PL65757B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 17.ni.1970 (P 139 446) 15.XI.1972 65757 KI. 14h, 11/02 MKP FOlk 11/02 ?3IBIiOT?6[A~; UKD l Twórca wynalazku: Robert Szewalski Wlasciciel patentu: Polska Akademia Nauk (Instytut Maszyn Przeplywowych), Gdansk (Polska) Sposób realizacji obiegu energetycznego turbiny parowej na parametry nadkrytyczne Przedmiotem wynalazku jest sposób realizacji obiegu energetycznego turbiny parowej na parametry nadkry¬ tyczne.Znanych jest wiele sposobów realizacji obiegu energe¬ tycznego turbiny parowej zmierzajacych do maksymal¬ nego podniesienia sprawnosci obiegu, a tym samym zmniejszenia jednostkowego zuzycia paliwa. Podstawo¬ wymi srodkami technicznymi tych znanych sposobów, w zakresie konwencjonalnego* je dno czynnikowego obiegu energetycznego, sa podnoszenie parametrów poczatko¬ wych pary, cisnienia i temperatury, przy mozliwie ni¬ skiej podyktowanej temperatura wody chlodzacej w skraplaczu wartosci cisnienia koncowego ekspansji, a dalej stosowanie regeneracyjnego podgrzewu wody zasi¬ lajacej przy pomocy pary kondensujacej sie, opuszczanej w trakcie ekspansji w turbinie, oraz przegrzewanie pary w trakcie ekspansji w turbinie, ewentualnie nawet dwu¬ krotnie.Stosowanie tych znanych srodków technicznych pod¬ lega pewnym ograniczeniom. Wzrost wysokosci tempe¬ ratury poczatkowej pary, korzystny zarówno z uwagi na osiagalna sprawnosc obiegu jak i sprawnosc wewnetrz¬ na turbiny, jest ograniczony wlasnosciami wytrzymalo¬ sciowymi materialów konstrukcyjnych w warunkach wysokich temperatur. Dla stali stopowych typu ferry- tycznego granica ta wynosi aktualnie 535° do 540°C, dla wyzszych gatunków istali odpowiednio 565° do 590°C.Dopuszczalny wzrost poczatkowego cisnienia pary za¬ lezy od zwiazanego z moca turbiny masowego natezenia 10 15 20 25 30 przeplywu pary na wlocie. Dla zespolu o mocy rzedu 500 MW w znanych rozwiazaniach stosuje sie cisnienie podkrytyczne rzedu 170 bar lub — korzystniej — nad¬ krytyczne rzedu 240 bar, przy ewentualnie równoleglym stosowaniu wtórnego przegrzewu pary w trakcie eks¬ pansji celem unikniecia nadmiernego zawilgocenia pary na wylocie z turbiny.Znany regeneracyjny podgrzew wody zasilajacej rea¬ lizuje sie przy pomocy pary kondensujacej sie, upu¬ szczanej z wiekszej liczby, w turbinach duzej mocy za¬ zwyczaj 6 do 8, upustów. Osiaga sie przy tym podgrza¬ nie wody zasilajacej do 250—300°C, zaleznie od wysoh kosci cisnienia pierwszego upustu. W porównaniu do obiegu energetycznego bez regeneracji osiaga sie na tej drodze wzrost sprawnosci o okolo 14%. Wreszcie mie- dzystopniowy wtórny przegrzew pary w trakcie ekspan¬ sji umozliwia dalszy wzrost sprawnosci znanych obie¬ gów energetycznych o 3 do 4%.Calosc opisanych znanych srodków technicznych umozliwia uzyskanie w jednoczynnikowym konwencjo¬ nalnym obiegu energetycznym silowni parowo-turbino- wej sprawnosci calkowitej (termicznej) rzedu 41 %.Znany jest równiez sposób podwyzszenia sprawnosci obiegu energetycznego za pomoca skojarzenia obiegu turbiny parowej z innym obiegiem o wyzszej tempera¬ turze doprowadzenia ciepla do obiegu, np. z obiegiem wysokotemperaturowej turbiny gazowej o temperaturze czynnika pracujacego na wlocie 1200°C i wiecej, lub z obiegiem generatora magnetogazodynamiicznego realizu¬ jacego bezposrednia przemiane energii cieplnej w elek- 6575765757 tryczna. Oba wymienione sposoby sa dotychczas reali¬ zowane jedynie w skali urzadzen eksperymentalnych, a znane srodki techniczne nie pozwalaja na osiagniecie w nich niezawodnosci ruchowej, bezpieczenstwa obslugi i oplacalnosci techniczno^konomicznej.Wynalazek ma na celu opracowanie sposobu realizacji obiegu energetycznego turbiny parowej na parametry nadkrytyczne, w którym wydatne podwyzszenie spraw¬ nosci zostalo by uzyskane za pomoca dostepnych srod¬ ków technicznych, z uwzglednieniem wymaganej nieza¬ wodnosci dzialania i ekonomicznosci rozwiazania.Wedlug wynalazku cel ten osiaga sie przez stworzenie obiegu o wysokich, wyraznie ponadkrytycznych parame¬ trach pary na wlocie, z pelnym zastosowaniem zasady przegrzewu wtórnego oraz regeneracji. Regeneracyjny podgrzew wody zasilajacej poza temperature nasycenia odpowiadajaca cisnieniu pary pierwszego upustu z tur¬ biny realizuje sie przez wymiane ciepla pomiedzy dwo¬ ma strumieniami czynnika pracujacego, na przyklad pa¬ ry wodnej, przy odpowiednio dobranych cisnieniach po¬ nadkrytycznych. W tym .celu rozpreza sie czynnik pra¬ cujacy od stanu poczatkowego do nizszego cisnienia, wciaz jednak wyzszego od cisnienia krytycznego, a na¬ stepnie dzieli sie strumien tego czynnika na dwa stru¬ mienie. Jeden z nich schladza sie w wymienniku wyso¬ kotemperaturowym przekazujac cieplo do wody zasila¬ jacej podgrzanej wstepnie z upustów regeneracyjnych.Drugi strumien poddaje sie konwencjonalnemu proceso¬ wi ekspansji w turbinie, w zasadzie z zastosowaniem przegrzewu miedzystopniowego oraz wielostopniowego podgrzewu regeneracyjnego para upustowa kondensuja- ca sie. Nastepnie oba strumienie laczy sie z powrotem przed wymiennikiem wysokotemperaturowym i urzadze¬ niem kotlowym.Obieg energetyczny wedlug wynalazku moze byc rów¬ niez zastosowany jakoi czesc wysokotemperaturowa obie¬ gu dwuczynnikowego, np. z para wodna jako czynni¬ kiem wysokotemperaturowym i para czynnika nisko- wrzacego jako czynnikiem niskotemperaturowym.Sposób wedlug wynalazku jest dokladniej opisany na przykladzie w zwiazku z rysunkiem na którym fig. 1 przedstawia schemat realizacji obiegu energetycznego w turbinie, a fig. 2 — wykres entropowy tego obiegu.Jak pokazano na rysunku, para o parametrach nad- krytycznych i natezeniu strumienia Gi ekspanduje w tur¬ binie Ti od staniu 1 do stanu 2'. Stad rozdziela sie ja na dwa strumienie. Strumien o natezeniu G2 przeplywa przez przegrzewacz miedzystopniowy, podwyzszajac tem¬ perature od stanu 2' do stanu 1', w którym temperatura osiaga w przyblizeniu wartosc temperatury poczatkowej w punkcie 1. Nastepnie strumien G2 rozpreza sie dalej w turbinie T2 od stanu 1' do 2", a po ponownym prze¬ grzewie miedzystopniowym od 2" do 1" rozpreza sie w turbinie T3 na drodze od stanu 1" do 2, w razie potrze¬ by, w przypadku wyzszych cisnien poczatkowych, z je¬ szcze jednym przegrzewem miedzystopniowym, osiaga¬ jac cisnienie skraplacza p2.W trakcie ekspansji strumienia G2 realizuje sie upu¬ sty do regeneracyjnego podgrzewu wody zasilajacej. W opisywanym przykladzie jest ich siedem oznaczonych liczbami od I do VII realizowanych przy cisnieniach od 5 Pi do Pvn- Para wylotowa z turbiny przechodzi kolejno przez skraplacz Skr, pompe skroplinowa PSkr i zbiornik Zb kondensatu a nastepnie przez pompe zasilajaca Pzas w której nastepuje (podwyzszenie cisnienia skroplin od sta-* 10 nu 4 do stanu 5. Dalej skropliny przechodza przez uklad wymienników regeneracyjnych WVn do Wr, podgrze¬ wajac sie do temperatury odpowiadajacej stanowi 6. W tym stanie odbywa sie wymieszanie strumienia G2 czyn¬ nika pracujacego, który przeszedl przez ekspansje w 15 turbinie T2 i T3, ze strumieniem G3 odprowadzonym w punkcie 2' za turbina Ti jako czynnik grzewczy w re¬ generacyjnym wymienniku ciepla RWC. W wyniku wy¬ mieszania obu strumieni G2 i G3 ustala sie w punkcie 7 temperatura t7 wyzsza od temperatury t6 w punkcie 6. 20 Nowy strumien o natezeniu Gi = G2 + G3 podgrzewa sie w regeneracyjnym wymienniku ciepla RWC od stanu 7 do stanu 8 kosztem schladzania sie strumienia G3 czynnika grzewczego od stanu 2' do stanu 9. 25 Celem polaczenia strumieni G2 i G3 podwyzsza sie cisnienie strumienia G3 od stanu 9 do stanu 10, w celu wyrównania cisnien, za pomoca pompy Pc.Róznice temperatur miedzy czynnikami na wlocie i wylocie z wymiennika RWC, a mianowicie róznice 30 tg —17 stanów 9 i 7 oraz analogicznie t2 — ts stanów 2' i 8, zawsze dodatnie, okresla sie na podstawie obli¬ czen technicznoi-ekonomicznych.Sposób wedlug wynalazku umozliwia uzyskanie w obiegu energetycznym silowni parowo-turbinowej na pa¬ rametry nadkrytyczne sprawnosci wyzszej o okolo 7 % w porównaniu z obiegiem konwencjonalnym realizowa¬ nym w tych samych granicach temperatur. 35 40 PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób realizacji obiegu energetycznego turbiny pa¬ rowej na parametry nadkrytyczne, znamienny tym, ze po 45 czesciowym rozprezeniu czynnika pracujacego od stanu poczatkowego do nizszego cisnienia, wciaz jednak wyz¬ szego od cisnienia krytycznego, dzieli sie strumien tego czynnika na dwa strumienie, z których jeden strumien schladza sie w wymienniku wysokotemperaturowym 50 przekazujac cieplo do wody zasilajacej podgrzanej wstepnie z upustów regeneracyjnych, a drugi strumien poddaje sie konwencjonalnemu procesowi ekspansji w turbinie w zasadzie z zastosowaniem przegrzewu mie- dzystopniowego oraz wielostopniowego podgrzewu rege- 55 neracyjnego para upustowa kondensujaca sie, po czym oba strumienie laczy sie z powrotem przed wymienni¬ kiem wysokotemperaturowym i urzadzeniem kotlowym.KI. 14h, 11/02 $5757 MKP FOlk 11/02 Fig. 1KI. 14h. 11/02 65757 MKP FOlk 11/02 Fig.

2. WD A-l. Zam. 3512, naklad 190 egz. Cena zl 10.— PL PL