Способ дооборудования работающей на ископаемом топливе энергоустановки устройством отделения диоксида углерода

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 2525996:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

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.

Для отделения диоксида углерода от отходящих газов, работающих на ископаемом топливе энергоустановок, например газопаровых энергоустановок или работающих на угле паросиловых установок, требуется большое количество энергии.

При применении мокрого абсорбционно-десорбционного способа отделения диоксида углерода эта энергия в виде тепловой энергии должна использоваться для обогрева десорбционного процесса. Обычно для этого используется пар низкого давления из пароводяного контура энергоустановки.

Даже если находящаяся на стадии строительства энергоустановка еще не оснащается присоединенным к ней устройством отделения диоксида углерода (CO₂ Capture Plant), уже сегодня существует обязанность подтверждения возможности последующего дооборудования (Capture Readyness). Следовательно, уже сегодня принимаются соответствующие меры, так что устройство отделения диоксида углерода впоследствии может быть без проблем интегрировано в энергоустановку.

Кроме того, существует требование того, что паровая турбина или энергетический процесс должна/должен быть конфигурирована/конфигурирован соответствующим образом для отбора пара низкого давления. В паровых турбинах с отдельным корпусом для ступени среднего и низкого давлений отбор пара низкого давления на перепускном трубопроводе возможен простым образом. Однако решение с отбором пара на перепускном трубопроводе приводит к тому, что при отборе ступень низкого давления паровой турбины должна эксплуатироваться дросселированной, поскольку поглощающая способность ступени низкого давления рассчитана на эксплуатацию без отбора пара низкого давления. При отборе пара низкого давления без дросселирования это привело бы к сильному падению давления на ступени низкого давления. Также дросселирование машины представляет собой термодинамически субоптимальное решение.

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

Задачей изобретения является создание недорогого способа дооборудования устройством отделения диоксида углерода, который предотвращал бы замену ступени низкого давления паровой турбины и обеспечивал бы отбор пара низкого давления из перепускного трубопровода так, чтобы это не приводило к падению давления на ступени низкого давления.

Эта задача решается посредством признаков пункта 1 формулы изобретения.

Изобретение исходит из работающей на ископаемом топливе энергоустановки, содержащей паровую турбину, чьи ступени среднего и низкого давлений содержат отдельные корпуса. При этом существующая, работающая на ископаемом топливе энергоустановка должна дооборудоваться устройством отделения диоксида углерода.

Согласно изобретению, для этого предложены два этапа. На первом этапе поглощающая способность паровой турбины согласуется с технологическим паром, отбираемым 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 втором этапе устройство отделения диоксида углерода посредством паропровода присоединяется к перепускному трубопроводу. В случае отключения устройства отделения диоксида углерода пар низкого давления продолжает отбираться из перепускного трубопровода, через байпас направляется в имеющийся конденсатор и конденсируется в нем. Это необходимо, поскольку в переоборудованную паровую турбину больше не должно подаваться полное количество пара. При этом монтаж байпасной линии также может являться частью способа.

В одном 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.

В одном предпочтительном варианте работающая на ископаемом топливе энергоустановка является газопаротурбинной энергоустановкой, причем парогенератор является утилизационным парогенератором. В качестве альтернативы работающая на ископаемом топливе энергоустановка является паротурбинной энергоустановкой, причем парогенератор является обогреваемым котлом.

Согласование поглощающей способности ступени низкого давления паровой турбины позволяет оптимизировать паровой контур на отбор технологического пара для устройства отделения диоксида углерода. В то же время использование байпасной линии гарантирует, что в случае отказа устройства отделения диоксида углерода энергоустановка может продолжать эксплуатироваться или может быть надежно запущена. Компромиссных решений по расчету до и после переоборудования больше не требуется.

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

- фиг.1: работающую на ископаемом топливе энергоустановку без устройства отделения диоксида углерода;

- фиг.2: работающую на ископаемом топливе энергоустановку, дооборудованную устройством отделения диоксида углерода предложенным способом.

На фиг.1 изображен фрагмент работающей на ископаемом топливе энергоустановки 1. Изображена многокорпусная паровая турбина 2, состоящая, в основном, из ступени 9 высокого давления, ступени 10 среднего давления и расположенной в отдельном от них корпусе ступени 11 низкого давления. В изображенном варианте ступень 11 низкого давления выполнена двухпоточной. Кроме того, предусмотрен конденсатор 12, который через трубопровод 13 насыщенного пара соединен со ступенью 11 низкого давления. Здесь не показан парогенератор, который в случае газопаротурбинной установки является утилизационным парогенератором, а в случае паросиловой установки - обогреваемым котлом.

Ступень 9 высокого давления соединена с трубопроводом 14 свежего пара с возможностью его подачи. Для отвода частично расширенного пара к ступени 9 высокого давления присоединен холодный трубопровод 15 промежуточного перегревателя, соединяющий ступень 9 высокого давления с парогенератором (не показан). Ступень 10 среднего давления соединена с горячим трубопроводом 16 промежуточного перегревателя, по которому к ней подается повторно нагретый пар. Для отвода частично расширенного пара ступень 10 среднего давления через перепускной трубопровод 6 соединена со ступенью 11 низкого давления. Последняя через трубопровод 13 насыщенного пара соединена с конденсатором 12. По трубопроводу 17 питательной воды, присоединенному к конденсатору 12, конденсированный пар снова возвращается в парогенератор.

На фиг.2 изображен фрагмент работающей на ископаемом топливе энергоустановки 1, дооборудованной устройством отделения диоксида углерода предложенным способом. Здесь оно выполнено в виде теплообменника 20.

К перепускному трубопроводу 6 присоединен трубопровод 18 технологического пара для отбора пара низкого давления. Кроме того, ступень 11 низкого давления паровой турбины 2 рассчитана на меньшие количества пара. В трубопроводе 18 технологического пара установлен первый клапан 19. Трубопровод 18 соединяет перепускной трубопровод 6 с теплообменником 20, который является составной частью десорбера устройства отделения диоксида углерода. По трубопроводу 18 из паротурбинного процесса отбирается пар низкого давления для теплообменника 20. Для этого первый клапан 19 открыт.

В случае, если устройство 3 отделения диоксида углерода не работает или должно быть отключено, первый клапан 19 закрывается. Поступающий из трубопровода 18 пар низкого давления направляется в конденсатор 12. Для этого предусмотрена байпасная линия 21, соединяющая трубопровод 18 технологического пара с трубопроводом 13 насыщенного пара. Для этого открывается установленный в байпасной линии 21 второй клапан 22. В качестве альтернативы байпасная линия 21 может быть также соединена для отвода пара низкого давления непосредственно с конденсатором 12.

1. Способ дооборудования содержащей многокорпусную паровую турбину (2) и конденсатор (12), работающей на ископаемом топливе энергоустановки (1) устройством (3) отделения диоксида углерода, при котором
а) поглощающую способность паровой турбины (2) согласуют с технологическим паром (4), отбираемым для работы устройства (3) отделения диоксида углерода, причём
б) устройство (3) отделения диоксида углерода посредством трубопровода (18) технологического пара присоединяют к соединяющему два корпуса паровой турбины перепускному трубопроводу (6), и
с) трубопровод (18) технологического пара соединяют с конденсатором или с трубопроводом (13) насыщенного пара посредством байпасной линии (21).

2. Способ по п.1, при котором устройство (3) отделения диоксида углерода посредством трубопровода (7) возврата конденсата соединяют с конденсатором (8) паровой турбины (2).

3. Способ по п.1 или 2, при котором работающая на ископаемом топливе энергоустановка (1) является газопаротурбинной энергоустановкой, причем парогенератор является утилизационным парогенератором.

4. Способ по п.1 или 2, при котором работающая на ископаемом топливе энергоустановка является паротурбинной энергоустановкой, причем парогенератор является обогреваемым котлом.

5. Работающая на ископаемом топливе энергоустановка (1), дооборудованная способом по п.1 или 2.

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.

Теплотрубный винтовой нагнетатель // 2511781

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. .

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.

Система теплоснабжения промышленных объектов и способ ее осуществления // 2583499

Изобретение относится к системе и способу теплоснабжения промышленных объектов. Система теплоснабжения содержит теплогенератор, потребителя, прямую магистраль для подачи нагретой в теплогенераторе воды упомянутому объекту, обратную магистраль, для транспортирования охлажденной воды к теплогенератору, обратный клапан, испаритель с рабочим телом, установленный в дымоходе теплогенератора, сбросной клапан, трубопровод высокого давления, трубопровод возврата конденсата, дополнительные обратные клапаны, установленные на обратной магистрали, при этом она снабжена закрепленным на испарителе расширительным баком со сбросным клапаном, соединенным трубопроводом высокого давления с обратной магистралью на участке между дополнительными обратными клапанами, соединенным трубопроводом возврата конденсата через обратный клапан с испарителем. Раскрыт способ теплоснабжения промышленных объектов с использованием упомянутой системы, включающий нагрев охлажденной воды из обратной магистрали теплом, выработанным теплогенератором, предварительно подогретой сбросным низкотемпературным теплом уходящих газов в дымоходе теплогенератора, испарение рабочего тела в испарителе до заданного давления при утилизации низкотемпературного тепла уходящих газов в дымоходе теплогенератора, импульсную подачу через сбросной клапан образовавшегося пара, расширение пара с совершением работы по перекачиванию воды, конденсацию пара с отдачей тепла воде из обратной магистрали и возвращение конденсата рабочего тела в испаритель, в котором рабочее тело находится под избыточным давлением, превышающим давление конденсации, при этом в качестве рабочего тела используют воду, пар которой аккумулируют в расширительном баке и подают в обратную магистраль с обеспечением вытеснения воды в теплогенератор и далее к потребителю, конденсацию пара осуществляют при непосредственном контакте его с водой с обеспечением разрежения в обратной магистрали и подсоса воды от потребителя и возвращают конденсат за счет гидростатических сил с перекачиванием воды. Обеспечивается сокращение количества используемого оборудования и соответственно уменьшение тепловых потерь. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.