Способ интенсификации конденсации пара в конденсаторе паротурбинной установки

Авторы патента:

Куршаков Александр Валентинович (RU)

F01K13 - Общая компоновка или общие технологические схемы силовых установок

Владельцы патента RU 2492332:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (RU)

Изобретение относится к энергетике. Способ интенсификации конденсации пара в конденсаторе паротурбинной установки, заключающийся в том, что при эксплуатации, состоящей из чередующихся режимов работы и регламентных работ паротурбинной установки, в режиме работы при подаче пара от парогенератора, включающего паровую турбину, вал которой соединен с генератором, приводимую в действие указанным паром и образующую влажный пар, и конденсатор, в режиме регламентных работ отключают подачу пара от парогенератора, проводят остановку турбины и генератора, гидравлическое отключение конденсатора от турбины, циркуляционного насоса, системы оборотного водоснабжения. Подключают внешний источник пара, источник горячей химически обессоленной воды и систему оборотного водоснабжения к конденсатору. Подключают установку приготовления поверхностно-активного вещества (ПАВ), к которой подключен источник ПАВ, источник химически обессоленной воды и источник пара. В режиме регламентных работ формируют на внешней металлической поверхности трубок моно- или полимолекулярную пленку октадециламина. Изобретение позволяет повысить эффективность конденсации пара и КПД паротурбинной установки за счет обеспечения наилучших условий для конденсации пара. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в конденсаторах паротурбинных энергетических установок тепловых и атомных электростанций.

Известен горизонтальный кожухотрубный конденсатор (см. авт. свид. SU №1044939 А, МПК F28B 1/00, опубл. 30.09.1983), содержащий пучок охлаждающих трубок, внутри которых циркулирует холодная вода, а на их внешней поверхности происходит конденсация пара. Для интенсификации конденсации пара каждая трубка покрыта капиллярно-пористым материалом и снабжена конденсатоотводчиком. Капиллярно-пористый материал по внутренним капиллярным каналам направляет воду на конденсатоотводчик и тем самым способствует уменьшению толщины препятствующей теплообмену водяной пленки, образующейся на внешней поверхности трубки. Данное решение выбрано в качестве прототипа заявленного изобретения.

Недостаток известного решения состоит в том, что внешняя поверхность трубки остается покрытой снижающим эффективность теплообмена слоем воды.

Наиболее близким по технической сущности является «Способ и устройство для интенсификации конденсации пара в паротурбинном энергогенерирующем блоке» (см. патент RU №2185517 С2, МПК F01K 13/02, опубл. 22.01.1997), заключающийся в том, что в период эксплуатации паротурбинной установки в режиме работы при подаче пара от парогенератора, включающего паровую турбину, приводимую в действие указанным паром и образующую отходящий пар, представляющий собой влажный пар, и конденсатор, включающий множество теплообменных труб, для интенсификации конденсации пара создают внутри соединительного канала, который соединяет паровую турбину и конденсатор, электрическое поле так, что указанное электрическое поле находится на пути движения отходящего влажного пара турбины. Электрически заряженные капли воды, содержащиеся в указанном отходящем паре турбины, отклоняются указанным электрическим полем, что изменяет течение указанного отходящего пара турбины и снижает турбулентность, и разрушаются, образуя множество мелких капелек, которые служат зародышами для внутренней конденсации, что обеспечивает интенсификацию теплообмена в конденсаторе и увеличивает выработку энергии указанным генерирующим блоком.

Недостаток известного решения состоит в том, что известный способ снижает диаметр капель воды, при этом принципиально не изменяет процесс конденсации, который остается пленочным.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности конденсации пара и повышение КПД паротурбинной установки за счет обеспечения наилучших условий для конденсации пара, что может быть достигнуто путем интенсификации теплообмена между паровой и водяной сторонами конденсатора.

Это достигается тем, что известный способ интенсификации конденсации пара в паротурбинной установке при эксплуатации, заключается в том, что при эксплуатации, состоящей из чередующихся режимов работы и регламентных работ паротурбинной установки, в режиме работы при подаче пара от парогенератора, включающего паровую турбину, вал которой соединен с генератором, приводимую в действие указанным паром и образующую влажный пар, и конденсатор, включающий теплообменные трубы, внутри которых циркулирует холодная вода по контуру конденсатор - система оборотного водоснабжения, образующийся на внешних поверхностях трубок конденсат возвращается в пароводяной контур паротурбинной установки насосом, затем переводят на режим регламентных работ путем отключения подачи пара от парогенератора, остановки турбины и генератора, гидравлических отключений конденсатора от турбины, циркуляционного насоса, системы оборотного водоснабжения, в режиме регламентных работ осуществляют подключение внешнего источника пара и источника горячей химически обессоленной воды к конденсатору, подключают установку приготовления эмульсии поверхностно-активных веществ (ПАВ) к линии подключения источника пара к конденсатору, осуществляют формирование на внешней металлической поверхности трубок моно- или полимолекулярной пленки октадециламина путем ввода смешанной и подогретой водной эмульсии ПАВ в паровую среду с температурой 120°C и выше, подаваемой в конденсатор.

Кроме того, для подогрева водной эмульсии ПАВ используют пар.

Дополнительно предварительно перед подачей пара трубное пространство конденсатора заполняют обессоленной водой с температурой 60-95°C.

Сущность способа поясняется чертежом, где представлена блок-схема паротурбинной установки.

Установка для реализации способа интенсификации пара в конденсаторе паротурбинной установки содержит котел 1, выход которого соединен с турбиной 2, первый выход которой соединен с генератором 3, второй выход соединен с первым входом конденсатора 4, первый выход которого соединен с системой оборотного водоснабжения 5, второй выход соединен с насосом, третий выход с атмосферой, выход насоса 6 соединен с котлом 1, внешний источник пара 7 соединен первым выходом с конденсатором 4, вторым выходом с первым входом установки приготовления эмульсии 8, второй вход которой соединен с источником ПАВ 9, третий вход соединен с источником химически обессоленной воды, выход соединен с линией соединения первого выхода источника пара и второго входа в конденсатор 4, третий вход которого соединен с источников горячей химически обессоленной воды, четвертый вход - с системой оборотного водоснабжения 5.

Способ интенсификации пара в конденсаторе паротурбинной установки заключается в том, что в период эксплуатации паротурбинной установки в режиме работы при подаче пара от парогенератора 1, энергия для работы которого может быть получена, например, от сжигания углеводородного топлива либо от ядерных реакций, турбина 2, приводимая в действие указанным паром и образующая влажный пар, поступающий в конденсатор 4, включающий множество теплообменных труб, заключенных в корпус, внутри которых циркулирует холодная вода по контуру конденсатор - система оборотного водоснабжения 5, образующийся на внешних поверхностях трубок конденсат стекает вниз и возвращается в пароводяной контур паротурбинной установки при помощи насоса 6, затем переводят на режим регламентных работ путем отключения подачи пара от парогенератора 1, остановки турбины 2 и генератора 3, гидравлических отключений конденсатора 4 от турбины 2, циркуляционного насоса 6, системы оборотного водоснабжения 5. Осуществляют подключение внешнего источника пара 7, источника горячей химически обессоленной воды 11 и системы оборотного водоснабжения 5 к конденсатору 4. Подключают установку приготовления ПАВ 8, к которой подключают источник ПАВ 9, источник химически обессоленной воды 10 и источник пара 7, к линии подключения источника пара 7 к конденсатору 4. В режиме регламентных работ осуществляют формирование на внешней металлической поверхности трубок моно- или полимолекулярной пленки октадециламина за счет обеспечения его адсорбции из паровой среды, содержащей молекулы ПАВ. Для этого в конденсатор 4 подают из источника пара 7 разогретый до температуры 120°C и выше пар, в который путем разбрызгивания дозируют водную эмульсию октадециламина, предварительно приготовленную в установке приготовления эмульсии 8. В качестве источника пара может быть использован коллектор сброса пара от БРОУ. Для приготовления эмульсии в установку 8 подают ПАВ из источника ПАВ 9 и химически обессоленную воду из источника химически обессоленной воды 10. В установке 8 обеспечивается образование водной эмульсии ПАВ за счет смешения специальным образом ПАВ и воды, а также их нагрев за счет подведенного из источника пара 7 пара.

Рабочая среда в виде двухкомпонентной среды «водяной пар+водная эмульсия ПАВ» поступает в конденсатор 4, где происходит конденсация пара и адсорбция молекул ПАВ на наружных поверхностях трубок конденсатора. Процесс подачи и конденсации рабочей среды производят не менее 10 часов. Отработавшая среда сбрасывается в систему оборотного водоснабжения 5.

Эффективная адсорбция октадециламина возможна при температуре поверхности, превышающей температуру его плавления, составляющую 60°C, кроме того, пучок трубок имеет сложную форму, и концентрация октадециламина в разных частях пучка может различаться. В результате проведенных экспериментов было установлено, что наилучшие условия для адсорбции октадециламина обеспечиваются при подогреве трубок изнутри. Для этого из источника горячей химически обессоленной воды 11 подают нагретую до 60-85°C воду. Верхняя граница данного диапазона определяется устойчивостью трубок к температурным воздействиям и минимизацией соответствующих деформаций.

Капли эмульсии оседают на трубках конденсатора и молекулы октадециламина адсорбируются на их поверхности. Для обеспечения герметичности конструкции конденсатора давление пара в конденсаторе не должно превышать атмосферное давление более чем в 1,1 раза (0,11 МПа).

В результате придания внешней поверхности трубок водоотталкивающего свойства достигается переход от пленочного характера конденсации пара к капельному, который не вызывает возникновения естественной преграды теплообмену и, таким образом, повышает эффективность конденсации пара. Как указывалось выше, более эффективная конденсация пара углубляет вакуум на выходе из турбины, что в результате повышает ее КПД.

Гидрофобное покрытие наносят в виде моно- или полимолекулярной пленки октадециламина. Под мономолекулярной пленкой понимается слой октадециламина, толщина которого формируется одной молекулой. Полимолекулярная пленка представляет собой слой, сформированный в толщину несколькими молекулами октадециламина.

Использование заявленного изобретения позволяет обеспечить наилучший режим адсорбции октадециламина и тем самым получить равномерное и долговечное гидрофобное покрытие трубок конденсатора, повысить эффективность конденсации пара и КПД установки.

1. Способ интенсификации конденсации пара в конденсаторе паротурбинной установки, заключающийся в том, что при эксплуатации, состоящей из чередующихся режимов работы и регламентных работ паротурбинной установки, в режиме работы при подаче пара от парогенератора, включающего паровую турбину, вал которой соединен с генератором, приводимую в действие указанным паром и образующую влажный пар, и конденсатор, включающий теплообменные трубы, внутри которых циркулирует холодная вода по контуру конденсатор - система оборотного водоснабжения, образующийся на внешних поверхностях трубок конденсат возвращается в пароводяной контур паротурбинной установки насосом, затем переводят на режим регламентных работ путем отключения подачи пара от парогенератора, остановки турбины и генератора, гидравлических отключений конденсатора от турбины, циркуляционного насоса, системы оборотного водоснабжения, отличающийся тем, что в режиме регламентных работ подключают внешний источник пара, источник горячей химически обессоленной воды к конденсатору, подключают установку приготовления эмульсии поверхностно-активных веществ (ПАВ) к линии подключения источника пара к конденсатору, формируют на внешней металлической поверхности трубок моно- или полимолекулярную пленку октадециламина путем ввода смешанной и подогретой водной эмульсии ПАВ в паровую среду с температурой 120°C и выше, подаваемой в конденсатор.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для подогрева водной эмульсии ПАВ используют пар.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно перед подачей пара трубное пространство конденсатора заполняют обессоленной водой с температурой 60-95°C.

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам для выработки электроэнергии на тепловых электростанциях и автономно на предприятиях. .

Энергетическая установка // 2488003

Парогазовая энергетическая установка // 2482291

Газопаровая энергетическая установка // 2482290

Установка энергетическая // 2482289

Газопаровая установка // 2482288

Энергетическая установка // 2482287

Установка газопаровая // 2482286

Установка парогазовая // 2482285

Парогазовая установка // 2482284

Система компоновки узлов машины // 2495257

Два отдельных компрессора - компрессор стороны низкого давления и компрессор стороны высокого давления (11А, 11В) - расположены по обе стороны приводного узла - паровой турбины (10). С внешней стороны от компрессора стороны низкого давления и компрессора стороны высокого давления (11А, 11В) установлены два отдельных детандера - детандер стороны низкого давления и детандер стороны высокого давления (12A, 12В). Паровая турбина (10), компрессоры (11A, 11В) стороны низкого давления и стороны высокого давления и детандеры (12A, 12В) стороны низкого давления и стороны высокого давления соединены валами роторов, образующими единый вал. Оптимизируется распределение крутящего момента по валам роторов, повышается компактность, надежность и ремонтопригодность. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ запуска водородной паротурбинной энергоустановки и устройство для его осуществления (варианты) // 2499896

Изобретение относится к энергетике. Способ запуска водородной паротурбинной энергоустановки основан на продувке полостей и магистралей нейтральным газом, поэтапной подаче компонентов топлива и воды в энергоустановку, согласно первому варианту изобретения запуск осуществляют при сниженном расходе компонентов топлива, не более 80% от номинального, в процессе запуска регулируют расход пара через турбину, изменяя мощность на выходном валу, а при выходе на номинальный режим подают дополнительные компоненты топлива и воды. Кроме того, подача дополнительных компонентов топлива и воды, в отличие от первого варианта, может быть выполнена регулируемой. Также представлены устройства для реализации способов согласно первому и второму вариантам. Изобретение позволяет повысить долговечность за счет снижения термических напряжений в конструкции при запуске с малым временем выхода на режим. 4 н.п. ф-лы, 2 ил.

Электростанция с улавливанием и сжатием co2 // 2502876

Изобретение относится к энергетике. Способ эксплуатации электростанции с системой управления и системой улавливания СО2 характеризуется тем, что систему управления используют для управления электрической мощностью, передаваемой из электростанции в систему улавливания СО2, причем мощность, потребляемую системой улавливания СО2, используют в качестве параметра управления для полезной выходной мощности электростанции, при этом полезную выходную мощность увеличивают путем управляемого уменьшения электрической мощности, потребляемой системой улавливания СО2. Изобретение позволяет минимизировать влияние улавливания и сжатия СО2 на производительность электростанции и улучшить эксплуатационные характеристики электростанции. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ стабилизации сетевой частоты электрической сети электропитания // 2517000

Изобретение относится к способу стабилизации сетевой частоты электрической сети электропитания. Двухвальная газовая турбина содержит мощную турбину и газогенератор, причем мощная турбина посредством первого вала соединена с первым генератором с возможностью передачи крутящего момента. Также изобретение относится к устройству для осуществления способа. Обычные методы для стабилизации частоты сопряжены с высокими инвестиционными затратами и потерями КПД. Для решения этих проблем изобретение предусматривает, что первый вал мощной турбины и первого генератора постоянно вращается синхронизированным образом с сетью электропитания, и первый генератор приводит во вращение в качестве двигателя, а второй вал газогенератора постоянно вращается с числом оборотов запуска, причем при запросе мощности газогенератор запускается, и мощная турбина приводится в действие выработанным горячим газом газогенератора, так что первый генератор вырабатывает ток. Изобретение позволяет повысить эффективность и экономичность стабилизации сетевой частоты. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Паротурбинная установка // 2517974

Изобретение относится к энергетике. Паротурбинная установка, включающая котел, соединенный паропроводом с турбиной с подсоединенной к ней системой регенерации и конденсатором с конденсатосборником, соединенным трубопроводом с конденсатным насосом, второй котел, соединенный паропроводом со второй турбиной с подсоединенной к ней системой регенерации, причем выхлоп второй турбины соединен посредством трубопровода с установленной на нем задвижкой с бойлером нагрева конденсата, имеющим трубопроводы подвода и выхода воды, и с линией, с установленной на ней задвижкой, отбора пара на собственные и производственные нужды, при этом конденсатный насос соединен линиями с трубопроводом подвода воды к бойлеру второй турбины и с системой регенерации первой турбины, при этом на линии, соединяющей конденсатный насос с трубопроводом подвода конденсата к бойлеру второй турбины в месте соединения ее с системой регенерации первой турбины и на трубопроводе выхода воды из бойлера второй турбины в месте его соединения с трубопроводами системы регенерации первой турбины установлены двухпоточные клапаны, обеспечивающие постоянный расход конденсата в системе регенерации на переходных режимах работы. Изобретение позволяет обеспечить работу турбоустановок как раздельно, так и совместно при отсутствии потребителей тепла у второй турбины. 1 ил.

Способ регулирования тепловой нагрузки теплофикационной турбоустановки // 2518784

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при эксплуатации теплофикационных турбоустановок на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ). Технический результат изобретения - повышение надежности эксплуатации теплофикационных турбоустановок на переменных режимах. Он достигается тем, что уменьшают подвод пара в регенеративные подогреватели в зависимости от изменения температуры питательной воды, которую измеряют, сравнивают с минимально допустимой величиной и при достижении минимально допустимой температуры питательной воды приостанавливают изменение величины подачи пара в регенеративные подогреватели и осуществляют эксплуатацию теплофикационной турбоустановки при минимально допустимой температуре питательной воды котельной установки. 1 ил.

Паротурбинная установка // 2531681

Изобретение относится к энергетике. Паротурбинная установка, включающая пароперегреватель котла, главный паропровод, соединяющий пароперегреватель котла с турбиной, содержащая байпасный трубопровод с установленным на нем редукционно-охладительным устройством, соединяющий главный паропровод с входом в конденсатор, паровое пространство которого разделено трубной системой на входную и выходную части. В месте соединения главного и байпасного трубопроводов расположен сепаратор твердых частиц, при этом на байпасном трубопроводе установлен сепаратор избыточной влаги, соединенный с выходной частью конденсатора посредством дренажного трубопровода с отделителем и накопителем шлама. Заявляемое изобретение устраняет возможность попадания избыточной влаги и окалины во входную часть парового пространства конденсатора, исключая влажно-паровую эрозию лопаток последних ступеней турбины, гидроабразивную эрозию стержневого каркаса и трубной системы конденсатора, а также износ насосного оборудования и засорение шламом дренажей и теплообменников ПТУ, повышая тем самым ее надежность и экономичность. 1 ил.

Минитеплоцентраль для выравнивания графика нагрузки в электрических сетях // 2532639

Изобретение относится к электроэнергетике. Минитеплоцентраль содержит замкнутый контур низкокипящего рабочего тела, состоящий из теплообменника, турбины, конденсатора и циркуляционного насоса, причем к его теплообменнику подключен гидравлический теплоаккумулятор, оснащенный теплоэлектронагревателем (ТЭНом), проточным теплонагревателем и двумя теплообменниками, один из которых соединен через электроклапан с магистральной сетью, а второй - с источником тепловой энергии, например, с выходной трубой котла на любом виде топлива, или с трубой сбросного технологического тепла. В зависимости от времени действия дешевого ночного тарифа таймер блока автоматики включает один из ТЭНов для зарядки теплоаккумулятора тепловой энергией. Разрядка его с выработкой электроэнергии осуществляется в дневное время. Изобретение позволяет обеспечить выравнивание графика нагрузки в электрических сетях. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Контур питания паром турбины // 2533596

Изобретение относится к энергетике. Контур питания паром турбины, включающий в себя n основных паровых линий и n' линий подвода пара к турбине, причем количество n' линий подвода пара к турбине точно превышает количество n основных паровых линий, причём он содержит n прямых линий подвода пара к турбине, связывающих n основных паровых линий непосредственно с линиями подвода пара к турбине. Изобретение позволяет увеличить КПД турбины. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Конденсационная паротурбинная электростанция кочетова // 2539696

Изобретение относится к энергетике. Конденсационная паротурбинная электростанция, содержащая котельную установку, производящую пар высоких параметров, паротурбинную установку, преобразующую теплоту пара в механическую энергию, и электрические устройства, обеспечивающие выработку электроэнергии потребителю, причём ороситель градирни содержит сложенные слоями параллельно друг другу трубчатые элементы из термопластичного материала с решетчатой стенкой, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки решетчатой стенки трубчатых элементов, или выполнен в виде модуля из слоев полимерных ячеистых труб, трубы выполнены цилиндрическими, размещены во всех слоях параллельно друг другу и сварены по торцам модуля между собой в местах соприкосновения, трубы в модуле расположены наклонно, при этом полости каждой из труб и межтрубное пространство заполнено полыми полимерными шарами, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки труб. Изобретение позволяет повысить экономичность тепловой электрической станции. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.