цилиндров {фиг. 2), каждый из которых вместе со своим генератором размещен на отдельном валу . К трубопроврдам 33 и 3 подключены греющие теплообменные поверхности kk и 5 аккумуляторов 46 и 47 тепла соответствующего потенциала, имеющие нагреваемые теплообменные поверхности 48 и 49. Все аккумуляторы 13, 20, 46 и 47 включены по нагреваемому теплоносителю в теплофикационную систему 15, а их греющие и нагреваемые теплообменные поверхности 12, 21, 44, 45 и 14, 24, 48, 49 могут быть объединены между собой в одном аккумуляторе 13, 20, 46 и 47 с помощью перемычек 50 и 51 с запорной арматурой 52 и 53. Установка при этом снабжена запорной арматурой 5456 и регулирующими клапанами 37-60. Часть из цилиндров может быть размещена на одном валу с одним генератором (не показано ). Теплофикационная энергетическая установка работает следующим образом. Котел 1 работает с постоянной нагрузкой. Пар из него поступает по главному паропроводу 2 в ЧВД 3 и далее по ресиверу 4 в ЧНД 5. В период повышенных электрических нагрузок ЧВД 3 и ЧНД 5 работают при максимальном пропуске пара и вырабатывают максимальную электрическую мощность. Регулирующие клапаны 11 и 23 закрыты, а регулирующие клапаны 29 и 30 полностью открыты. Впериод пониженных электрических нагрузок ЧНД 5 отключается или работа ет с пониженной электрической мощностью. ЧВД 3 работает при максимальном пропуске пара и вырабатывает максимальную электрическую мощность. Избыток пара из ресивера и через регулиру ющий клапан 23 поступает на вхо греющей теплообменной поверхности 21 дополнительного аккумулятора 20, где конденсируется, отдавая тепло теплоаккумулирующему веществу,и поступает в систему 6 регенерации. Регулировочный диапазон установки может быть увеличендри постоянной производительности котла 1 за счет снижения электрической мощности ЧВД 3 При этом избыток пара из главного паропровода 2 через регулирующий клапан 11 поступает на вход греющей теплообменной поверхности 12 аккумулятора 13 высокого давления, там конденсируется, отдавая тепло теплоаккумулирующему веществу, и далее поступает в систему 6 регенерации. ЧНД 5 всегда работает в конденсационном режиме с небольшой теплофика ционной выработкой на внутреннем теплопотреблении, а ЧВД 3 в чисто теп лофикационном режиме. Поэтому ЧНД 5 работает в пиковой части электрического графика, с минимальным временем работы, а ЧВД 3i наоборот, в базовой части графика с максимальной выработ кой электроэнергии, что связано с расположением ЧВД 3 и ЧНД 5 на разных валах 25 и 2б и имеет принципиальное значение. Сетевая вода независимо от элект рического режима ЧВД 3 и ЧНД 5 подогревается в нагреваемых теплообменных поверхностях 1 и 2 за счет накоплен ного тепла в аккумуляторах 13 и 20. При этом обычно аккумуляторы 20 и 13 работают последовательно. Первым заряжается и первым разряжается дополнительный аккумулятор 20. Лишь после полной разрядки и полной зарядки дополнительного аккумулятора 20 начинает соответственно разряжаться или заряжаться аккумулятор 13 высокого давления. При определенных требованиях к температуре сетевой воды последовательность работы аккумуляторов 13 и 20 мО);ет быть и иной. Подключение нагреваемой теплообменной поверхности аккумулятооа 13 высокого давления ( потенциала J с выходом нагреваемой геплообменной поверхности 2 дополнительного аккумулятора 20, а последней - с трубопроводом 16 прямой сетевой воды, обеспечивает необходимые режимы работы аккумуляторов 13 и 20. Управляющее устройство 32 обеспечивает необходимые открытия регулирующих клапанов 11, 23j 29 и 30 и производительность насосов 18 и 19. Работа установки (фиг. 2) соответствует указанной работе установки на фиг. 1 . Продолжительность участия каждого из цилиндров (турбин) 35-37 в покрытии электрических нагрузок с увеличением давления подаваемого пара возрастает. Одновременно снижается продолжительность работы греющих теплообменных поверхностей соответствующих аккумуляторов. Разновременность работы греющей и нагреваемой поверхностей каждого из аккумуляторов делает возможным их объединение и секционирование с целью снижения их общей теплообменной поверхности. Таким образом, размещение ЧВД и ЧНД на отдельных валах со своими генераторами и подключение поверхностей аккумуляторов мпжду собой и с теплофикационной и регенеративной системами обеспечивает получение маневренной электрической мощности, не зависящей от маневренности котла. Повышение экономичности достигается за счет того, что ЧНД (.пиковая турбина) работает при практически постоянных параметрах пара, вся выработка электроэнергии происходит без влияния потерь эксергии при аккумулировании тепла, выработка теплофикационной энергии максимальна и обеспечивается необходимый отпуск потребителю тепла по количеству и своим параметрам независимо от электрических режимов установки. Формула изобретения 1. Теплофикационная энергетическая установка,содержащая котел, подключенный главным паропроводом к масти высокого давления, сообщенной ресивером с частью низкого давления турбины, имеющей систему регенерации, включенную между конденсатором и котлом, и аккумулятор высокого давления с греющей и нагреваемой теплообменными поверхностями, подключенный к теплофикационной системе с трубопроводами прямой и обратной сетевой воды, отяиаающаяся тем, что, с цельго повышения.экономичности, ус тановкэ снабжена дополнительным аккумулятором, вход и Bbfjsofl греющей поверхности которого подключены соответственно к ресиверу и системе регенерации, вход нагреваемой поверхности подключен к трубопроводу обратной сетевой воды, а выход соответственнок входу нагреваемой поверхности аккумулятора высокого давления и трубопроводу прямой сетевой воды.

2.Установка по п, 1, о т л и чающаяся тем, что каждая из частей турбины размещена на отдельном валу и снабжена генератором.

3.Установка по п. 1, о т л и чающаяся тем, что аккумулятор высокого давления размещен внутри дополн|ительного аккумулятора.

Источники информации, принятые во внимание При экспертизе

1 . Патент ФРГ № 2Й6952, кл. И 4i 3/12, 1977. , 2. Авторское свидетельство СССР N602690, кл. f 01 К 17/00, .1976.

ф1/е. /