Система нагрева для водяного контура тепловой электростанции



Система нагрева для водяного контура тепловой электростанции
Система нагрева для водяного контура тепловой электростанции
Система нагрева для водяного контура тепловой электростанции

 


Владельцы патента RU 2542706:

АЛЬСТОМ ТЕКНОЛОДЖИ ЛТД (CH)

Изобретение относится к энергетике. Система нагрева для водяного контура тепловой электростанции, содержащая: систему отбора для отбора воды из конденсатора, первый комплект теплообменников, содержащий, по меньшей мере, один теплообменник, вход для воды, упоминаемый как вход для воды, отобранной для нагрева, питаемый первой фракцией потока отобранной воды, поступающей из системы отбора, и, по меньшей мере, один вход для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды, и второй комплект теплообменников, содержащий один теплообменник, смонтированный последовательно относительно входа для отобранной воды первого комплекта теплообменников, и один вход для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды. Система нагрева дополнительно содержит охладитель конденсата. Также представлена тепловая электростанция, содержащая систему нагрева согласно изобретению. Изобретение позволяет оптимизировать энергетический баланс и в то же время гарантировать максимальный уровень безопасности для турбины, минимальный уровень обслуживания и возможность обеспечения наилучшего химического качества питательной воды. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области систем нагрева для водяного контура систем пароводяного цикла тепловых электростанций. Система нагрева в соответствии с настоящим изобретением особенно применима в атомных электростанциях, в частности в электростанциях, оснащенных ядерным реактором с кипящей водой, но может также применяться в других типах тепловых электростанций. Настоящее изобретение, в частности, относится к контурам для рекуперации тепла, расположенным между, с одной стороны, выходом, по меньшей мере, одного конденсатора, с другой стороны, входом системы парогенераторов электростанции.

Уровень техники

В современных тепловых электростанциях критически важное значение имеет оптимизация контура нагрева воды, в частности, по соображениям снижения стоимости производства электроэнергии.

Ключевой проблемой является необходимость подвода потока воды к входу системы парогенераторов с заданной температурой, в то же время обеспечивая максимальное повторное использование энергии воды в виде пара или в виде конденсата на всех этапах обработки. Отсюда возникает один вопрос - вопрос минимизации потерь тепловой энергии и оптимизации ее повторного использования в ходе всей работы электростанции.

Следует рассматривать различные аспекты при оптимизации энергоэффективности тепловой электростанции. В частности, тепловая электростанция имеет ряд ограничений по структурной интеграции различных элементов, из которых она состоит, и это значит, что приходится идти на определенные компромиссы.

В этом смысле выбор конфигурации накладывает некоторые ограничения в плане обеспечения безопасности различных элементов тепловой электростанции. Компромисс между безопасностью и эффективностью иногда приводит к потере тепловой энергии и (или) кпд энергетического контура.

На Фиг.1 показана обычная конструкция тепловой электростанции, содержащая систему 1 парогенераторов, комплект 8 турбин высокого давления, комплект 9 турбин среднего давления и комплект 10 турбин низкого давления. Также обычно имеется генератор 11 переменного тока и конденсатор 6. Система обеспечивает поток охлаждающей воды к конденсатору 6.

Система 1 парогенераторов и турбины высокого, среднего и низкого давления, генератор 11 переменного тока, внешний контур 300 циркуляции и конденсатор 6 являются ключевыми элементами первичного контура тепловой электростанции. В некоторых случаях турбины среднего и низкого давления могут быть объединены.

На выходной стороне конденсатора 6 цепь для отбора воды, сконденсировавшейся из воды, отобранной из конденсатора 6 насосом 4, содержит систему 35 очистки, обозначенную буквами SP, иначе называемую «системой конденсатоочистки», за которой следует контур нагрева, выполненный из нескольких комплектов теплообменников.

Принцип работы основан на выделении некоторой доли остаточного тепла из пара, отобранного из выбранных точек турбины, для нагрева воды, подводимой к системе парогенераторов. Входы 20, 21 и 23 для пара позволяют воде из контура 30 постепенно нагреваться для обеспечения подачи воды, повторно инжектируемой во входную часть парогенераторной системы 1, при заданной температуре.

Теплообменники LP1, LP2, LP3, LP4, питательный бак, обозначенный буквами BA, и группа теплообменников, обозначенная буквами HP, установлены последовательно по отношению к потоку воды, отобранной из конденсатора 6, чтобы оптимизировать термодинамический цикл нагрева воды. При обычной конфигурации охладитель 7, обозначенный буквами RC, располагается выше по течению потока, чем цепи нагрева, чтобы охлаждать конденсат, поступающий из теплообменника LP3, прежде чем он вернется в конденсатор 6.

При обычном подходе по соображениям архитектуры системы первый комплект теплообменников обычно включают в состав структуры, содержащей конденсатор 6 и турбину 10 низкого давления. В приведенном примере такой первый комплект состоит из теплообменников LP1 и LP2.

Второй комплект теплообменников, включающий в себя теплообменники LP3, LP4, размещают обычно вне структуры, содержащей конденсатор 6.

В целом, разумные правила конструирования диктуют, что конденсат 100, приходящий из этого второго комплекта теплообменников, не может быть непосредственно возвращен в первый комплект теплообменников, входящий в структуру, содержащую конденсатор 6 и турбину 10 низкого давления.

Ввиду того что конденсат 100, приходящий из второго комплекта, не может быть непосредственно направлен в первый комплект, обычным решением является охлаждение этого конденсата перед возвращением в конденсатор 6, чтобы избежать значительных потерь тепловой энергии.

В данном типе конфигурации конденсат 100, поступающий из второго комплекта, инжектируют в охладитель 7, чтобы вернуть его в виде холодной воды в конденсатор 6 через выход 13 охладителя 7.

Здесь наблюдается, однако, значительная потеря в энергетическом кпд при нагревании воды в контуре 30 из-за большой разницы температур, в особенности между выходом 200 из охладителя и обратным входом 100.

Имеются решения, которые позволяют максимизировать энергетический баланс, когда теплообменники смонтированы каскадом. Например, одной из известных альтернатив является установка насоса для возврата конденсата из одного конкретного теплообменника и повторной инжекции конденсата в питающий контур ниже этого теплообменника по потоку. Такая система действительно позволяет возвращать непосредственно в водяной контур при близких уровнях температур, тем самым максимизируя энергетический кпд путем минимизации разницы температур. Однако такое решение имеет ряд потенциальных недостатков.

Прежде всего, это добавляет дополнительное оборудование в водяную систему, в частности насосы, которые имеют определенную стоимость, которые требуют места для установки и которые требуют некоторого уровня обслуживания. Более того, конденсат, перекачиваемый насосом для возврата конденсата, не проходит через систему очистки SP, которая очищает воду, получаемую из конденсата, из-за этого ухудшаются химические свойства воды в контуре.

Второй известной альтернативой является систематичное последовательное отведение конденсата из одного теплообменника в теплообменник более низкого ранга. Как описано ранее, такое решение не может быть разумно применено к теплообменникам, входящим в состав структуры, содержащей конденсатор 6 и турбину 10 низкого давления, т.к. такие отводы на снабжены обратными клапанами, и обратный поток смеси холодной сконденсированной воды и конденсата к турбине, в частности, в случае внезапного резкого падения давления, может привести к повреждению лопаток турбины.

Исходя из этого конфигурация, предусматривающая установку охладителя 7 конденсата выше по потоку, чем первый комплект теплообменников LP, является общепринятой по причине надежности, простоты обслуживания и поддержания качества воды, даже в ущерб кпд.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение призвано устранить вышеупомянутые недостатки.

Одна из целей настоящего изобретения - предложить систему нагрева для контура воды, подаваемой в систему парогенераторов, которая позволяет оптимизировать энергетический баланс и в то же время гарантировать максимальный уровень безопасности для турбины, минимальный уровень обслуживания и возможность обеспечения наилучшего химического качества питательной воды.

Настоящее изобретение касается системы нагрева для водяного контура тепловой электростанции, включающего в себя:

- систему отбора для отбора воды из конденсатора;

- первый комплект теплообменников, содержащий:

- по меньшей мере, один теплообменник;

- вход для воды, упоминаемый как вход для воды, отобранной для нагрева, питаемый первой фракцией потока отобранной воды, поступающей из системы отбора, и

- по меньшей мере, один вход для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды, и

- второй комплект теплообменников, содержащий:

- по меньшей мере, один теплообменник, установленный последовательно по отношению к входу для отобранной воды первого комплекта теплообменников, и

- по меньшей мере, один вход для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды;

система нагрева, содержащая охладитель конденсата, который включает в себя:

- первый вход для воды, упоминаемый как вход для конденсата, питаемый с выхода для конденсата второго комплекта теплообменников;

- второй вход для воды, питаемый комплементарной фракцией потока отобранной воды, поступающей от системы отбора;

- первый выход для охлажденного конденсата, предназначенного для повторной инжекции в конденсатор; и

- второй выход для нагретой воды, чтобы поток воды, покидающий первый комплект теплообменников, мог быть смешан с потоком воды, поступающим со второго выхода охладителя конденсата.

Данная конфигурация оборудования «в параллель» делает возможным уменьшение потока отводимой воды, проходящий через первый комплект теплообменников, и вследствие этого минимизирует поток пара, необходимого для нагрева отобранной воды в первом комплекте теплообменников.

В частности, при сравнении с техникой известного уровня такая конфигурация позволяет разделять поток отобранной воды, поступающий из системы отбора, на первую фракцию, питающую первый комплект теплообменников через вход для воды, упоминаемый как вход для отобранной воды для нагрева, и на комплементарную фракцию, питающую охладитель конденсата второго комплекта теплообменников через второй вход для воды.

Термин «комплементарный» означает, что в сумме обе фракции составляют 100% потока отобранной воды, поступающей из системы отбора.

Такое свойство, в частности, позволяет уменьшить поток отводимого пара, необходимого для нагрева отобранной воды в первом комплекте теплообменников, уменьшение связано с тем, что первая фракция составляет менее 100% потока отобранной воды, поступающей из системы отбора.

С другой стороны, такое свойство позволяет питать охладитель конденсата комплементарной фракцией, составляющей менее 100% потока отобранной воды, поступающей из системы отбора, эта комплементарная фракция позволяет получать на втором выходе для нагретой воды воду при температуре выше, чем удается получить в существующих устройствах.

В соответствии с другим полезным свойством система нагрева содержит средство регулирования потока воды, поступающей из системы отбора, позволяющее регулировать комплементарную фракцию потока воды, питающую охладитель.

В частности, данная комплементарная фракция позволяет оптимально отрегулировать поток воды, питающий охладитель, чтобы добиться оптимального окончательного кпд тепловой электростанции.

Преимущественно комплементарная фракцию потока воды, питающего охладитель, составляет в процентном отношении от 2 до 20%, предпочтительно от 5 до 15%, потока воды, поступающего из системы отбора.

В частности, было с удивлением отмечено, что такие значения позволяют достичь температуры нагреваемой воды на втором выходе охладителя конденсата на уровне, близком к температуре воды, покидающей первый комплект. Смешивание этих двух потоков, имеющих близкие температуры, позволяет снизить необратимые потери и оптимизировать общий кпд тепловой электростанции.

В соответствии с одним из технических аспектов, первый комплект теплообменников содержит, по меньшей мере, один первый теплообменник и один второй теплообменник, установленные каскадом, так что фракция воды, нагреваемая паром, вводимым во второй теплообменник, повторно инжектируется либо в первый теплообменник, либо в конденсатор.

В соответствии с другим заслуживающим внимания техническим аспектом второй комплект теплообменников содержит, по меньшей мере, один третий теплообменник и один четвертый теплообменник, смонтированные каскадом, так что фракция конденсата из пара, вводимого в четвертый теплообменник, повторно инжектируется в третий теплообменник.

Преимущественно очистную установку монтируют между системой отбора, отбирающей воду из конденсатора, и входом первого комплекта теплообменников, чтобы отфильтровывать имеющиеся частицы и удалять соли, растворенные в воде, подлежащей нагреву в водяном контуре.

Настоящее изобретение касается также тепловой электростанции, которая содержит систему нагрева для водяного контура, упомянутого водяного контура, включающего в себя:

- систему отбора для отбора воды из конденсатора;

- первый комплект теплообменников, содержащий:

- по меньшей мере, один теплообменник;

- вход для воды, упоминаемый как вход для воды, отобранной для нагрева, питаемый первой фракцией потока отобранной воды, поступающей из системы отбора, и

- по меньшей мере, один вход для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды, и

- второй комплект теплообменников, содержащий:

- по меньшей мере, один теплообменник, установленный последовательно по отношению к входу для отобранной воды первого комплекта теплообменников, и

- по меньшей мере, один вход для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды;

система нагрева, содержащая охладитель конденсата, который включает в себя:

- первый вход для воды, упоминаемый как вход для конденсата, питаемый с выхода для конденсата второго комплекта теплообменников;

- второй вход для воды, питаемый комплементарной фракцией потока отобранной воды, поступающей от системы отбора;

- первый выход для охлажденного конденсата, предназначенного для повторной инжекции в конденсатор; и

- второй выход для нагретой воды, чтобы поток воды, покидающий первый комплект теплообменников, мог быть смешан с потоком воды, поступающим со второго выхода охладителя конденсата.

Краткое описание чертежей

Прочие свойства и преимущества настоящего изобретения изложены в нижеследующем описании, выполненном со ссылкой на прилагаемые чертежи, из которых:

Фиг.1 представляет собой блок-схему системы теплообменников водяного контура предшествующего уровня техники для тепловой электростанции;

Фиг.2 представляет собой блок-схему системы теплообменников водяного контура в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.3 представляет собой блок-схему одного из вариантов осуществления системы теплообменников водяного контура в соответствии с настоящим изобретением.

Для большей ясности, идентичные или похожие элементы обозначены на всех чертежах одними и теми же позициями.

Осуществление изобретения

В нижеследующей части описания, когда говорится, что множество теплообменников должны быть «смонтированы последовательно», это означает, что выход для воды одного теплообменника питает, по меньшей мере, частично, вход другого теплообменника. В дальнейшем описании делается ссылка на теплообменники, смонтированные последовательно по отношению к потоку воды, поступающей из системы 4 отбора. Можно сказать, что первый теплообменник расположен выше по потоку по отношению ко второму теплообменнику, если он имеет дело с водой, поступающей из системы отбора раньше, чем второй теплообменника.

В нижеследующей части описания, когда говорится, что множество теплообменников должны быть «смонтированы каскадом», это означает, что они смонтированы последовательно и что некоторую часть конденсата из второго теплообменника, находящегося ниже по потоку, чем первый теплообменник, повторно инжектируют в первый теплообменник и смешивают с выходящей из него водой.

В нижеследующей части описания охладитель конденсата будет называться «охладителем». Поток воды, конденсированной из пара контура, будет также называться конденсатом.

На Фиг.2 отображена система нагрева водяного контура тепловой электростанции, содержащая первый комплект 101 теплообменников, обозначенный буквой А, который может быть использован для нагрева потока 104 воды до входной температуры Т1. Поток 104 воды на входе первого комплекта 101 теплообменников поступает из системы 4 отбора, отбирающей воду с выхода конденсатора С, подавая поток 103 воды при температуре Т1, по существу равной входной температуре.

Первый комплект 101 теплообменников включает в себя множество теплообменников, смонтированных каскадом. В примере на Фиг.3 первый комплект теплообменников содержит два теплообменника LP1 и LP2, смонтированные каскадом.

Теплообменник - это устройство, позволяющее нагревать воду за счет теплообмена. Такой обмен теплом имеет место между, с одной стороны, потоком 111 пара, поступающего в первый комплект теплообменников, который конденсируется в устройстве и появляется вновь из устройства через выход 18, и, с другой стороны, потоком 104 воды, поступающей из системы 4 отбора воды при температуре Т1, так что это тепло поднимает температуру в контуре 109 до температуры Т2.

Первый комплект 101 теплообменников подает поток 109 воды, нагретой до температуры Т2, на вход второго комплекта 102 теплообменников, обозначенного буквой В. Второй комплект 102 теплообменников нагревает воду на входе 109' до входной температуры Т2' благодаря обмену теплом с потоком пара 112, поступающим во второй комплект 102, который конденсируется и появляется вновь из комплекта В на выходе 108.

Первый комплект 101 теплообменников и второй комплект 102 теплообменников смонтированы последовательно по отношению к потоку воды из системы отбора воды.

Система нагрева в соответствии с настоящим изобретением включает в себя охладитель 7, обозначенный буквами RC, внешний по отношению к двум комплектам охладителей и смонтированный параллельно с первым комплектом теплообменников относительно потока воды, поступающего из системы 4 отбора воды. Это охладитель конденсата, используемый для охлаждения конденсата 108 из второго комплекта 102 теплообменников.

Поток воды, поступающий из системы 4 отбора воды, разделяют на первую фракцию 104, направляемую в первый комплект 101 теплообменников, и комплементарную фракцию 105, направляемую в охладитель 7.

Термин «комплементарный» означает, что в сумме обе фракции составляют 100% потока отобранной воды, поступающей из системы отбора.

Пропорция распределения потока воды определяется балансом падением давления в обоих контурах.

Охладитель 7 имеет второй вход 108 для воды, образующейся из конденсата во втором комплекте 102 теплообменников. Охладитель содержит теплообменник, используемый для нагрева комплементарной фракции 105 с температуры Т1 до температуры Т4 путем охлаждения потока 108 с температуры Т5 до температуры Т6.

Поток 106 с температурой Т4 смешивают с потоком 109 с температурой Т2, чтобы создать поток 109' с температурой Т2', которая является входной температурой второго комплекта 102 теплообменников. Комплементарная фракция может быть отрегулирована таким образом, чтобы преимущественно получать температуру Т4, близкую к Т2, что позволяет снизить необратимые потери, в данном случае термин «близкий» следует понимать как означающий разницу в плюс-минус 5 градусов Цельсия.

Таким образом, конденсат 108 из второго комплекта 102 теплообменников может быть использован для нагрева потока воды 105, поступающего из системы 4 отбора воды, без его прохождения через первый комплект 101 теплообменников. Такое решение позволяет использовать повторно некоторое количество тепловой энергии конденсата из второго комплекта 102 теплообменников, а также позволяет ограничить количество отводимого пара 111, подаваемого к первому комплекту 101 теплообменников.

Одно из преимуществ такой конфигурации заключается в том, что разница между температурой потока 106 с первого выхода охладителя 7 и температурой Т5 с выхода 108 второго комплекта 102 теплообменников минимизирована с тем, чтобы:

- во-первых, минимизировать количество пара 111, отводимого на вход первого комплекта 101 теплообменников;

- во-вторых, сделать возможным увеличение исходной мощности станции посредством суммарного увеличения интенсивности потока в оконечных каскадах турбины.

На Фиг.3 показана блок-схема термодинамического цикла с насыщенным паром в электростанции в соответствии с частным вариантом осуществления, в котором первый комплект 101 теплообменников содержит два теплообменника LP1 и LP2, а второй комплект 102 теплообменников содержит два теплообменника LP3 и LP4.

Точнее говоря, термодинамический цикл, проиллюстрированный здесь, относится к станции, содержащей источник ядерной энергии (не показан) и турбины 8, 9, 10, первая из которых является турбиной 8 высокого давления, вторая - турбиной 9 среднего давления, а третья - турбиной 10 низкого давления. По всему циклу рабочая жидкая среда, в данном случае пар, успешно проходит через турбину 8 высокого давления, турбину 9 среднего давления и затем через турбину 10 низкого давления. Эти турбины способны вращать вал генератора 11 переменного тока, вырабатывающего электроэнергию.

Вначале термодинамического цикла источник пара, а именно, к примеру, по меньшей мере, один парогенератор 1, питает модуль 8 высокого давления острым паром.

Сборка 2 сушильного(ных) устройства(ств)/пароперегревателя(лей) расположена между модулем 8 высокого давления и модулем среднего давления 9, упомянутая сборка 2 сушильного(ных) устройства(ств)/пароперегревателя(лей) способна сушить и перегревать пар, поступающий от модуля 8 высокого давления, пар, который вырабатывает парогенератор 1, находящийся выше по потоку, чем модуль 8 высокого давления. Данная сборка 2 сушильного(ных) устройства(ств)/пароперегревателя(лей) также питается острым паром по трубопроводу, идущему от выхода парогенератора 1 для осуществления перегрева.

Более того, на выходной стороне модуля 10 низкого давления трубопровод подает пар к конденсатору 6, связанному с теплоотводом, также известным как внешний контур 300 циркуляции. Данный конденсатор 6 осуществляет перевод пара из газообразного в жидкое состояние.

Система 4 отбора воды расположена на выходной стороне конденсатора 6, упомянутая система 4 отбора воды питает систему 35 очистки воды.

Поток воды, поступающий из системы 4 отбора воды и из системы 35 очистки воды, затем разделяют на первую фракцию 104, направляемую в первый комплект 101 теплообменников, и вторую фракцию, направляемую в охладитель 7.

В данном варианте осуществления первый комплект 101 теплообменников имеет два входа 12 и 14 для пара, соответственно питающих первый теплообменник LP1 и второй теплообменник LP2. Потоки 12 и 14 пара соответствуют потокам пара первого комплекта 101 теплообменников, однако температуры этих двух входов существенного отличаются, т.к. последовательное расположение теплообменников обусловливает осуществление нагрева при возрастающем заданном градиенте температуры. Вход 111 на Фиг.2 поэтому следует рассматривать в качестве схематического представления, которое не учитывает разницу в температуре и состоянии пара на входах теплообменников.

Оба теплообменника LP1 и LP2 смонтированы каскадом таким образом, что фракцию 17 конденсата из второго теплообменника LP2 повторно инжектируют в первый теплообменник LP1. Некоторое количество тепла воды, которое не использовано вторым теплообменником LP2, рекуперируется. Остаточную воду с выхода 18 первого теплообменника, имеющую температуру Т8, возвращают в конденсатор 6.

Второй комплект 102 теплообменников в данном варианте осуществления включает в себя третий теплообменник LP3 и четвертый теплообменник LP4. Оба теплообменника второго комплекта теплообменников смонтированы последовательно по отношению к потоку обрабатываемой воды, поступающей из первого комплекта 101 теплообменников, и соответственно позволяют передавать тепло от пара, поступающего от отводов турбины на входы 20 и 21, отобранной воде, проходящей через теплообменники на пути к питающему резервуару ВА, упоминаемому также как дегазационный резервуар, используемому для снижения концентрации кислорода и других газов, содержащихся в воде.

В данном примере третий и четвертый теплообменники LP3 и LP4 смонтированы каскадом. Это значит, что фракция остаточной воды 16 из четвертого теплообменника повторно инжектируется в третий теплообменник LP3 для улучшения термодинамического цикла и теплового кпд нагревательной цепи.

Для улучшения энергетического баланса как третий LP3, так и четвертый LP4 теплообменники включают в себя встроенный охладитель 15 и 15' соответственно.

Третий и четвертый теплообменники LP3 и LP4 смонтированы последовательно с пятым теплообменником HP, являющимся смешивающим теплообменником. В качестве альтернативы может быть использован контактный теплообменник, что не влияет на общий объем притязаний настоящего изобретения.

Второй комплект 102 теплообменников имеет вход 112 для пара, соответствующий по потоку двум входам 20 и 21 для пара в варианте осуществления, показанном на Фиг.3.

Как и у первого комплекта 101 теплообменников, входы для пара второго комплекта позволяют подавать пар при различных давлениях и температурах. Такая конфигурация позволяет обеспечивать увеличение градиента температуры во втором комплекте теплообменников и оптимизировать цикл нагрева и минимизировать потери энергии.

Одним из преимуществ размещения охладителя 7 в соответствии с настоящим изобретением является то, что он отделен от первого комплекта 101 теплообменников, который встроен в структуру турбины и конденсатора. Таким образом, охладитель 7 и обработка конденсата могут быть скомпонованы таким образом, чтобы извлекать пользу из средств защиты, связанных с теплообменником LP3, при этом не создавая рисков для турбины.

Охладитель 7 способен также решить другую проблему, характерную для контура, несущего воду для нагрева в тепловой электростанции, а именно проблему максимизации потока воды, которая может быть обработана работающей системой фильтрации и очистки.

В частности, в ряде станций на выходе конденсатора и, следовательно, на входе в систему нагрева водяного контура имеется устройство, используемое для очистки воды в электростанции, также известное как «система доочистки», которая фильтрует и удаляет минералы из воды, проходящей через систему нагрева.

Такая конфигурация использована, в частности, для системы парогенераторов с одной трубой, особенно для ядерных реакторов с кипящей водой, для которых вода должна быть, насколько это возможно, очищена от твердых частиц и растворенных солей до того, как она попадет в систему парогенераторов, чтобы ограничить вредные отложения в них.

В таком типе электростанций известная альтернатива, заключающаяся в использовании насоса для возврата конденсата, неприемлема из-за количества воды, которое при этом не будет подвергаться очистке, что делает невозможным обеспечение того, что система парогенераторов будет получать воду требуемого качества. В таких случаях общепринято использовать базовую конфигурацию с охладителем 7, соединенным последовательно, чтобы гарантировать безопасность турбины и качество воды с приемлемым компромиссом относительно кпд станции. Охладитель в соответствии с настоящим изобретением и то, что он установлен в системе нагрева, позволяют привести безопасность турбины и качество воды в соответствие с улучшенной энергоэффективностью.

В одном из вариантов осуществления температуры в различных точках входа и выхода оборудования составляют:

Т1=20°С;

Т2=85°С;

Т4=85°С;

Т5=95°С;

Т6=30°С.

Следует подчеркнуть, что данные значения справедливы для варианта осуществления, в котором поток воды, поступающий из системы 4 отбора, разделяют на первую фракцию 104, направляемую в первый комплект 101 теплообменников, эта первая фракция 104 составляет по существу 90% упомянутого потока воды, поступающего из системы 4 отбора, и на комплементарную фракцию 105, направляемую в охладитель 7, эта вторая фракция 105 составляет по существу 10% упомянутого потока воды, поступающего из системы 4 отбора.

Преимущественно первая фракция 104 составляет по существу от 85 до 95% потока воды, поступающего из системы 4 отбора, а вторая фракция 105, направляемая в охладитель 7, составляет от 15 до 5% упомянутого потока. Данные значения приведены в процентах от потока воды, поступающего из системы 4 отбора.

Благодаря настоящему изобретению энергию конденсата из теплообменника LP3 выделяют при температуре 85°С, в то время как такая же энергия выделялась бы при температурах от 20 до 30°С в предшествующих конфигурациях, соответствующих последовательному соединению теплообменников. Применение настоящего изобретения в данном контексте, где другие известные решения немыслимы из-за рисков для безопасности турбины или качества питательной воды, позволяет получить выигрыш 0,2% в энергии, вырабатываемой генератором переменного тока, по сравнению с техникой предшествующего уровня, что очень показательно.

1. Система нагрева для водяного контура тепловой электростанции, содержащая: систему (4) отбора для отбора воды из конденсатора (6);
первый комплект (101) теплообменников, содержащий:
по меньшей мере, один теплообменник (A, LP1, LP2);
вход (104, 12, 14) для воды, упоминаемый как вход для воды, отобранной для нагрева, питаемый первой фракцией (104) потока (103) отобранной воды, поступающей из системы (4) отбора, и
по меньшей мере, один вход (111) для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды (104), и
второй комплект (102) теплообменников, содержащий:
по меньшей мере, один теплообменник (В, LP3, LP4), смонтированный последовательно относительно входа (104, 12, 14) для отобранной воды первого комплекта (101) теплообменников, и
по меньшей мере, один вход (112, 20, 21) для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды (109');
при этом система нагрева содержит охладитель (7) конденсата, который содержит:
первый вход для воды, упоминаемый как вход для конденсата, питаемый с выхода (108) для конденсата второго комплекта (102) теплообменников;
второй вход для воды, питаемый комплементарной фракцией (105) потока отобранной воды (103), поступающей из системы (4) отбора;
первый выход для охлажденного конденсата (107), предназначенного для повторной инжекции в конденсатор (6); и
второй выход (106) для нагретой воды, чтобы поток воды (109), покидающий первый комплект (101) теплообменников, мог быть смешан с потоком воды, поступающим со второго выхода (106) охладителя (7) конденсата.

2. Система нагрева по п.1, содержащая средство регулирования потока (105) воды, поступающего из системы (4) отбора, позволяющее регулировать комплементарную фракцию (105) потока воды, питающую охладитель (7).

3. Система нагрева по п.1 или 2, в которой комплементарная фракция (105) потока воды, поступающая в охладитель (7), составляет в процентном отношении от 2 до 20% потока воды, поступающего из системы (4) отбора.

4. Система нагрева по п.1 или 2, в которой комплементарная фракция (105) потока воды, поступающая в охладитель (7), составляет в процентном отношении от 5 до 15% потока воды, поступающего из системы (4) отбора.

5. Система нагрева по п.1 или 2, в которой первый комплект (101) теплообменников содержит, по меньшей мере, один первый теплообменник (LP1) и один второй теплообменник (LP2), смонтированные каскадом, так что фракцию (17) воды, нагреваемую паром (14), поступающим во второй теплообменник (LP2), повторно инжектируют в первый теплообменник (LP1) или в конденсатор (6).

6. Система нагрева по п.1 или 2, в которой второй комплект (102) теплообменников содержит, по меньшей мере, один третий теплообменник (LP3) и один четвертый теплообменник (LP4), смонтированные каскадом, так что фракцию (16) конденсата пара (21), поступающего в четвертый теплообменник (LP4), повторно инжектируют в третий теплообменник LP3.

7. Тепловая электростанция, которая содержит систему нагрева для водяного контура, содержащую:
систему (4) отбора для отбора воды из конденсатора (6);
первый комплект (101) теплообменников, содержащий:
по меньшей мере, один теплообменник (A, LP1, LP2);
вход (104, 12, 14) для воды, упоминаемый как вход для воды, отобранной для нагрева, питаемый первой фракцией (104) потока (103) отобранной воды, поступающей из системы (4) отбора, и
по меньшей мере, один вход (111) для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды (104), и
второй комплект (102) теплообменников, содержащий:
по меньшей мере, один теплообменник (В, LP3, LP4), смонтированный последовательно относительно входа (104, 12, 14) для отобранной воды первого комплекта (101) теплообменников, и
по меньшей мере, один вход (112, 20, 21) для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды (109');
при этом система нагрева содержит охладитель (7) конденсата, который содержит:
первый вход для воды, упоминаемый как вход для конденсата, питаемый с выхода (108) для конденсата второго комплекта (102) теплообменников;
второй вход для воды, питаемый комплементарной фракцией (105) потока отобранной воды (103), поступающей из системы (4) отбора;
первый выход для охлажденного конденсата (107), предназначенного для повторной инжекции в конденсатор (6); и
второй выход (106) для нагретой воды, чтобы поток воды (109), покидающий первый комплект (101) теплообменников, мог быть смешан с потоком воды, поступающим со второго выхода (106) охладителя (7) конденсата.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике. Конденсационная паротурбинная электростанция, содержащая котельную установку, производящую пар высоких параметров, паротурбинную установку, преобразующую теплоту пара в механическую энергию, и электрические устройства, обеспечивающие выработку электроэнергии потребителю, причём ороситель градирни содержит сложенные слоями параллельно друг другу трубчатые элементы из термопластичного материала с решетчатой стенкой, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки решетчатой стенки трубчатых элементов, или 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, трубы в модуле расположены наклонно, при этом полости каждой из труб и межтрубное пространство заполнено полыми полимерными шарами, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки труб.

Изобретение относится к энергетике. Контур питания паром турбины, включающий в себя n основных паровых линий и n' линий подвода пара к турбине, причем количество n' линий подвода пара к турбине точно превышает количество n основных паровых линий, причём он содержит n прямых линий подвода пара к турбине, связывающих n основных паровых линий непосредственно с линиями подвода пара к турбине.

Изобретение относится к электроэнергетике. Минитеплоцентраль содержит замкнутый контур низкокипящего рабочего тела, состоящий из теплообменника, турбины, конденсатора и циркуляционного насоса, причем к его теплообменнику подключен гидравлический теплоаккумулятор, оснащенный теплоэлектронагревателем (ТЭНом), проточным теплонагревателем и двумя теплообменниками, один из которых соединен через электроклапан с магистральной сетью, а второй - с источником тепловой энергии, например, с выходной трубой котла на любом виде топлива, или с трубой сбросного технологического тепла.

Изобретение относится к энергетике. Паротурбинная установка, включающая пароперегреватель котла, главный паропровод, соединяющий пароперегреватель котла с турбиной, содержащая байпасный трубопровод с установленным на нем редукционно-охладительным устройством, соединяющий главный паропровод с входом в конденсатор, паровое пространство которого разделено трубной системой на входную и выходную части.

Изобретение относится к энергетике. Паротурбинная установка, включающая котел, соединенный паропроводом с турбиной с подсоединенной к ней системой регенерации и конденсатором с конденсатосборником, соединенным трубопроводом с конденсатным насосом, второй котел, соединенный паропроводом со второй турбиной с подсоединенной к ней системой регенерации, причем выхлоп второй турбины соединен посредством трубопровода с установленной на нем задвижкой с бойлером нагрева конденсата, имеющим трубопроводы подвода и выхода воды, и с линией, с установленной на ней задвижкой, отбора пара на собственные и производственные нужды, при этом конденсатный насос соединен линиями с трубопроводом подвода воды к бойлеру второй турбины и с системой регенерации первой турбины, при этом на линии, соединяющей конденсатный насос с трубопроводом подвода конденсата к бойлеру второй турбины в месте соединения ее с системой регенерации первой турбины и на трубопроводе выхода воды из бойлера второй турбины в месте его соединения с трубопроводами системы регенерации первой турбины установлены двухпоточные клапаны, обеспечивающие постоянный расход конденсата в системе регенерации на переходных режимах работы.

Два отдельных компрессора - компрессор стороны низкого давления и компрессор стороны высокого давления (11А, 11В) - расположены по обе стороны приводного узла - паровой турбины (10).

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам для выработки электроэнергии на тепловых электростанциях и автономно на предприятиях. .

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам для выработки электроэнергии на тепловых электростанциях и автономно на предприятиях. .

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам для выработки электроэнергии на тепловых электростанциях и автономно на предприятиях. .

Изобретение относится к энергетике, в частности к установкам для выработки электроэнергии на тепловых электростанциях и для автономного энергоснабжения различных объектов. Парогазовая установка содержит высоконапорную камеру сгорания (8), условно разделенную на парогазовую полость (9) с перегородками, образующими ряд камер (10), и жидкостную полость (11) с регенератором (12). Корпус парогазовой установки выполен цилиндрической формы и установлен на амортизаторы (13). Также корпус имеет демпферные полости (15), образованные между двояковыгнутыми стенками его крышки (16) и днища (17), которые полой стойкой(19) с компенсатором связаны и сообщены между собой. Демпферные полости (15) через компенсирующее окно (20) во внутренней стенке крышки (16) сообщены с парогазовой полостью (9). Также парогазовая установка содержит компрессор (1), электрогенератор (2), турбину (3), экономайзер (4), конденсатор (5), питательный насос (6) и устройство топливоподачи (7). Корпус высоконапорной камеры сгорания (8) выполнен с возможностью амортизации и установлен в каркасе (14) на амортизаторах (13). Двояковыгнутые стенки крышки (16) и днища (17) корпуса, внутри демпферных полостей (15) выполнены тягой (18) с компенсатором температурных расширений, связанными между собой. Изобретение позволяет повысить надежность, безотказность и эффективность установки в эксплуатации. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике. Термодинамический цикл насыщенного пара или слабо перегретого пара для электростанции, содержащей по меньшей мере один ядерный источник энергии и турбину, имеющую один модуль высокого давления, один модуль среднего давления и один модуль низкого давления, при этом пар протекает последовательно через модули высокого давления, среднего давления и низкого давления. Пар подвергается воздействию первого цикла осушения и перегрева между модулями высокого давления и среднего давления, а также второго цикла, содержащего один процесс осушения между модулем среднего давления и модулем низкого давления. Также представлена электростанция для осуществления термодинамического цикла согласно изобретению. Изобретение позволяет оптимизировать термодинамический цикл насыщенного пара или слабо перегретого пара. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к области использования солнечной энергии, и может быть применено при генерировании электрического тока с использованием энергии солнечного излучения в качестве источника теплового излучения. Солнечная энергетическая установка включает, по меньшей мере, один коллектор, теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии, парогенератор, паровую турбину, конденсатор, причем теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии заполнен высокотемпературной жидкостью, при этом установка включает первый замкнутый циркуляционный контур с высокотемпературным теплоносителем, в который последовательно включены коллектор и теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии, причем первый контур содержит теплообменник, расположенный в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии, второй замкнутый циркуляционный контур с высокотемпературной жидкостью, в который последовательно включены теплоакуммулятор кратковременного хранения тепловой энергии и парогенератор, причем второй контур содержит два теплообменника, расположенные, соответственно, в теплоакуммуляторе кратковременного хранения тепловой энергии и в парогенераторе, заполненном высокотемпературной жидкостью, третий замкнутый циркуляционный контур с низкокипящим рабочим веществом. Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности преобразования солнечной энергии. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам выработки электроэнергии. Способ выработки электроэнергии путем сжигания углеродосодержащих топлив и захвата CO2, в котором рециркулируемую охлаждающую воду из охладителя прямого контакта в трубе (16) рециркуляции охлаждают в теплообменнике (17), который расположен в трубе (16) рециркуляции. В трубу (16) подают охлаждающую воду и отводят соответственно через трубы (70, 70') рециркуляции воды, соединенные с теплообменником (17). Воду, отводимую из теплообменника (17) через линию (70') рециркуляции, дросселируют через клапан (73) дросселирования и расширительный бак (74). Воду из расширительного бака (74) отводят через линию (78) для рециркуляции воды в качестве промывочной воды в охладитель прямого контакта отгоночной колонны (66). Пар в отгоночном баке вводят в качестве дополнительного отгоночного пара испарения в отгоночную колонну через линию (77) для пара, соединенную с расширительным баком (74). Технический результат заключается в обеспечении максимального вывода тепла. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

Изобретение относится к энергетике. Конденсационная паротурбинная электростанция, содержащая котельную установку, производящую пар высоких параметров, паротурбинную установку, преобразующую теплоту пара в механическую энергию, и электрические устройства, обеспечивающие выработку электроэнергии потребителю, причём ороситель градирни содержит сложенные слоями параллельно друг другу трубчатые элементы из термопластичного материала с решетчатой стенкой, причем диаметр шаров на 5-10% больше максимального размера ячейки решетчатой стенки трубчатых элементов, или 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, трубы в модуле расположены наклонно, при этом полости каждой из труб и межтрубное пространство заполнено полыми полимерными шарами, причем диаметр шаров на 5-10% больше максимального размера ячейки труб. Изобретение позволяет повысить экономичность тепловой электрической станции. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к энергетике. Высокотемпературная паросиловая установка докритического давления содержит систему топочного котла, генераторную систему паровой турбины и систему конденсата и питательной воды, причем параметры пара, вырабатываемого в системе котла и подаваемого в генераторную систему паровой турбины, являются докритическим давлением и высокой температурой - температура на входе турбины 593°С или выше. Также представлен работающий при переменном давлении высокотемпературный прямоточный котел докритического давления для использования в теплосиловой установке. Изобретение позволяет улучшить эффективность теплосиловой установки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к области использования солнечной энергии, и может быть применено при генерировании электрического тока с использованием энергии солнечного излучения в качестве источника теплового излучения. Солнечная энергетическая установка включает, по меньшей мере, один солнечный коллектор, парогенератор, паровую турбину и конденсатор. При этом парогенератор включает функцию теплоаккумулятора кратковременного хранения тепловой энергии и представляет собой сосуд с теплоизоляцией, заполненный высокотемпературной жидкостью. Причем установка включает первый замкнутый циркуляционный контур с высокотемпературным теплоносителем, в который последовательно включены коллектор и парогенератор, при этом первый контур содержит теплообменник, расположенный в парогенераторе. Установка включает второй замкнутый циркуляционный контур с низкокипящим рабочим веществом, в который последовательно включены парогенератор, паровая турбина, кинематически соединенная с электрогенератором, и конденсатор, который включает теплообменник, соединенный с трубопроводом для подачи холодной воды и трубопроводом для выхода горячей воды, причем второй контур содержит теплообменник, расположенный в парогенераторе. Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности преобразования солнечной энергии. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх