Способ работы маневренной регенеративной парогазовой теплоэлектроцентрали и устройство для его осуществления

Изобретение относится к энергетике. В способе работы маневренной регенеративной парогазовой теплоэлектроцентрали и устройстве для его реализации теплоту газов, расширенных в газовой турбине, используют для регенеративного подогрева сжатого воздуха и сетевой воды теплосети. При этом в неотопительный период работы производят регенеративный подогрев всего, а в отопительный период только части сжатого воздуха, уменьшающейся при снижении температуры воздуха. Регенеративный подогрев прекращают при снижении температуры воздуха до заданного значения. Теплоту продуктов сгорания используют для выработки перегретого пара среднего давления и подогрева сетевой воды теплосети, перегретый пар расширяют в противодавленческой теплофикационной паровой турбине, ее полезную работу используют для выработки электроэнергии, расширенный пар конденсируют, теплоту конденсации пара используют для подогрева сетевой воды теплосети, конденсат деаэрируют, сжимают и используют в котле-утилизаторе для выработки перегретого пара; в отопительный период, при снижении температуры атмосферного воздуха до заданной, между ступенями испарителя котла-утилизатора сжигают дополнительное топливо, увеличивают выработку перегретого пара, электрическую и тепловую мощность установки, расход дополнительного топлива увеличивают при повышении тепловой нагрузки потребителей. Изобретение позволяет повысить экономичность, электрическую и тепловую мощность, маневренность и величину когенерационной выработки энергии. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области энергетики, а точнее к отопительным теплоэлектроцентралям.

Известен способ работы парогазовой теплоэлектроцентрали (ПГУ-ТЭЦ), согласно которому как в неотопительном, так и в отопительном режимах ее работы сжимают атмосферный воздух, сжигают в нем топливо, расширяют продукты сгорания в газовой турбине, используя ее полезную работу для выработки электроэнергии, в выхлопных газах газовой турбины производят дожигание топлива для повышения температуры газов перед котлом-утилизатором и использования их теплоты для выработки перегретого пара высоких параметров и подогрева сетевой воды, расширение пара в противодавленческой теплофикационной паровой турбине с выработкой электроэнергии в электрогенераторе. В отопительный период работы в газах, охлажденных в котле-утилизаторе, сжигают дополнительное топливо и используют теплоту продуктов сгорания для подогрева сетевой воды теплосети и повышения тепловой мощности ПГУ-ТЭЦ (С.В. Цанев, В.Д. Буров, А.Н. Ремизов. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций. М.: Изд. МЭИ, 2002. Стр. 423, рис 9.31). Дожигание топлив перед котлом-утилизатором позволяет обеспечить требуемый перегрев пара, увеличить паропроизводительность котла-утилизатора и электрическую мощность ПГУ-ТЭЦ.

Недостаток этого способа связан с тем, что как в неотопительных, так и в отопительных режимах работы ПГУ-ТЭЦ применение дожигания топлива перед котлом-утилизатором приводит к снижению ее тепловой экономичности. В то же время в отопительных режимах ее работы дожигание топлива в газах после котла-утилизатора позволяет повысить тепловую мощность ПГУ-ТЭЦ, но без увеличения мощности паровой турбины и выработки электроэнергии.

Наиболее близким к настоящему изобретению является способ работы маневренной регенеративной ГТУ-ТЭЦ утилизационного типа, согласно которому сжимают атмосферный воздух, сжигают в нем топливо, расширяют продукты сгорания в газовой турбине, ее полезную работу используют для выработки электроэнергии, а тепловую энергию газов, уходящих из газовой турбины, используют для подогрева сетевой воды теплосети. В неотопительный период ее работы теплоту этих газов используют для регенеративного подогрева всего сжатого воздуха перед сжиганием в нем топлива, а в отопительный период, в зависимости от температуры атмосферного воздуха, производят регенеративный подогрев только части сжатого воздуха с перепуском его остальной части непосредственно для сжигания топлива; при заданной температуре атмосферного воздуха прекращают регенеративный подогрев сжатого воздуха, достигая максимальной утилизации теплоты газов, отработавших в газовой турбине, и тепловой мощности ГТУ-ТЭЦ. При дальнейшем понижении температуры воздуха и увеличившейся тепловой нагрузки потребителей повышение температуры сетевой воды производят путем дополнительного сжигания топлива в пиковом водогрейном котле (Статья В.В. Семина, Е.А. Ларина. Моделирование эксплуатационных режимов и определение системной топливной эффективности ГТУ-ТЭЦ «Проблемы электроэнергетики». Сборник научных трудов. СГТУ. С. 126-133. Саратов, 2010 г.).

Положительной стороной описанного способа работы маневренной регенеративной ГТУ-ТЭЦ утилизационного типа, принятого в качестве прототипа предлагаемого изобретения, является повышение КПД в неотопительный период работы при небольшой тепловой нагрузке горячего водоснабжения потребителей.

Недостатком этого способа, при работе ГТУ-ТЭЦ в отопительных режимах, является недостаточно высокий уровень совместной когенерационной выработки электрической и тепловой энергии, особенно при повышении тепловой нагрузки потребителей и включении дополнительного пикового водогрейного котла.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение экономичности, электрической и тепловой мощности, маневренности и величины когенерационной выработки энергии как в неотопительных, так и в отопительных режимах работы маневренной теплофикационной парогазовой теплоэлектроцентрали.

Для достижения этих результатов в предлагаемом способе работы маневренной регенеративной парогазовой теплоэлектроцентрали сжимают атмосферный воздух, сжигают в нем топливо, расширяют продукты сгорания в газовой турбине и используют ее полезную работу для выработки электроэнергии, тепловую энергию расширенных газов используют для регенеративного подогрева сжатого воздуха и сетевой воды теплосети, при этом в неотопительный период работы регенеративно подогревают весь, а в отопительный период только часть сжатого воздуха, с ее сокращением при уменьшении температуры атмосферного воздуха; регенеративный подогрев прекращают при снижении температуры атмосферного воздуха до заданного значения, причем как в отопительный, так и в неотопительный периоды работы теплоту продуктов сгорания используют для выработки перегретого пара среднего давления, расширяют его в противодавленческой теплофикационной паровой турбине, полезную работу которой используют для выработки электроэнергии, расширенный пар конденсируют, теплоту конденсации пара используют для подогрева сетевой воды теплосети, конденсат деаэрируют, сжимают и используют в котле-утилизаторе для выработки перегретого пара; в отопительный период, при снижении температуры атмосферного воздуха до заданной величины, между ступенями испарителя котла-утилизатора сжигают дополнительное топливо, увеличивают выработку перегретого пара, электрическую и тепловую мощность установки, расход дополнительного топлива увеличивают при повышении тепловой нагрузки потребителей.

Предложенный способ работы позволяет повысить маневренность и тепловую экономичность теплоэлектроцентрали, причем:

- применение регенеративного подогрева воздуха при степени регенерации порядка 6-8 и температуре перед газовой турбиной выше 1150°С позволяет обеспечить в пароперегреве котла-утилизатора требуемый температурный напор и вырабатывать перегретый пар средних параметров с температурой 435-440°С и давлением 3,3-3,4 МПа;

- в неотопительный период работы даже при небольших тепловых нагрузках горячего водоснабжения потребителей тепловая экономичность ПГУ-ТЭЦ увеличивается за счет регенеративного подогрева сжатого воздуха;

- в начале отопительного периода при умеренных значениях температуры наружного воздуха (+8 - -5°С) и невысоких тепловых нагрузках потребителей тепловая экономичность ПГУ-ТЭЦ будет также повышаться за счет регенеративного подогрева части сжатого воздуха;

- в отопительный период, при понижении температуры воздуха до заданной величины, дополнительное сжигание топлива между ступенями испарителя позволяет увеличить паропроизводительность котла-утилизатора, электрическую и тепловую мощность и маневренность ПГУ-ТЭЦ, с их повышением при увеличении тепловой нагрузки потребителей.

На фиг. 1 изображена принципиальная тепловая схема ПГУ-ТЭЦ для реализации способа работы маневренной регенеративной парогазовой теплоэлектроцентрали. Она включает электрогенератор 1, компрессор 2, регулирующий орган 3, камеру сгорания 4, газовую турбину 5, байпасный воздуховод 6, паропровод перегретого пара среднего давления 7, теплофикационную противодавленческую паровую турбину 8, электрогенератор 9, регенеративный воздухоподогреватель 10, пароперегреватель 11, испаритель второй ступени 12, камеру дожигания 13, испаритель первой ступени 14, экономайзер второй ступени 15, экономайзер первой ступени 16, газоводяной подогреватель сетевой воды 17, сетевой подогреватель второй ступени 18, сетевой подогреватель первой ступени 19, трубопровод подогретой сетевой воды 20, конденсатопровод 21, деаэратор 22, трубопровод питательной воды 23 с питательным насосом, трубопровод прямой линии теплосети 24, трубопровод обратной линии теплосети 25.

Выход компрессора 2 связан напрямую с камерой сгорания 4 через регулирующий орган 3, а также через него и байпасный воздуховод 6. Газовая турбина 5 и компрессор 2 соединены общим валом с электрогенератором 1, выход газовой турбины 5 связан через регенеративный воздухоподогреватель 10 с пароперегревателем 11 котла-утилизатора, в котором по ходу газов размещены - испаритель второй ступени 12, камера дожигания 13, испаритель первой ступени 14, экономайзер второй ступени 15, экономайзер первой ступени 16, газоводяной подогреватель сетевой воды 17. Пароперегреватель 11 соединен паропроводом перегретого пара 7 с входом теплофикационной противодавленческой паровой турбины 8. Ее теплофикационный отбор связан по пару с сетевым подогревателем второй ступени 18, а выход паровой турбины связан по пару с сетевым подогревателем первой ступени 19. Последний связан конденсатопроводом 21 через экономайзер первой ступени 16, деаэратор 22 и трубопровод питательной воды 23 с питательным насосом, с экономайзером второй ступени 15 котла-утилизатора. Трубопровод обратной линии теплосети 25 связан с трубопроводом прямой линии теплосети 24 через сетевой подогреватель первой ступени 19, сетевой подогреватель второй ступени 18, а также через газоводяной подогреватель сетевой воды 17.

Предлагаемый способ работы маневренной регенеративной теплофикационной парогазовой установки осуществляют следующим образом. При ее работе в неотопительном режиме атмосферный воздух сжимают в компрессоре 2 и при закрытом регулирующем органе 3 направляют его через регенеративный воздухоподогреватель 10 и байпасный воздуховод 6 в камеру сгорания 4 и сжигают в ней топливо. При этом в регенеративном воздухоподогревателе 10 сжатый воздух нагревают теплом продуктов сгорания, расширенных в газовой турбине 5, полезную работу которой используют для привода компрессора 2 и выработки электроэнергии в электрогенераторе 1. Теплоту газов, вышедших из регенеративного воздухоподогревателя 10, используют для выработки перегретого пара среднего давления в поверхностях нагрева котла-утилизатора-пароперегревателе 11, второй 12 и первой 14 ступенях испарителя, в экономайзере второй ступени 15 и экономайзере первой ступени 16, а также для нагрева сетевой воды теплосети в газоводяном подогревателе сетевой воды 17. Перегретый пар из пароперегревателя 11 подают по паропроводу перегретого пара 7 в противодавленческую теплофикационную паровую турбину 8. Пар из ее теплофикационного отбора направляют в сетевой подогреватель второй ступени 18, а из выхода этой турбины подают в сетевой подогреватель первой ступени 19. Теплотой конденсации пара в сетевом подогревателе первой ступени 19 и в сетевом подогревателе второй ступени 18 нагревают сетевую воду теплосети, подаваемую в них из трубопровода обратной линии теплосети 25 и отводимую в трубопровод прямой линии теплосети 24 по трубопроводу подогретой сетевой воды 20. Подогрев сетевой воды теплосети производится также и в газоводяном подогревателе сетевой воды 17 теплом газов, охлажденных в котле-утилизаторе. Конденсат пара из сетевого подогревателя первой ступени 19 подают по конденсатопроводу 21 через экономайзер первой ступени 16 котла-утилизатора, деаэратор 22, где производится его деаэрация, и трубопровод питательной воды 23, с питательным насосом, в экономайзер второй ступени 15 котла-утилизатора для выработки в нем перегретого пара среднего давления.

При работе маневренной ПГУ-ТЭЦ в отопительном режиме, при снижении температуры атмосферного воздуха, в регенеративном воздухоподогревателе 10 подогревают только часть воздуха, сжатого в компрессоре 2, а остальную его часть подают в камеру сгорания 4. Теплоту газов после регенеративного воздухоподогревателя 10, так же как и в неотопительном режиме работы, используют для выработки перегретого пара среднего давления в поверхностях нагрева котла-утилизатора-пароперегревателе 11, второй 12 и первой 14 ступенях испарителя, в экономайзере второй ступени 15 и экономайзере первой ступени 16, а также для нагрева сетевой воды теплосети в газоводяном подогревателе сетевой воды 17. Перегретый пар из пароперегревателя 11 подают по паропроводу перегретого пара 7 в противодавленческую теплофикационную паровую турбину 8. Пар из ее теплофикационного отбора направляют в сетевой подогреватель второй ступени 18, а из противодавления этой турбины подают в сетевой подогреватель первой ступени 19. Теплотой конденсации пара в сетевом подогревателе первой ступени 19 и в сетевом подогревателе второй ступени 18 нагревают сетевую воду теплосети, подаваемую в них из трубопровода обратной линии теплосети 25 и отводимую в трубопровод прямой линии теплосети 24 по трубопроводу подогретой сетевой воды 20. Подогрев сетевой воды теплосети производится при этом также и в газоводяном подогревателе сетевой воды 17 теплом газов, охлажденных в котле-утилизаторе. Конденсат пара из сетевого подогревателя первой ступени 19 подают по конденсатопроводу 21 через экономайзер первой ступени 16 котла-утилизатора, деаэратор 22, где производится его деаэрация, и трубопровод питательной воды 23 с питательным насосом в экономайзер второй ступени 15 котла-утилизатора для выработки в нем перегретого пара среднего давления. Но при понижении температуры атмосферного воздуха до заданной величины прекращают регенеративный подогрев сжатого воздуха и производят сжигание дополнительного количества топлива в камере дожигания 13, расположенной в газоходе котла-утилизатора между второй 12 и первой 14 ступенями испарителя котла-утилизатора, при этом увеличивают выработку перегретого пара, электрическую мощность электрогенератора противодавленческой теплофикационной паровой турбины 8 и тепловую мощность сетевого подогревателя первой ступени 19 и сетевого подогревателя второй ступени 18, расход дополнительного топлива в камере дожигания 13.

1. Способ работы маневренной регенеративной теплофикационной парогазовой теплоэлектроцентрали, согласно которому сжимают атмосферный воздух, сжигают в нем топливо, расширяют продукты сгорания в газовой турбине и используют полезную работу для выработки электроэнергии, тепловую энергию расширенных газов используют для регенеративного подогрева сжатого воздуха и сетевой воды теплосети, при этом в неотопительный период работы регенеративно подогревают весь, а в отопительный период только часть сжатого воздуха, с ее сокращением при уменьшении температуры атмосферного воздуха; регенеративный подогрев прекращают при снижении температуры атмосферного воздуха до заданного значения, отличающийся тем, что как в отопительный, так и в неотопительный периоды работы теплоту продуктов сгорания используют для выработки перегретого пара среднего давления, расширяют его в противодавленческой теплофикационной паровой турбине, полезную работу которой используют для выработки электроэнергии, расширенный пар конденсируют, теплоту конденсации пара используют для подогрева сетевой воды теплосети, конденсат деаэрируют, сжимают и используют в котле-утилизаторе для выработки перегретого пара; в отопительный период, при снижении температуры атмосферного воздуха до заданной величины, между ступенями испарителя котла-утилизатора сжигают дополнительное топливо, увеличивают выработку перегретого пара, электрическую мощность электрогенератора и тепловую мощность установки, расход дополнительного топлива увеличивают при повышении тепловой нагрузки потребителей.

2. Установка маневренной регенеративной теплофикационной парогазовой теплоэлектроцентрали, включающая газотурбинную установку с компрессором, камерой сгорания, газовой турбиной, регенеративным воздухоподогревателем, электрогенератором, газоводяной подогреватель сетевой воды; выход компрессора соединен через камеру сгорания с газовой турбиной, связанной общим валом через компрессор с электрогенератором, выход газовой турбины связан с входом регенеративного воздухоподогревателя, его выход связан с атмосферой через газоводяной подогреватель сетевой воды, отличающаяся тем, что выход компрессора связан с камерой сгорания также через регулирующий орган и байпасный воздуховод, выход регенеративного воздухоподогревателя связан с пароперегревателем котла-утилизатора, в котором по ходу газов размещены - испаритель второй ступени, камера дожигания, испаритель первой ступени, экономайзер второй ступени, экономайзер первой ступени; пароперегреватель соединен паропроводом перегретого пара с входом теплофикационной противодавленческой паровой турбины, теплофикационной отбор которой связан по пару с сетевым подогревателем второй ступени, а выход паровой турбины связан с сетевым подогревателем первой ступени, соединенным конденсатопроводом через экономайзер первой ступени, деаэратор и трубопровод питательной воды, с питательным насосом, с экономайзером второй ступени, трубопровод обратной линии теплосети связан с трубопроводом прямой линии теплосети через сетевой подогреватель первой ступени, сетевой подогреватель второй ступени, а также через газоводяной подогреватель сетевой воды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике. Система труб для передачи тепла из потока выхлопного газа питательной воде, содержащая экономайзер, который включает в себя четыре секции, а также теплообменник и множество клапанов.

Изобретение относится к области тепловой энергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях, а именно в работе бинарной парогазовой установки теплоэлектроцентрали (ПГУ-ТЭЦ).

Изобретение относится к области тепловой энергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях, а именно в работе бинарной парогазовой установки теплоэлектроцентрали (ПГУ-ТЭЦ).

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям, использующим разницу температур и преобразующим тепловую энергию в механическую или электрическую.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях. Технический результат - повышение надежности и экономичности работы парогазовой установки электростанции.

Изобретение направлено на то, чтобы устранить проблемы, связанные с большими габаритами, массами или с надежностью. С этой целью энергию рекуперируют в выхлопном сопле, преобразуют и утилизируют механическими или электрическими средствами.

Изобретение относится к энергетике. Парогазовая установка электростанции содержит газотурбинную установку, состоящую из газовой турбины, турбокомпрессора, камеры сгорания и электрогенератора, котел-утилизатор, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины с конденсатором, электрического генератора и питательного насоса, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины, сливной напорный трубопровод к градирне, состоящей из вытяжной башни и водосборного бассейна, кольцевой канал, расположенный с наружной стороны камеры сгорания газотурбинной установки, трубопровод, соединяющий наружный кольцевой канал с патрубком отбора отработавшего в цилиндре высокого давления паровой турбины водяного пара, трубопровод, соединяющий кольцевой канал с патрубком подачи пара в цилиндр низкого давления паровой турбины.

Изобретение относится к области энергетики. Паротурбинная атомная электрическая станция содержит парогенератор реакторной установки, соединенный с турбиной, состоящей из цилидров высокого и низкого давления, установленных на одном валу с электрогенератором, цилиндры между собой соединены паропроводом, на котором по ходу пара установлены сепаратор и двухступенчатый паропаровой перегреватель, цилиндр низкого давления соединен паропроводом с основным конденсатором, который в свою очередь соединен с деаэратором конденсатопроводом, где по ходу конденсата расположены конденсатные насосы, блочная обессоливающая установка, охладитель эжекторов и группа подогревателей низкого давления.

Изобретение относится к энергетике. Способ нагружения паровой турбины, включающий: прием коэффициента нагружения турбины; прием текущей температуры отработанного пара паровой турбины; определение параметра скорости линейного изменения потока пара и параметра скорости линейного изменения температуры пара частично на основании коэффициента нагружения турбины и текущей температуры отработанного пара паровой турбины, при этом параметр скорости линейного изменения потока пара и параметр скорости линейного изменения температуры пара определяют частично на основании обратного соотношения между параметром скорости линейного изменения потока пара и параметром скорости линейного изменения температуры пара.

Изобретение относится к энергетике. В энергоустановке комбинированного цикла, газотурбинный двигатель вырабатывает энергию, теплоутилизационный парогенератор (ТУПГ) производит пар с помощью высокоэнергетических текучих сред, получаемых от выработки энергии в газотурбинном двигателе, и паротурбинный двигатель вырабатывает дополнительную энергию от пара, полученного в ТУПГ.

Теплофикационная парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора относится к энергетике и может быть применена для тепло- и электроснабжения потребителей в новых микрорайонах городов. Теплофикационная парогазовая установка, содержащая газотурбинную установку с компрессором, камерой сгорания, газовой турбиной и электрогенератором, паровой котел-утилизатор, в котором по ходу газов размещены пароперегреватель, испаритель второй ступени, камера дожигания топлива, испаритель первой ступени, экономайзер, газоводяной подогреватель сетевой воды, котел-утилизатор вырабатывает перегретый пар средних параметров, в установке применены основная и дополнительная противодавленческие паровые турбины, сетевые подогреватели первой и второй ступеней, деаэратор. В отопительных режимах ее работы за счет сжигания дополнительного топлива в камере дожигания увеличивают паропроизводительность котла-утилизатора, перегретый пар подают в дополнительную паровую турбину, отработавший в ней пар подают в сетевой подогреватель второй ступени с увеличением тепловой мощности установки. Полезную работу дополнительной паровой турбины используют для дополнительной и выработки электроэнергии. Тепловую мощность установки изменяют в соответствии с тепловой нагрузкой потребителей и температурным графиком теплосети. Достигается создание экономичной теплофикационной парогазовой установки с паровым приводом компрессора с ее хорошей адаптацией при работе в отопительные периоды года при изменяющейся тепловой нагрузке теплофикационных потребителей. 1 ил.

Изобретение относится к способу соединения вращающегося устройства, в частности паровой турбины, и содержащего вал устройства, в частности газовой турбины, со следующими этапами: ускорение вращающегося устройства до числа оборотов на выходе, которое меньше числа оборотов содержащего вал устройства; определение угла рассогласования между содержащим вал устройством и вращающимся устройством; ускорение вращающегося устройства с величиной ускорения, которую определяют из разности заданного числа оборотов, которая возникает в зависимости от определенного угла рассогласования, ускорения и желаемого целевого угла соединения. Изобретение относится, далее, к соответствующей системе для соединения вращающегося устройства с содержащим вал устройством. Технический результат изобретений заключается в достижении оптимального угла рассогласования после соединения, при котором вращающееся устройство и содержащее вал устройство оптимально выровнены относительно друг друга.2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к энергетике. В способе работы маневренной регенеративной парогазовой теплоэлектроцентрали и устройстве для его реализации теплоту газов, расширенных в газовой турбине, используют для регенеративного подогрева сжатого воздуха и сетевой воды теплосети. При этом в неотопительный период работы производят регенеративный подогрев всего, а в отопительный период только части сжатого воздуха, уменьшающейся при снижении температуры воздуха. Регенеративный подогрев прекращают при снижении температуры воздуха до заданного значения. Теплоту продуктов сгорания используют для выработки перегретого пара среднего давления и подогрева сетевой воды теплосети, перегретый пар расширяют в противодавленческой теплофикационной паровой турбине, ее полезную работу используют для выработки электроэнергии, расширенный пар конденсируют, теплоту конденсации пара используют для подогрева сетевой воды теплосети, конденсат деаэрируют, сжимают и используют в котле-утилизаторе для выработки перегретого пара; в отопительный период, при снижении температуры атмосферного воздуха до заданной, между ступенями испарителя котла-утилизатора сжигают дополнительное топливо, увеличивают выработку перегретого пара, электрическую и тепловую мощность установки, расход дополнительного топлива увеличивают при повышении тепловой нагрузки потребителей. Изобретение позволяет повысить экономичность, электрическую и тепловую мощность, маневренность и величину когенерационной выработки энергии. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх