Парогазовая установка на базе влажно-паровой аэс


 


Владельцы патента RU 2499147:

Аминов Рашид Зарифович (RU)
Егоров Александр Николаевич (RU)

Изобретение относится к энергетике. Парогазовая установка на базе влажно-паровой АЭС содержит паровую турбину с цилиндрами высокого и низкого давления, соединенными между собой паропроводом с включенным в него сепаратором и промежуточным пароперегревателем, имеющим трубопроводы конденсата греющего пара, газовую турбину с камерой сгорания и компрессором, утилизационный парогенератор. Утилизационный парогенератор подключен по нагреваемой стороне к трубопроводам конденсата греющего пара промежуточного пароперегревателя, по греющей - к тракту отработавших газов газовой турбины 11, причем трубопроводы греющего пара подключены к выходам утилизационного парогенератора, при этом промежуточный перегрев основного потока пара осуществляется в системе паро-парового перегрева паровой турбины промежуточным паровым теплоносителем, генерируемым в утилизационном парогенераторе газовой турбины. Изобретение позволяет устранить значительные гидравлические и тепловые потери парового и газового трактов, инерционность регулирования нагрузки паровой турбины, а также позволяет устранить нерегулируемый разгон в случае ее аварийного останова и резкого снижения нагрузки на электрогенераторе. 1 ил.

 

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для использования в атомной энергетике, преимущественно на влажно-паровых атомных электрических станциях с турбинами, работающими на насыщенном паре.

Известна парогазовая установка, содержащая подключенную к парогенератору паровую турбину насыщенного пара с включенными в линию острого пара основным пароперегревателем, подключенным по греющей среде к трубопроводу выхлопных газов турбины, промежуточным пароперегревателем и регенеративными теплообменниками. Установка снабжена промежуточным пароперегревателем, подсоединенным к трубопроводу выхлопных газов газовой турбины после основного пароперегревателя, который снабжен байпасными трубопроводами с запорной арматурой, один из которых включен в линию острого пара, а второй - в трубопровод выхлопных газов (см. авт. свид. СССР на изобретение №941641, МПК F01К 23/06, опубл. 07.07.1982 г.). Парогазовая установка позволяет широко маневрировать электрической мощностью как в паровой, так и в газовой ее части и обеспечивать возможность получения дополнительной мощности от турбины, работающей на насыщенном паре. Это осуществляется за счет того, что теплота от выхлопных газов газовой турбины подводится к острому насыщенному пару паровой турбины, повышая его температуру и тем самым увеличивая располагаемый теплоперепад цилиндра высокого давления паровой турбины. После этого выхлопные газы газовой турбины в промежуточном пароперегревателе дополнительно перегревают пар, паротурбинной

установки, тем самым увеличивая располагаемый теплоперепад цилиндра низкого давления паровой турбины. Также возможно вытеснение отборов паровой турбины теплом выхлопных газов газовой турбины. Наличие байпасных трубопроводов с запорной арматурой обеспечивает работу установки с частичным пропуском выхлопных газов газовой турбины через основной пароперегреватель или с полным его отключением. Кроме того, в установке допускается независимая работа паровой турбины и газовой турбины, при которой выхлопные газы газовой турбины, минуя основной пароперегреватель, сбрасывают в атмосферу.

Недостатком известной парогазовой установки является необходимость прокачки большого объема острого насыщенного пара через основной пароперегреватель, а размещение газовой турбины в одном здании с паровой турбиной затруднительно, поэтому большая протяженность трубопроводов острого насыщенного пара приведет к большим гидравлическим и тепловым потерям. Опасным следствием этого, с точки зрения регулирования нагрузки паровой турбины, является то, что в паропроводах находится существенный объем свежего перегреваемого пара, что, во-первых, приведет к инерционности регулирования процесса перегрева, а, во-вторых, к разгону турбины этим объемом пара в случае аварийного останова и резкого снижения нагрузки на электрогенераторе. Промежуточный перегрев пара выхлопными газами газовой турбины также сопряжен с серьезными трудностями. Во-первых, для его осуществления необходима прокладка трубопроводов для подачи выхлопных газов к промежуточному пароперегревателю и регенеративным теплообменникам, что сопряжено с существенными гидравлическими потерями в тракте выхлопных газов. Во-вторых, газопаровое теплообменное оборудование отличается большими габаритными размерами и размещение его вблизи паровой турбины затруднительно, что также потребует увеличения общей протяженности газового тракта.

Наиболее близким аналогом является парогазовая установка (см. авт. св. на изобретение SU №1060798, МПК F01K 23/10, опубл. 15.12.1983), содержащая паровую турбину с цилиндрами высокого и низкого давления, соединенными между собой паропроводом с включенным в него сепаратором, имеющим линию отвода воды, и промежуточным пароперегревателем, и парогазовый промежуточный пароперегреватель, подключенный к тракту отработавших газов газовой турбины. Установка снабжена теплообменником, включенным по нагреваемой стороне между линией отвода воды и промежуточным паропроводом перед цилиндром низкого давления, по греющей - к тракту отработавших газов газовой турбины, а парогазовый промежуточный пароперегреватель подключен к паропроводу между цилиндрами высокого и низкого давления параллельно паро-паровому пароперегревателю.

Парогазовая установка позволяет обеспечить выработку пиковой мощности при высокой экономичности работы, обусловленной глубокой утилизацией тепла отработавших газов газовой турбины. Это достигается за счет того, что в пиковом режиме включают в работу газовую турбину и промежуточный перегрев пара паровой турбины осуществляют в газопаровом пароперегревателе за счет утилизации тепла выхлопных газов, а отбор острого пара в паро-паровой пароперегреватель отключают, тем самым увеличивая расход пара через цилиндр высокого давления. Также при включенном парогазовом пароперегревателе воду из сепаратора направляют в газопаровой пароперегреватель, где происходит ее испарение и перегрев. Полученный перегретый пар смешивают с основным потоком пара после газопарового пароперегревателя и подают в цилиндр низкого давления паровой турбины. В результате увеличения расхода пара в обоих цилиндрах вырабатывается дополнительная пиковая мощность.

Недостатком известной парогазовой установки является большие гидравлические и тепловые потери, вызванные необходимостью прокачки большого объема отсепарированного пара через газопаровой пароперегреватель. Большая протяженность паропроводов и газопроводов, являющаяся следствием необходимости размещения газовой турбины и газопарового пароперегревателя в отдельном здании, также приводит к дополнительным гидравлическим и тепловым потерям в газовом и паровом трактах. Большой объем пара, находящийся в паропроводах, приводит к увеличению инерционности процесса регулирования нагрузки паровой турбины и разгону паровой турбины при ее аварийном останове и резком снижении нагрузки на электрогенераторе.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение надежного повышения мощности и экономичности влажно-паровой АЭС.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является устранение значительных гидравлических и тепловых потерь парового и газового трактов, а также инерционности регулирования нагрузки паровой турбины и недопущение нерегулируемого разгона в случае ее аварийного останова и резкого снижения нагрузки на электрогенераторе.

Указанный технический результат достигается тем, что в парогазовую установку, содержащую паровую турбину с цилиндрами высокого и низкого давления, соединенными между собой паропроводом с включенным в него сепаратором и промежуточным пароперегревателем, имеющим трубопроводы конденсата греющего пара, газовую турбину с утилизационным парогенератором, подключенным по греющей стороне к тракту отработавших газов газовой турбины, согласно изобретению, промежуточный перегрев основного потока пара осуществляется в существующей системе паро-парового перегрева паровой турбины промежуточным паровым теплоносителем, генерируемым в утилизационном парогенераторе газовой турбины, при этом утилизационный парогенератор с трубопроводами греющего пара подключен по нагреваемой стороне к трубопроводам конденсата греющего пара промежуточного пароперегревателя паровой турбины.

Надежное повышение мощности и экономичности энергоблока влажно-паровой АЭС достигается за счет того, что пар, генерируемый в утилизационном парогенераторе

за счет теплоты отработавших газов газовой турбины, по трубопроводам греющего пара поступает в существующий промежуточный пароперегреватель, вытесняя свежий и отборный пар, предназначенный для осуществления промежуточного перегрева основного потока пара. Таким образом, перегрев основного потока пара осуществляется промежуточным паровым теплоносителем, генерируемым в утилизационном парогенераторе, а весь вытесненный пар, предназначенный для осуществления промежуточного перегрева, срабатывает в паровой турбине, повышая мощность энергоблока влажно-паровой АЭС. Использование промежуточного теплоносителя позволяет исключить значительные гидравлические потери как по паровому, так и по газовому тракту установки, за счет чего достигается большая эффективность парогазовой установки по сравнению с аналогами. Кроме того, устраняется нерегулируемый разгон паровой турбины при повышении ее мощности в режимах сброса нагрузки и аварийного останова.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показана схема парогазовой установки на базе влажно-паровой АЭС. Позиции на чертеже обозначают следующее: 1 - цилиндр высокого давления (ЦВД) паровой турбины; 2 - цилиндр низкого давления (ЦНД) паровой турбины; 3 - сепаратор; 4 - промежуточный перегреватель; 5 - электрические генераторы; 6 - конденсатор; 7, 8 - трубопроводы конденсата греющего пара; 9, 15 - задвижки; 10 - устройство парораспределения; 11 - газовая турбина; 12 - камера сгорания газовой турбины; 13 - компрессор газовой турбины; 14 - трубопроводы греющего пара; 17 - тракт отработавших газов; 18 - утилизационный парогенератор.

Парогазовая установка на базе влажно-паровой АЭС включает подачу пара от паропроизводящей установки (ППУ) энергоблока АЭС в паровую турбину с цилиндрами высокого 1 и низкого 2 давления, сепаратор 3, промежуточный пароперегреватель 4, электрогенераторы 5, конденсатор 6, трубопроводы конденсата греющего пара 7 и 8, задвижки 9, 15, устройство парораспределения 10, газовую турбину 11, камеру сгорания газовой турбины 12, компрессор газовой турбины 13, трубопроводы греющего пара 14, тракт отработавших газов газовой турбины 17, утилизационный парогенератор 18. При этом вход цилиндра высокого давления 1 соединен трубопроводом с устройством парораспределения 10, а выход цилиндра высокого давления 1 через сепаратор 3 и промежуточный пароперегреватель 4 соединен с входом цилиндра низкого давления 2, а газовая турбина 11 через камеру сгорания 12 соединена с компрессором 13.

Парогазовая установка на базе влажно-паровой АЭС включает подачу конденсата греющего пара по трубопроводам конденсата греющего пара 7 и 8 в утилизационный парогенератор 18, соединенный по греющей стороне с трактом отработавших газов 17 газовой турбины 11. За счет утилизации тепла уходящих газов происходит нагрев и испарение поступающего конденсата с образованием пара, который по трубопроводам греющего пара 14 подается в промежуточный пароперегреватель 4, где в процессе паро-парового теплообмена осуществляется перегрев основного потока пара до заданной температуры. При этом задвижки 9 закрыты, а задвижки 15 открыты. Таким образом, вытесненный пар, предназначенный для осуществления промежуточного перегрева основного потока пара, срабатывает в паровой турбине, что приводит к повышению ее мощности, и, учитывая выработку энергии газовой турбиной 11, приводит к повышению мощности всего энергоблока, вырабатываемой электрогенераторами 5.

Парогазовая установка на базе влажно-паровой АЭС работает следующим образом.

Конденсат греющего пара по трубопроводам конденсата греющего пара 7 и 8 подается в утилизационный парогенератор 18, подключенный по греющей стороне к тракту отработавших газов 17 газовой турбины 11. Задвижки 9 закрыты, задвижки 15 открыты. В утилизационном парогенераторе 18 за счет утилизации тепла отработавших газов происходит нагрев и испарение конденсата греющего пара с образованием промежуточного парового теплоносителя, который по трубопроводам греющего пара 14 поступает в промежуточный пароперегреватель 4, где происходит перегрев основного потока пара паровой турбины до заданной температуры.

Высвобожденный таким образом пар, предназначенный для осуществления промежуточного перегрева основного потока пара, срабатывает в паровой турбине, что приводит к увеличению мощности, вырабатываемой на электрогенераторе 5 паровой турбины, а учитывая дополнительную мощность, вырабатываемую на электрогенераторе 5 газовой турбины 11, приводит к повышению мощности всего энергоблока. Перегрев основного потока пара паровой турбины промежуточным паровым теплоносителем, генерируемым в утилизационном парогенераторе 18 за счет утилизация тепла отработавших газов газовой турбины 11, не приводит к существенным гидравлическим и тепловым потерям, как если бы весь поток основного пара перегревался непосредственно в газопаровом пароперегревателе. При этом полностью исключается возможность нерегулируемого разгона паровой турбины перегреваемым потоком основного пара.

Отличительным признаком предложенной парогазовой установки является устранение значительных гидравлических и тепловых потерь парового и газового трактов за счет использования промежуточного теплоносителя, генерируемого в утилизационном парогенераторе газовой турбины, а также устранение инерционности регулирования нагрузки паровой турбины и недопущение нерегулируемого разгона в случае ее аварийного останова и резкого снижения нагрузки на электрогенераторе.

Парогазовая установка влажно-паровой атомной электростанции, содержащая паровую турбину, на которую подается основной поток пара, с цилиндрами высокого и низкого давления, соединенными между собой паропроводом с включенным в него сепаратором и промежуточным пароперегревателем с трубопроводами греющего пара для осуществления промежуточного перегрева основного потока пара, имеющим трубопроводы конденсата греющего пара, газовую турбину и утилизационный парогенератор, генерирующий пар, подключенный по греющей стороне к тракту отработавших газов газовой турбины, отличающаяся тем, что промежуточный перегрев основного потока пара осуществляется промежуточным паровым теплоносителем, подаваемым из утилизационного парогенератора по трубопроводу греющего пара, при этом конденсат по трубопроводу конденсата греющего пара из промежуточного пароперегревателя подается в утилизационный парогенератор, в котором происходит нагрев и испарение поступающего конденсата с образованием пара.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплоэнергетики, преимущественно к атомной энергетике, и предназначено для использования на паротурбинных установках атомных электростанций двухконтурного типа с водо-водяными энергетическими реакторами.

Изобретение относится к энергетике. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики, преимущественно к атомной энергетике, и предназначено для использования на паротурбинных установках атомных электростанций (АЭС) двухконтурного типа с водо-водяными энергетическими реакторами (ВВЭР), в частности, изобретение может быть применено на серийных и проектируемых отечественных энергоблоках АЭС при необходимости получения в них дополнительной мощности.

Изобретение относится к авиационным силовым установкам, а более конкретно - к устройству гибридных силовых установок с электроприводом, работающим от твердоксидных топливных элементов, предназначено для воздушных судов.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромеханическим системам, повышающим эффективность работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС). .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях с комбинированным парогазовым циклом. .

Изобретение относится к энергетике. Способ дооборудования энергоустановки, включающей в себя многокорпусную паровую турбину, работающую на ископаемом топливе, устройство отделения диоксида углерода, при котором поглощающая способность паровой турбины согласуется с технологическим паром, отбираемым для работы устройства отделения диоксида углерода, устройство отделения диоксида углерода посредством трубопровода технологического пара присоединяется к трубопроводу промежуточного перегревателя, и параллельно устройству отделения диоксида углерода включается вспомогательный конденсатор, так, что в нем при отказе или намеренном отключении устройства отделения диоксида углерода конденсируется избыточный технологический пар. Также представлена дооборудованная согласно способу энергоустановка. Изобретение позволяет создать недорогой способ дооборудования устройством отделения диоксида углерода, причем работающая на ископаемом топливе энергоустановка должна продолжать эксплуатироваться даже тогда, когда это устройство не работает или отключено. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к энергетике. Утилизационный парогенератор с входом для отработавших газов, причем между входом для отработавших газов и первым в направлении течения отработавших газов перегревателем расположена нагревательная поверхность, причем к нагревательной поверхности с вторичной стороны подключен отделитель, а нагревательная поверхность выполнена с возможностью запитки с вторичной стороны водой. Также представлены газопаротурбинная установка и способ эксплуатации утилизационного парогенератора. Изобретение позволяет достичь щадящей материал эксплуатации даже при наибольших температурах отработавших газов. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Парогазотурбинная установка состоит из входного устройства, компрессора, камеры сгорания, камеры смешения, турбины привода компрессора, выходного устройства, теплообменника-испарителя, теплообменника-нагревателя, расположенного за теплообменником-испарителем, паровой турбины, теплообменника-конденсатора. Теплообменник-испаритель расположен в канале выходного устройства за турбиной привода компрессора и соединен с одной стороны с источником воды, а с другой - с камерой смешения. Вода, прежде чем попасть в теплообменник-испаритель, проходит через теплообменник-конденсатор паровой турбины. Паротурбинный контур закольцован: входной ресивер турбины соединен с выходом из теплообменника-нагревателя; выходной ресивер турбины через канал низкого давления теплообменника-конденсатора соединен с входом в насос, выход из которого соединен с входом в теплообменник-нагреватель. В паротурбинном контуре циркулирует легкоиспаряющаяся жидкость, переходящая в пар и обратно (например, этиловый спирт), имеющая температуру кипения менее 100°С. Достигается повышение эффективного кпд парогазотурбинной установки до 70-75%. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к энергетике. Парогазовая надстройка паротурбинного энергоблока с докритическими параметрами пара, заключающаяся в том, что паротурбинный энергоблок докритических параметров пара, работающий на газе, надстраивают парогазовой установкой с предвключенной паровой турбиной с суперсверхкритическими начальными параметрами пара. Изобретение позволяет повысить тепловую экономичность установки без проведения реконструкции тепловой схемы, парового котла и энергетического оборудования паротурбинного блока. 2 ил.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности и энергетике. Устройство (1) для получения водорода, установленное в энергоблоке, включает увлажнитель (2), который снабжен технологической средой, содержащей окись углерода, предназначенный для смешивания технологической среды с паром. Из увлажнителя (2) технологическая среда поступает реактор (3), где в присутствии катализатора протекает реакция преобразования окиси углерода в углекислый газ. После окончания реакции в реакторе (3) высокотемпературная технологическая среда проходит через первый трубопровод (А) в десульфуратор. Теплообмен между высокотемпературной средой, протекающей по первому трубопроводу (А) и низкотемпературной подпиточной водой, протекающей по второму трубопроводу, обеспечивает первая группа теплообменников (51а, 51в). Каждый из этих теплообменников (51а, 51в) установлен в местах пересечения первого (А) и второго (В) трубопроводов. Выработанный в процессе теплообмена в первом теплообменнике (51а, 51в) пар через третий трубопровод (С) подают в десульфуратор. Изобретение позволяет повысить эффективность производства энергии. 3 н. и 1 з. п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к энергетике. Способ работы электростанции, содержащей газотурбинную установку и систему выработки энергии с помощью водяного пара, которая приводит в действие по меньшей мере один электрический генератор, при этом газотурбинная установка производит отходящие газы, которые направляют в паровой котел системы выработки энергии с помощью водяного пара. В установившемся режиме работы газотурбинная установка генерирует первую выходную мощность, паровая турбина вырабатывает вторую выходную мощность, при этом общая генерируемая мощность, представляющая собой сумму первой и второй выходных мощностей, по существу равна собственным нуждам электростанции. Также представлены способ запуска электростанции и способ снижения мощности электростанции. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к энергетике. Способ работы газовой турбины, содержащей компрессор, который оборудован поворотными регулируемыми входными направляющими лопатками и принимает на его входе входящий воздушный поток, который прошел через воздействующую на температуру систему впуска воздуха, камеру сгорания и турбину. В схеме управления замкнутого контура генерируется управляющая переменная, показательная для температуры на выходе турбины, и система впуска воздуха и поворотные регулируемые входные направляющие лопатки управляются согласно указанной управляющей переменной таким образом, что температура на выходе турбины поддерживается на желательном заданном уровне или выше него. Также представлена энергетическая установка для осуществления способа. Изобретение позволяет уменьшить чрезмерный расход срока службы электростанции. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к энергетике. Парогазовая установка, содержащая газовую турбину, компрессор, камеру сгорания, паровую турбину, конденсатор, деаэратор, конденсационный и питательный насосы, двухкамерный котел-утилизатор, который содержит основной (первый) контур высокого давления, а также второй контур низкого давления, причём второй контур низкого давления котла-утилизатора служит для двухступенчатого подогрева конденсата и питательной воды. Изобретение позволяет повысить экономичность парогазовой установки. 2 ил.

Изобретение относится к энергетике, в частности к способу смазки расширительной машины, при котором осуществляют подачу от испарителя рабочей среды, которая содержит смазочное средство, а также осуществляют отделение части смазочного средства от рабочей среды, причём подача рабочей среды в расширительную машину осуществляется с содержанием смазочного средства, уменьшенным вследствие отделения по меньшей мере части смазочного средства. Также представлены система смазки, а также паровая электростанция, которая включает в себя систему смазки согласно изобретению. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике. Паросиловая установка, содержащая паровой котел с рекуперативным воздухоподогревателем, энергетическую паровую турбину с турбогенератором, приводную паровую турбину, сообщенную на входе по пару с выходом парового котла по пару, на выходе по пару - с входом энергетической паровой турбины по пару, воздушный компрессор, сообщенный на входе по воздуху с атмосферой, на выходе по воздуху - с входом рекуперативного воздухоподогревателя по воздуху, выполненный либо одновальным и установленным на одном свободном валу с приводной паровой турбиной в общем герметичном корпусе, либо двухвальным, состоящим из компрессоров низкого давления и высокого давления, при этом компрессор низкого давления установлен на одном валу с энергетической паровой турбиной, а компрессор высокого давления установлен на одном свободном валу с приводной паровой турбиной в общем герметичном корпусе, и воздушную турбину, сообщенную на выходе по воздуху с входом котла по воздуху, на входе по воздуху - с выходом рекуперативного воздухоподогревателя по воздуху и установленную на одном валу с энергетической паровой турбиной. Изобретение позволяет повысить КПД паросиловой установки. 2 ил.
Наверх