Энергоблок тепловой электростанции Советский патент 1992 года по МПК F23L15/00 F01K7/40 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к энергоблокам тепловых электростанций, направлено на повышение их эффективности и может быть использовано при разработке новых блоков для ТЭС различной мощности.

Мощность теплового энергоблока опре- деляется паропроизводительностью котла, а его экономичность (эффективность) - параметрами пара, развитием системы регенеративного подогрева питательной воды и температурой уходящих газов котла. Основные характеристики энергоблоков в настоящее время оптимизированы и этим определяется их эффективность, которая в настоящее время практически повышена быть не может. Более того, в последние годы по мере вовлечения в энергетику низкосортных топлив температура уходящих газов в котле повышается и соответственно пони- . жается эффективность энергоблоков.

Известен способ снижения температуры уходящих газов, повышающий экономич; ность энергоблоков, путем увеличения (против необходимого для горения) количества воздуха, пропускаемого через калорифер и воздухоподогреватель котла и использование тепла избыточного воздуха в схеме регенерации турбоустановки и тепловыми потребителями электростанции в со- . вокупности или раздельно (1). Энергоблок, реализующий этот способ снижения температуры уходящих газов, содержит дополнительно воздуховодяной теплообменник, включенный по воде параллельно части регенеративных подогревателей низкого давления, т.е. в их байпасный трубопровод, а по греющей среде - в трубопровод рециркуляции избыточного воздуха.

К недостаткам этого известного решения следует отнести то обстоятельство, что отбор тепла осуществляется не напрямую от котла, а через промежуточный теплоноситель, что требует увеличения затрат на собственные нужды и на эти теплообменники. Кроме того, такое решение не обеспечивает достаточно существенное повышение эффективности энергоблока, поскольку повышение экономичности котла в значительной мере компенсируется уменьшением экономичности турбины из-за подавления отборов пара низкого давления.

Наиболее близким к заявляемому по достигаемому эффекту является другое известное решение (прототип) - энергоблок тепловой электростанции, содержащий систему регенеративного подогрева питательной воды с теплообменниками высокого и низкого давления, снабженными байпасны- ми трубопроводами по питательной воде, и паровой котел с многоходовым воздухоподогревателем, снабженный рециркуляционной линией по меньшей мере с одним воздуховодяным теплообменником, включенным в байпасный трубопровод теплообменника низкого давления, и по меньшей мере один воздуховодя ной теплообменник рециркуляционной линии воздухоподогревателя включен в байпасный трубопровод теплообменников высокого давления (2).

Однако и этот энергоблок, хотя и в меньшей мере, имеет отмеченные выше недостатки: отбор тепла от котла не напрямую, а через промежуточный теплоноситель, что требует увеличенных затрат на собственные нужды и теплообменники и не обеспечивает достаточно существенного повышения эффективности энергоблока из- за сохранившегося частично подавления отборов пара низкого давления. Все же прототип эффективнее аналога, поскольку при одинаковом КПД котла КПД турбины здесь выше вследствие меньшего подавления отборов пара низкого давления.

Данное предполагаемое изобретение имеет целью повышение экономичности энергоблока путем более существенного снижения температуры уходящих дымовых газов в котле и большего увеличения мощности энергоблока путем уменьшения отбора пара на подогреватели высокого давления, то есть при небольшой потере экономичности турбины.

Поставленные цели достигаются тем, что в энергоблоке тепловой электростанции, содержащем котел, паротурбинную установку, систему регенеративного подогрева питательной воды с подогревателями высокого и низкого давления, многоходовой воздухоподогреватель, снабженный воздушкой рециркуляционной линией, и по меньшей, мере один теплообменник, включенный по нагреваемой среде в байпасный трубопровод подогревателя высокого давления в соответствии с данным предполагаемым изобретением упомянутый теплообменник по греющей среде включен в газоход котельного агрегата после горячей ступени многоходового воздухоподогревателя.

Поставленная цель достигается также тем, что последовательно с упомянутым газоводяным теплообменником по нагреваемой среде включен воздуховодяной теплообменник, греющий тракт которого

включен в линию рециркуляции воздухоподогревателя.

Оснащение энергоблока ТЭС газоводяным теплообменником, установленным в газоходе котлоагрегата после горячей ступени

многоходового воздухоподогревателя, позволяет осуществить непосредственный нагрев питательной воды за счет тепла дымовых газов и существенно понизить их температуру на выходе из котлоагрегата, а

включение его по питательной воде перед воздуховодяным теплообменником обеспечивает эффективный нагрев питательной воды на байпасе регенеративного теплообменника высокого давления и

уменьшает отбор пара на эти цели, что позволяет увеличить выработку электроэнергии (мощности) при минимальной потере экономичности турбины. Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает достижение поставленной цели.

Анализ заявляемого технического решения в сравнении с прототипом выявил наличие указанных выше отличительных признаков, что позволяет сделать вывод о

соответствии заявляемого технического решения критерию новизна. Поскольку анализ заявляемого технического решения в сравнении с известными в данной и смежных областях техники не выявил известности использования отличительных признаков заявляемого объекта, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения и критерию изобретения существенные отличия.

Сущность данного предполагаемого изобретения поясняют приводимые ниже чертежи и описания конкретных примеров его осуществления, что однако не исключает и других вариантов реализации изобретения в пределах формулы изобретения.

На фиг.1 представлена схема энергоблока с одним газоводяным теплообменником, включенным по питательной воде в байпасный трубопровод теплообменника высокого давления; на фиг.2 - фрагмент ва- рианта схемы энергоблока, в которой газоводяной теплообменник по питательной воде предвключен воздуховодяному теплообменнику в байпасном трубопроводе того же теплообменника высокого давления; на фиг.З - зависимость величины требуемого теплосъема в газоводяном теплообменнике для охлаждения уходящих газов до одной и той же температуры от его расположения внутри многоходового воздухоподогревате- ля.

В качестве примера взят котел блока 500 МВт для Экибастузских ГРЭС, температура уходящих газов 100°С.

Энергоблок тепловой электростанции (см. фиг.1) включает котельный агрегат 1 с последовательно установленными в опускном газоходе котельным экономайзером 2 и секциями 3 многоходового трубчатого воздухоподогревателя, турбину 4 с деаэратором 5 и регенеративными теплообменниками 6 и 7 соответственно низкого и высокого давления в системе регенеративного подогрева питательной воды; рециркуляционную линию 8 воздухоподогревателя с рециркуляционным вентилятором 9 и дутьевой вентилятор 10 в линии 11 подачи воздуха в воздухоподогреватель. Особенностью представленного на фиг.1 энергоблока является газоводяной теплообменник 12 - турбинный экономай- зер, установленный в рассечке многоходового трубчатого воздухоподогревателя за его горячим ходом (по газам), который по воде включен в байпас 13 первых после деаэратора ПВД.

Эта особенность предлагаемого энергоблока в сравнении с прототипом и определяет характер его работы, которая заключается в следующем. Отбор тепла в экономайзере за горячим ходом ТВПэффек- тивно понижает температуру уходящих газов. Чем ближе к выходу из котла производится отбор тепла, тем глубже охлаждаются уходящие газы. Соответственно для охлаждения уходящих газов до желае- мой температуры тем меньше тепла приходится отбирать, чем ближе к выходу из котла оно отбирается (см. фиг.З). Как видно из фиг.З, максимальный эффект достигается именно при отборе тепла после горячего хода, в последующем величина отбора тепла уже мало меняется Поэтому выбор места отбора тепла принципиален: он позволяет минимальным отбором тепла максимально охладить уходящие газы Однако такой выбор имеет не менее важное значение и с точки зрения экономичности турбины.

Дело в том, что рассечка после горячего ходаТВП обеспечивает достаточно высокие температуры газов, которые позволяют по условиям температурного напора отдавать тепло высокотемпературной воде высокого давления из системы регенеративного подогрева питательной воды после деаэратора. Благодаря тому, что сброс котельного тепла невелик и замещает пар, отбираемый на ПВД турбины небольшая. В результате получаем положительного сальдо от существенного повышения экономичности котла и небольшого снижения экономичности турбины. Одновременно вследствие уменьшения отбора пара на ПВД заметно повышается мощность турбины при неизменной подаче пара от котла в голову турбины. Нужно отметить, что величина достигаемого эффекта существенно зависит от температуры уходящих газов базового котла. Поэтому наибольший эффект достигается для энергоблоков, работающих на низкосортных топливах, поскольку их котлы имеют высокие температуры уходящих газов.

Предлагаемый энергоблок повышенной эффективности в отличие от канонических блоков имеет не 3, а 4 связи котла с турбиной: паропровод острого пара, паропроводы промежуточного пара, питательный трубопровод и байпасный трубопровод питательной воды.

Энергоблок по фиг.2 отличается от рассмотренного по фиг.1 тем, что на байпасе первого после деаэратора ПВД вместе с турбинным экономайзером 12 на питательной воде последовательно включен возду- ховодяной теплообменник 14, включенный по греющей среде в линию 8 рециркуляции горячего воздуха воздухоподогревателя, Такое включение теплообменников 12 и 14 позволяет наилучшим способом осуществить нагрев питательной воды, байпасирующей ПВД: уменьшить расход металла на теплообменники, повысить подогрев, обеспечить регулирование отбора тепла.

Проведенные на заводе проработки в части использования заявляемого технического решения для энергоблоков 500 МВт Экибастузский ГРЭС-2 и 300 МВт для Ново- Ангренской ГРЭС подтвердили эффективность предложенных решений

-на блоках 500 МВт возрастает мощность на 11,4 МВт и удельные расходы топлива снижаются примерно на 2%

-на блоках 300 МВт возрастает мощность на 8,1 МВт, а удельные расходы топлива снижаются примерно на 1,4%.

Формула изобретения 1. Энергоблок тепловой электростанции, содержащий котел, в газоходе которого размещены горячая и холодная ступени воздухоподогревателя, снабженного воздушной линией рециркуляции, паротурбинную установку и систему регенеративного подогрева питательной воды с подогревателями высокого и низкого давления, первый из которых снабжен байпасным трубопроводом с установленным на нём по нагревае

мой среде теплообменником, отличаю- щ- и и с я тем, что, с целью повышения экожэ1 мичности, теплообменник включен по греющей среде в газоход после горячей ступени воздухоподогревателя.

2. Энергоблок по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что он снабжен дополнительным теплообменником, включенным по нагреваемой среде в байласный трубопровод после основного теплообменника, а по греющей - в линию рециркуляции воздуха.

Использование: при разработке новых блоков для ТЭС различной мощности. Сущность изобретения: энергоблок тепловой электростанции содержит котел, в газоходе которого размещены горячая и холодная ступень воздухоподогревателя, паротурбинную установку и систему регенеративного подогрева питательной воды с подогревателями высокого и низкого давления, первый из которых снабжен байпасным трубопроводом с установленным на кем по нагреваемой среде теплообменником, включенным по греющей среде в газоход котла. Энергоблок может содержать дополнительный теплообменник, включенный по нагреваемой среде в байпзсный трубопровод за основным теплообменником, а по греющей - в линию рециркуляции воздуха которой снабжен воздухоподогреватель. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

//

/

Фиг.г

Фие.1

Q Г«ал/ч

Фиг.э

Номера goiloi

6o 0yfOffOffo-

фебателл