Устройство для запуска паровой турбины под номинальным давлением



Устройство для запуска паровой турбины под номинальным давлением
Устройство для запуска паровой турбины под номинальным давлением
Устройство для запуска паровой турбины под номинальным давлением
Устройство для запуска паровой турбины под номинальным давлением
Устройство для запуска паровой турбины под номинальным давлением
Устройство для запуска паровой турбины под номинальным давлением
Устройство для запуска паровой турбины под номинальным давлением

 


Владельцы патента RU 2506440:

Дженерал Электрик Компани (US)

Изобретение относится к энергетике. Система генерации электроэнергии с комбинированным циклом, содержащая внешний байпасный контур управления запуском с регулирующим клапаном для паровой турбины, облегчающий работу энергетической установки при максимальном давлении. Также представлены устройство для регулирования потока пара в паровую турбину при быстром запуске установки с комбинированным циклом и способ запуска системы генерации электроэнергии с комбинированным циклом. Изобретение позволяет управлять дросселированием в тяжелых условиях эксплуатации в ходе запуска паровой турбины под высоким давлением. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В целом изобретение относится к энергетическим системам с комбинированным циклом, а более конкретно, к устройству и способу запуска паровой турбины под номинальным давлением.

Известно, что энергетические системы с комбинированным циклом включают одну или несколько газовых турбин и теплоутилизационные парогенераторы (ТУПГ), а также паровую турбину. Процедуры запуска обычной системы с комбинированным циклом предполагают режим ожидания газовой турбины при низкой нагрузке и ограничения на скорость нагружения газовой турбины для управления скоростью подъема температуры пара. Указанные задержки и ограничения увеличивают выбросы в атмосферу в процессе самого запуска, могут привести к увеличению продолжительности запуска и этапа нагружения, а также могут увеличить расход топлива, потребляемого в ходе запуска и нагружения турбины.

Если говорить более конкретно, в системах с комбинированным циклом в пусковом режиме и на этапе нагружения, а также до того момента, когда нагрузка газовой турбины не достигнет максимума, газовая турбина остается в режиме ожидания до тех пор, пока температура пара, создаваемого ТУПГ, не будет соответствовать температуре металла цилиндра высокого давления и цилиндра среднего давления паровой турбины, и/или пока не закончится прогрев ТУПГ при допустимой интенсивности прогрева, и/или пока ТУПГ не нагреется до температуры, соответствующей его готовности для нагрева топлива. За счет того, что газовая турбина находится в режиме ожидания при пониженной нагрузке, ее работа отличается низкой эффективностью и высоким выбросом отработанных газов.

В недавнем прошлом указанные стандартные процедуры запуска были допустимы по меньшей мере отчасти, поскольку запуски производились редко. Однако учитывая, что в зависимости от времени суток тариф на электроэнергию изменяется, такие запуски стали производиться чаще.

В публикации США 2007/0113562, автор Томлинсон и др. (переступленной Дженерал Электрик Компани), описаны способы и устройство, обеспечивающие более низкий уровень выбросов в процессе запуска и нагружения по сравнению с уровнем выбросов известных обычных систем с комбинированным циклом. Кроме того, данные способы и устройство помогли добиться укороченного времени запуска и нагружения, а также пониженного расхода топлива в процессе самого запуска и нагружения по сравнению с известными обычными системами с комбинированным циклом.

Этот способ включает нагружение газовой турбины, вплоть до ее максимальной скорости нагружения, и нагружение паровой турбины при максимальной скорости нагружения, в то время как избыточный пар отводится в конденсатор, при этом температура пара, подаваемого в паровую турбину, по существу не изменяется с момента первоначального впуска пара в паровую турбину и до тех пор, пока весь пар, создаваемый теплоутилизационным парогенератором, не станет поступать в паровую турбину, при этом газовая турбина работает при максимальной нагрузке.

На Фиг.1 изображена схема системы 10 с комбинированным циклом, предназначенной для осуществления быстрого запуска. Как известно, система 10 включает газовую турбину 12 и паровую турбину 14, соединенную с генератором 16. Паровая турбина 16 соединена с теплоутилизационным парогенератором (ТУПГ) 18 посредством многочисленных трубопроводов, а выходящий из турбины пар попадает в конденсатор 20.

Система 10 включает регуляторы 22 температуры пара, установленные на выпускном конце пароперегревателя высокого давления, и регулятор 24 температуры пара, расположенный на выпускном конце промежуточного пароперегревателя в ТУПГ 18. ТУПГ 18 может быть снабжен прямоточным испарителем или испарителем барабанного типа, который способен выдерживать ежедневный запуск и нагружение газовой турбины 12 с оптимизированной скоростью и при этом соответствует нормативному сроку службы и регламентным работам.

В процессе запуска и нагружения газовой и паровой турбин регуляторы 22 и 24 температуры пара работают на уменьшение температуры горячего перегретого пара высокого давления, который создается ТУПГ 18 и подается в паровую турбину 14. В частности, регулятор 22 способствует тому, что паровая турбина отвечает требованиям, предъявляемым к газовой турбине 12, по соответствию температуры пара температуре металла цилиндра высокого давления при любой нагрузке. Температура горячего перегретого пара, предназначенного для впуска в секцию среднего давления паровой турбины, регулируется до ее соответствия температуре металла посредством концевого регулятора 24 температуры для перегретого пара.

Система 10 дополнительно включает байпасные трубопроводы 28, 30 и 32, идущие от ТУПГ 18 к конденсатору 20, и байпасный трубопровод 33, идущий от паровой магистрали высокого давления к паропроводу холодного перегретого пара, которые обеспечивают альтернативные проходы для пара высокого давления, при этом впускные клапана 40 паровой турбины плавно регулируются по отношению к нагрузке паровой турбины при самых высоких допустимых скоростях нагружения. Байпасные трубопроводы 28 и 33 включают клапана, которые плавно регулируются с целью регулировки давления пара высокого давления и скорости повышения давления пара высокого давления. Байпасный трубопровод 30 обеспечивает альтернативный трубопровод для горячего перегретого пара, при этом клапан, регулирующий промежуточное давление, плавно регулируется в процессе нагружения паровой турбины. Байпасный трубопровод 30 включает клапан, который плавно регулируется с целью регулирования давления пара промежуточного перегрева, при этом в процессе нагружения паровой турбины плавно регулируется клапан, регулирующий среднее давление паровой турбины. Байпасный трубопровод 32 обеспечивает альтернативный трубопровод для пара низкого давления, при этом в процессе нагружения паровой турбины плавно регулируется впускной клапан низкого давления паровой турбины. Такое перепускное устройство обеспечивает 100% или большее парообразование ТУПГ-ом 18 совместно с газовой турбиной 12, вплоть до максимальной загрузки паром турбины и при любой нагрузке (от нулевой до максимальной).

Кроме того, применяют такую процедуру нагружения паровой турбины, при которой температура пара поддерживается постоянной с момента первоначального впуска пара и до тех пор, пока в паровую турбину не будет поступать весь пар, создаваемый ТУПГ-ом совместно с газовой турбиной 12 при доведении ее до максимальной нагрузки, и можно будет выполнить загрузку паровой турбины при любой нагрузке газовой турбины, вплоть до ее максимального значения. Это можно осуществить путем поддержания заданного значения температуры концевого регулятора 22 температуры пара высокого давления либо при самой низкой допустимой температуре (например, около 700 градусов Фаренгейта (370°C)), либо (если температура металла цилиндра выше минимальной температуры) немного выше температуры металла цилиндра высокого давления паровой турбины, измеренной при первоначальном впуске пара высокого давления в паровую турбину. Подобным образом, уставка концевого регулятора 24 температуры для горячего перегретого пара поддерживается либо при самой низкой допустимой температуре, либо (если температура металла цилиндра среднего давления паровой турбины выше минимальной температуры, при которой начинается впуск пара) при температуре, соответствующей температуре металла цилиндра или немного выше. Указанная процедура запуска облегчает нагружение паровой турбины при обеспечении минимального механического напряжения, возникающего от нагрева корпуса турбины или ротора.

Главный регулирующий паровой клапан 40 предназначен для регулирования потока пара в паровую турбину 14. Главный запорный паровой клапан 41 предусмотрен для прямого отсечения пара, поступающего в турбину, и быстрого запирания с целью защиты паровой турбины. После достижения подачи всего пара в паровую турбину 14, поднимают температуру пара, выходя на нормативный кпд и эффективность паровой турбины, при этом скорость подъема согласуется с допустимым механическим напряжением и относительным расширением паровой турбины. Главный регулирующий паровой клапан 40 и главный запорный паровой клапан 41 могут быть объединены в едином корпусе. Концевые регуляторы 22 и 24 обеспечивают регулирование температуры пара в процессе запуска данной паровой турбины.

Обычно главный запорный и регулирующий клапана, используемые в устройствах с комбинированным циклом, проектируют в соответствии с нижеперечисленными требованиями: 1) быстрое запирание с целью защиты турбины в случае заброса скорости; 2) низкие потери давления, обеспечивающие оптимизированные кпд и рабочие характеристики турбины; и 3) непродолжительное дросселирование в облегченном режиме работы, при запуске паровой турбины. Таким образом, условия дросселирования сравнительно мягкие.

Для осуществления конфигурации быстрого запуска в соответствии с указанной публикацией США требуется, чтобы главный регулирующий клапан выполнял дросселирование в силовом режиме под полным номинальным давлением перед клапаном. Опыт прошлых лет, касающийся применения главных регулирующих паровых клапанов в устройствах с комбинированным циклом с менее интенсивным, но достаточно сильным дросселированием, не принес существенных положительных результатов. Были проблемы как с надежностью указанных главных регулирующих паровых клапанов (ГРПК), имеющих высокие эксплуатационные характеристики, так и с их управляемостью при пониженной нагрузке.

Следовательно, существует необходимость в обеспечении возможности дросселирования при сильных перепадах давления с сохранением управления паром в паровой турбине при пониженной нагрузке. Более того, такое устройство должно обеспечивать быстрое запирание с целью защиты турбины, и низкое падение давления при эксплуатации турбины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение относится к устройству и способу усовершенствования перемещения и манипулирования стержнем статора, в частности, в ходе процедуры перемотки статора с жидкостным охлаждением.

Если говорить коротко, в соответствии с одним аспектом предложена система генерации электроэнергии с комбинированным циклом. Система содержит электрогенератор и газовую и паровую турбины, которые соединены с электрогенератором. Кроме того, система содержит теплоутилизационный парогенератор, предназначенный для подачи пара в паровую турбину, и по меньшей мере один регулятор температуры пара, соединенный с теплоутилизационным парогенератором. Помимо этого, система включает главный регулирующий паровой клапан, предназначенный для управления впуском пара в паровую турбину при нормальной эксплуатации паровой турбины, а также главный байпасный контур управления запуском, который предназначен для регулирования впуска пара в паровую турбину в процессе быстрого запуска.

В соответствии со вторым аспектом данного изобретения предложено устройство, которое предназначено для регулирования потока пара, поступающего в паровую турбину, в процессе быстрого запуска установки с комбинированным циклом. Установка с комбинированным циклом включает газовую турбину, теплоутилизационный парогенератор, предназначенный для подачи пара в паровую турбину, по меньшей мере один регулятор температуры пара, служащий для регулирования температуры пара, поступающего в паровую турбину, и по меньшей мере один байпасный трубопровод, ведущий к конденсатору и предназначенный для регулирования температуры пара, поступающего в паровую турбину. Устройство содержит байпасный контур управления запуском, включающий запорный клапан и регулирующий клапан.

В другом аспекте данного изобретения предложен способ быстрого запуска системы генерации электроэнергии с комбинированным циклом. Система включает газовую турбину, паровую турбину, теплоутилизационный парогенератор, который получает тепло отработанных газов от газовой турбины, оборудован регуляторами температуры пара, расположенными на выпускных концах пароперегревателя высокого давления и промежуточного пароперегревателя, и соединен с паровой турбиной, а также байпасные трубопроводы, идущие от теплоутилизационного парогенератора к конденсатору и от паровой магистрали высокого давления к паропроводу горячего перегретого пара, причем главный паропровод оборудован главным регулирующим паровым клапаном и регулирующим паровым клапаном байпасного контура.

Способ включает нагружение газовой турбины до ее максимальной скорости нагружения, при этом температуру пара, подаваемого в паровую турбину, поддерживают по существу постоянной с момента первоначального впуска пара в паровую турбину и до тех пор, пока весь пар, создаваемый теплоутилизационным парогенератором совместно с газовой турбиной, работающей при максимальной нагрузке, не будет поступать в паровую турбину через клапана байпасного контура. Кроме того, способ включает плавное регулирование потока пара через байпасные трубопроводы с обеспечением регулирования давления пара высокого давления, давления промежуточного перегрева и давления пара низкого давления, поступающего от теплоутилизационного парогенератора, и создания альтернативных проходов для пара, с одновременным плавным регулированием регулирующих клапанов байпасного пускового контура в процессе нагружения.

Управление впуском пара в паровую турбину переводят от регулирующего клапана байпасного контура к главному регулирующему паровому клапану. После того, как весь поток пара будет поступать в паровую турбину, температуру пара поднимают со скоростью, соответствующей допустимому механическому напряжению и относительному расширению паровой турбины для достижения нормативных кпд и эффективности паровой турбины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие характерные особенности, аспекты и преимущества данного изобретения станут более понятными после прочтения приведенного ниже подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые условные обозначения относятся к подобным элементам и на которых:

Фиг.1 представляет собой схему типовой энергосистемы 10 с комбинированным циклом, предназначенной для выполнения быстрого запуска;

Фиг.2 изображает примерную линейную расходную характеристику регулирующего клапана байпасного контура управления запуском;

Фиг.3А и Фиг.3В изображают более подробные схемы примерной энергосистемы с комбинированным циклом, включающей вариант выполнения байпасного контура управления запуском;

Фиг.3А и Фиг.3В изображают схему расположения байпасных клапанов для главного запорного парового клапана и отсечного клапана;

Фиг.4 изображает вариант выполнения байпасного контура управления запуском, в вертикальной проекции;

Фиг.5 изображает вариант выполнения запорного клапана байпасного контура в разрезе и

Фиг.6 изображает вариант выполнения регулирующего клапана байпасного контура в разрезе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Приведенные далее варианты выполнения данного изобретения имеют много преимуществ, включая упрощение выполнения низкоинерционного запуска в газотурбинных установках с комбинированным циклом.

Данное изобретение касается добавления внешнего байпасного контура управления запуском к главному регулирующему паровому клапану паровой турбины, который обеспечивает быстродействие/быстрый запуск энергетической установки с комбинированным циклом при полном давлении. Главный байпасный контур, управляющий запуском, включает регулирующий паровой клапан, что решает следующие задачи: 1) обеспечение работы главных регулирующих паровых клапанов (ГРПК) с высокой эффективностью и низкими потерями давления, которые в противном случае не смогли бы управлять дросселированием в тяжелых условиях эксплуатации в ходе запуска паровой турбины под максимальным давлением и 2) улучшение управляемости паровой турбиной, обеспечивая высокоточные элементы управления, необходимые для минимизации напряжений, возникающих в роторе паровой турбины. Основное преимущество такой конфигурации главного клапанного управления заключается в том, что в процессе запуска комбинированного цикла облегчается отсоединение газовой турбины от паровой. Путем отсоединения паровой турбины от газовой турбины имеется возможность более быстрого запуска газовой турбины, что приводит к гораздо меньшим пусковым выбросам газовой турбины и увеличенным поступлениям к потребителю. Если находящуюся в эксплуатации установку с комбинированным циклом преобразуют в энергетическую установку быстрого запуска/низкоинерционную установку, можно дополнительно использовать указанные клапана байпасного контура управления запуском, обеспечивающие точность управления и полноценное дросселирование, необходимое для запуска и нагружения паровой турбины под высоким давлением, что должно иметь место при полном разъединении паровой и газовой турбин.

Важной особенностью данного изобретения является дополнительное использование и/или применение байпасного контура управления запуском установок с комбинированным циклом, служащего для получения более надежных и управляемых нагрузочных пусковых характеристик при эксплуатации в условиях полной расчетной производственной мощности. Вариант выполнения данного изобретения включает быстро перекрывающийся встроенный запорный клапан байпасного контура, линейный регулирующий клапан байпасного контура и встроенный корзиночный или у-образный паровой фильтр.

Схема расположения позволяет проектировать главные регулирующие паровые клапаны на оптимальные параметры, обеспечивая при этом надежную работу, а также стартовые и нагрузочные характеристики, обеспечивающие точное регулирование турбины. Без использования данного изобретения конструкции указанных клапанов потребовали бы доработок, отвечающих за надежную эксплуатацию, что привело бы к таким конструкциям клапанов, которые неизбежно вызвали бы недопустимо более высокие потери давления.

В обход существующего ГРПК добавляют байпасный контур управления запуском. При том, что в отношении существующего ГРПК предполагается, что он функционирует как быстрозакрывающийся запорный клапан, блокирующий турбину, и как дросселирующий клапан, предназначенный для регулирования впуска пара в паровую турбину при ее нагружении, также предполагается, что он обеспечивает контроль за сильным дроссельным регулированием на низких уровнях впуска пара в процессе прогрева газовой турбины. Вариант выполнения байпасного контура управления запуском согласно изобретению включает быстродействующий запорный клапан (ЗК), служащий для защиты турбины. Регулирующий клапан (РК) байпасного контура обеспечивает улучшенное управление потоком в процессе быстрого запуска при линейной расходной характеристике Cv в зависимости от хода клапана. На Фиг.2 изображено стандартное представление линейной расходной характеристики 210 для РК. Другие возможные типичные расходные характеристики для регулирующего клапана байпасного контура могут включать равнопроцентные расходные характеристики 220 и характеристики 230, соответствующие быстрому открыванию. Каждый из клапанов, ЗК и РК, может включать гидравлический исполнительный механизм одностороннего действия, служащий для открывания, работа которого основана на запирании с использованием механической пружины. Корзиночный фильтр, расположенный перед быстродействующим запорным клапаном и регулирующим клапаном байпасного контура, защищает клапанное соединение от попадания посторонних материалов, которые могли бы ухудшить их показатели и надежность эксплуатации. В альтернативном варианте корзиночный фильтр может быть включен в состав любого из указанных клапанов.

Фиг.3А и Фиг.3В представляют собой более детальную схему типовой системы с комбинированным циклом, относящейся к варианту выполнения байпасного контура управления запуском. Тепло отработанных газов, выходящих из газовой турбины 12, может быть направлено в теплоутилизационный парогенератор (ТУПГ) 10. ТУПГ 10 может подавать пар для паровой турбины 14 через регулятор 22 температуры пара. Некоторое количество пара может быть отведено посредством байпасного трубопровода 32 высокого давления в деаэрирующий конденсатор 20. На впуске в паровую турбину 14 расположены главный регулирующий паровой клапан 40 и главный запорный паровой клапан 41, предназначенные для регулирования паровой турбиной в процессе эксплуатации под полной нагрузкой. Клапаны 40 и 41 могут включать гидравлические элементы 42 управления, при этом гидравлические сигналы регулирования создает система регулирования турбины (не показана). Клапан 41 обеспечивает быстродействие и прямое отсечение пара от паровой турбины 14. Клапан 40 обеспечивает впуск пара в соответствии с командой управления, поступающей от системы регулирования турбины (не показана). Байпасный контур 45 управления запуском включает запорный клапан 47 и регулирующий клапан 48. Байпасный контур 45 может дополнительно включать фильтр 46. В альтернативном варианте фильтр 46 может входить в состав запорного клапана 47 или регулирующего клапана 48. Элементы управления запорным и регулирующим байпасными клапанами могут иметь гидравлический исполнительный орган, использующий сигналы, исходящие от системы регулирования турбины (не показана). Клапана и фильтр байпасного контура управления запуском могут быть размещены на существующем паропроводе.

На Фиг.4 изображен вариант выполнения схемы байпасного контура управления запуском, питающего паровую турбину, в вертикальной проекции. Паровые турбины, в зависимости от размера и других факторов, могут иметь несколько впускных патрубков для пара. Паровая турбина 14, которая изображена на чертежах, имеет двойные впускные патрубки 51, 53 для пара. Следовательно, для подачи пара в двойной впускной патрубок нужен двойной паропровод 50, 52. Кроме того, используемые в данной конфигурации главный запорный паровой клапан 41 и главный регулирующий клапан 42 могут быть расположены в едином корпусе 49. Таким образом, комплект 49, состоящий их главных запорного и регулирующего клапанов, может подавать пар в первую паровую магистраль 50, состоящую из двух двойных паропроводов. Второй действующий комплект 49 из таких клапанов может подавать пар во второй двойной паропровод 52.

Байпасный контур 45 управления запуском запараллелен с двойными комплектами 49, состоящими из главных запорного и регулирующего клапанов. Байпасный контур 45 может включать фильтр 46, запорный клапан 47 и регулирующий клапан 48. За регулирующим клапаном 48 байпасного пускового контура выпускной трубопровод может иметь двойные паропроводы 50, 52, подающие пар в двойные впускные патрубки 51, 53 для впуска пара в паровую турбину 14. Паровая турбина 14 может быть соединена общим валом с электрогенератором 16.

Способ быстрого запуска может включать нагружение газовой турбины до ее максимальной скорости нагружения. Затем температуру пара, подаваемого в паровую турбину, поддерживают по существу постоянной с момента первоначального впуска пара в паровую турбину и до тех пор, пока в паровую турбину не станет подаваться весь пар, создаваемый теплоутилизационным парогенератором совместно с газовой турбиной, работающей при максимальной нагрузке, путем регулирования, выполняемого регулирующим паровым клапаном байпасного контура. Кроме того, способ включает плавное регулирование по байпасным трубопроводам потока пара, поступающего в конденсатор, с обеспечением регулирования давления пара высокого давления, давления промежуточного перегрева и давления пара низкого давления, выходящего из теплоутилизационного парогенератора, и создания альтернативных путей для пара с одновременным плавным регулированием регулирующих клапанов байпасного контура паровой турбины в процессе нагружения. После того, как в паровую турбину станет поступать заданное количество пара, поднимают температуру пара со скоростью, соответствующей допустимому механическому напряжению и относительному расширению паровой турбины, с достижением нормативных кпд и эффективности паровой турбины. Пар, протекающий в паровую турбину, перераспределяется от главного регулирующего клапана байпасного пускового контура к главному регулирующему паровому клапану.

На Фиг.5 изображен разрез варианта выполнения запорного клапана пускового байпасного контура. Этот клапан имеет корпус 310, предназначенный для быстрого и прямого отсечения пара в случае отказа паровой турбины, генератора или другой неполадки. Управляющая головка 320 может иметь пружинную систему (не показана), предназначенную для толкания управляющего штока 330 для установки диска 340 в закрытое положение у места 345 в отсутствие сигнала гидравлического управления (не показан) от системы регулирования турбины на удержание клапана открытым. В данном варианте выполнения имеется внутренний фильтр 350, предотвращающий засорение или повреждение посторонними веществами установочных поверхностей в запорном клапане или в расположенных за ним компонентах.

На Фиг.6 изображен разрез одного варианта выполнения регулирующего клапана пускового байпасного контура. Этот регулирующий клапан 400 имеет корпус 410. Управляющий шток 420 управляется у верхнего конца гидравлическими элементами управления (не показаны), служащими для открывания, преодолевая запирающее действие пружинного средства (не показано). Диск 425 управляющего штока воздействует на регулировочную втулку 430, расположенную внутри диска 440, управляя потоком пара через корпус 410 согласно в целом линейной расходной характеристике.

Несмотря на то, что в данном документе описаны разные варианты выполнения, из описания становится понятно, что можно использовать разные сочетания элементов, варианты или усовершенствования, не выходящие за рамки объема изобретения.

1. Система (10) генерации электроэнергии с комбинированным циклом, содержащая электрогенератор (16), газовую турбину (12), соединенную с электрогенератором, паровую турбину (14), соединенную с электрогенератором, теплоутилизационный парогенератор (18), предназначенный для подачи пара в паровую турбину (14), по меньшей мере один регулятор (22, 24) температуры пара, соединенный с указанным парогенератором, главный регулирующий паровой клапан (40), предназначенный для регулирования впуска пара в паровую турбину (14) в процессе нормального режима ее работы, главный байпасный паровой контур (45) управления запуском, содержащий регулирующий клапан (48), и главный паропровод, включающий паропровод, подключенный перед главным регулирующим паровым клапаном и проходящий к впуску регулирующего клапана (48) байпасного контура, и паропровод, проходящий от выпуска регулирующего клапана (48) байпасного контура к месту за главным регулирующим паровым клапаном (40), причем байпасный контур предназначен для управления впуском пара в паровую турбину (14) в процессе быстрого запуска.

2. Система по п.1, в которой паропровод, проходящий от выпуска регулирующего клапана (48) байпасного контура, выполнен с возможностью подключения к одному впускному патрубку и/или к двойному впускному патрубку паровой турбины (14).

3. Система по п.1, дополнительно содержащая в указанном байпасном контуре (45) запорный клапан (47), расположенный перед регулирующим клапаном (48) байпасного контура.

4. Система по п.3, дополнительно содержащая фильтр (46), расположенный перед регулирующим клапаном (48) байпасного контура.

5. Система по п.3, в которой запорный клапан (47) байпасного контура или регулирующий клапан (48) байпасного контура или оба эти клапана в отсутствие гидравлического управления остаются открытыми.

6. Система по п.3, в которой регулирующий клапан байпасного контура имеет линейную расходную характеристику или равнопроцентную расходную характеристику или обе эти характеристики во всем рабочем диапазоне.

7. Устройство для регулирования потока пара в паровую турбину (14) при быстром запуске установки (10) с комбинированным циклом, содержащей газовую турбину (12), теплоутилизационный парогенератор (18), предназначенный для подачи пара в паровую турбину, по меньшей мере один регулятор (22, 24) температуры пара, предназначенный для регулирования температуры пара, подаваемого в паровую турбину, и по меньшей мере один байпасный трубопровод (28, 30, 32), ведущий к конденсатору (20) и предназначенный для регулирования температуры пара, поступающего в паровую турбину (14), содержащее:
байпасный контур (45) управления запуском, включающий запорный клапан (47) и регулирующий клапан (48).

8. Устройство по п.7, в котором регулирующий клапан (48) байпасного контура имеет линейную расходную характеристику парового потока при быстром запуске.

9. Устройство по п.7, в котором запорный клапан (47) байпасного контура или регулирующий клапан (48) байпасного контура или оба эти клапана дополнительно имеют гидравлическое управление от контроллера турбины, причем в отсутствие гидравлического управления этот или эти клапаны с помощью пружинного средства закрыты.

10. Способ запуска системы (10) генерации электроэнергии с комбинированным циклом, включающей газовую турбину (12), паровую турбину (14), теплоутилизационный парогенератор (18), который получает тепло отработанных газов от газовой турбины и оборудован регуляторами (22, 24) температуры пара, и главный паропровод, включающий главный регулирующий паровой клапан (40) и регулирующий клапан (48) байпасного контура,
включающий:
нагружение газовой турбины (12) до ее максимальной мощности, поддержание по существу постоянной температуры пара, подаваемого в паровую турбину (14), начиная с момента первоначального впуска пара в паровую турбину и до тех пор, пока весь пар, создаваемый теплоутилизационным парогенератором (18) совместно с газовой турбиной (12), работающей при максимальной нагрузке, не будет поступать в паровую турбину (14) через регулирующий клапан (48) байпасного пускового контура,
плавное регулирование потока пара через байпасные трубопроводы (28, 30, 32) с обеспечением регулирования давления пара высокого давления, давления промежуточного перегрева и давления пара низкого давления, поступающего из теплоутилизационного парогенератора (18), и создания альтернативных проходов для пара, с одновременным плавным регулированием регулирующего клапана (48) байпасного пускового контура в процессе нагружения,
переход управления впуском пара в паровую турбину (14) от регулирующего клапана (48) байпасного пускового контура к главному регулирующему паровому клапану (40) и
после того, как весь поток пара станет подаваться в паровую турбину (14), поднятие температуры пара со скоростью, соответствующей допустимому механическому напряжению и относительному расширению паровой турбины с обеспечением нормативных кпд и эффективности паровой турбины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплоэнергетики и энергосбережения, предназначено для одновременной выработки электрической, тепловой энергий и низкотемпературного носителя.

Изобретение относится к процессу метанирования, в частности к рекуперации тепла в процессе, включающем реакцию метанирования и объединенном с процессом газификации угля.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для газоперекачивающих станций, включающих в себя газоперекачивающие агрегаты магистральных газопроводов.

Изобретение относится к газотранспортному оборудованию и может быть использовано при создании газотурбинных газоперекачивающих агрегатов. .

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в газоперекачивающих агрегатах (ГПА), газотурбинных электростанциях и других энергетических системах, в которых используются газотурбинные установки (ГТУ) в качестве привода.

Изобретение относится к области энергетики. .

Изобретение относится к электростанции с уменьшенным содержанием CO2 и способу выработки электроэнергии из угольного топлива. .

Изобретение относится к теплоэнергетическому машиностроению и может быть использовано на магистральных газопроводах для транспортировки газа и производства электрической энергии на базе установок бинарного цикла с комбинированным применением газотурбинных и паротурбинных установок.

Изобретение относится к области газотурбинного и теплоэнергетического машиностроения и может быть использовано на компрессорных станциях магистральных газопроводов для транспортировки газа и производства электрической энергии на базе установок бинарного цикла с комбинированным применением газотурбинных и паротурбинных установок, газогазоперекачивающих и электрогазоперекачивающих агрегатов.

Аппарат для взаимодействия с воздухом или газом, способный выполнять функцию компрессора или детандера, содержит корпус, вал для передачи крутящего момента, ротор. Вал для передачи крутящего момента проходит через корпус с возможностью вращения вокруг оси и функционально соединен с ротором. Ротор позволяет поддерживать его устойчивое вращение при окружной скорости обода, составляющей приблизительно от 2000 до 5400 футов в секунду. Кольцевая область вокруг ротора и внутри корпуса образует проход для потока. Корпус также включает выпускное отверстие для потока, образующее проход для вытекания высокоэнергетического газа или воздуха наружу из кольцевой области или его втекания в кольцевую область. Вал содержит материал с высокой удельной прочностью на сжатие или растяжение и имеет проходы для потока, обеспечивающие прохождение потока воздуха или газа к ротору или от ротора. Некоторые части вала обмотаны намотками из волоконного жгута из материала с высокой удельной прочностью на растяжение, натягиваемыми примерно до половины их предела прочности на разрыв. Ротор окружает часть вала внутри корпуса и имеет проходы для потока газа или воздуха, пропускающие поток в радиальных направлениях и задерживающие поток от ротора в осевом направлении. Ротор содержит материал с высокой удельной прочностью на растяжение и компрессионный материал, сжатый намотками из волоконного жгута с высокой удельной прочностью на растяжение, натягиваемыми примерно до половины их предела прочности на разрыв. Материал с высокой удельной прочностью на сжатие функционально соединен с валом сжатием или, по меньшей мере, одной намоткой из волоконного жгута. Аппарат, способный выполнять функции компрессора, в функции компрессора содержит кольцевую область вокруг ротора и внутри корпуса, выполненную с возможностью формирования в процессе работы прохода для воздуха или газа от ротора к выпускному отверстию для потока в корпусе, внутри которого воздух или газ проходит по спирали в радиальном направлении от ротора наружу через кольцевую область и с уменьшением скорости. При этом кольцевая область обеспечивает в процессе работы выход потока воздуха или газа в радиальном направлении от ротора наружу. Реактивный и механический двигатели содержат описанный выше аппарат в качестве компрессора. Изобретение направлено на уменьшение расхода топлива, повышение кпд, снижение выбросов CO2 и снижение стоимости двигателя. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил., 8 табл.

Изобретение относится к энергетике. Парогазовая установка содержит газотурбинную установку, котел-утилизатор, паротурбинную установку, сбросный газоход, дымовую трубу, соединительные трубопроводы, внешний газоход, подключенные к внешнему газоходу горелочное устройство и пароперегреватель. Котел-утилизатор и пароперегреватель содержат модули поверхностей нагрева пароводяного контура паротурбинной установки. Внешний газоход выполнен в виде рециркуляционного контура, оборудованного вентилятором. Вход внешнего газохода подсоединен к котлу-утилизатору в зоне размещения модулей поверхностей нагрева, а выход выведен перед зоной размещения модулей поверхностей нагрева котла-утилизатора. Изобретение позволяет повысить эффективность использования теплоты газообразных продуктов сгорания и КПД установки. 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Когенерационная газотурбинная энергетическая установка содержит компрессоры низкого и высокого давления, камеру сгорания, газовую турбину высокого давления и газовую турбину низкого давления, имеющие между собой газовую связь, теплофикационное устройство и основной электрический генератор, подсоединенный к газовой турбине высокого давления и используемый в качестве полезной нагрузки. Выход компрессора низкого давления присоединен к входу компрессора высокого давления. Теплофикационное устройство установлено между газовыми турбинами, снабжено внутренним горячим каналом, в котором размещен движущийся теплоноситель, представляющий собой частично отработавшие в газовой турбине высокого давления продукты сгорания, а также холодным каналом с помещенным внутри него другим движущимся теплоносителем, отводящим получаемую в результате теплообмена между горячим и холодным каналами внутри теплофикационного устройства тепловую энергию для ее использования вне газотурбинной энергетической установки. В когенерационной газотурбинной энергетической установке дополнительно установлено теплообменное устройство, содержащее взаимодействующие между собой посредством теплообмена горячий и холодный каналы. Вход горячего канала теплообменного устройства подсоединен к выходу из газовой турбины высокого давления, а выход горячего канала теплообменного устройства присоединен к входу горячего канала теплофикационного устройства. В качестве движущегося теплоносителя горячего канала теплообменного устройства использованы частично отработавшие продукты сгорания, поступающие из газовой турбины высокого давления. Вход холодного канала теплообменного устройства подсоединен к выходу из компрессора высокого давления, а выход холодного канала теплообменного устройства присоединен к входу камеры сгорания. В качестве движущегося теплоносителя холодного канала теплообменного устройства использована содержащая окислитель газообразная смесь, поступающая из компрессора высокого давления. Теплофикационное устройство выполнено с регулируемым теплосъемом. К газовой турбине низкого давления подсоединен дополнительный электрический генератор, используемый в качестве полезной нагрузки. Изобретение направлено на обеспечение регулирования режима когенерации, то есть количества вырабатываемой тепловой и электрической энергии, и на повышение коэффициента полезного действия. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Система генерирования мощности с комбинированным циклом содержит паротурбинную систему, газотурбинную систему, включающую в себя компрессор, камеру сгорания и газовую турбину; парогенератор с регенерацией тепла, проточную линию. Парогенератор с регенерацией тепла подсоединен между газотурбинной системой и паротурбинной системой для генерирования пара с тепловой энергией, принимаемой из газотурбинной системы. Парогенератор с регенерацией тепла включает в себя первую ступень, выполненную с возможностью выдачи пара высокого давления, вторую ступень, выполненную с возможностью выдачи пара промежуточного давления, и третью ступень, выполненную с возможностью выдачи пара низкого давления. Проточная линия выполнена с возможностью пропускания насыщенного пара, образованного в парогенераторе с регенерацией тепла, в камеру сгорания газотурбинной системы, Проточная линия содержит конденсатор и перегреватель. Конденсатор подсоединен между парогенератором с регенерацией тепла и перегревателем, а перегреватель подсоединен между конденсатором и камерой сгорания. Конденсатор расположен в системе генерирования мощности с комбинированным циклом с негоризонтальной ориентацией для того, чтобы осуществить перемещение вверх насыщенного пара из парогенератора с регенерацией тепла в камеру сгорания и гравитационное перемещение вниз образовавшегося в конденсаторе конденсата в парогенератор с регенерацией тепла с уменьшением количества пара, переносимого в камеру сгорания, при переносе диоксида углерода из проточной линии в камеру сгорания. Изобретение направлено на уменьшение вредных воздействий компонентов, появляющихся в процессах генерирования мощности. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство экономного производства электроэнергии и тепла состоит из котельной, воздушно-турбинного двигателя, радиаторов. Выход из заборника атмосферного воздуха (3) связан с входом в воздушно-газовый радиатор (4), выход из которого связан с входом в воздушный компрессор воздушно-турбинного двигателя (5), выход из которого связан с входом в воздушно-газовый радиатор (6), выход из которого связан с входом в воздушную турбину воздушно-турбинного двигателя (7), выход из которой связан с входом в поддувало котельной (1). Выход из поддувала связан с входом в топку котельной (9), выход газов из которой связан с воздушно-газовым радиатором (6), выход газов из которого связан с водогазовым радиатором (11), выход газов из которого связан с воздушно-газовым радиатором (4), выход газов из которого связан с воздушной атмосферой. Выход из водяного насоса (10) связан с входом в водогазовый радиатор (11), выход из которого связан с потребителями горячей воды (12), выход от которых связан с входом в водяной насос (10). Воздушный компрессор воздушно-турбинного двигателя (7), воздушная турбина воздушно-турбинного двигателя (5), водяной насос (10), генератор электрического тока (13) - все установлены на одном валу. Достигается упрощение конструкции, удешевляется изготовление и эксплуатация, устройство может работать безлюдно в автоматическом режиме. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергетике. Теплофикационная газотурбинная установка, содержащая компрессор, соединенный последовательно с камерой сгорания, газовой турбиной и электрогенератором, к выхлопу газовой турбины подключен паровой котел-утилизатор, соединенный по пару с тепловым потребителем, причем она дополнительно содержит паровую турбину с конденсатором, соединенную через эластичную гидромуфту с валом компрессора, при этом выход котла-утилизатора соединен с входом паровой турбины паропроводом, на входе в котел-утилизатор установлена камера дожигания. Изобретение позволяет повысить эффективность ТЭЦ при комбинированном производстве электрической и тепловой энергии. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике. Парогазовая установка с пароприводным дозатором-компрессором газового топлива содержит газотурбинный двигатель с камерой сгорания и регулирующим клапаном по топливу, турбогенератор, энергетическую паровую турбину, установленную на валу турбогенератора, котел-утилизатор с паровыми контурами одного или более давлений, систему трубопроводов газа, пара и воды с регулирующей и запорной арматурой, причём установка также содержит компенсационную турбину, установленную на одном валу с приводной паровой турбиной и дозатором-компрессором в общем герметичном корпусе со стороны дозатора-компрессора. Изобретение позволяет упростить создание пароприводного дозатора-компрессора и наладку его работы в оптимальном режиме в широком диапазоне нагрузок газотурбинного двигателя, а также повысить показатели тепловой эффективности парогазовой установки. 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики и двигателестроения и предназначено в качестве энергоустановки для генерации тепловой и электрической энергии. Установка содержит детонационную камеру бескислородного разложения ацетилена на газообразный водород и углерод в виде наночастиц, которая соединена с сепаратором для отделения углерода. В результате сгорания водорода в соответствующей детонационной камере образуется тепловая и кинетическая энергия струи пара для вращения турбины электрогенератора. Устройство может использоваться также в качестве анаэробной энергетической установки, производящей тепловую энергию, наночастицы углерода и водород для применения последнего в электрохимических генераторах. Использование изобретения позволяет полностью исключить выбросы углекислого газа в атмосферу при работе энергетической установки. 1 ил.

Способ эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции, содержащей компрессорную установку и турбинную установку, заключается в том, что полезную работу отбирает по меньшей мере одно устройство, имеющееся в станции, при котором производят топочные газы камерой сгорания, установленной перед турбинной установкой. Воду и/или пар впрыскивают путем теплообмена с потоком горячего газа после турбинной установки и/или в канале компрессора. Воду и/или пар направляют в газовый поток перед камерой сгорания и/или в камеру сгорания в таких количествах, чтобы по меньшей мере 80% кислорода, содержащегося в воздухе в данном потоке, потреблялось при сгорании в камере сгорания. Теплоноситель, используемый в нагревательном устройстве, нагревают теплотой, отобранной конденсатором топочного газа, расположенным в потоке топочного газа после турбинной установки. Поток топливного газа после турбинной установки дополняют топочными газами из дополнительной камеры сгорания. Кислород для сгорания для этой дополнительной камеры сгорания подают из увлажнителя входного воздуха. Воду и теплоту отбирают из потока топочного газа после конденсатора топочного газа с помощью дополнительного конденсатора, в результате чего поток топочного газа дополнительно осушают, а воду и теплоту, отобранную из этого потока, направляют в воздух, поступающий в компрессорную установку, посредством увлажнителя входного воздуха. Изобретение направлено на повышение эффективности эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способу и устройству реформинга углеводородов. Способ включает сжигание расширенного выпуска из турбины и первого топлива внутри первой реформинг-установки, чтобы произвести отработавший газ. Углеводород реформируют в первой реформинг-установке, чтобы произвести реформированный углеводород. Тепло передается от отработавшего газа к первой среде. Холодильная установка приводится в действие посредством тепловой энергии от нагретой первой среды и охлаждает вторую среду. Тепло передается от одного или более окислителей к охлажденной второй среде, чтобы произвести охлажденные первый и второй окислители. Охлажденный первый окислитель и второе топливо вводят в газотурбинную установку, чтобы произвести расширенный отработавший газ из турбины и механическую энергию. Охлажденный второй окислитель сжимают в компрессоре, приводимом в действие посредством механической энергии. Сжатый второй окислитель и реформированный углеводород вводят во вторую реформинг-установку, чтобы произвести сингаз. Обеспечивается повышение производства сингаза и продуктов, изготовленных из него. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх