Энергетическая установка Советский патент 1982 года по МПК F01K3/14 

(5) ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Изобретение относится к теплоэнергетике, преимущественно, к ядерным энергетическим установкам электрических станций с тепловыми аккумуляторами. Сооружение таких установок необходимо для обеспечения маневренности электрической станции путем создания в период минимума электрической нагрузки, например, во время ночного провала графика, запаса питательной воды в тепловом аккумуляторе. Неравномерность графика электрической нагрузки требует снижения электрической мощности особенно в часы ночного npoвала нагрузки. Атомные электростанции (АЭС) имеют сравнительно низкую топливную составляющую стоимости отпускаемой электроэнергии и отличаются большими капитальными затратами в расчете на 1 кВт установленной мощности. Поэтому использование аккумулирования энергии на АЭС представляется особенно экономически эффективным. С другой стороны, если стоимость аккумулирующей установки в расчете на 1 кВт получаемой мощности меньше стоимости установленного кВт собственно АЭС, строительство ак кумуляторов на АЭС является экономически эффективным способом увеличения мощностей элект рос та нций. В этих условиях увеличение энергоемкости установок с аккумуляторами и снижение их стоимости приобретает особенно важное значение. Известны энергетические установки, содержащие, по меньшей мере, один паротурбинный контур с регенеративными подогревателями и аккумулятором питательной воды, подключенными по линии подачи холодного конденсата через насос к конденсатному баку, а аккумулятор соединен с парогенератором трактом подачи питательной воды с включенным в него питательным насосом. Принцип такой маневренной энергетической установки закгночается в 39 дующем. Во время зарядки увеличивается расход пара из регенеративных отборов турбины, тепло которого используют для подогрева конденсата, закачиваемого в аккумулятор. В этот период снижается электрическая мощность турбины. Конденсат, закачиваемый в аккумулятор, отбирается, например, из бака холодного конденсата, прокачивается через регенеративные теплообменНИКИ и при температуре питательной воды в;парогенераторе запасается в аккумуляторе. При разрядке горячую воду из аккумулятора питательным насосом подают в парогенератор. Это при водит к снижению расхода пара через отборы турбины и к увеличению ее электрической мощности tilК недостаткам таких установок относятся сравнительно низкая энергоемкость аккумулятора, так как вода в нем запасается при температуре, меньшей, чем температура насыщения в парогенератореу и, следовательно, имеет меньшее теплосодержание. Кроме того, питательный насос для подачи питатель ной воды из аккумулятора в парогенера тор работает в тяжелых условиях. Дело в том, что запасенная в верхней части аккумуляторе вода находится в состоянии насыщения и при недостаточной высоте подпора перед всасывающим патруб ком насоса возникают кавитационные яв ления , которые препятствуют нормальной работе и могут привести к разрушению его проточной части. Сальники насоса работают при высоких температурах и давлениях, что также снижает надежность эксплуатации энергетической установки. Сравнительно низкая энергоемкость требует заполнения акку мулятора большим объемом конденсата, что связано с увеличением габаритов установки. Целью изобретения является повышение энергоемкости и надежности. Для достижения цели установка снаб жена смесителем, установленным в трак те питательной воды перед питательным насосом и соединенным дополнительным трубопроводом с напорным участком линии подачи холодного конденсата. Установка может быть снабжена поверхностным теплообменником, включенным по нагреваемой среде в тракт подачи питательной воды за питательным насосом, а по грекицей среде между аккумулятором и смесителем. 54 Теплообменник может быть размещен внутри аккумулятора. Питательный насос при этом может быть выполнен водоструйным, активное сопло которого подключено к линии холодного конденсата. На фиг. 1 изображена общая схема энергетической установки; на фиг. 2 вариант схемы с включением поверхностного теплообменника; на фиг. 3 то же, с водоструйным питательным насосом; на фиг. 4 - то же, с поверхностным теплообменником, размещенным внутри аккумулятора. Энергетическая установка содержит паротурбинный контур, включающий последовательно соединенные по рабочему теплоносителю парогенератор 1, паропровод 2 острого пара, паровую турбину 3, конденсатор , конденсатный насос 5 и регенеративные подогреватели 6, подключенные трубопроводом 7 к парогенератору и трубопроводом 8 к аккумулятору 9 питательной воды, подключенному так же, как и подогреватели 6 линии 10 подачи холодного конденсата через насос 11 к конденсатному баку 12, а с парогенератором 1 аккумулятор 9 соединен трактом 13 подачи питательной воды, в который включен питательный насос 1. Перед питательным насосом Ц в тракт 13 подачи питательной воды включен смеситель 15 соединенный дополнительным трубопроводом 16 с напорным участком 17 линии подачи холодного конденсата после насоса 11. Трубопровод 18 соединяет конденсатор k и бак 12холодного конденсата, минуя насос 11. В дополнительный трубопровод 16 включен регулирующий орган 19- Аккумулятор 9 сообщен линией 20 с паропроводом 2 острого пара. Установка может быть снабжена поверхностным теплообменником 21, включенным по нагреваемой среде в тракт 13подачи питательной воды за питательным насосом 14, а по греющей - между аккумулятором 9 и смесителем 15. Теплообменник 21 может быть размещен внутри аккумулятора 9. Питательный насос 14 может быть выполнен водоструйным (фиг. 3). Тракт 13 питательной воды снабжен запорной арматурой 22 и 23, включенной соответственно во всасывающем (до смесителя 15) и напорном участках. Последний трубопроводом 24 с арматурой 25 сообщен с аккумулятором 9.

5976

Работа установки осуществляется следующим образом.

В режиме зарядки аккумулятора 9 холодный конденсат из конденсатного бака 12 насосом 11 по линии 10 поступа- s ет к регенеративным подогревателям 6, Увеличение расхода конденсата в подогревателях 6 приводит к увеличенному расходу пара в отборы и снижению мощности турбины. В парогенератор 1 при Ю этом поступает номинальный расход конденсата, а избыточная часть конденсата по трубопроводу 8 сливается в аккумулятор 9- Тракт 13 подачи питатель1ной воды в этом режиме перекрыт арма-15 турой 22 и 23. Для увеличения степени разгрузки установки часть холодного конденсата из бака 12 можно подавать по трубопроводу 2k в аккумулятор 9. При перекрытом трубопроводе 10весь20 холодный конденсат, минуя систему регенеративных подогревателей 6, подают в аккумулятор Э- В этом случае достигается максимальная степень разгрузки паровой турбины 3- Нагрев конденсата,И поступающего в аккумулятор 9 после ре;генеративных подогревателей 6 или непосредственно из бака 12 холодного кондейсата, производится паром, подаваемым от парогенератора 1 г1о линии 30

20.Аналогично производится зарядка

в случае выполнения установки с други1ми вариантами включения и выполнения питательного насоса .

В режиме разрядки трубопровод 8 ,, отключен от парогенератора 1 и от аккумулятора 9. Конденсат из конденсатора 4 поступает по трубопроводу 18 в бак 12 холодного конденсата. Линия 20 при разрядке остается открытой. На-4о сое 11 подает холодный конденсат к смесителю 15, который смешивается с горячей питательной .водой, поступающей из аккумулятора 9 и смесь при номинальной температуре питательной. 45 воды поступает к питательному насосу Т, который подает ее в парогенератор 1. Так как на этом режиме регенеративные отборы на подогреватели 6 отключены, расход пара через турбину 3 50 повышен и ее мощность увеличена. Во время разрядки трубопровод отклочен арматурой 25. В соответствии с вариантом (фиг. 2), когда в тракт 13 питательной воды включен теплообменник

21,греющая среда - горячая питательная вода из аккумулятора 9 сначала проходит через теплообменник 21, охлаждается, а затем поступает в смеси

)54

тель 15 и на всас насоса И, который в этом случае работает при температуре, меньшей,чем номинальная температура питательной воды.Температуру воды во всасывающем патрубке ниже температуры насыщения и поэтому надежность безаварийной работы насоса существенно повышается.i

В случае выполнения питательного насоса И водоструйным при разрядке насос 11 часть потока холодного конденсата подает в смеситель 15t где происходит смешениес горячей питательной водой из аккумулятора 9 и при более низкой температуре, чем в аккумуляторе 9, поток поступает на всас водоструйного насоса И (фиг. 3) Другую часть потока холодного конденсата подают к активному соплу этого же насоса И. .

Предварительное охлаждение питательной воды в смесителе 15 исключает возникновение кавитационных явлений в водоструйном насосе и также способствует увеличению надежности системы питания пароге.нератора 1 в режиме разрядки. Распределение потоков холодного конденсата, поступающих к водоструйному насосу t и смесителю 15, при разрядке необходимо регулировать с помощью регулирующего органа 19.

Использование предлагаемой схемы позволяет повысить энергоемкость аккумулятора бла1одаря возможности повышения температуры запасенного конденсата выше температуры питательной воды, необходимой для парогенератора или реактора в случае использования изобретения в одноконтурной ядерной энергетической установке. В этом случае повышается аварийная безопасность так как при отключении турбины пар некоторое время может поступать в объем аккумулятора, что увеличивает возможность ликвидации последствий аварии.

Изобретение позволяет снизить температуру питательной воды, поступающей в насос, что снижает стоимость и повышает надежность работы энергетической установки и ее маневренность.

Формула изобретения

1. Энергетическая установка, содержащая по меньшей мере один паротурбинный контур с регенеративными подогре79761

вателями и аккумулятором питательной воды, подключенными по линии подачи холодного конденсата через насос к конденсатному баку, причем аккумулятор соединен с парогенератором трак- 5 том подачи питательной воды с включенным в него питательным насосом, отличающаяся тем, что, с целью повышения энергоемкости и надежности, она 1,набжеиа смесителем, установлен- О ным в тракте питательной воды перед Питательным насосом и соединенным дополнительным трубопроводом с напорным участком линии подачи холодного конденсата.15

2. Установка по п, 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабжена поверхностным теплообменником, включенным по нагреваемой среде в тракт по1уууу 1 Г

158

дачи питательной воды за питательным насосом, а по греющей среде - между аккумулятором и смесителем.

3. Установка по п, 1, отличающаяся тем, что питательный насос выполнен водоструйным, активное сопло которого подключено к линии подачи холодного конденсата за ее насосом.

t. Установка по пп. 1 и 2, о т личающаяся тем, что теплообменник размещен внутри аккумулятора питательной воды.

Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе .

1, Воронков М. Е., Саргсян Р. М. и Чеховский В, М. Аккумуляторы тепла в энергетике.-.Атомная техника за руг бежом, М., Атомиздат, 1980, № Э, с. k

ZLJ Я

а чхУ

ФтЗ