PL206061B1 - Sposób i układ optymalizacji procesu wytwarzania i wykorzystania mediów energetycznych z turbogeneratorów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ optymalizacji procesu wytwarzania i wykorzystania mediów energetycznych z turbogeneratorów w elektrociepłowniach, w szczególności pary upustowej do celów technologicznych i energii elektrycznej.

Znane są układy ciepłownicze działające w elektrociepłowniach, w skład których wchodzi kilka niezależnie działających obiegów ciepłowniczych zasilanych z kolektorów pary ciepłowniczej i/lub technologicznej z upustów pary turbogeneratorów upustowo-kondensacyjnych oraz obiegi ciepłownicze odrębnie zasilane parą przeciwprężną z turbogeneratorów ciepłowniczych, gdzie każdy z nich pracuje na innych parametrach ciśnienia zasilania wody i obciążenia obiegów ciepłowniczych przy tej samej temperaturze otoczenia.

Turbogeneratory upustowo-kondensacyjne produkują parę ciepłowniczą i parę technologiczną która z upustów zasila odpowiednie kolektory pary, skąd przekazywana jest na wymienniki podstawowe i szczytowe poszczególnych niezależnie działających obiegów ciepłowniczych.

Para wylotowa z turbin upustowo-kondensacyjnych dochodzi do kondensatorów, skąd ciepło odprowadzane jest do chłodni kominowych i tam jest tracone.

Każda dodatkowa ilość pary dopływającej do kondensatorów powoduje wzrost strat oraz wzrost jednostkowego zużycia ciepła na produkcję ciepła i energii elektrycznej.

Turbogeneratory ciepłownicze produkują parę ciepłowniczą na potrzeby ciepłownictwa. Ciepło ze skraplania pary wykorzystywane jest do podgrzewania wody sieciowej do temperatury ok. 120°C. Obieg ciepłowniczy jest wyposażony w wymienniki podstawowe oraz w wymiennik woda-woda umożliwiający pracę turbiny przy niskim zapotrzebowaniu lub przy braku odbioru ciepła. Przy wykorzystaniu wymiennika woda-woda występuje znaczny wzrost jednostkowego zużycia ciepła na produkcję ciepła i energii elektrycznej.

Wszystkie turbogeneratory upustowo-kondensacyjne i turbogeneratory ciepłownicze przeciwprężne produkują energię elektryczną. Moc elektryczna z turbogeneratorów upustowo-kondensacyjnych jest uzależniona od obciążenia upustów pary zasilających kolektory pary ciepłowniczej i pary technologicznej oraz od ilości pary dopływającej do kondensatorów. Moc elektryczna z turbogeneratorów ciepłowniczych jest uzależniona od poboru ciepła a także wykorzystania wymiennika woda-woda w szczególnych przypadkach dla utrzymania produkcji energii elektrycznej.

Z opisu patentowego nr PL 183295 znany jest ukł ad turbin parowych przeznaczony do jednoczesnej eksploatacji, niezależnie, turbiny parowej kondensacyjnej wykorzystywanej do wytwarzania energii elektrycznej i turbiny parowej przeciwprężnej ciepłowniczej służącej do celów grzewczych, zwłaszcza gdy zapotrzebowanie na wodę gorącą jest znacznie ograniczone, na przykład poza sezonem grzewczym, gdy turbina przeciwprężna ciepłownicza pracuje z niskim obciążeniem i małą sprawnością co podnosi koszty wytwarzania energii elektrycznej i powoduje straty paliwa.

Układ ten składa się z turbiny przeciwprężnej, ciepłowniczej i turbiny kondensacyjnej z częścią wysokoprężną i częścią niskoprężną, gdzie wylot turbiny przeciwprężnej, ciepłowniczej jest połączony z wlotem do części niskoprężnej turbiny kondensacyjnej. Gdy zapotrzebowanie na wodę gorącą jest znacznie mniejsze od nominalnego, para zużyta z turbiny przeciwprężnej ciepłowniczej jest kierowana do części niskoprężnej turbiny kondensacyjnej. Pozostała ilość pary zasila wymiennik ciepła.

Zużycie pary świeżej w turbinie kondensacyjnej ulega zredukowaniu do ilości niezbędnej do utrzymania w ruchu części wysokoprężnej turbiny kondensacyjnej.

Z opisu patentowego nr PL 193968 znany jest układ turbin parowych składający się z turbiny przeciwprężnej, ciepłowniczej i turbiny kondensacyjnej, połączonych w taki sposób, że wylot turbiny przeciwprężnej jest połączony z wlotem do części niskoprężnej turbiny kondensacyjnej, gdzie wlot do części przepływowej turbiny kondensacyjnej jest połączony z kotłem parowym, wykorzystującym ciepło odpadowe lub z innym źródłem pary odpadowej o ciśnieniu niższym od ciśnienia pary świeżej.

W sytuacji cał kowitego braku zapotrzebowania na gorą c ą wodę lub w innej sytuacji, turbina przeciwprężna, ciepłownicza zostaje odcięta zaworem od turbiny kondensacyjnej. Wówczas pracuje tylko turbina kondensacyjna z kotłem odzyskującym, wykorzystując parę odpadową.

W powyższych układach turbin parowych, turbina parowa kondensacyjna jest zasilana parą z turbiny przeciwprężnej, ciep ł owniczej lub dodatkowo jeszcze parą z kotł a wykorzystują cego ciepł o odpadowe, lecz wyżej opisane rozwiązania nie ograniczają strat ciepła, które zawiera para dopływająca do kondensatora turbiny kondensacyjnej, skąd ciepło odprowadzane jest następnie do chłodni kominowych i tam jest tracone.

PL 206 061 B1

Celem wynalazku jest optymalizacja procesów wytwarzania i wykorzystania mediów energetycznych z turbogeneratorów, jak pary upustowej do celów technologicznych i energii elektrycznej w układach w skład których wchodzą turbogeneratory upustowo-kondensacyjne i turbogeneratory ciepłownicze równocześnie pracujące, poprzez ograniczenie strat ciepła w parze dopływające do kondensatorów turbin upustowo-kondensacyjnych, umożliwiające podniesienie produkcji ciepła i energii elektrycznej z turbogeneratora ciepłowniczego przy równoczesnym obniżeniu kosztów tej produkcji oraz ograniczenie energii traconej do otoczenia z turbin upustowo-kondensacyjnych.

Sposób optymalizacji procesów wytwarzania i wykorzystania mediów energetycznych z turbogeneratorów zasilających układy ciepłownicze w parę ciepłowniczą i/lub technologiczną i wytwarzających energię elektryczną według wynalazku charakteryzuje się tym, że do kolektora pary ciepłowniczej zasilanego parą z upustów turbin upustowo-kondensacyjnych turbogeneratorów, zasilającego parą wymienniki podstawowe niezależnie pracujących obiegów ciepłowniczych o różnych parametrach ciśnienia zasilania wody i obciążenia obiegów ciepłowniczych przy tej samej temperaturze otoczenia, wprowadza się parę przeciwprężną z turbogeneratora ciepłowniczego wychodzącą z ostatniego wymiennika ciepłowniczego przyturbinowego.

Układ optymalizacji procesu wytwarzania i wykorzystania mediów energetycznych z turbogeneratorów zasilających układy ciepłownicze w parę ciepłowniczą i/lub technologiczną poprzez kolektory pary ciepłowniczej i/lub technologicznej i wytwarzających energię elektryczną, gdzie do kolektorów pary ciepłowniczej i/lub technologicznej podłączone są wymienniki ciepłownicze niezależnie pracujących układów ciepłowniczych o różnych parametrach ciśnienia zasilania wody i obciążenia obiegów ciepłowniczych przy tej samej temperaturze otoczenia, zasilających wybrany obieg ciepłowniczy według wynalazku charakteryzuje się tym, że do kolektora pary ciepłowniczej do którego podłączone są upusty turbin upustowo-kondensacyjnych turbogeneratorów wprowadzony jest przewód pary przeciwprężnej wyprowadzony z ostatniego wymiennika ciepłowniczego przyturbinowego turbogeneratora ciepłowniczego. Przewód pary przeciwprężnej posiada zawór oraz kompensator.

Sposób i układ według wynalazku umożliwiają znaczne ograniczenie strat ciepła, które zawiera para wylotowa dopływająca do kondensatorów turbin kondensacyjnych poprzez ograniczenie ilości pracujących turbogeneratorów upustowo-kondensacyjnych, zmniejszenie zapotrzebowania na parę ciepłowniczą z upustów pary ciepłowniczej turbin upustowo-kondensacyjnych turbogeneratorów, a tym samym ograniczenie energii traconej do otoczenia z turbin upustowo-kondensacyjnych, ograniczenie czasu pracy lub wyeliminowanie pracy stacji redukcyjnych pary, oraz ograniczenie czasu pracy lub wyeliminowanie pracy wymiennika woda-woda.

Sposób i układ według wynalazku umożliwiają podniesienie produkcji ciepła i energii elektrycznej z turbogeneratora ciepłowniczego. W efekcie sposób i układ według wynalazku umożliwiają obniżenie kosztów produkcji ciepła i energii elektrycznej w elektrociepłowniach poprzez zmniejszenie jednostkowego zużycia ciepła na ich produkcję. Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia układ schematycznie.

Układ dotyczy optymalizacji procesu wytwarzania i wykorzystania mediów energetycznych jak ciepło i energia elektryczna z turbogeneratorów 1 i z turbogeneratora ciepłowniczego 2.

Zgodnie z przykładem wykonania, do kolektora 3 pary ciepłowniczej 0,12 MPa i kolektora 4 pary technologicznej 0,8 MPa dołączone są upusty pary 5, 6 z turbin upustowo-kondensacyjnych czterech turbogeneratorów 1 wyposażonych w kondensatory 7 oraz stacje redukcyjne pary 8, z których kolektory 3, 4 są zasilane parą o odpowiednich parametrach. Do kolektora 3 pary ciepłowniczej 0,12 MPa i kolektora 4 pary technologicznej 0,8 MPa podłączone są równolegle wymienniki podstawowe 9 i wymienniki szczytowe 10 niezależnie od siebie pracujących układów ciepłowniczych I, II, III o różnych parametrach ciśnienia i temperatury wody przy tej samej temperaturze otoczenia. Układy I, II składają się z wymienników podstawowych 9 zasilanych parą z kolektora 3 pary ciepłowniczej 0,12 MPa, wymienników szczytowych 10 zasilanych parą z kolektora 4 pary technologicznej 0,8 MPa oraz sieci ciepłowniczej.

Układ ciepłowniczy HI składa się z wymienników podstawowych 9 podłączonych do kolektora 3 pary ciepłowniczej 0,12 MPa , z wymienników ciepłowniczych przyturbinowych 11, 12 zasilanych parą z turbiny turbogeneratora ciepłowniczego 2 oraz wymiennika szczytowego 10 podłączonego do kolektora 4 pary technologicznej 0,8 MPa. Woda grzewcza układu ciepłowniczego III jest podgrzewana w wymiennikach podstawowych 9 i wymienniku szczytowym 10 lub wymiennikach ciepłowniczych przyturbinowych 11, 12 i wymienniku szczytowym 10.

PL 206 061 B1

Zainstalowany w układzie wymiennik woda-woda 18 pełni rolę chłodnicy wody obiegowej w sytuacji znacznego lub całkowitego ograniczenia zapotrzebowania na ciepło. Do kolektora 3 pary ciepłowniczej do którego podłączone są upusty 5 turbin upustowo-kondensacyjnych turbogeneratorów 1 wprowadzony jest przewód 13 pary przeciwprężnej wyprowadzony z ostatniego wymiennika ciepłowniczego przyturbinowego 12 turbogeneratora ciepłowniczego 2. Przewód 13 pary przeciwprężnej posiada zawór 14 oraz kompensator 15.

Gdy zawór 14 na przewodzie 13 jest otwarty, do kolektora 3 pary ciepłowniczej przepływa para przeciwprężna z turbogeneratora ciepłowniczego 2. Wówczas w zależności od zapotrzebowania na ciepło w niezależnie pracujących obiegach ciepłowniczych I, II, III, mogą być wyłączone jeden lub kilka turbogeneratorów upustowo-kondensacyjnych 1 i także mogą być wyłączone stacje redukcyjne 8.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób optymalizacji procesów wytwarzania i wykorzystania mediów energetycznych z turbogeneratorów zasilających układy ciepłownicze w parę ciepłowniczą i/lub technologiczną i wytwarzających energię elektryczną, znamienny tym, że do kolektora (3) pary ciepłowniczej zasilanego parą z upustów turbin upustowo-kondensacyjnych turbogeneratorów (1), zasilającego parą wymienniki podstawowe (9) niezależnie pracujących obiegów ciepłowniczych o różnych parametrach ciśnienia zasilania wody i obciążenia obiegów ciepłowniczych przy tej samej temperaturze otoczenia wprowadza się parę przeciwprężną z turbogeneratora ciepłowniczego (2) wychodzącą z ostatniego wymiennika ciepłowniczego przyturbinowego (12).
2. 2. Układ optymalizacji procesu wytwarzania i wykorzystania mediów energetycznych z turbogeneratorów zasilających układy ciepłownicze w parę ciepłowniczą i/lub technologiczną poprzez kolektory pary ciepłowniczej i/lub technologicznej i wywarzających energię elektryczną gdzie do kolektorów pary ciepłowniczej i/lub technologicznej podłączone są wymienniki ciepłownicze niezależnie pracujących układów ciepłowniczych o różnych parametrach ciśnienia zasilania wody i obciążenia obiegów ciepłowniczych przy tej samej temperaturze otoczenia, zasilających wybrany obieg ciepłowniczy, znamienny tym, że do kolektora (3) pary ciepłowniczej do którego podłączone są upusty (5) turbin upustowo-kondesacyjnych turbogeneratorów (1 wprowadzony jest przewód (13) pary przeciwprężnej wyprowadzony z ostatniego wymiennika ciepłowniczego przyturbinowego (12) turbogeneratora ciepłowniczego (2).
3. 3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że przewód (11) pary przeciwprężnej posiada zawór (14) oraz kompensator (15).