Способ работы паротурбинной теплоэлектроцентрали с газотурбинной установкой

Изобретение относится к области энергетики, а точнее к способам модернизации существующих паротурбинных теплоэлектроцентралей. Способ работы паротурбинной теплоэлектроцентрали с газотурбинной установкой со ступенчатым расширением продуктов сгорания и промежуточным подводом тепла топлива заключается в том, что утилизируют теплоту расширившихся в газотурбинном блоке продуктов сгорания, генерируют пар высокого давления и расширяют его в паровых турбинах теплоэлектроцентрали, для выработки пара высокого давления используют питательную воду, деаэрированную в теплоэлектроцентрали, при этом питательную воду дополнительно деаэрируют вакуумным способом, конденсат пара паровых турбин теплоэлектроцентрали делят на два потока, один направляют непосредственно на вакуумную деаэрацию, а второй подогревают в подогревателях низкого давления паровых турбин, деаэрируют при повышенном давлении и применяют ее в качестве греющего агента для вакуумной деаэрации питательной воды. Изобретение позволяет обеспечить повышение мощности и экономичности теплоэлектроцентрали при умеренных капитальных затратах. 2 ил.

 

Способ работы паротурбинной теплоэлектроцентрали с газотурбинной установкой относится к области энергетики, а точнее к способам модернизации существующих паротурбинных теплоэлектроцентралей.

Известен способ работы паротурбинной теплоэлектроцентрали, надстроенной энергетическим газотурбинным блоком, согласно которому теплоту сбросных газов газотурбинной установки используют в паровом котле-утилизаторе для генерации пара двух давлений. Пар высокого давления из котла-утилизатора подают в теплофикационную паровую турбину теплоэлектроцентрали, имеющую пониженные, относительно стандартных, начальные параметры пара. Пар из теплофикационных отборов турбины используют для покрытия тепловых нагрузок потребителей. Пар низкого давления из котла-утилизатора направляют для деаэрации питательной воды (Доклад Г.Г.Ольховского и П.А.Березинца «Техническое перевооружение газомазутных ТЭЦ с использованием газотурбинных и парогазовых технологий» на международной конференции «Эффективное оборудование и новые технологии - в российскую тепловую энергетику» - «Энерго-пресс» №2 (372, 11.01.02 г.)).

При данном способе работы теплофикационной парогазовой установки необходимо применение котла-утилизатора с циклом двух давлений пара и специальной паровой турбины, имеющей более низкие начальные параметры пара (7-8 МПа, 480-510°С), чем стандартные (13 МПа, 555°С) параметры пара действующих паротурбинных ТЭЦ.

Наиболее близким по технической сути является способ парогазовой установки с параллельной схемой работы на докритических параметрах пара (См. журнал Газотурбинные технологии, май-июнь 2003 г., стр.2-4, статья С.Цанева, В.Бурова, М.Соколова «Парогазовые установки с параллельной схемой работы на докритических параметрах пара»).

Данная парогазовая установка предназначена для технического перевооружения действующих паротурбинных установок, в том числе и теплофикационного типа, устанавливаемых на теплоэлектростанциях. Применение ее для технического перевооружения существующих низко экономичных паротурбинных электростанций актуально, как эффективное средство значительного улучшения показателей их тепловой экономичности и экологичности.

В то же время их применение возможно для сочетания газотурбинной установки с котлом-утилизатором и пылеугольной паротурбинной тепловой электростанцией.

В данной установке в парогенераторе вырабатывают пар стандартных параметров, подают в главный паропровод базовой паротурбинной установки. При этом в котел-утилизатор подают питательную воду из базовой паротурбинной установи с высоким давлением и температурой, что приводит к повышенным температурам после паровой части котла-утилизатора, снижению его КПД

Задачей предлагаемого технического решения является разработка способа работы теплоэлектроцентрали с энергетическим газотурбинным блоком, позволяющего обеспечить повышение мощности и экономичности теплоэлектроцентрали при умеренных капитальных затратах.

Поставленная задача решается за счет способа работы паротурбинной теплоэлектроцентрали с газотурбинной установкой со ступенчатым расширением продуктов сгорания и промежуточным подводом тепла топлива, согласно которому утилизируют теплоту расширившихся в газотурбинном блоке продуктов сгорания, генерируют пар высокого давления и расширяют его в паровых турбинах теплоэлектроцентрали, для выработки пара высокого давления используют питательную воду, деаэрированную в теплоэлектроцентрали, при этом питательную воду дополнительно деаэрируют вакуумным способом, конденсат пара паровых турбин теплоэлектроцентрали делят на два потока, один направляют непосредственно на вакуумную деаэрацию, а второй подогревают в подогревателях низкого давления паровых турбин, деаэрируют при повышенном давлении и применяют ее в качестве греющего агента для вакуумной деаэрации питательной воды.

Дополнительная вакуумная деаэрация питательной воды при температуре порядка 50-60°С позволяет увеличить генерацию пара высокого давления в котле-утилизаторе, далее расширяемого в паровых турбинах теплоэлектроцентрали, повысить КПД парового котла-утилизатора и тепловую экономичность теплоэлектроцентрали.

Разделение конденсата пара паровых турбин теплоэлектроцентрали на два потока, один из которых подогревают в подогревателях низкого давления паровых турбин, деаэрируют при повышенном давлении и используют в качестве греющего агента для вакуумной деаэрации питательной воды, позволяет в теплоэлектроцентрали увеличить выработку электроэнергии на тепловом потреблении и повысить ее тепловую экономичность.

Уменьшение температуры газа на выходе из парового котла-утилизатора за счет снижения температуры питательной воды при ее вакуумной деаэрации до 50-60°С позволяет снизить тепловую мощность газоводяного подогревателя в котле-утилизаторе, за счет чего имеется возможность уменьшить вытеснение нагрузки теплофикационных отборов паровых турбин базовой теплоэлектроцентрали при подогреве сетевой воды теплосети в газоводяном подогревателе котла-утилизатора, повысить электрическую мощность и тепловую экономичность модернизируемой теплоэлектроцентрали.

На чертежах, поясняющих предлагаемый способ, на фиг.1 показана блок-схема паротурбинной теплоэлектроцентрали надстроенной энергетическим газотурбинным блоком, на фиг.2 приведена принципиальная схема.

Блок-схема на фиг.1 состоит из трех блоков: теплоэлектроцентрали 1, энергетического газотурбинного блока 2, блока утилизации тепла газотурбинной установки 3.

На фиг.2 показана принципиальная схема теплоэлектроцентрали надстроенной энергетическим газотурбинным блоком.

Теплоэлектроцентраль 1 включает: главный паропровод 17, теплофикационную паровую турбину 18, электрогенератор 19, паровой котел 20, деаэратор высокого давления 21, регенеративные подогреватели низкого давления 22, трубопровод прямой 23 и трубопровод 24 обратной сетевой воды, трубопровод основного конденсата 25, вакуумный деаэратор 26, трубопровод подогретого конденсата 27, питательный насос 28, трубопровод питательной воды 29, трубопроводы охлажденной 30 и подогретой 31 сетевой воды.

Энергетический газотурбинный блок 2 включает: воздушный компрессор 4, камеру сгорания высокого давления 5, газовую турбину высокого давления 6, камеру сгорания низкого давления 7, газовую турбину низкого давления 8, электрогенератор 9, выхлопной газопровод 10.

Блок утилизации тепла газотурбинной установки 3 включает: котел-утилизатор 11, содержащий пароперегреватель 12, испаритель и водяной экономайзер 14, газоводяной подогреватель 15, паропровод высокого давления 13, выхлопной газоход 16.

Предлагаемый способ работы теплоэлектроцентрали с газотурбинной установкой со ступенчатым расширением продуктов сгорания и промежуточным подводом тепла осуществляют следующим образом.

Перегретый пар высокого давления вырабатывают в котлоагрегате 20 теплоэлектроцентрали 1, по главному паропроводу 17 подводят и расширяют его в теплофикационной паровой турбине 18, полезную работу паровой турбины 18 используют для выработки электроэнергии в электрогенераторе 19. В деаэраторе высокого давления 21 деаэрируют питательную воду и подают ее часть в котельный агрегат 20. Конденсат пара паровых турбин 18 теплоэлектроцентрали разделяют на две части. Первую часть этого потока через регенеративные подогреватели низкого давления 22 подают в деаэратор высокого давления 21. Вторую его часть по трубопроводу основного конденсата 25 подают на вход в вакуумный деаэратор 26. В качестве греющего потока в вакуумном деаэраторе 26 используют деаэрированную воду, поступающую из деаэратора высокого давления 21 по трубопроводу подогретого конденсата 27. Деаэрированную воду из вакуумного деаэратора 26, имеющую температуру порядка 50-60°С, с помощью питательного насоса 28 подают по трубопроводу питательной воды 29 в водяной экономайзер 14 котла-утилизатора 11 блока утилизации тепла газотурбинной установки 3.

Часть обратной сетевой воды теплоэлектроцентрали из трубопровода обратной сетевой воды 24 по трубопроводу охлажденной сетевой воды 30 подают в газоводяной подогреватель 15 блока утилизации тепла газотурбинной установки 3, подогревают ее и по трубопроводу подогретой сетевой воды 31 подводят в трубопровод прямой сетевой воды 23 теплоэлектроцентрали 1. Перегретый в пароперегревателе 12 котла-утилизатора 11 пар высокого давления по паропроводу высокого давления 13 направляют в главный паропровод 17 теплоэлектроцентравли 1. Охлажденные продукты сгорания из котла-утилизатора 11 по выхлопному газоходу 16 отводят в атмосферу.

В компрессоре 4 энергетического газотурбинного блока 2 сжимают атмосферный воздух, направляют его в камеру сгорания высокого давления 5 и сжигают в нем подводимое топливо. Продукты сгорания топлива последовательно ступенчато расширяют в газовых турбинах высокого 6 и низкого давления 8. Полезную работу газовой турбины высокого давления 6 используют для сжатия воздуха в компрессоре 4. К продуктам сгорания топлива, отработавшим в газовой турбине высокого давления 6 в камеру сгорания низкого давления 7, подводят дополнительное тепло топлива и расширяют их в газовой турбине низкого давления 8, которую используют для привода электрогенератора 19 и выработки электроэнергии. Продукты сгорания, расширившиеся в газовой турбине низкого давления 8, по выхлопному газопроводу 10 подают в котел-утилизатор 11 блока утилизации теплоты парогазовой смеси 3.

Теплоту продуктов сгорания утилизируют для выработки перегретого пара высокого давления в парогенераторе 11 и для подогрева сетевой воды теплосети в газоводяном подогревателе 15.

Предлагаемый способ работы теплоэлектроцентрали, надстроенной энергетическим газотурбинным блоком, имеет преимущества как перед известными аналогами, так и перед прототипом и обеспечивает повышение мощности, тепловой экономичности и снижение затрат в модернизацию теплоэлектроцентрали.

Способ работы паротурбинной теплоэлектроцентрали с газотурбинной установкой со ступенчатым расширением продуктов сгорания и промежуточным подводом тепла топлива, согласно которому утилизируют теплоту расширившихся в газотурбинном блоке продуктов сгорания, генерируют пар высокого давления и расширяют его в паровых турбинах теплоэлектроцентрали, для выработки пара высокого давления используют питательную воду, деаэрированную в теплоэлектроцентрали, при этом питательную воду дополнительно деаэрируют вакуумным способом, конденсат пара паровых турбин теплоэлектроцентрали делят на два потока, один направляют непосредственно на вакуумную деаэрацию, а второй подогревают в подогревателях низкого давления паровых турбин, деаэрируют при повышенном давлении и применяют ее в качестве греющего агента для вакуумной деаэрации питательной воды