PL218451B1 - Sposób regulacji i zasilania elektrowni i układ do regulacji i zasilania elektrowni - Google Patents

Abstract

Sposób regulacji i zasilania elektrowni, zwłaszcza węglowej, posiadającej turbinę parową połączoną z turbogeneratorem, polega na tym, że w okresach niskiego poboru energii moc z wału turbiny przekazuje się na sprężarkę (4), zaś sprężone w niej powietrze przetłacza się kolejnymi sprężarkami do zbiorników terminalu (7, 9, 9a) sprężonego powietrza, aż do uzyskania ciśnienia zbliżonego do ciśnienia pary wodnej, podawanej na łopatki turbiny. Gdy następuje wzrost zapotrzebowania na energię, ze zbiorników doprowadza się sprężone powietrze poprzez dysze na łopatki turbiny równolegle z przegrzaną parą wodną wytwarzaną w kotle. Przedmiotem wynalazku jest także układ do realizacji sposobu, tj. do gromadzenia sprzężonego powietrza i zasilania nim turbiny.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób regulacji i zasilania elektrowni, zwłaszcza węglowych i układ do regulacji i zasilania elektrowni, zwłaszcza węglowych

Znane są elektrownie szczytowo-pompowe, w których zamienia się energię elektryczną na energię potencjalną grawitacji poprzez wpompowanie wody ze zbiornika dolnego do górnego w okresie nadwyżki produkcji nad zapotrzebowaniem na energię elektryczną. Nadwyżka mocy, która musi być utrzymywana w porze nocnej, przepadłaby bezpowrotnie, gdyby nie została zmagazynowana przez elektrownie szczytowo pompowe w energii potencjalnej wody.

Zgodnie z wynalazkiem sposób zasilania elektrowni zwłaszcza węglowej posiadającej turbinę parową połączoną z turbogeneratorem polega na tym, ze w okresach niskiego poboru nadwyżkę energii przekazuje się, za pośrednictwem włączanego na ten okres elektroreduktora lub sprzęgła, na sprężarki powietrza. Sprężone powietrze uzyskane z nadmiarowej energii przesyła się do zbiorników terminalu sprężonego powietrza, a następnie dopręża się je przez kolejne sprężarki i przetłacza do kolejnych zbiorników, aż do osiągnięcia w nich wysokiego ciśnienia, zbliżonego do ciśnienia pary kierowanej do turbiny. W okresie zwiększonego poboru mocy sprężone powietrze doprowadza się przez dysze na łopatki kierujące do co najmniej jednego stopnia lub jednego segmentu turbiny, łącznie z wytwarzaną przez kocioł parą wodną. W zależności od zapotrzebowania na energię, ilość doprowadzanego powietrza reguluje się zaworem dławiącym sterowanym za pomocą układu elektronicznego, sprzęgniętego z systemem rejestrującym pobór mocy. Jednocześnie, z terminalu dostarcza się sprężone powietrze do komory paleniskowej kotła.

Dodatkowo, do zbiorników terminalu sprężonego powietrza podłącza się sprężarki sprzęgnięte z turbinami wiatrowymi i magazynuje się uzyskane tą drogą powietrze na okres szczytowego zapotrzebowania na energię elektryczną.

W przypadku lokalizacji elektrowni w pobliżu przepływającej wody lub zbiorników z przemieszczającymi się masami wody, korzystnie doprowadza się do zbiorników terminalu powietrze pochodzące ze sprężarek napędzanych turbinami wodnymi.

W zależności od stopnia zgromadzenia i ilości dostarczanego z zewnątrz sprężonego powietrza zmniejsza się udział pary wodnej do napędzania turbiny, aż do całkowitego zastąpienia jej sprężonym powietrzem.

Przedmiotem wynalazku jest także układ zasilania elektrowni.

Istota układu do zasilania elektrowni polega na tym, ze wał wielostopniowej turbiny parowo-powietrznej sprzęgnięty jest poprzez elektrosprzęgło lub elektroreduktor ze sprężarkami, których przewody tłoczne są połączone poprzez zawory zwrotne ze zbiornikami wyrównawczymi sprężonego powietrza, które wchodzą w skład terminalu instalacji sprężonego powietrza. Zbiorniki wyposażone w czujniki ciśnienia połączone są ze sobą rurociągami, w których zainstalowane są sprężarki i zawory zwrotne. Końcowy zbiornik sprężonego powietrza jest połączony, poprzez rurociąg zaopatrzony w zawór dławiący, z dyszami zainstalowanymi w poszczególnych segmentach lub stopniach turbiny. Zasilanie sprężarek, zawory dławiące, czujniki ciśnienia w zbiornikach, elektrosprzęgło lub elektroreduktor są połączone z elektronicznym układem sterowania regulującym zasilanie turbiny parą i sprężonym powietrzem, w zależności od zapotrzebowania na odbiór energii elektrycznej.

Korzystnie, do zbiorników terminalu sprężonego powietrza jest podłączona co najmniej jedna sprężarka sprzęgnięta z turbiną wiatrową.

Korzystnie, do zbiorników terminalu jest podłączona co najmniej jedna sprężarka sprzęgnięta z turbiną wodną zainstalowaną w naturalnym cieku wodnym.

Poza tym, zbiorniki terminalu są wyposażone w króćce z zaworami do przyłączenia ruchomych cystern ze sprężonym powietrzem

Sposób według wynalazku pozwala na gromadzenie energii w okresie nadwyżki jej produkcji w elektrowniach, gdzie brak jest naturalnych warunków do utworzenia dwóch zbiorników wodnych zlokalizowanych blisko siebie na różnych poziomach.

Sposób charakteryzuje się duża sprawnością, a przy korzystnej lokalizacji zasilanie elektrowni paliwem energetycznym staje się zbędne, gdyż turbiny mogą być zasilane sprężonym powietrzem pochodzącym z wykorzystanej energii wiatru i wody.

P r z y k ł a d

W chwili wystąpienia nadwyżki energii przyłącza się do wału odbioru mocy turbiny główną sprężarkę, z której sprężone powietrze przesyłane jest do jednego z aktualnie niewypełnionych zbiorników

PL 218 451 B1 w terminalu sprężonego powietrza. Następnie, za pośrednictwem kolejnych sprężarek powietrze jest przetłaczane do kolejnych zbiorników, w których gromadzone jest z coraz wyższym ciśnieniem. W końcowym zbiorniku, z którego następuje pobór powietrza, jego ciśnienie jest w przybliżeniu równe ciśnieniu pary wodnej podawanej na łopatki turbiny. W momencie zwiększenia zapotrzebowania na energią następuje automatyczne odłączenie głównej sprężarki. Pozostałe sprężarki, zainstalowane pomiędzy zbiornikami przetłaczają powietrze do zbiorników terminalu, aż do osiągnięcia ciśnienia wyznaczonego czujnikami ciśnienia. W przypadku wzrostu zapotrzebowania na energię i zgromadzenia dużego zapasu powietrza, do dysz zainstalowanych w co najmniej jednym stopniu turbiny doprowadza się sprężone powietrze, do czasu spadku zapotrzebowania na energie lub spadku ciśnienia w końcowym zbiorniku terminalu. W zależności od obciążenia turbiny zwiększa się lub zmniejsza ilość dysz, do których doprowadza się sprężone powietrze. Do zbiorników terminalu sprężonego powietrza dołączono także sprężarki sprzęgnięte z turbinami wiatrowymi. Powietrze to jest w kolejnych zbiornikach sprężane, aż do osiągnięcia ciśnienia znamionowego pary wodnej dostarczanej do turbiny. Po uzyskaniu nadwyżki dostarczanego do terminalu powietrza nad ilością wymaganą do zasilania turbiny, odłącza się dopływ pary a turbinę napędza się wyłącznie sprężonym powietrzem. W sytuacji stabilnych dostaw tego medium roboczego wygasza się kocioł.

Układ według wynalazku jest pokazany na rysunku przedstawiającym schemat połączenia jego zespołów.

Wał wielostopniowej turbiny 1 parowo-powietrznej napędzającej turbogenerator 2 połączony jest poprzez elektrosprzęgło 3 ze sprężarką 4, której przewód 5 tłoczny jest połączony poprzez zawór 6 zwrotny ze zbiornikiem 7 wyrównawczym sprężonego powietrza, który stanowi jeden z elementów terminalu 8 instalacji sprężonego powietrza. Poszczególne zbiorniki 7, 9 i 9a sprężonego powietrza są połączone rurociągami 10 wyposażonymi w sprężarki 11 oraz zawory 12 zwrotne. Zbiornik 9a zasilający jest połączony rurociągiem 13, zaopatrzonym w elektrozawór 14 dławiący, doprowadzającym sprężone powietrze poprzez dysze na łopatki kierujące odpowiednich stopni turbiny 1 parowopowietrznej. W zbiornikach 7, 9 i 9a są zainstalowane czujniki 15 ciśnienia. Do jednego ze zbiorników 9 sprężonego powietrza jest podłączona, za pośrednictwem rurociągu 16 z zaworem 17 zwrotnym, sprężarka 18, która jest sprzęgnięta z turbinami 19 wiatrowymi zestawionymi w postaci wieży 20. Do zbiornika 9 sprężonego powietrza jest także przyłączona, za pośrednictwem rurociągu 21 wyposażonego w zawór 22 zwrotny, sprężarka 23 sprzęgnięta z turbiną 24 wodną zainstalowana na platformie 25 zakotwiczonej w miejscu przepływu cieku wodnego. Poza tym, zbiorniki 9 terminala 8 są zaopatrzone w króćce 26 do podłączenia przewoźnych cystern ze sprężonym powietrzem. Turbina 1 parowo-powietrzna jest połączona za pośrednictwem kolektora 27 pary z parownikiem kotła 28 wysokoprężnego, przy czym pomiędzy kotłem 28 a turbiną 1 jest sterowany elektrozawór 29 dławiący. Do komory spalania kotła 28 jest dołączony przewód 30 nadmuchu powietrza połączony ze zbiornikiem 9a terminalu 8 sprężonego powietrza, wyposażony w zawór 31 dławiący. Elektroprzęgło 3, sprężarki 4 i 11, zawory 14, 29 i 31 dławiące i czujniki 15 ciśnienia są sprzęgnięte z centralnym systemem 32 sterowania, włączonym do systemu rejestrującego pobór mocy z turbogeneratora 2.

Claims (8)

1. Sposób regulacji i zasilania elektrowni zwłaszcza węglowej posiadającej turbinę parową połączoną z turbogeneratorem, znamienny tym, że w okresach niskiego poboru energii, moc z wału turbiny przekazuje się za pośrednictwem włączanego sprzęgła na co najmniej jedną sprężarkę powietrza, zaś sprężone przez nią powietrze przesyła się do zbiorników terminalu sprężonego powietrza, a następnie spręża się je w kolejnych zbiornikach, aż do osiągnięcia ciśnienia zbliżonego do ciśnienia pary wodnej podawanego na łopatki turbiny, po czym w przypadku zwiększonego poboru mocy sprężone powietrze doprowadza się poprzez dysze na łopatki co najmniej jednego stopnia turbiny, łącznie z wytwarzaną przez kocioł parą wodną, przy czym ilość doprowadzanego powietrza reguluje się zaworem dławiącym sterowanym za pomocą układu elektronicznego, sprzęgniętego z systemem rejestrującym pobór mocy.

2. Sposób regulacji i zasilania elektrowni według zastrz. 1, znamienny tym, że do zbiornika terminalu sprężonego powietrza podłącza się co najmniej jedną sprężarkę sprzęgniętą z turbiną wiatrową.

3. Sposób regulacji i zasilania elektrowni według zastrz. 1, znamienny tym, że do zbiornika terminalu sprężonego powietrza podłącza się co najmniej jedną sprężarkę sprzęgniętą z turbiną wodną.

PL 218 451 B1

4. Sposób regulacji i zasilania elektrowni według zastrz. 1, znamienny tym, że z terminalu dostarcza się sprężone powietrze do komory paleniskowej kotła.

5. Układ do regulacji i zasilania elektrowni, zwłaszcza węglowej posiadającej turbinę parową połączoną z turbogeneratorem, znamienny tym, że wał wielostopniowej turbiny (1) parowo-powietrznej połączony jest poprzez sprzęgło (3) ze sprężarką (4), której przewód (5) tłoczny jest połączony poprzez zawór (6) zwrotny ze zbiornikiem (7) wyrównawczym sprężonego powietrza, który stanowi jeden z elementów terminalu (8) instalacji sprężonego powietrza, zestawionego ze zbiorników (7), (9) i (9a), połączonych ze sobą rurociągami wyposażonymi w sprężarki (11) i zawory (12) zwrotne, przy czym zbiornik (9a) jest połączony, poprzez rurociąg (13) zaopatrzony w zawór (14) dławiący, z wejściem czynnika do dysz zainstalowanych w turbinie (1) parowej, a ponadto poszczególne urządzenia układu regulujące przepływ powietrza są połączone z automatycznym systemem sterowania.

6. Układ do regulacji i zasilania elektrowni według zastrz. 5, znamienny tym, że do zbiorników (9) terminalu (8) jest podłączona co najmniej jedna sprężarka (18) sprzęgnięta z turbinami (19) wiatrowymi.

7. Układ do regulacji i zasilania elektrowni według zastrz. 5, znamienny tym, że do zbiorników (9) terminalu (8) jest podłączona sprężarka (23) sprzęgnięta z turbiną (24) wodną.

8. Układ do regulacji i zasilania elektrowni według zastrz. 5, znamienny tym, że zbiorniki (9) są wyposażone w króćce (26) do przyłączenia ruchomych cystern.