Энергетическая установка

 

Союз Советскик

Сощиалистичесиин

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Опубликовано 23. 11 . 82. Бюллетень Рй 43

Дата опубликования описания 23.11 ° 82 (51)М. Кл.

F 01 К 3/14 феудвретеапвй квинтет

CCCP ао денем нзабрвтеннй н отнрытнй (53) УДК621. 226... 048. 88: 696 46 (088.8) А.С. Созаев, А.Е. Власов, Г.И. Кузьмин, А.Я. Левин, Н.Г. Лукьянова, В.Н. Рузанков и В.Я. Шнеер

Всесоюзный дважды ордена Трудового Красного намени теплотехнический научно-исследовательский инстмд„ут им. Ф.Э. Дэержинского и Рижское отделение Всесоюзногд"---. государственного ордена Ленина и ордена Октябрьской

Революции проектного института "Теплоэлектропроект" (72) Авторы изобретения (71) Заявйтели (S4) ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к теплоэнергетике, преимущественно, к ядерным энергетическим установкам электрических станций с тепловыми аккумуляторами.

Сооружение таких установок необхо- димо для обеспечения маневренности электрической станции путем создания в период минимума электрической нагрузки, например, во время ночного провала графика, запаса питательной воды в тепловом аккумуляторе. Неравномерность графика электрической нагрузки требует снижения электрической мощности особенно в часы ночного провала нагрузки. Атомные электростанции (АЭС) имеют сравнительно низкую топливную составляющую стоимости отпускаемой электроэнергии и отличаются большими капитальными затратами в zo расчете на 1 кВт установленной мощности, Поэтому использование аккумулирования энергии на АЭС представляется особенно экономически эффективным. С

2 другой стороны, если стоимость аккумулирующей установки в расчете на

1 кВт получаемой мощности меньше стоимости установленного кВт собственно

АЭС, строительство аккумуляторов на

АЭС является экономически эффективным способом увеличения мощностей электростанций.

В этих условиях увеличение энергоемкости установок с аккумуляторами и снижение их стоимости приобретает особенно важное значение.

Известны энергетические установки, содержащие, по меньшей мере, один паротурбинный контур с регенеративными подогревателями и аккумулятором питательной воды, подключенными по линии подачи холодного конденсата через насос к конденсатному-баку, а аккумулятор соединен с парогенератором трактом подачи питательной воды с включенным в него питательным насосом.

Принцип такой маневренной энергетической установки заключается в сл

3 9761 дующем. Во время зарядки увеличивается расход пара иэ регенеративных отборов турбины, тепло которого используют для подогрева конденсата, закачиваемого в аккумулятор. В этот период снижается электрическая мощность турбины. Конденсат, эакачиваемый в аккумулятор, отбирается, например, иэ бака холодного конденсата, прокачивается через регенеративные теплообмен- 16 ники и при температуре питательной воды в парогенераторе запасается в аккумуляторе. При разрядке горячую воду из аккумулятора питательным насосом подают в парогенератор. Зто при- Eg водит к снижению расхода пара через отборы турбины и к увеличению ее электрической мощности Г13.

К недостаткам таких установок относятся сравнительно низкая энергоемкость аккумулятора, так как вода в нем запасается при температуре, меньшей, чем температура насыщения в парогенераторе-, и, следовательно, имеет меньшее теплосодержание. Кроме того, питательный насос для подачи питательной воды иэ аккумулятора в парогенератор работает в тяжелых условиях. Дело

s том,,что запасенная в верхней части аккумулятора вода находится в состоянии насыщения и при недостаточной высоте подпора перед всасывающим патрубком насоса возникают кавитационные явления, которые препятствуют нормальной работе и могут привести к разрушению его проточной части. Сальники насоса работают при высоких температурах и давлениях, что также снижает надежность эксплуатации энергетичес- . кой установки. Сравнительно низкая

40 энергоемкость требует заполнения аккумулятора большим объемом конденсата, что связано с увеличением габаритов установки.

Целью изобретения является повыше43 ние энергоемкости и надежности.

Для достижения цели установка снабжена смесителем, установленным в тракте питательной воды перед питательным насосом и соединенным дополнительным трубопроводом с напорным участком линии подачи холодного конденсата.

Установка может быть снабжена поверхностным теплообменником, включенным по нагреваемой среде в тракт подачи питательной воды за питательным насосом, а по греющей среде - между аккумулятором и смесителем.

15 4

Теплообменник может быть размещен внутри аккумулятора.

Питательный насос при этом может быть выполнен водоструйным, активное сопло которого подключено к линии холодного конденсата.

На фиг. E изображена общая схема энергетической установки; на фиг. 2вариант схемы с включением поверхностного теплообменника; на фиг. 3 - то же, с водоструйным питательным насосом; на фиг. 4 - то же, с поверхностным теплообменником, размещенным внут" ри аккумулятора.

Энергетическая установка содержит паротурбинный контур, включающий последовательно соединенные по рабочему теплоносителю парогенератор 1, паропровод 2 острого пара, паровую турбину 3, конденсатор 4, конденсатный насос 5 и регенеративные подогреватели

6, подключенные трубопроводом 7 к парогенератору и трубопроводом 8 к аккумулятору 9 питательной воды, подключенному так же, как и подогреватели 6 линии 10 подачи холодного конденсата через насос ll к конденсатному баку 12, а с парогенератором 1 аккумулятор 9 соединен трактом 13 подачи питательной воды, в который включен питательный насос 14.

Перед питательным насосом 14 в тракт 13 подачи питательной воды включен смеситель 15, соединенный дополнительным трубопроводом 16 с напорным участком 17 линии подачи холодного конденсата после насоса 11. Трубопровод 18 соединяет конденсатор 4 и бак

12 холодного конденсата, минуя насос

11. В дополнительный трубопровод 16 включен регулирующий орган 19. Аккумулятор 9 сообщен линией 20 с паропроводом 2 острого пара.

Установка может быть снабжена поверхностным теплообменником 21 включенным по нагреваемой среде в тракт

13 подачи питательной воды за питательным насосом 14, а по греющей - между аккумулятором 9 и смесителем 15.

Теплообменник 21 может быть размещен внутри аккумулятора 9. Питательный насос 14 может быть выполнен водоструйным (фиг. 3). Тракт !3 питательной воды снабжен запорной арматурой 22 и 23, включенной соответственно во всасывающем (до смесителя 15) и напорном участках. Последний трубопроводом 24 с арматурой 25 сообщен с аккумулятором 9.

Изобретение позволяет снизить тем пературу питательной воды, поступающей в насос, что снижает стоимость и повышает надежность работы энергетической установки и ее маневренность. формула изобретения

1. Энергетическая установка, содержащая по меньшей мере один паротурбин" ный контур с регенеративными подогреS 9761

Работа установки осуществляется следующим образом.

В режиме зарядки аккумулятора 9 холодный конденсат из конденсатного бака 12 насосом 11 по линии 10 поступа- ф ет к регенеративным подогревателям 6.

Увеличение расхода конденсата в подогревателях 6 приводит к увеличенному расходу пара в отборы и снижению мощности турбины. В парогенератор 1 при 14 этом поступает номинальный расход конденсата, а. избыточная часть конденсата по трубопроводу 8 сливается в аккумулятор 9. Тракт 13 подачи питатель)ной воды в этом режиме перекрыт арма- 1З турой 22 и 23. Для увеличения степени разгрузки установки часть холодного конденсата из бака 12 можно подавать по трубопроводу 24 в аккумулятор

9. При перекрытом трубопроводе 10 весь|0 холодный конденсат, минуя систему регенеративных подогревателей 6, подают в аккумулятор 9. В этом случае достигается максимальная степень разгрузки паровой турбины 3. Нагрев конденсата,И поступающего в аккумулятор 9 после ре:генеративных подогревателей 6 или непосредственно из бака. 12 холодного конденсата, производится паром, подаваемым от парогенератора 1 rlo линии зф

20. Аналогично производится зарядка в случае выполнения установки с други ми вариантами включения и выполнения питательного насоса 14 °

В режиме разрядки трубопровод 8 отключен от парогенератора 1 и от аккумулятора 9. Конденсат из конденсатора 4 поступает по трубопроводу 18 в бак 12 холодного конденсата. Линия

20 при разрядке остается открытой. Ha- сос 11 подает холодный конденсат к смесителю 15, который смешивается с горячей питательной. водой, поступающей из аккумулятора 9, и смесь при номинальной температуре питательной. воды поступает к питательному насосу 14, который подает ее в парогенератор 1. Так как на этом режиме регенеративные отборы на подогреватели 6 отключены, расход пара через турбину 3 повышен и ее мощность увеличена. Во время разрядки трубопровод 24 отключен арматурой 25. В соответствии с вариантом (фиг. 2), когда в тракт 13 питательной воды включен теплообменник

21, греющая среда - горячая питательная вода из аккумулятора 9 сначала проходит через теплообменник 21, охлаждается, а затем поступает в смеси5 тель 15 и на всас насоса 14 который в этом случае работает при температуре, меньшей,чем номинальная температура питательной воды. Температура воды во всасывающем патрубке ниже температуры насыщения и поэтому надежность безава" рийной работы насоса 14 существенно повышается., В случае выполнения питательного насоса 14 водоструйным при разрядке насос 11 часть потока холодного конденсата подает в смеситель 15, где происходит смешение с горячей питательной водой из аккумулятора 9, и при более низкой температуре, чем в аккумуляторе 9, поток поступает на всас водоструйного насоса 14 (фиг. 3).

Другую часть потока холодного конденсата подают к активному соплу этого же насоса 14.

Лредварительное охлаждение питате" льной воды в смесителе 15 исключает возникновение кавитационных явлений. в водоструйном насосе и также способствует увеличению надежности системы питания парогенератора 1 в режиме разрядки. Распределение потоков холодного конденсата, поступающих к водоструйному насосу 14 и смесителю 15, при разрядке необходимо регулировать с помощью регулирующего органа 19.

Использование предлагаемой схемы позволяет повысить энергоемкость аккумулятора благодаря возможности повышения температуры запасенного конденсата выше температуры питательной воды, необходимой для парогенератора или реактора в случае использования изобретения в одноконтурной ядерной энергетической установке. В этом случае повышается аварийная безопасность, так как при отключении турбины пар некоторое время может поступать в объ" ем аккумулятора, что увеличивает возможность ликвидации последствий аварии.

9761 вателями и аккумулятором питательной воды, подключенными по линии подачи холодного конденсата через насос к конденсатному баку, причем аккумулятор соединен с парогенератором трак- 5 том подачи питательной воды с включенным в него питательным насосом, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения энергоемкости и надежности, она снабжена смесителем, установлен- 10 ным в тракте питательной воды перед питательным насосом и соединенным дополнительным трубопроводом с напорным участком линии подачи холодного конденсата. 15

2. Установка по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабжена поверхностным теплообменником, включенным по нагреваемой среде в тракт по15 8 дачи питательной воды за питательным насосом, а по греющей среде - между аккумулятором и смесителем.

3. Установка по и. .1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что питательный на" сос выполнен водоструйным, активное сопло которого подключено к линии подачи холодного конденсата за ее насосом.

4. Установка по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что теплообмен" ник размещен внутри аккумулятора питательной воды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Воронков М. Е., Саргсян P. М. и Чаховский В. M. Аккумуляторы тепла в энергетике.-".Атомная техника за ру-. бежом", M. Атомиздат, 1980, 1<" 9, с. Ф.

976l 15

Составитель А. Булынко

Редактор Н. Джуган Техред И.Надь рр р, Ко екто M Демчик

Заказ 8966/59 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4