CS274350B1

CS274350B1 - Steam-and-gas heating block

Info

Publication number: CS274350B1
Application number: CS221489A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Doc Ing Csc Kadrnozka
Original assignee: Jaroslav Doc Ing Csc Kadrnozka
Priority date: 1989-04-11
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1991-04-11
Also published as: CS221489A1

Abstract

The device consists of the combustion turbine (1), which connects with the counter-pressure steam turbine (2) and steam heater (4), which connects with the feed tank with a gas expeller (5) and boiler (3), which is arranged behind the combustion turbine (1) and which is equipped with a after-cooler (34) of products of combustion together with overheater and evaporator surfaces and a water heater (33), while the after-cooler (34) of products of combustion is connected as the last heat transfer surface. The input distributor (341) of the after-cooler (34) of products of combustion is connected with the first outlet (42) of the first steam heater (4), whose inlet is connected to the return pipe (11) of the heat duct, and to the output collector (342) of the after-cooler (34) of products of combustion is connected to the output pipe (10) of the heat duct. The second inlet (43) of the first steam heater (4) is connected to the output steam pipe (22) of the counter-pressure steam turbine (2), whose input steam pipe (21) is connected to the output steam duct (311) of the overheater (31) of the boiler (3). The water output (51) of the feed tank with the evaporator (5) is connected via the feed pump (12) with the output (331) of the water heater (33) of the boiler (3) and the steam input (52) of the feed tank with the evaporator (6) is connected, possibly via the pressure limiting station (5), to the output steam duct (311) of the overheater (31) of the boiler (3).<IMAGE>

Description

Vynález se týká paroplynového teplárenského bloku s protitlakovou turbinou pro výrobu elektrické energie a tepla a dodávkou tepla v horké vodě.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steam-gas power plant with a back-pressure turbine for generating electricity and heat and supplying heat in hot water.

Ze známých typů tepláren se nejvyšší účinnosti a nejvyšším podílem vyrobené elektrické energie 8 tepla vyznačuj: paroplynové bloky. U menších a středních tepláren se nejčastěji používají parní turbiny protítlakové, u nichž páre z protitlaku o tlaku 0,05 až 0,25 MPa je dodávána do základního ohříváku topné vody a kondenzát z této páry o teploto 30 až 125 °C je zaváděn přes odplynovač do napájecí nádrže, kde je udržována teplota 105 až 150 °C. V parním kotli, zařazeném za spalovací turbinou, jsou spaliny vychlazovány na přehřivákových a výparníkových teplosměnných plochách jako poslední teplosměnná plocha ja zařazen ohřívák vody se vstupní teplotou vody 105 až 150 °C. Vzhledem k této teplotě vstupní vody a malému hmotnostnímu průtoku vody v porovnáni s hmotnostním průtokem spalin a s ohledem na to, že v posledním výparniku je možno vychladit spaliny pouze na teplotu vyšši o 15 až 25 °C než Je teplota sytosti v tomto výparniku, je možno vychladit spaliny v kotli na výstupní teplotu 150 až 240 °C. Při nízkém tlaku vyráběné páry lze vychladit spaliny na poněkud nižši teplotu, ale za cenu menši výroby elektrické energie v protitlakové parní turbině. Také dvoutlakovým uspořádáním kotle a turbiny lze poněkud lépe vychladit spaliny, ale cena kotle je podstatně vyšší a ani v tomto případě nelze dosáhnout požadovaného vychlazení spalin. U spalovacích turbin je součinitel přebytku vzduchu 3,2 až 4,4 a proto hmotnostní tok spalin je značný a pro uvedenou teplotu spalin za kotlem je komínová ztráta velmi velká a rozhodujícím způsobem snižuje celkovou účinnost teplárny a jeji tepelný výkon.Among the known types of heating plants with the highest efficiency and the highest proportion of generated electrical energy 8 of heat, characterized by: steam-gas blocks. For small and medium-sized heating plants, back-pressure steam turbines are most often used, where the steam from the back pressure of 0.05 to 0.25 MPa is supplied to the basic heating water heater and the condensate from this steam at a temperature of 30 to 125 ° C into a feed tank where the temperature is maintained at 105-150 ° C. In the steam boiler downstream of the combustion turbine, the flue gas is cooled on the superheater and evaporator heat transfer surfaces as the last heat exchange surface is a water heater with an inlet water temperature of 105 to 150 ° C. Due to this inlet water temperature and the low water mass flow rate compared to the flue gas mass flow rate and considering that in the last evaporator, the flue gas can only be cooled to a temperature higher than 15 to 25 ° C above the saturation temperature in this evaporator, cool the flue gases in the boiler to an outlet temperature of 150 to 240 ° C. At the low pressure of the produced steam, the flue gas can be cooled to a somewhat lower temperature, but at the cost of less electric power generation in a back-pressure steam turbine. It is also possible to cool the flue gases somewhat better by the two-pressure arrangement of the boiler and the turbine, but the cost of the boiler is considerably higher and even in this case the desired flue gas cooling cannot be achieved. In combustion turbines, the excess air coefficient is 3.2 to 4.4, and therefore the flue gas mass flow is considerable, and for said flue gas temperature downstream of the boiler, the stack loss is very large and decisively reduces the overall efficiency of the plant and its heat output.

Uvedené nedostatky odstraňuje paroplynový teplárenský blok jednotlakový nebo dvoutlakový, sestávající ze spalovací turbiny, ke které je připojena protitlakové parní turbina s parním ohřívákem, propojeným s napáječi nádrži s odplyňovačem a kotle.These deficiencies are eliminated by a single-pressure or double-pressure steam-gas heating plant, consisting of a combustion turbine to which is connected a back-pressure steam turbine with a steam heater connected to the feed tank with the degasser and the boiler.

U kotle je umístěné jako poslední teplosměnná plocha dochlazovač spalin, jehož vstupní rozdělovač je napohen na první vývod prvního parního ohříváku. Podstata vynálezu spočívá v tom, že první přívod parního ohříváku je napojen na vratné potrubí teplovodu a výstupní sběrač dochlazovače spalin je připojen na výstupní potrubí teplovodu. Druhý přivod prvniho parního ohříváku je napojen ns výstupní parní potrubí protitlakové parní turbiny, která je svým vstupním parním potrubím napojena na výstupní parovod přehřiváku kotle. Napájecí nádrž s odplyňovačem je svým vodním výstupem napojena přes napájecí čerpadlo na vstup ohříváku vody kotle a svým parním vstupem je napájecí nádrž s odplyňovačem připojena přes redukční stanici na výstupní parovod přehříváku kotle.In the boiler there is located as the last heat exchange surface flue cooler, whose inlet manifold is energized to the first outlet of the first steam heater. SUMMARY OF THE INVENTION The first inlet of the steam heater is connected to the return line of the heat pipe and the outlet header of the flue gas cooler is connected to the outlet pipe of the heat pipe. The second supply of the first steam heater is connected to the output steam pipe of the back-pressure steam turbine, which is connected to the output steam pipe of the boiler superheater by its input steam pipe. The feed tank with degasser is connected to the boiler water heater inlet via its water outlet and its steam inlet connects the feed tank with degasser through the reduction station to the boiler superheater outlet steam line.

První parní ohřívák může být svým prvním vývodem připojen na první přívod druhého parního ohříváku, který je svým prvním vývodem připojen na vstupní rozdělovač dochlazovače spalin a svým druhým přívodem na první odběrové potrubí protitlakové parní turbiny.The first steam heater may be connected by its first outlet to the first inlet of the second steam heater, which is connected by its first outlet to the inlet manifold of the after-cooler and by its second inlet to the first sampling line of the back-pressure steam turbine.

CS 274 350 BlCS 274 350 Bl

Napájecí nádrž s odplyňovačem může být svým parním vstupem připojena přímo nebo přes redukční stanici na druhé odběrové potrubí protitlakové parni turbiny.The feed tank with the degasser can be connected directly or via a reduction station to a second exhaust line of the back-pressure steam turbine by its steam inlet.

Kotel může být s výhodou vybaven obtokem spalin, umístěným kolem dochlazovače spalin, který je svým vstupním kanálem napojený na spalinový trakt kotele mezi ohřívákem vody a dochlazovačem spalin a svým výstupním kanálem je obtok spalin napojený na výstupní spalinový trakt kotle za dochlazovačem spalin, přičemž v obtoku spalin je umístěna regulační klapka.The boiler may advantageously be equipped with a flue gas bypass located around the flue gas cooler, which by its inlet duct is connected to the flue gas trough of the boiler between the water heater and the flue gas cooler. flue gas regulating flap.

Mezi potrubím napojeným na vstupní rozdělovač a potrubím napojeným na výstupní sběrač dochlazovače spalin může být napojeno recirkulačni čerpadlo.A recirculation pump can be connected between the pipe connected to the inlet manifold and the pipe connected to the outlet header of the flue gas cooler.

Zařízením podle vynálezu se dosahuje vyššího vychlazeni spalin a v důsledku toho vyšší účinnosti výroby elektrické energie a tepla, přičemž zeřizeni je jednoduché s levné,The device according to the invention achieves higher cooling of the flue gas and consequently higher efficiency of production of electric energy and heat, while the installation is simple and cheap,

Vynález a jeho účinky jsou bliže vysvětleny v popisu příkladu provedeni podle připojených výkresů, kde na obr. 1 je nakresleno příkladné schéma zapojeni jednotlakového paroplynového teplárenského bloku a na obr. 2 Je znázorněno alternativní zapojení s dvoustupňovým parním ohřevem topné vody a s připojením napáječi nádrže s odplynovačem na odběr turbiny.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention and its effects are explained in more detail in the accompanying drawings, in which: Figure 1 shows an exemplary circuit diagram of a single-pressure steam-gas heating plant; and Figure 2 shows an alternative circuit with two-stage steam water heating; for turbine sampling.

Paroplynový teplárenský blok jednotlakový nebo dvoutlakový sestává ze spalovací turbiny 1_, která je připojeno na jednotlakový nebo dvoutlakový kotel 3 s přehřívákem 31, výp8rnikem 32, ohřívákem 33 vody a dochlazovačem 34 spalin. Na kotel 3 je připojena prctitlaková parní turbina 2, na jejíž výstupní parni potrubí 22 je připojen první parní ohřívák 4. Dochlazovač 34 spalin kotle 3 je zařazen jako Jeho poslední teplosměnné plocha v proudu spalin a jeho vstupní rozdělovač 341 je napojen na prvni vývod 42 prvního parního ohříváku 4, jehož prvni přávod 41 je napojen na vratné potru bi 11 teplovodu a výstupní sběrač 342 dochlazovače 34 spalin je připojen no výstupní potrubí 10 teplovodu. Druhý přívod 43 prvního parního ohříváku 4 je napojen na výstup ní parni potrubí 22 protitlakové parní turbiny 2, která Je svým vstupním parním potru· bim 21 napojena na výstupní parovod 311 přehříváku 31 kotle 3. Prvni parni ohřívák 4 je svým druhým vývodem 44 připojen na vodní vstup 53 napáječi nádrže s odplyňovačem 5 jež je svým vodním výstupem 31 napojena přes napájecí čerpadlo 12 na vstup 331 ohříváku 33 vody kotle 3 a svým parním vstupem 52 je napáječi nádrž s odplyňovačem 5 připo· jena přes redukční stanici C na výstupní parovod 311 přehřiváku 31 kotle 3.The single-gas or double-pressure steam-gas heating plant consists of a combustion turbine 7, which is connected to a single-pressure or double-pressure boiler 3 with superheater 31, exchanger 32, water heater 33 and flue gas cooler 34. The boiler 3 is connected to a pressure steam turbine 2, to whose output steam line 22 is connected the first steam heater 4. The flue gas cooler 34 of the boiler 3 is classified as its last heat exchange surface in the flue gas flow and its inlet manifold 341 is connected to the first outlet 42 of the first of the steam heater 4, the first inlet 41 of which is connected to the return pipe 11 of the heat pipe and the outlet header 342 of the flue gas cooler 34 is connected to the outlet pipe 10 of the heat pipe. The second inlet 43 of the first steam heater 4 is connected to the outlet steam conduit 22 of the back-pressure steam turbine 2, which is connected to the outlet steam conduit 311 of the superheater 31 of the boiler 3 by its inlet steam duct 21. the water inlet 53 of the feed tank with the degasser 5, which is connected via a water pump 31 to the inlet 331 of the boiler water heater 33 via its water outlet 31, and its steam inlet 52 connects the feed tank with the degasser 5 via the reduction station 31 Boilers 3.

Paroplynový teplárenský blok může mít také druhý parni ohřívák 13, který je svým prvním přívodem 131 připojen ne první vývod 42 prvního parního ohříváku 4 a svým prvnim vývodem 132 na vstupní rozdělovač 341 dochlazovače 34 spalin a svým druhýmThe steam-gas power plant block may also have a second steam heater 13, which is connected by its first inlet 131 to the first outlet 42 of the first steam heater 4 and its first outlet 132 to the inlet manifold 341 of the flue cooler 34 and its second.

CS 274 350 Bl přívodem 133 na prvni odběrové potrubí 24 protitlakové parní turbiny 2.CS 274 350 B1 via inlet 133 to the first sampling line 24 of the back-pressure steam turbine 2.

Paroplynový teplárenský blok může dále mít napájecí nádrž s odplyňovačem 5, napojenu 9vým parním vstupem 52 přimo nebo přes redukční stanici j> na druhé odběrové potrubí protitlakové parní turbiny 2.The steam-gas power plant block may further have a feed tank with a degasser 5 connected to the steam inlet 52 directly or via a reduction station 10 to a second exhaust line of the back-pressure steam turbine 2.

Paroplynový teplárenský blok může mít s výhodou u kotle 3, obtok 35 spalin kolem dochlazovače 34 spalin, který je svým vstupním kanálem 351 napojený na spalinový trakt kotle 3 mezi ohřívákem 33 vody a doohlazovačem 34 spalin a svým výstupním kanálem 352 je obtok 35 spalin napojený na výstupní spalinový trakt kotle 3, za dochlazovačem 34 spalin, přičemž v obtoku 35 spalin je umístěna regulační klapka 36.The steam-gas heating plant can advantageously have, in boiler 3, a flue gas bypass 35 around the flue gas cooler 34, which is connected to the flue gas trough of the boiler 3 between the water heater 33 and the flue gas aftercooler 34 by its inlet duct 351. the exhaust flue of the boiler 3, downstream of the flue gas cooler 34, with a flap 36 in the flue gas bypass 35.

Paroplynový teplárenský blok může mít mezi potrubím napojeným na vstupní rozdělovač 341 a potrubím napojeným na výstupní sběrač 342 dochlazovače 34 spalin napojeno recirkulační čerpadlo 15, Paroplynový teplárenský blok je napojen na dalši zařizeni teplárny, například na špičkový zdroj 7 tepla, cirkulační čerpadlo ji, výstupní potrubí 10 teplovodu, vstupní potrubí 11 teplovodu, jež jsou napojena na spotřebitelskou soustavu 9 a dále uzavírací armatura 14.The CCGT unit may have a recirculation pump 15 connected between the duct connected to the inlet manifold 341 and the duct connected to the exhaust manifold 342 of the after-cooler 34. The CCG is connected to another heating plant equipment, e.g. 10 of the heat conduit, the inlet conduits 11 of the heat conduit which are connected to the consumer system 9 and a shut-off valve 14.

Paroplynový teplárenský blok pracuje tak, že spaliny ze spalovací turbiny 1_ se vedou do jednotlakového nebo dvoutlakového kotle 3, ve kterém se vyrábí pára, která se vede do protitlakové parní turbiny 2.Vparním ohříváku 4 popřípadě také ve druhém parním ohříváku 13 se ohřívá topná voda, přiváděná vstupním potrubím 11 teplovodu párou z protitlaku, popřípadě také z odběru turbiny £. Po výstupu z parního ohříváku 4, popřípadě z druhého parního ohříváku 13, je topná voda zavedena do dochlazovače 34 spalin, který Je zařazen jako poslední teplosměnné plocha kotle :3. Ohřátá voda je z dochlazovače 34 spalin zavedena do výstupního potrubí 10 teplovodu, na něž může být připojen špičkový zdroj 7 tepla.The steam-gas CHP unit operates in such a way that the flue gas from the combustion turbine 7 is fed to a single-pressure or double-pressure boiler 3, in which steam is produced, which is fed to a backpressure steam turbine 2. fed by the inlet duct 11 of the heat pipe by steam from the back pressure or also from the withdrawal of the turbine. After leaving the steam heater 4 or the second steam heater 13, the heating water is introduced into the flue gas cooler 34, which is included as the last heat exchange surface of the boiler: 3. The heated water is fed from the flue gas cooler 34 to a hot water outlet pipe 10 to which a peak heat source 7 can be connected.

V dochlezovači 34 spalin Jsou spaliny vychlazeny na nízkou výstupní teplotu. I když teplota rosného bodu spalin ze spalovací turbiny 1_ je nízká a spaliny neobsahuji produkty, které by mohly působit na dochlazovač 34 spalin korozně a dále topná voda je přede hřátá v parním ohříváku 4, popřípadě také ve druhém parním ohříváku 13, je možné zařadit mezi výstup a vstup dochlazovače 34 spalin recirkulační čerpadlo 15, a tim zvýšit teplotu vody na vstupu do dochlazovače 34 spalin.In the flue gas cooler 34, the flue gas is cooled to a low outlet temperature. Although the dew point of the flue gas from the combustion turbine 7 is low and the flue gas does not contain products which could be corrosive to the flue gas aftercooler 34 and the heating water is preheated in the steam heater 4 or possibly in the second heater 13, the outlet and inlet of the flue gas cooler 34 of the recirculation pump 15, thereby increasing the water temperature at the inlet of the flue gas cooler 34.

Teplote vody na vstupu do parního ohříváku 4, popřípadě také druhého pgrního ohříváku 13 je nízká, proto je nízký tlak páry odebírané z parní turbiny 2, takže výroba elektrické energie z páry je velká a je zajištěno velmi dobré vychlazení spalin u kotle 3.The temperature of the water at the inlet of the steam heater 4 and also of the second booster heater 13 is low, therefore the steam pressure taken from the steam turbine 2 is low, so that the generation of electric energy from the steam is high and very good cooling of the flue gases is ensured.

Sníženi tepelného výkonu paroplynového teplárenského bloku lze dosáhnout částečnýmThe heat output reduction of the steam-gas CHP block can be partially achieved

CS 274 350 Bl obtokem spalin kolem dochlazovače 34 spalin, snížením přívodu paliva do spalovací turbiny ,1, popřípadě kombinaci obou zásahů.CS 274 350 B1 by bypassing the flue gas around the flue gas cooler 34, reducing the fuel supply to the combustion turbine 1, or a combination of both.

Paroplynový teplárenský blok podle vynálezu je možné využit jako zdroj tepla a elektřiny v menších a středních teplofikaěnich soustavách a jako zdroj tepla a elektřiny v průmyslových podnicích,The CCGT block of the present invention can be used as a source of heat and electricity in small and medium-sized heating systems and as a source of heat and electricity in industrial plants,

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1 »Single-gas or double-pressure steam-gas heating plant consisting of a combustion turbine connected to a boiler to which a back-pressure steam turbine with a steam heater is connected, connected to a feed tank with a degasser. the manifold is connected to the first outlet of the steam heater, characterized in that the first steam heater (4) is connected by its first inlet (41) to the return pipe (11) of the heat pipe and the outlet header (342) of the flue gas cooler (34) is connected to the outlet the second conduit (43) of the first steam heater (4) is connected to the outlet steam conduit (22) of the back-pressure steam turbine (2), which is connected to the outlet steam conduit (311) by its inlet steam conduit (21). the superheater (31) of the boiler (3) and the supply tank with the degasser (5) are connected by its water outlet (51) via a feed pump (12) to the inlet (331) of the boiler water boiler (3) and its steam inlet (52), the feed tank with degasser (5) is connected via a reduction station (5) to the outlet steam pipe (311) 31) boilers (3).

The steam-gas power plant block according to claim 1, characterized in that the first steam heater (4) is connected via its outlet (42) to the first inlet (131) of the second steam heater (13) which is connected to its first outlet (132). an inlet manifold (341) of the after-cooler (34) of the boiler (3), wherein the second steam heater (13) is connected to the first sampling line (24) of the back-pressure steam turbine (2) by its second inlet (133).

The steam-gas power plant block according to claim 1 or 2, characterized in that the supply tank with the degasser (5) is connected directly or via a reduction station (S) to the second exhaust line (23) of the back-pressure steam turbine (23). 2).

4. Combined heat and power plant block according to points 1, 2 or 3. characterized in that around the flue gas cooler (34) the boiler (3) has a flue gas bypass (35) connected by its inlet channel (351) to the flue gas section of the boiler (3) between the water heater (33) and the flue gas cooler (34) and its outlet the channel (352) is a flue gas bypass (35) connected to the outlet flue of the boiler (3) downstream of the flue gas cooler (34), and a control flap (36) is located in the flue gas bypass (35).

CS 274 350 01

A steam-gas heat generating unit according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that a recirculation pump is connected between the pipe connected to the inlet manifold (341) and the pipe connected to the outlet header (342) of the flue gas cooler (34).