EA035057B1 - Trigeneration plant for seawater freezing and desalination, power generation and heat supply to external consumers - Google Patents
Trigeneration plant for seawater freezing and desalination, power generation and heat supply to external consumers Download PDFInfo
- Publication number
- EA035057B1 EA035057B1 EA201800577A EA201800577A EA035057B1 EA 035057 B1 EA035057 B1 EA 035057B1 EA 201800577 A EA201800577 A EA 201800577A EA 201800577 A EA201800577 A EA 201800577A EA 035057 B1 EA035057 B1 EA 035057B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- steam
- water
- stage
- evaporator
- compressor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/04—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for the fluid being in different phases, e.g. foamed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B11/00—Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
- F25B27/02—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using waste heat, e.g. from internal-combustion engines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
- Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к областям экологии и энергетики.The invention relates to the fields of ecology and energy.
Известна парогазовая энергетическая установка (патент РФ № 2139430, опубл. 10.10.1999), содержащая газотурбинную установку с электрогенератором, в выхлопном газоходе газовой турбины установлен паровой котел-утилизатор, связанный паропроводом перегретого пара с противодавленческой паровой турбиной, выхлоп которой связан паропроводом с тепловым потребителем. Эта установка применяется для выработки электрической и тепловой энергии, но она не применяется для опреснения морской воды.A steam-gas power plant is known (RF patent No. 2139430, publ. 10.10.1999), containing a gas turbine unit with an electric generator, a steam recovery boiler is installed in the exhaust gas duct of a gas turbine connected by a superheated steam steam line to a backpressure steam turbine, the exhaust of which is connected by a steam pipe to a heat consumer . This installation is used to generate electrical and thermal energy, but it is not used to desalinate sea water.
Известны пароэжекторные холодильные машины, содержащие пароструйные эжекторы с использованием в этих машинах воды в качестве хладоагента. Эти машины используют для охлаждения воды до температур 5-7°C, которая недостаточна для замораживания воды.Steam jet refrigeration machines are known which comprise steam jet ejectors using water as a refrigerant in these machines. These machines are used to cool water to temperatures of 5-7 ° C, which is insufficient to freeze water.
Наиболее близкой по технической сущности к изобретению, используемая для замораживания воды и получения жидкого льда, является двухкаскадная холодильная машина, состоящая из двух ступеней (Холодильная техника №12 2011 г. С.16-20.)Closest to the technical nature of the invention, used to freeze water and obtain liquid ice, is a two-stage refrigeration machine, consisting of two stages (Refrigeration technology No. 12 of 2011 S. 16-20.)
В ее первом каскаде применяется парокомпрессионная ступень с рабочим телом - озонобезопасным хладагентом R104a, а во втором каскаде используется водяная вакуумно-испарительная ступень. Объединение парокомпрессионной холодильной ступени с водяной вакуумно-испарительной ступенью позволяет создать установку для получения жидкого льда. Парокомпрессионная ступень двухкаскадной холодильной машины содержит двухступенчатый паровой компрессор с приводом от электродвигателя, водяной конденсатор, отделитель жидкости от пара, дроссель 1, испаритель парокомпрессионной холодильной машины (ПКХМ), дроссель 2. Водяная вакуумно-испарительная ступень второго каскада содержит вакуумную камеру испарителя, центробежный компрессор с приводом от электродвигателя, конденсатор, отделитель жидкости, дроссель 2, сепаратор снега, насос водоледяной смеси, трубопровод подпиточной воды с дросселем.In its first cascade, a vapor compression stage with a working fluid, the ozone-safe refrigerant R104a, is used, and in the second cascade, a water-vacuum evaporation stage is used. Combining a vapor compression refrigeration stage with a water vacuum-evaporation stage allows you to create a unit for producing liquid ice. The vapor compression stage of a two-stage refrigeration machine contains a two-stage steam compressor driven by an electric motor, a water condenser, a liquid separator from steam, a choke 1, an evaporator of a steam compression refrigeration machine (PCHM), a choke 2. A water-vacuum evaporator stage of the second stage contains a vacuum chamber of the evaporator, a centrifugal compressor driven by an electric motor, condenser, liquid separator, choke 2, snow separator, ice-water mixture pump, make-up water pipeline with a choke.
Водяной пар, образовавшийся из воды в вакуумной камере испарителя, сжимается в одноступенчатом турбокомпрессоре, конденсируется в конденсаторе за счет холодной воды, поступающей в него из испарителя, и поступает в корпус отделителя жидкости. Газы, выделившиеся из воды, отводятся в атмосферу с помощью вакуумного насоса. Вода из нижней части корпуса отделителя жидкости подается по трубопроводу в верхнюю часть вакуумной камере испарителя. Не испарившаяся в этой камере вода охлаждается с образованием жидкого льда, который подается трубопроводом с помощью насоса водоводяной смеси в сепаратор снега. Испаритель ПКХМ верхней ступени связан трубопроводом охлажденной воды с конденсатором второй ступени. Верхняя ступень двухкаскадной холодильной машины служит для отвода тепла от конденсатора нижней ступени.Water vapor generated from water in the vacuum chamber of the evaporator is compressed in a single-stage turbocharger, condenses in the condenser due to the cold water entering it from the evaporator, and enters the liquid separator body. Gases released from the water are vented to the atmosphere using a vacuum pump. Water from the lower part of the housing of the liquid separator is piped to the upper part of the vacuum chamber of the evaporator. The water that does not evaporate in this chamber is cooled to form liquid ice, which is supplied by a pipeline using a water-water mixture pump to the snow separator. The PCCM evaporator of the upper stage is connected by a chilled water pipeline to the condenser of the second stage. The upper stage of the two-stage chiller serves to remove heat from the condenser of the lower stage.
Положительным качеством описанной двухкаскадной холодильной машины, принятой в качестве прототипа изобретения, является экономическая целесообразность ее применения для получения больших объемов снега из водоледяной смеси.The positive quality of the described two-stage refrigeration machine, adopted as a prototype of the invention, is the economic feasibility of its use to obtain large volumes of snow from an ice-water mixture.
Недостатком прототипа является его применение для замораживания воды для получения больших объемов снега, а не получение опресненной воды из морской воды с высоким солесодержанием. Опреснение применяют в его первой ступени двухступенчатых механических компрессоров, потребляющих большое количество электроэнергии.The disadvantage of the prototype is its use for freezing water to obtain large volumes of snow, and not getting desalinated water from sea water with high salinity. Desalination is used in its first stage of two-stage mechanical compressors that consume a large amount of electricity.
Целью изобретения является создание тригенерационной установки, обеспечивающей опреснение морской воды, выработку электрической и тепловой энергии с применением двухкаскадной холодильной машины с рабочим телом-водой и использованием в ее первой ступени пароструйных эжекторов, производящих сжатие водяного пара, подаваемого из вакуумного первой ступени.The aim of the invention is the creation of a trigeneration plant that provides desalination of sea water, the generation of electric and thermal energy using a two-stage refrigeration machine with a working fluid-water and the use of steam jet ejectors in its first stage, compressing the water vapor supplied from the vacuum of the first stage.
Поставленная цель достигается за счет того, что тригенерационная установка, производящая замораживание и опреснение морской воды, выработку электроэнергии и теплоснабжение внешних потребителей, снабжена двухкаскадной холодильной машиной, состоящей из двух ступеней - первой парокомпрессионной ступени и второй вакуумной испарительной холодильной ступени. Парокомпрессионная ступень содержит двухступенчатый паровой компрессор, водяной конденсатор, отделитель жидкости от пара, испаритель, дроссели. Выход теплообменной поверхности испарителя связан паропроводом с входом первой ступени двухступенчатого компрессора, выход которой соединен паропроводами с входом второй ступени компрессора и с верхней частью отделителя жидкости. Выход второй ступени компрессора связан трубопроводом с входом поверхности теплообмена водяного конденсатора, корпус которого связан трубопроводами с охладителем воды (градирней). Выход поверхности теплообмена водяного конденсатора соединен трубопроводом охлажденной воды через дроссель с верхней частью корпуса отделителя жидкости. Нижняя часть корпуса отделителя жидкости связана через дроссель с входом теплообменной поверхности испарителя. Корпус испарителя соединен трубопроводами воды с насосом с корпусом конденсатора водяной вакуумной испарительной холодильной ступени. Водяная вакуумноиспарительная ступень второго каскада холодильной машины содержит вакуумную камеру испарителя, центробежный компрессор с приводом от электродвигателя, конденсатор, отделитель жидкости второй ступени, трубопровод водоледяной смеси, трубопровод подпиточной воды, дроссели. Вакуумная камера испарителя снабжена теплообменником-конденсатором смесительного типа, который связан трубопроводом холодной воды с нижней частью корпуса отделителя жидкости. Выход теплообменной поверхноThis goal is achieved due to the fact that the trigeneration plant, which freezes and desalinates seawater, generates electricity and provides heat to external consumers, is equipped with a two-stage refrigeration machine consisting of two stages - the first vapor compression stage and the second vacuum evaporative refrigeration stage. The vapor compression stage contains a two-stage steam compressor, a water condenser, a steam separator, an evaporator, and chokes. The output of the heat exchange surface of the evaporator is connected by a steam line to the input of the first stage of a two-stage compressor, the output of which is connected by steam lines to the input of the second stage of the compressor and to the upper part of the liquid separator. The output of the second stage of the compressor is connected by a pipeline to the inlet of the heat exchange surface of a water condenser, the casing of which is connected by pipelines to a water cooler (cooling tower). The outlet of the heat exchange surface of the water condenser is connected by a chilled water pipeline through the throttle to the upper part of the body of the liquid separator. The lower part of the housing of the liquid separator is connected through an inductor to the inlet of the heat exchange surface of the evaporator. The evaporator body is connected by water pipelines to the pump with the condenser body of the water vacuum evaporative refrigeration stage. The water vacuum evaporation stage of the second stage of the chiller contains an evaporator vacuum chamber, a centrifugal compressor driven by an electric motor, a condenser, a second stage liquid separator, an ice-water mixture pipeline, make-up water pipeline, and chokes. The vacuum chamber of the evaporator is equipped with a mixing type heat exchanger-condenser, which is connected by a cold water pipeline to the lower part of the body of the liquid separator. Heat exchanger outlet
- 1 035057 сти конденсатора связан трубопроводом конденсата с верхней частью отделителя жидкости, которая через вакуумный насос связана по газам с атмосферой. Нижняя часть корпуса отделителя жидкости соединена трубопроводом с разбрызгивающим устройством, установленным в верхней части корпуса вакуумной камеры испарителя. Верхняя часть вакуумной камеры испарителя связана паропроводом с входом центробежного компрессора. Нижняя часть этой камеры связана с трубопроводами подпиточной воды и водоледяной смеси, причем тригенерационная установка дополнительно снабжена газотурбинной установкой с электрогенератором, паровым котлом-утилизатором, противодавленческой паровой турбиной с регулируемыми отборами пара и электрогенератором, паровым подогревателем сетевой воды теплосети, тепловым потребителем; двухступенчатый паровой компрессор состоит из двух последовательно включенных по сжимаемому пару пароструйных компрессоров, дополнительно применен паровой подогреватель питательной воды котла-утилизатора; выход газовой турбины газотурбинной установки соединен газоходом с паровым котлом-утилизатором, вход которого связан с трубопроводом питательной воды; выход котла-утилизатора связан паропроводом перегретого пара с входом паровой турбины.- 1 035057 of the condenser is connected by a condensate pipeline to the upper part of the liquid separator, which is connected through the vacuum pump through gases to the atmosphere. The lower part of the housing of the liquid separator is connected by a pipe to a spray device installed in the upper part of the housing of the vacuum chamber of the evaporator. The upper part of the vacuum chamber of the evaporator is connected by a steam line to the inlet of the centrifugal compressor. The lower part of this chamber is connected to the pipelines of make-up water and ice-water mixture, and the trigeneration unit is additionally equipped with a gas turbine unit with an electric generator, a steam recovery boiler, a backpressure steam turbine with adjustable steam extraction and an electric generator, a steam heater for heating network water, a heat consumer; a two-stage steam compressor consists of two steam-jet compressors connected in series over a compressible pair; an additional feedwater heater for the recovery boiler is used; the gas turbine outlet of the gas turbine installation is connected by a gas duct to a steam recovery boiler, the inlet of which is connected to a feed water pipeline; the output of the recovery boiler is connected by an overheated steam steam line to the steam turbine inlet.
Выход паровой турбины связан паропроводами с паровым подогревателем сетевой воды теплосети, с входом парового компрессора (эжектора) первой ступени и с подогревателем питательной воды; водяной конденсатор связан трубопроводами воды с внешним водоохладителем (градирней); выход испарителя связан паропроводом с камерой смешения пароструйного компрессора первой ступени, выход пароструйного компрессора первой ступени соединен первым паропроводом с сопловым аппаратом компрессора второй ступени, а вторым паропроводом с верхней частью корпуса отделителя жидкости; вход второй ступени компрессора (эжектора) соединен паропроводом с регулируемым отбором паровой турбины, выход пароструйного компрессора второй ступени соединен через теплообменную поверхность водяного конденсатора и дроссель конденсата с верхней частью корпуса отделителя жидкости, а вторым трубопроводом соединен через питательный насос с входом котла-утилизатора; нижняя часть корпуса отделителя жидкости связана трубопроводом через дроссель неиспарившейся воды с входом теплообменной поверхности испарителя, выход которой соединен паропроводом с сопловым аппаратом компрессора первой ступени; верхняя часть корпуса отделителя жидкости от пара связана через паровой эжектор отсоса газа с атмосферой, причем сопловой аппарат эжектора отсоса газа связан паропроводом с регулируемым отбором пара паровой турбины; нижняя часть вакуумной камеры испарителя соединена через насос водоледяной смеси, шнек и поверхность нагрева подогревателя льда с трубопроводом опресненной воды, вход корпуса подогревателя льда связан трубопроводом с выходом теплообменной поверхности водяного конденсатора, а его выход связан с трубопроводом морской воды, который через дроссель морской воды и охладитель морской воды соединен с нижней частью вакуумной камеры испарителя, при этом вход теплообменной поверхности охладителя морской воды соединен с выходом теплообменной поверхности испарителя.The output of the steam turbine is connected by steam pipelines to the steam heater of the heating network water, to the input of the first stage steam compressor (ejector) and to the feedwater heater; a water condenser is connected by pipelines of water to an external water cooler (cooling tower); the evaporator outlet is connected by the steam line to the mixing chamber of the first stage steam jet compressor, the output of the first stage steam jet compressor is connected by the first steam line to the nozzle apparatus of the second stage compressor, and the second steam line with the upper part of the liquid separator body; the input of the second stage of the compressor (ejector) is connected by a steam line with an adjustable selection of the steam turbine, the output of the steam-jet compressor of the second stage is connected through the heat exchange surface of the water condenser and the condenser choke to the upper part of the liquid separator body, and the second pipeline is connected through the feed pump to the input of the recovery boiler; the lower part of the body of the liquid separator is connected by a pipe through the throttle of non-evaporated water to the inlet of the heat exchange surface of the evaporator, the output of which is connected by a steam line to the nozzle apparatus of the compressor of the first stage; the upper part of the body of the separator of liquid from steam is connected through a steam ejector of gas suction to the atmosphere, moreover, the nozzle apparatus of the ejector of gas suction is connected by a steam line with adjustable steam extraction of a steam turbine; the lower part of the vacuum chamber of the evaporator is connected through an ice-water mixture pump, a screw and an ice heater heating surface with a desalinated water pipeline, an inlet of the ice heater housing is connected by a pipeline to the outlet of the heat-exchanging surface of the water condenser, and its outlet is connected to the sea water pipeline, which is connected through a sea water choke and the sea water cooler is connected to the lower part of the evaporator vacuum chamber, while the input of the heat exchange surface of the sea water cooler is connected to the outlet of the heat exchange surface of the evaporator.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема комбинированной тригенерационной установки, которая состоит из трех секций - А, Б и В. Секцией А является энергетическая установка, секции Б и В изображают двухкаскадную холодильную машину, состоящую из двух ступеней.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a combined trigeneration plant, which consists of three sections - A, B and C. Section A is a power plant, sections B and C depict a two-stage refrigeration machine consisting of two stages.
Секция А (энергетическая установка) включает газотурбинную установку 1 с электрогенератором, противодавлнческую паровую турбину 2 с регулируемым отбором пара и электрогенератором, паровой котел-утилизатор 3, паровой сетевой подогреватель сетевой воды теплосети - 7, тепловых потребителей 8. Секция Б (парокомпрессионная ступень, являющаяся первой ступенью двухкаскадной холодильной машины), включает пароструйных компрессор (эжектор) 4 второй ступени, пароструйный компрессор (эжектор) 5 первой ступени, внешний водоохладитель 6 (градирню), подогреватель питательной воды 9, охладитель жидкости 10, водяной конденсатор 11, дроссель конденсата 12, дроссель неиспарившейся воды 13, испаритель 14. Секция В (водяная вакуумно-испарительная ступень второго каскада холодильной машины) содержит паровой эжектор отсоса газа 15, центробежный компрессор с приводом от электродвигателя 16, конденсатор 17, отделитель жидкости от пара 18, вакуумную камеру испарителя 19, насос водоледяной смеси 20, подогреватель льда 21, охладитель морской воды 22, дроссель морской воды 23. Рабочим телом в двухкаскадной холодильной машине являются вода и водяной пар.Section A (power plant) includes a gas turbine unit 1 with an electric generator, a counterpressure steam turbine 2 with adjustable steam extraction and an electric generator, a steam recovery boiler 3, a steam network heater for heating network water - 7, thermal consumers 8. Section B (a vapor compression stage, which is the first stage of a two-stage refrigeration machine), includes a steam-jet compressor (ejector) 4 of the second stage, a steam-jet compressor (ejector) 5 of the first stage, an external water cooler 6 (cooling tower), feed water heater 9, liquid cooler 10, water condenser 11, condensate choke 12, a throttle of non-evaporative water 13, an evaporator 14. Section B (water vacuum-evaporation stage of the second stage of the chiller) contains a steam ejector for gas suction 15, a centrifugal compressor driven by an electric motor 16, a condenser 17, a separator of liquid from steam 18, a vacuum chamber of the evaporator 19, ice-water mixture pump 20, heater l ice 21, seawater cooler 22, seawater choke 23. The working fluid in the two-stage refrigeration machine is water and water vapor.
Тригенерационная установка для опреснения морской воды, выработки электрической и тепловой энергии работает следующим образом. Выхлопные газы из газотурбинной установки 1 подают в паровой котел-утилизатор 3. Их теплоту используют для выработки в нем перегретого пара, который из котлаутилизатора 3 подают по паропроводу перегретого пара на вход противодавленческой паровой турбины 2. Ее полезную работу используют для выработки электроэнергии в электрогенераторе. Пар низкого давления из противодавления паровой турбине подают по паропроводу на вход пароструйного компрессора первой ступени 5 и используют для сжатия пара, подводимого к камере смешения по паропроводу из испарителя 14. Потоки пара, сжатого в пароструйном компрессоре первой ступени 5, и из верхней части корпуса охладителя жидкости 10 подают по паропроводам в камеру смешения пароструйного компрессора второй ступени 4, вход которого по инжектирующему пару подключен к регулируемому отбору паровой турбины 2. Пар, сжатый в пароструйном компрессоре второй ступени 4, подают по паропроводу на вход теплообменной поверхности водяного конденсатора 11, в котором производят его конденсацию за счет отвода теплоты конденсации пара трубопроводами во внешний водоохладитель 6 (градирню),Trigeneration plant for desalination of sea water, the generation of electric and thermal energy works as follows. The exhaust gases from the gas turbine unit 1 are fed to a steam recovery boiler 3. Their heat is used to generate superheated steam in it, which is supplied from the boiler 3 through the superheated steam line to the inlet of the backpressure steam turbine 2. Its useful work is used to generate electricity in the generator. The low pressure steam from the backpressure of the steam turbine is fed through the steam line to the inlet of the first stage 5 steam jet compressor and used to compress the steam supplied to the mixing chamber through the steam line from the evaporator 14. The steam flows compressed in the first stage 5 steam jet compressor and from the upper part of the cooler body the liquids 10 are fed through steam pipelines to the mixing chamber of the second stage 4 steam-jet compressor, the input of which is connected via an injection pair to the controlled selection of the steam turbine 2. The steam compressed in the second-stage steam jet compressor 4 is fed through the steam pipe to the input of the heat-exchange surface of the water condenser 11, in which produce its condensation due to the removal of the heat of condensation of steam by pipelines into an external water cooler 6 (cooling tower),
- 2 035057 которая передает атмосферному воздуху тепло воды, нагретой в водяном конденсаторе 11. Конденсат пара из выхода теплообменной поверхности водяного конденсатора 11 разделяют на два потока. Его первый поток подают через питательный насос и подогреватель питательной воды 9 в котел-утилизатор, где его используют для выработки перегретого пара. В качестве греющего агента в подогреватель питательной воды 9 подают пар из выхлопа паровой турбины 2. Второй поток конденсата пара дросселируют в дросселе конденсата 12, подают с пониженным давлением в отделитель жидкости 10 и распыливают. Образующийся в отделителе жидкости 10 пар подают в камеру смешения пароструйного компрессора второй ступени 4. Воду из нижней части корпуса отделителя жидкости 10 подают через дроссель неиспарившейся воды 13 на вход теплообменной поверхности испарителя 14. Полученный в нем пар низкого давления при частичном испарении воды направляют по паропроводу в камеру смешения пароструйного компрессора 5 первой ступени. Воду в корпусе испарителя 14 охлаждают до 5-7°C за счет контакта с его теплообменной поверхностью, имеющей более низкую температуру. Затем эту воду из корпуса испарителя 14 подают насосом в корпус конденсатора 17 водяной вакуумно-испарительной ступени второго каскада холодильной машины. На вход теплообменной поверхности конденсатора 17 подают пар из верхней части вакуумной камеры испарителя 19, сжатый в центробежном компрессоре 16. Этот пар конденсируют в испарителе 14 за счет отвода тепла из корпуса испарителя 14 по трубопроводам холодной воды в испаритель 14. Полученный конденсат пара подают из выходной части поверхности теплообмена конденсатора 17 в отделитель жидкости от пара 18. Выделившиеся в нем из конденсата газы отсасываются с помощью парового эжектора отсоса газа 15 и сбрасываются в атмосферу. Инжектирующим потоком в паровом эжекторе отсоса газа 15 является пар, подаваемый по паропроводу из регулируемого отбора паровой турбины 2. Конденсат из нижней части корпуса отделителя жидкости от пара 18 подается в разбрызгивающее устройство, находящееся в вакуумной камере испарителя 19. Разбрызгиванием этого конденсата обеспечивают конденсацию части пара, образовавшегося в вакуумной камере испарителя 19.- 2 035057 which transfers atmospheric air to the heat of water heated in a water condenser 11. The steam condensate from the outlet of the heat exchange surface of the water condenser 11 is divided into two streams. Its first stream is fed through a feed pump and feed water heater 9 to a waste heat boiler, where it is used to generate superheated steam. As a heating agent, steam is supplied to the feed water heater 9 from the exhaust of the steam turbine 2. The second steam condensate stream is throttled in the condensate throttle 12, fed to the liquid separator 10 under reduced pressure and sprayed. The steam generated in the liquid separator 10 is supplied to the mixing chamber of the second-stage steam-jet compressor 4. Water is supplied from the lower part of the liquid separator 10 through the choke of non-evaporated water 13 to the inlet of the heat exchange surface of the evaporator 14. The low-pressure steam obtained in it is sent through the steam line during partial evaporation of water into the mixing chamber of the steam jet compressor 5 of the first stage. Water in the case of the evaporator 14 is cooled to 5-7 ° C due to contact with its heat exchange surface having a lower temperature. Then this water from the evaporator body 14 is pumped into the condenser body 17 of the water vacuum-evaporation stage of the second stage of the refrigeration machine. At the input of the heat-exchanging surface of the condenser 17, steam is supplied from the upper part of the vacuum chamber of the evaporator 19, compressed in a centrifugal compressor 16. This steam is condensed in the evaporator 14 by removing heat from the body of the evaporator 14 via cold water pipelines to the evaporator 14. The resulting condensate is supplied from the outlet part of the heat exchange surface of the condenser 17 into the separator of the liquid from the vapor 18. The gases released therein from the condensate are sucked off using a steam ejector of gas suction 15 and discharged into the atmosphere. The injection stream in the steam suction ejector of the gas suction 15 is the steam supplied through the steam line from the controlled selection of the steam turbine 2. Condensate from the lower part of the body of the liquid separator from the steam 18 is supplied to the spray device located in the vacuum chamber of the evaporator 19. By spraying this condensate, part of the steam is condensed. formed in the vacuum chamber of the evaporator 19.
Несконденсированный пар подают на вход центробежного компрессора 16. Морскую воду, подлежащую замораживанию и опреснению, подают в нижнюю часть вакуумной камеры испарения 19 через дроссель морской воды 23 со снижением ее давления и охладитель морской воды 22. В качестве охлаждающего агента в теплообменную поверхность охладителя морской воды 22 подают холодную воду, которая предварительно охлаждена в испарителе 17. Водоледяную смесь, образовавшуюся в нижней части вакуумной камеры испарителя 19, состоящую из кристаллов льда и небольшого количества воды с высоким солесодержанием, подают насосом водоледяной смеси 20 в корпус подогревателя льда 21. На его входе установлен шнек, расположенный в трубе, ее нижняя часть имеет несколько рядов отверстий диаметром в 1-1,5 мм, через которые из потока водоледяной смеси выводится соленая вода, содержащаяся в водоледяной смеси. Шнек, имеющий привод от электромотора, перемещает кристаллы льда в корпус подогревателя льда 21, который снабжен теплообменной поверхностью. Греющим агентом в подогревателе льда 21 служит конденсат греющего пара, подводимый к его теплообменной поверхности по конденсатопроводу из подогревателя питательной воды 9. Конденсат греющего пара, охлажденный в подогревателе льда 21, подают в трубопровод питательной воды котла-утилизатора 3. Растопленную воду подают в трубопровод опресненной воды. Морскую воду, подлежащую замораживанию и опреснению, подают в нижнюю часть вакуумной камеры испарения 19 через дроссель морской воды 23 со снижением ее давления в охладитель морской воды 22. В качестве охлаждающего агента в теплообменную поверхность охладителя морской воды 22 подают холодную воду, предварительно охлажденную в испарителе 17. Охлаждающую воду, вышедшую из теплообменной поверхности охладителя морской воды 22, подают в трубопровод морской воды.Non-condensed steam is fed to the inlet of the centrifugal compressor 16. The sea water to be frozen and desalinated is fed to the lower part of the vacuum evaporation chamber 19 through a throttle throttle 23 with a decrease in its pressure and a sea water cooler 22. As a cooling agent, the heat exchange surface of the sea water cooler 22 serves cold water, which is pre-cooled in the evaporator 17. The ice-water mixture formed in the lower part of the vacuum chamber of the evaporator 19, consisting of ice crystals and a small amount of water with a high salt content, is pumped by the ice-water mixture 20 into the ice heater body 21. At its inlet a screw is installed, located in the pipe, its lower part has several rows of holes with a diameter of 1-1.5 mm, through which salt water contained in the ice-water mixture is discharged from the flow of the ice-water mixture. The screw, driven by an electric motor, moves ice crystals into the body of the ice heater 21, which is equipped with a heat exchange surface. The heating agent in the ice preheater 21 is the heating steam condensate supplied to its heat exchange surface via a condensate conduit from the feed water heater 9. The heating steam condensate cooled in the ice preheater 21 is fed into the feed water pipe of the recovery boiler 3. The melted water is fed into the desalinated water pipe water. Seawater to be frozen and desalinated is supplied to the lower part of the vacuum evaporation chamber 19 through a seawater choke 23 with a decrease in its pressure in the seawater cooler 22. As a cooling agent, cold water pre-cooled in the evaporator is supplied to the heat exchange surface of the seawater cooler 22 17. Cooling water emerging from the heat exchange surface of the sea water cooler 22 is supplied to the sea water pipeline.
Предлагаемая тригенерационная установка позволяет производить опреснение морской воды при ее расходах до нескольких тысяч кубометров в час. Применение в ней газотурбинной установки и паровой турбины, снабженных электрогенераторами с суммарной электрической мощностью в несколько десятков МВт, позволяет осуществлять электроснабжение собственных нужд и внешних потребителей. В летний период работы установки при повышенных температурах морской воды большая часть ее тепловой мощности используется в двухкаскадной холодильной машине для опреснения морской воды. Меньшая ее часть может использоваться для обеспечения теплоснабжения систем горячего водоснабжения потребителей. В зимний период работы, при низких температурах морской воды снижается потребление тепловой энергии установки двухкаскадной холодильной машиной. При этом при поддержании требуемой мощности газовой и паровой турбин может быть значительно увеличена присоединенная тепловая мощность внешних потребителей с ее использованием как для систем отопления, так и горячего водоснабжения потребителей.The proposed trigeneration unit allows desalination of sea water at its flow rate of up to several thousand cubic meters per hour. The use of a gas turbine unit and a steam turbine equipped with electric generators with a total electric power of several tens of MW allows for the supply of electrical power to their own needs and external consumers. During the summer period of operation of the installation at elevated temperatures of sea water, most of its thermal capacity is used in a two-stage refrigeration machine for desalination of sea water. A smaller part of it can be used to provide heat supply to hot water systems of consumers. In the winter period of operation, at low temperatures of sea water, the thermal energy consumption of the installation is reduced by a two-stage refrigeration machine. At the same time, while maintaining the required power of gas and steam turbines, the connected heat capacity of external consumers can be significantly increased with its use for both heating systems and hot water supply to consumers.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201800577A EA035057B1 (en) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | Trigeneration plant for seawater freezing and desalination, power generation and heat supply to external consumers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201800577A EA035057B1 (en) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | Trigeneration plant for seawater freezing and desalination, power generation and heat supply to external consumers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201800577A1 EA201800577A1 (en) | 2020-04-21 |
| EA035057B1 true EA035057B1 (en) | 2020-04-22 |
Family
ID=70483842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201800577A EA035057B1 (en) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | Trigeneration plant for seawater freezing and desalination, power generation and heat supply to external consumers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA035057B1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2139430C1 (en) * | 1998-04-07 | 1999-10-10 | Кубанский государственный технологический университет | Combined-cycle plant |
| RU2369808C2 (en) * | 2007-11-26 | 2009-10-10 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Trigeneration gas turbine plant |
| US20100307169A1 (en) * | 2007-11-15 | 2010-12-09 | The Regents Of The University Of California | Trigeneration system and method |
| RU157594U1 (en) * | 2015-05-20 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | TRIGGER INSTALLATION |
| RU2582536C1 (en) * | 2014-12-09 | 2016-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования) "Ярославский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "ЯГТУ") | Trigeneration cycle and device therefor |
-
2018
- 2018-10-30 EA EA201800577A patent/EA035057B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2139430C1 (en) * | 1998-04-07 | 1999-10-10 | Кубанский государственный технологический университет | Combined-cycle plant |
| US20100307169A1 (en) * | 2007-11-15 | 2010-12-09 | The Regents Of The University Of California | Trigeneration system and method |
| RU2369808C2 (en) * | 2007-11-26 | 2009-10-10 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Trigeneration gas turbine plant |
| RU2582536C1 (en) * | 2014-12-09 | 2016-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования) "Ярославский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "ЯГТУ") | Trigeneration cycle and device therefor |
| RU157594U1 (en) * | 2015-05-20 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | TRIGGER INSTALLATION |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201800577A1 (en) | 2020-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hu et al. | Water vapor compression and its various applications | |
| CN108005743B (en) | A kind of cold synergy of contraction with pressure without pump organic Rankine cycle power generation system | |
| CN205858491U (en) | The water combined power and cooling distributed energy system of promotion is combined based on combustion gas ORC | |
| CN103470379B (en) | Combined energy-saving type Inlet Air Cooling System of Gas Turbine | |
| US6332321B1 (en) | Apparatus for augmenting power produced from gas turbines | |
| US6223558B1 (en) | Method of refrigeration purification and power generation of industrial waste gas and the apparatus therefor | |
| CN101153757A (en) | Novel solar gas-injection refrigerating system | |
| US6119445A (en) | Method of and apparatus for augmenting power produced from gas turbines | |
| RU2273741C1 (en) | Gas-steam plant | |
| WO2008139527A1 (en) | Power supply facility for natural gas liquefaction plant, system and method for control of the power supply facility, and natural gas liquefaction plant | |
| CN111608741B (en) | ORC system for recycling waste heat of generator | |
| WO2015024071A1 (en) | Waste heat utilization in gas compressors | |
| RU2009143172A (en) | METHOD AND DEVICE FOR TRANSFORMING THERMAL ENERGY INTO ELECTRICITY, HEAT OF HIGH POTENTIAL AND COLD | |
| CN202382475U (en) | Refrigerating and heating device with opened refrigerating system | |
| RU2616148C2 (en) | Electric power generation device with high temperature vapour-gas condensing turbine | |
| WO2014047676A1 (en) | Cooling of exhaust gas of a power generation system | |
| EA035057B1 (en) | Trigeneration plant for seawater freezing and desalination, power generation and heat supply to external consumers | |
| CN203547924U (en) | Combined type energy-saving gas turbine inlet air cooling system | |
| CN212339898U (en) | Material drying device based on transcritical carbon dioxide heat pump | |
| CN112619185A (en) | Low-temperature evaporation device utilizing Carnot cycle principle | |
| CN201014839Y (en) | Rotating stream flow spray supercharging type water cooling machine | |
| CN111939586A (en) | Vacuum sublimation evaporation cold-heat energy separation method distributed energy supply station | |
| RU2545261C9 (en) | Gas turbine plant of raised efficiency | |
| KR100867272B1 (en) | Vortex tube solar cooler | |
| CN216986967U (en) | Volatile organic compound recovery system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |