Способ дооборудования сжигающей ископаемое топливо энергоустановки устройством отделения диоксида углерода



Способ дооборудования сжигающей ископаемое топливо энергоустановки устройством отделения диоксида углерода
Способ дооборудования сжигающей ископаемое топливо энергоустановки устройством отделения диоксида углерода
Способ дооборудования сжигающей ископаемое топливо энергоустановки устройством отделения диоксида углерода
Способ дооборудования сжигающей ископаемое топливо энергоустановки устройством отделения диоксида углерода

 


Владельцы патента RU 2508455:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

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.

 

Для отделения диоксида углерода из газообразных отходов, работающих на ископаемом топливе энергоустановок, например газовых и паровых энергоустановок или работающих на угле паросиловых установок, требуется большое количество энергии.

При применении жидкостного абсорбционно-десорбционного способа отделения диоксида углерода эта энергия в форме тепловой энергии должна иметься для теплоснабжения десорбционного процесса. Обычно для этого используется пар низкого давления из пароводяного контура энергоустановки.

Для выполнения предписаний по токсичности существующие газопаровые или атомные электростанции без отделения диоксида углерода должны дооборудоваться устройством для его отделения. Такие старые установки, как правило, еще не имеют соответствующих предписаний (Capture Readyness) для дооборудования устройством отделения диоксида углерода.

Так, например, машинное здание может быть рассчитано недостаточно большим для прокладки дополнительных труб с целью отбора пара низкого давления, или паровая турбина или энергетический процесс не конфигурирована/конфигурирован соответствующим образом для отбора пара низкого давления. В паровых турбинах с отдельным корпусом для ступени среднего и низкого давлений, по меньшей мере, отбор пара низкого давления на перепускном трубопроводе возможен простым образом. Напротив, в паровых турбинах с однокорпусной ступенью среднего и низкого давлений последующие переделки для отбора необходимых больших количеств пара часто невозможно реализовать, поэтому турбину в этом случае приходится заменять. В любом случае, однако, при отборе пара низкого давления из перепускного трубопровода в секцию низкого давления последнюю приходится согласовывать с изменившейся поглощающей способностью (объемный поток пара).

Отбор пара из других источников в пределах энергетического процесса также нерентабелен или возможен подходящим образом. Так, например, отбор из трубопровода промежуточного перегревателя паровой турбины приводит без дополнительных мер к несимметричной нагрузке котла. Также отбор более высококачественного пара для устройства отделения диоксида углерода без дополнительных мер должен быть исключен, поскольку это ведет к неприемлемым потерям энергии.

Другая проблема, связанная с дооборудованием устройством отделения диоксида углерода, заключается в том, что при его отключении или отказе возникает избыточное количество ненужного пара низкого давления. Этот избыточный пар нельзя так просто возвратить в паротурбинный процесс, поскольку он рассчитан на эксплуатацию с устройством отделения диоксида углерода, т.е. на меньшее количество пара.

Задачей изобретения является создание недорогого способа дооборудования устройством отделения диоксида углерода, причем работающая на ископаемом топливе энергоустановка должна продолжать эксплуатироваться даже тогда, когда это устройство не работает или отключено.

Эта задача решается посредством признаков пункта 1 формулы изобретения.

Согласно изобретению, работающая на ископаемом топливе энергоустановка дооборудуется устройством отделения диоксида углерода. Такой установкой может быть газопаровая энергоустановка с утилизационным парогенератором или паросиловая установка с обогреваемым котлом (бойлером). Газопаровая энергоустановка или паросиловая установка включает в себя далее паровую турбину.

Изобретение касается паровой турбины, содержащей однокорпусную ступень среднего и низкого давлений. Помимо ступени среднего и низкого давлений паровая турбина включает в себя также ступень высокого давления в отдельном корпусе.

Предложенное дооборудование работающей на ископаемом топливе энергоустановки устройством отделения диоксида углерода происходит в несколько этапов, которые могут осуществляться одновременно или в разной последовательности.

При этом ступень низкого и среднего давлений паровой турбины на первом этапе согласуется к новой поглощающей способностью, которая изменяется из-за отвода технологического пара для работы устройства отделения диоксида углерода. При этом путем замены компонентов согласуется паротурбинный тракт, или заменяются части ступени низкого давления. Выбор опций определяется имеющейся паровой турбиной и отбираемыми массовыми потоками пара. На следующем этапе устройство отделения диоксида углерода посредством трубопровода технологического пара присоединяется к трубопроводу промежуточного перегревателя. В случае отключения устройства отделения диоксида углерода пар низкого давления продолжает отбираться из перепускного трубопровода. Поэтому параллельно устройству отделения диоксида углерода на следующем этапе включается вспомогательный конденсатор. Он служит для конденсации в себе избыточного технологического пара, возникающего при отказе или намеренном отключении устройства отделения диоксида углерода.

В одном предпочтительном варианте способа устройство отделения диоксида углерода посредством трубопровода технологического пара присоединяется к горячему трубопроводу промежуточного перегревателя, в результате чего создается повторно нагретый пар в качестве технологического пара. В качестве альтернативы устройство отделения диоксида углерода предпочтительно посредством трубопровода технологического пара присоединяется к холодному трубопроводу промежуточного перегревателя, в результате чего создается частично расширенный пар в качестве технологического пара.

В одном особом варианте в трубопровод технологического пара включается паровая турбина с противодавлением. Посредством паровой турбины с противодавлением отобранный технологический пар доводится до состояния насыщенного пара. За счет генератора, присоединенного к паровой турбине с противодавлением, вырабатывается электрическая энергия. Это позволяет использовать избыточную энергию технологического пара для вырабатывания электрической энергии.

В другом предпочтительном варианте предусмотрено, что устройство отделения диоксида углерода посредством трубопровода возврата конденсата соединяется с конденсатором паровой турбины. Этот трубопровод возврата конденсата обеспечивает возврат израсходованного в десорбционном процессе технологического пара в контур питательной воды энергоустановки.

Работающая на ископаемом топливе энергоустановка выполнена предпочтительно в виде газопаротурбинной энергоустановки, причем парогенератор является утилизационным парогенератором. В качестве альтернативы работающая на ископаемом топливе энергоустановка может быть выполнена также в виде паротурбинной энергоустановки, причем парогенератор является обогреваемым котлом.

Ниже изобретение более подробно поясняется со ссылкой на чертежи, на которых изображают:

фиг.1 - работающую на ископаемом топливе энергоустановку, дооборудованную устройством отделения диоксида углерода предложенным способом;

фиг.2 - вариант изображенной на фиг.1 дооборудованной, работающей на ископаемом топливе энергоустановки;

фиг.3 - работающую на ископаемом топливе энергоустановку, дооборудованную устройством отделения диоксида углерода предложенным способом в альтернативном варианте;

фиг.4 - вариант изображенной на фиг.1 дооборудованной, работающей на ископаемом топливе энергоустановки.

На фиг.1 изображена работающая на ископаемом топливе энергоустановка 1 с устройством 5 отделения диоксида углерода. Энергоустановка 1 выполнена здесь в виде газопаровой энергоустановки 12. Она показана в упрощенном виде и состоит, в основном, из газовой турбины 13, паровой турбины 2, генератора 20 и включенного в канал для отходящих газов газовой турбины 13 парогенератора 4, выполненного в виде парогенератора 15, работающего на отходящем тепле. Паровая турбина 2 состоит из ступени 24 высокого давления и ступени 25 среднего и низкого давлений. Газовая турбина 13, генератор 20 и паровая турбина 2 находятся на общем валу 8. За паровой турбиной 2 установлен конденсатор 22.

Ступень 24 высокого давления соединена с парогенератором 4 посредством трубопровода 23 свежего пара с возможностью его подачи и посредством трубопровода 3 возвратного пара и холодного трубопровода 16 промежуточного перегревателя с возможностью возврата пара. Ступень 25 среднего и низкого давлений соединена с парогенератором 4 посредством горячего трубопровода 31 промежуточного перегревателя. К нему для отбора технологического пара 17 присоединен трубопровод 6 для него.

При дооборудовании сначала согласовывалась поглощающая способность ступени 25 среднего и низкого давлений паровой турбины 2. Это происходило за счет замены компонентов или согласования частей ступени 25. Затем устройство 5 посредством теплообменника 21 через трубопровод 6 технологического пара присоединялось к горячему трубопроводу 31 промежуточного перегревателя. Далее параллельно устройству 5 прокладывался байпасный трубопровод 34, в который включен вспомогательный конденсатор 32.

Из теплообменника 21 конденсат по трубопроводу 29 для возврата конденсата удаляется из конденсатора 22. Для этого трубопровод 29 соответственно соединен с конденсатором 22. Наконец, предусмотрен конденсатопровод 30, который соединяет конденсатор 22 с парогенератором 4, чтобы замкнуть контур питательной воды.

При работе энергоустановки 1 и при включенном устройстве 5 технологический пар 17 отбирается из горячего трубопровода 31 промежуточного перегревателя и по трубопроводу 6 технологического пара подается к теплообменнику 21, который, в свою • очередь, отдает тепло устройству 5. В этом режиме открыт первый клапан 35, включенный в трубопровод 6 технологического пара за ответвлением байпасного трубопровода 34. Второй капан 36, включенный в байпасный трубопровод 34 перед вспомогательным конденсатором 32, закрыт.

Если в устройстве 5 происходит сбой, или оно отключается, то должен продолжаться отбор технологического пара 17 из горячего трубопровода 31 промежуточного перегревателя, поскольку ступень 25 среднего и низкого давлений в результате дооборудования больше не рассчитана на прием этого пара. Поэтому технологический пар направляется по байпасному трубопроводу 34 в вспомогательный конденсатор 32. Для этого первый клапан 35 закрывается, а второй клапан 36 в байпасном трубопроводе 34 открывается.

На фиг.2 изображен вариант работающей на ископаемом топливе энергоустановки из фиг.1, дооборудованной устройством 5 отделения диоксида углерода предложенным способом. В варианте на фиг.2 помимо паровой турбины 2 предусмотрена паровая турбина 7 с противодавлением, включенная в трубопровод 6 технологического пара. В ней происходит процесс расширения 18 технологического пара 17 в насыщенный пар 26. При этом технологический пар 17 за счет присоединенного к паровой турбине 7 с противодавлением генератора 9 превращается в электрическую энергию. Температура на выходе турбины 7 составляет около 290°C.

На фиг.3 изображена работающая на ископаемом топливе энергоустановка, дооборудованная устройством отделения диоксида углерода предложенным способом в альтернативном варианте. В данном примере устройство 5 отделения диоксида углерода посредством теплообменника 21 через трубопровод 6 технологического пара и трубопровод 28 насыщенного пара присоединено к холодному трубопроводу 16 промежуточного перегревателя. Паровая турбина с противодавлением не предусмотрена.

На фиг.4, как и на фиг.3, показаны отбор технологического пара 17 и присоединение трубопровода 6 для него к холодному трубопроводу 16 промежуточного перегревателя. По сравнению с фиг.2 в трубопровод 6 технологического пара включена паровая турбина 7 с противодавлением. Температура на ее выходе составляет около 160°C. Как и на фиг.2, предусмотрен генератор для вырабатывания тока.

1. Способ дооборудования энергоустановки (1), включающей в себя многокорпусную паровую турбину (2), работающей на ископаемом топливе, устройством (5) отделения диоксида углерода, при котором
а) поглощающую способность паровой турбины (2) согласуют с технологическим паром (17), отбираемым для работы устройства (5) отделения диоксида углерода;
б) устройство (5) отделения диоксида углерода посредством трубопровода (6) технологического пара присоединяют к трубопроводу промежуточного перегревателя и
в) параллельно устройству (5) отделения диоксида углерода включают вспомогательный конденсатор (32), так что в нем при отказе или намеренном отключении устройства (5) отделения диоксида углерода конденсируют избыточный технологический пар (17).

2. Способ по п.1, в котором устройство (5) отделения диоксида углерода посредством трубопровода (6) технологического пара присоединяют к горячему трубопроводу (31) промежуточного перегревателя, в результате чего создают повторно нагретый пар в качестве технологического пара (17).

3. Способ по п.1, в котором устройство (5) отделения диоксида углерода посредством трубопровода (6) технологического пара присоединяют к холодному трубопроводу (16) промежуточного перегревателя, в результате чего создают частично расширенный пар в качестве технологического пара (17).

4. Способ по одному из пп.1-3, в котором в трубопровод (6) технологического пара включают паровую турбину (7) с противодавлением.

5. Способ по одному из пп.1-3, в котором устройство (5) отделения диоксида углерода посредством трубопровода (29) возврата конденсата соединяют с конденсатором (22) паровой турбины (2).

6. Способ по п.4, в котором устройство (5) отделения диоксида углерода посредством трубопровода (29) возврата конденсата соединяют с конденсатором (22) паровой турбины (2).

7. Способ по одному из пп.1-3, 6, в котором работающая на ископаемом топливе энергоустановка является газопаротурбинной энергоустановкой, причем парогенератор является парогенератором, работающим на отходящем тепле.

8. Способ по п.4, в котором работающая на ископаемом топливе энергоустановка является газопаротурбинной энергоустановкой, причем парогенератор является парогенератором, работающим на отходящем тепле.

9. Способ по п.5, в котором работающая на ископаемом топливе энергоустановка является газопаротурбинной энергоустановкой, причем парогенератор является парогенератором, работающим на отходящем тепле.

10. Способ по одному из пп.1-3, 6, в котором работающая на ископаемом топливе энергоустановка является паротурбинной энергоустановкой, причем парогенератор является обогреваемым котлом.

11. Способ по п.4, в котором работающая на ископаемом топливе энергоустановка является паротурбинной энергоустановкой, причем парогенератор является обогреваемым котлом.

12. Способ по п.5, в котором работающая на ископаемом топливе энергоустановка является паротурбинной энергоустановкой, причем парогенератор является обогреваемым котлом.

13. Работающая на ископаемом топливе энергоустановка, дооборудованная способом по одному из пп.1-12.



 

Похожие патенты:

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.

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. 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.

Энергетическая установка с комбинированным циклом содержит компонент (66) с внутренним объемом (68), предназначенный для размещения конденсата пара или отработанного газа газовой турбины. Вокруг внешней поверхности компонента (66) энергетической установки с комбинированным циклом расположен материал (72) с фазовым переходом. Установка также содержит ограничительную конструкцию (70), расположенную вокруг компонента (66) с образованием наружного объема между компонентом (66) и указанной конструкцией (70). Материал (72) с фазовым переходом расположен в указанном наружном объеме и выполнен с возможностью поглощения тепла из внутреннего объема (68) при работе установки с комбинированным циклом и высвобождения тепла с обеспечением возможности поддержания повышенной температуры внутреннего объема (68) после отключения газовой турбины. Достигается снижение подвода тепла, необходимого для повторного запуска установки. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх