Способ работы паротурбинной теплоэлектроцентрали и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к паротурбинным теплоэлектроцентралям (ТЭЦ), и предназначено для увеличения экономичности и маневренности промышленных и отопительных ТЭЦ большой мощности на закритические параметры пара. При работе паротурбинной ТЭЦ осуществляется многоступенчатый перегрев пара турбины и нагрев сетевой воды для системы теплоснабжения в дополнительном сетевом подогревателе с помощью промежуточного теплоносителя. В качестве промежуточного теплоносителя может быть использован пар, газ или расплав металла. Паротурбинная ТЭЦ содержит котел, соединенный трубопроводом с турбиной, имеющей часть высокого давления, части среднего давления и часть низкого давления, которая соединена с электрогенератором и конденсатором. Каждая часть турбины имеет свой перегреватель пара, обогреваемый теплоносителем промежуточного контура, подключенного к перегревателю котла. К турбине подключен через теплофикационный отбор пара основной сетевой подогреватель для нагрева обратной сетевой воды системы теплоснабжения, к трубопроводу которой подключен дополнительный сетевой подогреватель, где сетевая вода нагревается теплоносителем промежуточного контура. Изобретение позволяет повысить маневренные свойства работы ТЭЦ, сократить капитальные вложения в ее строительство, повысить КПД электростанции. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к паротурбинным теплоэлектроцентралям (ТЭЦ), и предназначено для увеличения экономичности и маневренности промышленных и отопительных ТЭЦ большой мощности на закритические параметры пара.

Известна теплофикационная установка (А.с. СССР №1211423, Бюл. №6, 1981), содержащая котел с промежуточными пароперегревателями, турбину, блочные сетевые подогреватели, включенные параллельно по сетевой воде между прямой и обратной магистралями, аккумулятор сетевой воды, пиковый подогреватель, подключенный по пару к горячим и холодным ниткам промежуточных пароперегревателей, а по сетевой воде посредством дополнительных трубопроводов - к прямой магистрали сетевой воды, редукционно-охладительную установку (РОУ). Способ работы теплофикационной установки заключается в генерации пара в котле, его последующем регулируемом отборе с турбины для подогрева сетевой воды в блочных сетевых подогревателях. При отключении блочных подогревателей сетевую воду подают из аккумулятора в пиковый подогреватель, который питается острым паром от редукционно-охладительной установки, и затем нагретую до необходимой температуры сетевую воду направляют потребителю.

Недостатком описанного способа работы и устройства теплофикационной установки является низкая экономичность и маневренность при больших капиталовложениях в строительство станции.

Известен способ разгрузки паротурбинной ТЭЦ (А.с. СССР №992752, Бюл. №4, 1983) путем нагрева сетевой воды острым паром котла через редукционно-охладительную установку в дополнительном сетевом подогревателе при снижении теплофикационного отбора пара с турбины.

Однако в результате дросселирования пара с помощью редукционно-охладительной установки резко уменьшается эффективность работы ТЭЦ, т.к. этот процесс ведется без производства электроэнергии.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является паротурбинная установка (Заявка ФРГ №3110364, 1982), содержащая котел с перегревателем, турбину, пароперегреватели турбины, при этом перегреватель котла и пароперегреватели турбины включены в контур промежуточного перегрева котла и турбины с нагнетателем. Способ работы установки заключается в выработке пара в котле, его расширении в турбине с многократным дополнительным подогревом промежуточными пароперегревателями турбины за счет теплоты теплоносителя, циркулирующего в контуре промежуточного перегрева котла и турбины. При этом пар, вращая лопасти турбины, выполняет механическую работу, которая в электрогенераторе преобразуется в электрическую. Таким образом, способ обеспечивает производство электрической энергии с повышенным КПД паротурбинного цикла.

Недостатком данного технического решения является отсутствие выработки тепловой энергии для системы теплоснабжения и работа паротурбинной установки в базовом режиме графика электрической нагрузки без маневренных свойств энергоблока.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение экономичности и маневренности работы паротурбинной ТЭЦ.

Техническим результатом является повышение КПД цикла паротурбинной ТЭЦ за счет использования многоступенчатого промперегрева пара турбины с нагревом сетевой воды в дополнительном сетевом подогревателе теплоносителем контура промперегрева котла и турбины.

Поставленная задача решается тем, что в способе работы паротурбинной ТЭЦ, включающем генерацию пара в паровом котле ТЭЦ, его расширение в паровой турбине с одновременным ступенчатым перегревом за счет теплоты промежуточного теплоносителя, циркулирующего в контуре промежуточного перегрева котла и турбины, выработку механической энергии с ее преобразованием в электрическую в электрогенераторе, регенерацию конденсата отработанного пара турбины, согласно предлагаемому решению, осуществляют нагрев сетевой воды в основном и/или дополнительном подогревателях в зависимости от температурного графика тепловой сети и графика электрической нагрузки ТЭЦ, при этом для нагрева сетевой воды в основном подогревателе используют пар из теплофикационного отбора турбины, а для нагрева сетевой воды в дополнительном подогревателе - теплоту промежуточного теплоносителя, циркулирующего в контуре промежуточного перегрева котла и турбины. В качестве промежуточного теплоносителя может быть использован пар, газ или расплав металла.

Паротурбинная ТЭЦ для реализации описанного способа включает паровой котел, подсоединенную к нему посредством паропровода паровую турбину, содержащую установленные на одном валу и последовательно соединенные часть высокого давления, две части среднего давления и часть низкого давления; контур промежуточного перегрева котла и турбины, содержащий нагнетатель, перегреватель котла и включенные между частями турбины промежуточные пароперегреватели; при этом часть низкого давления паровой турбины снабжена теплофикационным отбором пара и соединена с электрогенератором и конденсатором, который связан с паровым котлом через систему регенеративного подогрева питательной воды. Согласно предлагаемому решению паротурбинная ТЭЦ содержит основной подогреватель сетевой воды, соединенный через запорный орган с теплофикационным отбором пара турбины, и дополнительный подогреватель сетевой воды, выполненный с возможностью включения в контур промежуточного перегрева котла и турбины посредством запорной арматуры, при этом выход основного сетевого подогревателя подключен по сетевой воде ко входу дополнительного сетевого подогревателя через дополнительный запорный орган и соединен с прямой магистралью сетевой воды дополнительным трубопроводом с запорным органом.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема работы паротурбинной ТЭЦ.

Позициями на чертеже обозначены: 1 - паровой котел, 2 - паропровод, 3 - паровая турбина, 4 - часть высокого давления турбины, 5, 6 - части среднего давления турбины, 7 - часть низкого давления турбины, 8 -электрогенератор, 9 - конденсатор, 10 - теплофикационный отбор пара, 11-16 - задвижки, 17 - основной подогреватель сетевой воды, 18 - обратная магистраль сетевой воды, 19 - дополнительный подогреватель сетевой воды, 20 - контур промежуточного перегрева котла и турбины, 21 - нагнетатель, 22 - перегреватель котла, 23 - пароперегреватель турбины, 24 - прямая магистраль сетевой воды.

Паротурбинная ТЭЦ включает паровой котел 1, соединенный паропроводом 2 с паровой турбиной 3, имеющей часть высокого давления 4, две части среднего давления 5, 6 и часть низкого давления 7, установленные на одном общем валу турбины. Турбина 3 соединена с электрогенератором 8 и конденсатором 9, связанным с котлом 1 через систему регенеративного подогрева питательной воды, включающую последовательно соединенные конденсатный насос, подогреватель низкого давления, деаэратор, питательный насос и подогреватель высокого давления (не показано). Между частями турбины 3 установлены пароперегреватели турбины 23 контура промежуточного перегрева котла и турбины 20, содержащего нагнетатель 21. Между обратной 18 и прямой 24 магистралями сетевой воды последовательно включены основной 17 и дополнительный 19 подогреватели сетевой воды, при этом основной подогреватель сетевой воды 17 через задвижку 11 подключен к теплофикационному отбору пара 10 части низкого давления 7 турбины, а дополнительный подогреватель 19 с помощью дополнительных трубопроводов с задвижками 14, 15 параллельно включен в контур промежуточного перегрева котла и турбины 20. Между точками включения дополнительных трубопроводов в контуре промежуточного перегрева котла и турбины 20 размещен запорный орган 16. Выход основного подогревателя сетевой воды 17 соединен по сетевой воде со входом дополнительного подогревателя сетевой воды 19 через задвижку 12 и связан с прямой магистралью сетевой воды 24 посредством дополнительного трубопровода с задвижкой 13, при этом одна из точек включения дополнительного трубопровода (вход трубопровода) расположена между основным подогревателем 17 и задвижкой 12, вторая (выход трубопровода) - после дополнительного подогревателя 19 по направлению движения сетевой воды.

Паротурбинная ТЭЦ работает следующим образом.

Пар, генерируемый в котле 1, по паропроводу 2 последовательно поступает для расширения на части высокого 4, среднего 5, 6 и низкого 7 давления паровой турбины 3, между которыми установлены пароперегреватели турбины 23, служащие для нагрева пара в частях турбины за счет теплоносителя, циркулирующего в контуре промперегрева котла и турбины 20 и нагретого в перегревателе котла 22. В результате через последние части турбины проходит сухой насыщенный пар. После выхода из турбины, отработанный пар поступает в конденсатор 9, где происходит его конденсация. Конденсат отработавшего в турбине пара при помощи конденсатного насоса проходит через подогреватель низкого давления в деаэратор. Из деаэратора питательный насос подает воду через подогреватель высокого давления в паровой котел 1.

В зависимости от температурного графика тепловой сети и графика электрической нагрузки теплоэлектроцентраль может работать в нескольких режима.

Разгрузка паротурбинной ТЭЦ, работающей по электрическому графику нагрузки, по электрической мощности при заданном отпуске теплоты в систему теплоснабжения, например, в ночное время, производится путем снижения выработки электроэнергии паром теплофикационного отбора 10 и нагрева сетевой воды в дополнительном сетевом подогревателе 19 за счет теплоты промежуточного теплоносителя, циркулирующего в контуре промперегрева котла и турбины 20. В этом случае снижают температуру сетевой воды, для чего уменьшают подачу пара с котла 1 через паропровод 2 на турбину 3, снижая электрическую нагрузку на электрогенераторе 8. При постоянном пропуске пара в конденсатор 9 уменьшают теплофикационный отбор пара 10, закрывая задвижку 11 на основной сетевой подогреватель 17.

Для нагрева сетевой воды в соответствии с температурным графиком тепловой сети в обратной магистрали сетевой воды 18 открывают задвижку 12, закрывают задвижку 13 и направляют сетевую воду в дополнительный сетевой подогреватель 19, где осуществляют ее нагрев промежуточным теплоносителем, циркулирующем в контуре промперегрева котла и турбины 20 при открытых задвижках 14, 15 и закрытой задвижке 16. Охлажденный в дополнительном подогревателе сетевой воды 19 промежуточный теплоноситель по контуру промперегрева котла и турбины 20 направляется для последующего нагрева нагнетателем 21 в перегреватель котла 22. Нагретая сетевая вода из дополнительного сетевого подогревателя 19 направляется в систему теплоснабжения.

При восстановлении электрической нагрузки на паротурбинной ТЭЦ до номинальных значений производят увеличение теплофикационного отбора пара 10 на основной сетевой подогреватель 17, открывая задвижку 11. При этом на обратной магистрали сетевой воды, открывая задвижки 13, 16 и закрывая задвижки 12, 14, 15 отключают дополнительный сетевой подогреватель 19 по сетевой воде от контура промперегрева котла и турбины 20.

При необходимости максимального нагрева сетевой воды (например, в зимнее время) нагрев воды осуществляют в основном 17 и дополнительном 19 подогревателях, открывая при этом задвижки 11, 12, 15, 14 и закрывая задвижки 13 и 16.

Описанный способ работы паротурбинной ТЭЦ обладает более высокой экономичностью и маневренностью за счет использования многоступенчатого промперегрева пара турбины и уменьшения влажности пара в части низкого давления турбины. Маневренность работы ТЭЦ обусловлена возможностью нагрева сетевой воды в дополнительном сетевом подогревателе теплоносителем, циркулирующем в контуре промежуточного перегрева котла и турбины, при снижении теплофикационного отбора пара турбины на основной сетевой подогреватель. Использование предлагаемого технического решения позволит сократить капитальные вложения в строительство ТЭЦ за счет уменьшения количества труб и гидравлических сопротивлений промежуточного контура с повышением КПД электростанции.

1. Способ работы паротурбинной ТЭЦ, включающий генерацию пара в паровом котле теплоэлектроцентрали, его расширение в паровой турбине с одновременным ступенчатым перегревом за счет теплоты промежуточного теплоносителя, циркулирующего в контуре промежуточного перегрева котла и турбины, выработку механической энергии с ее преобразованием в электрическую в электрогенераторе, регенерацию конденсата отработанного пара турбины, отличающийся тем, что осуществляют нагрев сетевой воды в основном и/или дополнительном подогревателях в зависимости от температурного графика тепловой сети и графика электрической нагрузки ТЭЦ, при этом для нагрева сетевой воды в основном подогревателе используют пар из теплофикационного отбора турбины, а для нагрева сетевой воды в дополнительном подогревателе - теплоту промежуточного теплоносителя, циркулирующего в контуре промежуточного перегрева котла и турбины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве промежуточного теплоносителя используют пар, газ или расплав металла.

3. Паротурбинная ТЭЦ для осуществления способа по п.1, включающая паровой котел, подсоединенную к нему посредством паропровода паровую турбину, содержащую установленные на одном валу и последовательно соединенные часть высокого давления, две части среднего давления и часть низкого давления, контур промежуточного перегрева котла и турбины, содержащий нагнетатель, перегреватель котла и включенные между частями турбины промежуточные пароперегреватели, при этом часть низкого давления паровой турбины соединена с электрогенератором, конденсатором и снабжена теплофикационным отбором пара, конденсатор связан с паровым котлом через систему регенеративного подогрева питательной воды, отличающаяся тем, что содержит основной подогреватель сетевой воды, соединенный через запорный орган с теплофикационным отбором пара турбины, и дополнительный подогреватель сетевой воды, выполненный с возможностью включения в контур промперегрева котла и турбины посредством запорной арматуры, при этом выход основного сетевого подогревателя подключен по сетевой воде ко входу дополнительного сетевого подогревателя через дополнительный запорный орган и соединен с прямой магистралью сетевой воды дополнительным трубопроводом с запорным органом.