Энергетическая установка, работающая на органическом топливе, с устройством для отделения диоксида углерода и способ эксплуатации такой установки

Авторы патента:

F01K17/00 - Использование пара или конденсата из отбора или выхлопа (для подогрева питательной воды F01K 7/34; возврат конденсата в котел F22D)

Владельцы патента RU 2524588:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к энергетике. Энергетическая установка, работающая на органическом топливе, включает в себя котельный агрегат, установленную следом за котельным агрегатом через горячий трубопровод промежуточного перегрева паровую турбину и устройство для отделения диоксида углерода, причем устройство для отделения диоксида углерода через трубопровод технологического пара соединено с горячим трубопроводом промежуточного перегрева котельного агрегата. При этом в трубопровод технологического пара включена паровая турбина, работающая с противодавлением. Изобретение позволяет предотвратить несимметричную нагрузку энергетического процесса и минимизировать потери энергии. 2 н.и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Для отделения диоксида углерода из газообразных отходов энергетических установок, работающих на органическом топливе, как, например, газовые и паровые энергетические установки (GUD - парогазотурбинная электростанция) или работающие на угле паросиловые установки (DKW) требуется большое количество энергии.

При применении жидкостного абсорбционно-десорбционного способа отделения диоксида углерода эта энергия должна иметься в наличии в виде тепловой энергии для теплоснабжения процесса десорбции. Обычно для этого применяется пар низкого давления из парового цикла.

Собственно, если находящаяся в строительстве энергетическая установка еще не оборудуется примыкающим к ней устройством для отделения диоксида углерода, то уже сегодня существует обязанность подтверждения возможности позднего дооборудования (Capture Readyness). Согласно этому уже сегодня имеются соответствующие мероприятия, которые в более поздний момент без проблем можно осуществить в энергетической установке. Если подобные мероприятия касаются, например, машинного отделения, то оно должно соответственно увеличиться вследствие отбора пара низкого давления.

К тому же имеется требование, в соответствии с которым паровая турбина, соответственно, энергетический процесс для отбора пара низкого давления должен иметь соответствующую конфигурацию. В паровых турбинах с разделенным корпусом для ступени среднего и низкого давления отбор пара низкого давления простым способом возможен в перепускном трубопроводе. Напротив, в паровых турбинах с расположенной в одном корпусе ступенью среднего и низкого давления отбор требуемого большого количества пара из турбины при подходящем давлении невозможен.

Также отбор пара из других источников внутри энергетического процесса не является предпочтительным, или не может осуществляться подходящим способом. Так, например, отбор из трубопровода промежуточного перегрева паровой турбины ведет к несимметричной нагрузке котла. Также отбор высококачественного пара для устройства отделения диоксида углерода должен исключаться, так как это ведет к недопустимым потерям энергии.

Исходя из вышесказанного задачей изобретения является создание устройства и способа для работающих на органическом топливе энергетических установок, предоставление пара низкого давления из источника, отличного от перепускного трубопровода между ступенью среднего и низкого давления устройства для отделения диоксида углерода, так что предотвращается несимметричная нагрузка энергетического процесса и при отборе пара в значительной степени минимизируются потери энергии.

Относящаяся к устройству задача изобретения решается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения.

Изобретение относится к паровой турбине, которая имеет однокорпусную ступень среднего и низкого давления. К тому же кроме ступени среднего и низкого давления паровая турбина включает еще ступень высокого давления в отдельном корпусе. При этом предусмотрено, что свежий пар для ступени высокого давления после выхода из ступени высокого давления по трубопроводу для возврата пара (холодный трубопровод промежуточного перегрева) возвращается в котел для нового нагревания (промежуточный перегрев), где снова нагревается и по горячему трубопроводу промежуточного перегрева направляется в ступень среднего давления паровой турбины. Согласно изобретению теперь предусмотрено, что к горячему трубопроводу промежуточного перегрева присоединен трубопровод технологического пара, который соединен с устройством для отделения диоксида углерода, причем в трубопровод технологического пара включена паровая турбина, работающая с противодавлением. С помощью паровой турбины, работающей с противодавлением, отобранный технологический пар приводится в состояние технологического пара (насыщенный пар). Котел должен быть соответственно рассчитан на отбор пара.

В предпочтительном усовершенствованном варианте сжигающей ископаемое топливо энергетической установки отобранный технологический пар с помощью генератора, присоединенного к паровой турбине, работающей с противодавлением, превращается в электрическую энергию. Благодаря этому избыточная энергия технологического пара может использоваться для выработки электрической энергии.

В целесообразном исполнении работающей на органическом топливе энергетической установки процесс отделения диоксида углерода состоит из блока для абсорбции и блока для десорбции. Трубопровод технологического пара соединен с подводом с теплообменником блока для десорбции. С отводом блок для десорбции соединен с трубопроводом для возврата конденсата.

Задача изобретения, относящаяся к способу, решается с помощью признаков пункта 6 формулы изобретения.

По аналогии с устройством при предложенном в соответствии с изобретением способе технологический пар отбирается из горячего трубопровода промежуточного перегрева.

При этом технологический пар расширяется в процессе снятия давления, причем образуется разгруженный от давления пар (насыщенный пар). Разгруженный от давления пар потом подводится к устройству для отделения диоксида углерода.

Предпочтительным способом процесс снятия давления используется для выработки электрической энергии. Разгруженный от давления пар применяется преимущественно для десорбции диоксида углерода в процессе отделения диоксида углерода.

Подготовительные мероприятия для "Capture Ready" ограничиваются благодаря изобретению соответствующим расчетом котла и точки примыкания вне критического для установки машинного здания. Паровая турбина при дооборудовании устройством для отделения диоксида углерода может оптимизироваться в отношении термодинамики к примененному затем процессу отделения. Подключение турбины, работающей с противодавлением, перед промежуточным перегревом приводит к более низким температурам пара, которые без проблем могут понижаться с помощью стандартных промышленных турбин.

Ниже изобретение более подробно поясняется с помощью чертежа.

Фигура показывает в основном работающую на органическом топливе энергетическую установку 1 с присоединенным к устройству отделения диоксида углерода теплообменником 21. Работающая на органическом топливе энергетическая установка 1 выполнена здесь в виде парогазотурбинной электростанции (GUD) 12. Парогазотурбинная электростанция 12 изображена в упрощенном виде и состоит здесь из газовой турбины 13, паровой турбины 2, генератора 20 и включенного в канал для отходящих газов газовой турбины 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 давления. Газовая турбина 13, генератор 20 и паровая турбина 2 находятся на общем валу 8. Следом за паровой турбиной 2 включен конденсатор 22.

Ступень 24 высокого давления соединена с парогенератором 4 с подводом свежего пара через трубопровод 23 свежего пара и отводом пара через трубопровод 3 отвода пара (холодный трубопровод промежуточного перегрева). К тому же к парогенератору 4 присоединен горячий трубопровод 16 промежуточного перегрева, который соединен с частью 25 среднего и низкого давления паровой турбины 2.

К горячему трубопроводу 16 промежуточного перегрева для отбора технологического пара 17 присоединен трубопровод 6 технологического пара. Наряду с паровой турбиной 2 предусмотрена паровая турбина 7, работающая с противодавлением, которая с подводом технологического пара соединена с трубопроводом 6 технологического пара. В паровой турбине 7, работающей с противодавлением, имеет место расширение технологического пара 17 с образованием насыщенного пара 26. Технологический пар при этом с помощью генератора 9, присоединенного к паровой турбине 7, работающей с противодавлением, превращается в электрическую энергию. Температура на выходе из паровой турбины, работающей с противодавлением, при отборе пара из горячего трубопровода промежуточного перегрева составляет около 290°С.

К паровой турбине 7, работающей с противодавлением, подключен теплообменник 21 устройства для отделения диоксида углерода. При этом устройство для отделения диоксида углерода здесь подробно не изображено. Паровая турбина 7, работающая с противодавлением, соединена с блоком 11 для десорбции устройства для отделения диоксида углерода через трубопровод 28 насыщенного пара. Насыщенный пар 26 поддерживает в блоке 11 для десорбции кипячение растворителя для высвобождения диоксида углерода.

Из теплообменника 21 через трубопровод 29 возврата конденсата конденсат отводится в конденсатор 22. Для этого трубопровод 29 возврата конденсата соответственно соединен с конденсатором 22. В заключение предусмотрен трубопровод 30 конденсата, который соединяет конденсатор 22 с парогенератором 4, чтобы замкнуть циркуляцию питательной воды.

1. Энергетическая установка (1), работающая на органическом топливе, включающая парогенератор (4), установленную следом через горячий трубопровод (16) промежуточного перегрева паровую турбину (2) и устройство (5) для отделения диоксида углерода, отличающаяся тем, что устройство (5) для отделения диоксида углерода через трубопровод (6) технологического пара соединено с горячим трубопроводом (16) промежуточного перегрева парогенератора и что в трубопровод (6) технологического пара включена паровая турбина (7), работающая с противодавлением.

2. Установка (1) по п.1, отличающаяся тем, что паровая турбина (7), работающая с противодавлением, для выработки электрического тока, посредством вала (8) соединена с генератором (9).

3. Установка (1) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что устройство (5) для отделения диоксида углерода включает блок для абсорбции и блок (11) для десорбции.

4. Установка (1) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она представляет собой парогазотурбинную электростанцию (12), включающую газовую турбину (13), причем парогенератор (4) является парогенератором (15), работающим на отходящем тепле, а перепускной трубопровод (3) для пара представлен холодным трубопроводом (16) промежуточного перегрева.

5. Установка (1) по п.3, отличающаяся тем, что она представляет собой парогазотурбинную электростанцию (12), включающую газовую турбину (13), причем парогенератор (4) является парогенератором (15), работающим на отходящем тепле, а перепускной трубопровод (3) для пара представлен холодным трубопроводом (16) промежуточного перегрева.

6. Способ эксплуатации работающей на органическом топливе энергетической установки (1), включающей в себя парогенератор (4), установленную следом за парогенератором через горячий трубопровод (16) промежуточного перегрева паровую турбину (2) и устройство (5) для отделения диоксида углерода, при котором промежуточно перегретый пар из горячего трубопровода (16) промежуточного перегрева отбирают в виде технологического пара, расширяют в процессе снятия давления, причем образуется разгруженный пар, который подводят к устройству (5) для отделения диоксида углерода.

7. Способ по п.6, при котором процесс снятия давления включает генератор (20), и его применяют для выработки электрической энергии.

8. Способ по п.6 или 7, при котором разгруженный пар (19) применяют для десорбции диоксида углерода.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации вторичных энергоресурсов и низкопотенциальной энергии природных источников. Технический результат достигается в теплотрубном винтовом нагнетателе, включающем испарительную, рабочую и конденсационную камеры, расположенные в одном цилиндрическом корпусе, внутренние поверхности верхней и нижней торцевых стенок которого соприкасаются фитилем, проходящим по центральной оси корпуса, покрытым обечайкой с образованием зазоров у верхней и нижней торцевых стенок.

Система теплоснабжения и способ организации ее работы // 2510465

Изобретение относится к энергетике. Система теплоснабжения включает теплогенератор, утилизационную установку, потребителя, прямую магистраль, по которой нагретая в теплогенераторе вода подается потребителю, обратную магистраль, по которой охлажденная вода транспортируется к теплогенератору, обратный клапан, мембранный насос, мембранный нагнетатель и ударный узел.

Утилизация энергии в стане горячей прокатки полосы посредством преобразования тепла охлаждения установки непрерывного литья, а также остаточного тепла слябов или рулонов в электрическую энергию или другое использование улавливаемого тепла технологического процесса // 2504454

Группа изобретений относится к способам утилизации энергии в установках для производства заготовки из стали или цветных металлов и установкам для реализации способа.

Тепловая электростанция кочетова // 2472948

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

Тепловая электростанция типа кочстар // 2472947

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

Тепловая электростанция // 2472086

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

Способ эксплуатации теплофикационной турбоустановки с промежуточным перегревом пара // 2429352

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на электростанциях при эксплуатации теплофикационных турбоустановок с промежуточным перегревом пара.

Тепловая электрическая станция // 2428571

Изобретение относится к области теплоэнергетики. .

Тепловая электрическая станция // 2425988

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

Способ защиты теплофикационной турбоустановки // 2415276

Изобретение относится к теплоэнергетике. .

Способ дооборудования работающей на ископаемом топливе энергоустановки устройством отделения диоксида углерода // 2525996

Изобретение относится к энергетике. Способ дооборудования энергоустановки, работающей на ископаемом топливе, содержащей многокорпусную паровую турбину и конденсатор, устройством отделения диоксида углерода, при котором поглощающая способность паровой турбины согласуется с технологическим паром, отбираемым для работы устройства отделения диоксида углерода, и устройство отделения диоксида углерода посредством паропровода присоединяется к соединяющему два корпуса паровой турбины перепускному трубопроводу. Изобретение позволяет создать недорогой способ дооборудования устройством отделения диоксида углерода, который предотвращает замену ступени низкого давления паровой турбины и обеспечивает отбор пара низкого давления из перепускного трубопровода так, что это не приводит к падению давления на ступени низкого давления. 2 н. и 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

Тепловая электрическая станция кочетова // 2533773

Изобретение относится к энергетике. Тепловая электрическая станция, содержащая конденсатор паровой турбины, декарбонизатор с воздуховодом, систему оборотного водоснабжения, включающую градирню, водоприемный колодец, самотечный водовод, циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины и сливной напорный трубопровод к градирне, причём ороситель градирни выполнен в виде модуля из слоев полимерных ячеистых труб, трубы выполнены цилиндрическими, размещены во всех слоях параллельно друг другу и сварены по торцам модуля между собой в местах соприкосновения, при этом полости каждой из труб и межтрубное пространство заполнены полыми полимерными шарами, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки труб, а разбрызгивающие сопла вытяжной башни градирни выполнены в виде форсунки с распылительным диском. Изобретение позволяет повысить экономичность тепловой электрической станции. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ работы тепловой электрической станции // 2537656

Изобретение относится к энергетике. Способ работы тепловой электрической станции, по которому в котле вырабатывают пар, подают его в турбину, пар отборов турбины используют для нагрева сетевой воды в нижнем и верхнем сетевых подогревателях, подпиточную воду деаэрируют в деаэраторе, для чего в деаэратор подают десорбирующий агент, который с выделившимися газами удаляют из деаэратора, а деаэрированную подпиточную воду направляют в обратный сетевой трубопровод перед нижним сетевым подогревателем, в качестве десорбирующего агента в деаэраторе используют газ, подаваемый в горелки котла. Изобретение позволяет повысить экономичность тепловой электрической станции путем исключения затрат пара на деаэрацию и снижения температуры подпиточной воды теплосети. 1 ил.

Тепловая электрическая станция // 2538000

Изобретение относится к энергетике. Тепловая электрическая станция, содержащая паровой котел, теплофикационную турбину с отборами пара, подключенными к регенеративным подогревателям, деаэратор добавочной питательной воды с подключенными к нему трубопроводом исходной воды и патрубками подвода и отвода десорбирующего агента, бак-аккумулятор деаэратора, связанный трубопроводом деаэрированной добавочной питательной воды с трубопроводом основного конденсата турбины, патрубки подвода и отвода десорбирующего агента деаэратора добавочной питательной воды включены в газопровод, подключенный к горелкам котла, а трубопровод деаэрированной добавочной питательной воды подключен к трубопроводу основного конденсата турбины перед охладителем основных эжекторов и охладителем пара уплотнений турбины. Изобретение позволяет повысить экономичность тепловой электрической станции путем исключения затрат пара на деаэрацию и эффективного охлаждения охладителя основных эжекторов и охладителя пара уплотнений турбины. 1 ил.

Тепловая электрическая станция // 2557791

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электрических станциях. Тепловая электрическая станция, содержащая турбину с отопительными отборами пара, подключенными к нижнему и верхнему сетевым подогревателям, включенным по нагреваемой среде между обратным и подающим сетевыми трубопроводами, вакуумный деаэратор с трубопроводом исходной воды, в который включен подогреватель исходной воды, бак-аккумулятор, подключенный трубопроводом деаэрированной воды к вакуумному деаэратору и трубопроводом подпиточной воды через подпиточный насос к обратному сетевому трубопроводу перед нижним сетевым подогревателем. Трубопровод деаэрированной подпиточной воды между подогревателем исходной воды и регулятором подпитки теплосети соединен со сливным трубопроводом между вакуумным деаэратором и баком-аккумулятором трубопроводом-перемычкой, в который включен регулирующий орган регулятора расхода, соединенного с датчиком расхода, установленным на трубопроводе деаэрированной подпиточной воды между насосом подпитки теплосети и регулятором подпитки теплосети. Изобретение позволяет повысить надежность теплофикационной установки, обеспечить стабильный нагрев исходной воды перед вакуумным деаэратором. 1 ил.

Паротурбинная электростанция // 2564367

Изобретение относится к энергетике. Паротурбинная электростанция содержит некоторое количество парциальных турбин, соответственно с возможностью прохождения через них пара, перепускной трубопровод, расположенный между первой парциальной турбиной и второй парциальной турбиной, и промежуточный пароперегреватель в перепускном трубопроводе. При этом к первой парциальной турбине, после ступени расширения, перед промежуточным пароперегревателем гидравлически подключена линия отбора для отбора пара. Кроме того, предусмотрено расширительное устройство, в которое впадает линия отбора, а потребитель подключен посредством паропровода технологического пара к расширительному устройству. Изобретение позволяет обеспечить потребителя высоким расходом пара при возможно более низких издержках и более высоком коэффициенте полезного действия. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ работы тепловой электрической станции // 2564748

Изобретение относится к области энергетики. В способе работы тепловой электрической станции утилизацию низкопотенциальной теплоты системы маслоснабжения подшипников паровой турбины и утилизацию низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды осуществляют при помощи теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина, в котором в качестве охлаждающей жидкости используют низкокипящее рабочее тело, циркулирующее в замкнутом контуре. Изобретение позволяет обеспечить повышение коэффициента полезного действия тепловой электрической станции за счет полного использования сбросной теплоты и обеспечить повышение ресурса и надежности работы конденсатора паровой турбины и снижение тепловых выбросов в окружающую среду. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ работы тепловой электрической станции // 2568026

Изобретение относится к области энергетики. В способе работы тепловой электрической станции, по которому пар отопительных параметров из отборов паровой турбины поступает в паровое пространство нижнего и верхнего сетевых подогревателей, сетевая вода поступает от потребителей по обратному трубопроводу сетевой воды в нижний сетевой подогреватель и верхний сетевой подогреватель, далее сетевую воду направляют в подающий трубопровод сетевой воды, отработавший пар поступает из паровой турбины в паровое пространство конденсатора, конденсируется на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость, при этом конденсат с помощью конденсатного насоса конденсатора паровой турбины направляют в систему регенерации, причем при конденсации пара осуществляют утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в турбине пара при помощи охлаждающей жидкости, в тепловой электрической станции используют теплообменник-охладитель сетевой воды, который устанавливают на обратном трубопроводе сетевой воды, а также конденсационную установку, имеющую конденсатор второй паровой турбины, и дополнительно осуществляют утилизацию низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды и утилизацию высокопотенциальной теплоты пара второй паровой турбины, при этом утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в первой турбине пара, утилизацию низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды и утилизацию высокопотенциальной теплоты пара второй паровой турбины осуществляют при помощи теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина, в котором в качестве охлаждающей жидкости используют низкокипящее рабочее тело, циркулирующее в замкнутом контуре. В качестве теплообменника-конденсатора теплового двигателя используют или конденсатор воздушного охлаждения, или конденсатор водяного охлаждения, или конденсатор воздушного и водяного охлаждения. В качестве низкокипящего рабочего тела используют сжиженный пропан С3Н8. Изобретение позволяет утилизировать тепло и осуществить дополнительную выработку электрической энергии. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ работы тепловой электрической станции // 2571275

Изобретение относится к области энергетики. В способе работы тепловой электрической станции, по которому отработавший пар поступает из паровой турбины в паровое пространство конденсатора, а пар отопительных параметров из отборов паровой турбины поступает в паровое пространство нижнего и верхнего подогревателей, утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в турбине пара и утилизацию низкопотенциальной теплоты пара отопительных отборов из паровой турбины осуществляют при помощи теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина, в котором в качестве охлаждающей жидкости используют низкокипящее рабочее тело, циркулирующее в замкнутом контуре. В качестве низкокипящего рабочего тела используют сжиженный углекислый газ СО2. Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного действия ТЭС за счет полного использования сбросной низкопотенциальной теплоты и утилизации низкопотенциальной теплоты пара отопительных отборов из паровой турбины для дополнительной выработки электрической энергии, повысить ресурс и надежность работы конденсатора паровой турбины и снизить тепловые выбросы в окружающую среду. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Тепловая электрическая станция // 2579415

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электрических станциях. Тепловая электрическая станция содержит паровой котел, турбогенератор, связанный с электрическими сетями через трансформатор, и распределительное устройство с элегазовыми высоковольтными выключателями. При этом станция снабжена вытяжным вентилятором с всасывающим воздуховодом, воздухозаборное устройство которого установлено ниже уровня упомянутых выключателей с возможностью удаления элегаза от упомянутого распределительного устройства посредством напорного воздуховода, связанного с топкой парового котла, для полного обезвреживания элегаза. Использование изобретения позволяет повысить экологическую безопасность тепловой электрической станции путем исключения возможности выбросов элегаза в атмосферу. 1 ил.