RU122124U1

RU122124U1 - HEAT ELECTRIC STATION WITH HEAT PUMP INSTALLATION

Info

Publication number: RU122124U1
Application number: RU2012120933/28U
Authority: RU
Inventors: Валерий Дмитриевич Буров; Алексей Анатольевич Дудолин; Евгения Николаевна Олейникова
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2012-11-20

Abstract

Тепловая электрическая станция, содержащая по крайней мере одну паровую турбину с отопительными отборами пара, сетевые подогреватели, включенные по нагреваемой среде в сетевой трубопровод и подключенные по греющей среде к отопительным отборам, пиковый водогрейный котел, подпиточный трубопровод теплосети, подключенный к трубопроводу обратной сетевой воды до сетевых подогревателей и тракт питательной воды, включающий трубопровод основного конденсата турбины с регенеративными подогревателями низкого давления и трубопровод питательной воды с регенеративными подогревателями высокого давления, отличающаяся тем, что схема теплофикации снабжена парокомпрессионной теплонасосной установкой, подключенной входом к трубопроводу обратной сетевой воды, выходом - к трубопроводу сетевой воды перед сетевыми подогревателями. Thermal power plant containing at least one steam turbine with heating steam extractions, network heaters connected to the heating medium in the network pipeline and connected to the heating extractions via the heated medium, a peak hot water boiler, a heating network make-up pipeline connected to the return network water pipeline to network heaters and a feed water path, including a main turbine condensate pipeline with regenerative low-pressure heaters and a feed water pipeline with high-pressure regenerative heaters, characterized in that the district heating circuit is equipped with a steam-compression heat pump unit connected with an inlet to the return network water pipeline, an outlet to the pipeline network water in front of network heaters.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована на тепловых электрических станциях.The proposed utility model relates to the field of power engineering and can be used at thermal power plants.

Известна тепловая электрическая станция, содержащая паровую турбину с отопительными отборами пара, сетевые подогреватели, включенные по нагреваемой среде в сетевой трубопровод и подключенные по греющей среде к отопительным отборам, пиковый водогрейный котел, подпиточный трубопровод теплосети, подключенный к сетевому трубопроводу (трубопровод обратной сетевой воды) до сетевых подогревателей и тракт питательной воды, включающий трубопровод основного конденсата турбины с регенеративными подогревателями низкого давления и трубопровод питательной воды с регенеративными подогревателями высокого давления (Ионина А.А. и др. Теплоснабжение. - М.:Стройиздат, 1982, рис.12.2, с.274-276).A thermal power plant is known that comprises a steam turbine with heating steam taps, network heaters connected via a heated medium to a network pipe and connected via a heating medium to heating taps, a peak hot water boiler, a heating network feed pipe connected to a network pipe (return network water pipe) to network heaters and a feedwater path, including a turbine main condensate pipeline with regenerative low-pressure heaters and a pipeline regenerative feedwater from a high-pressure preheater (AA Ionina etc. Heating - M:.. Stroiizdat 1982 ris.12.2, s.274-276).

Недостатком аналога являются: наличие пикового водогрейного котла, снижающего регулировочный диапазон турбины, так как возможно регулирование только температуры прямой сетевой воды, что влечет к снижению эффективности работы тепловых электрических станций.The disadvantage of the analogue is: the presence of a peak boiler, which reduces the control range of the turbine, since it is possible to regulate only the temperature of direct network water, which leads to a decrease in the efficiency of thermal power plants.

Известна тепловая электрическая станция установка (патент РФ №2159336, опубл. 20.11.2000), содержащая паровую турбину с отопительными отборами пара, сетевые подогреватели, включенные по нагреваемой среде в сетевой трубопровод и подключенные по греющей среде к отопительным отборам, пиковый водогрейный котел, подпиточный трубопровод теплосети, подключенный к трубопроводу обратной сетевой воды до сетевых подогревателей и тракт питательной воды, включающий трубопровод основного конденсата турбины с регенеративными подогревателями низкого давления и трубопровод питательной воды с регенеративными подогревателями высокого давления. После сетевых подогревателей установлен поверхностный водо-водяного теплообменник, включенный по греющей среде в трубопроводы замкнутого контура водогрейного котла, трубопровод подпиточной воды которого подключен к трубопроводу добавочной питательной воды и трубопроводам замкнутого контура перед циркуляционным насосом этого контура.Known thermal power plant installation (RF patent No. 2159336, publ. 11/20/2000), containing a steam turbine with heating steam extraction, network heaters connected via a heated medium to the network pipe and connected through a heating medium to the heating selection, peak hot water boiler, make-up heating pipeline connected to the return network water pipeline to the network heaters and a feed water path, including the main condensate pipeline of the turbine with regenerative low-pressure heaters Nia and feedwater line with the regenerative high-pressure preheater. After the network heaters, a surface water-to-water heat exchanger is installed, which is connected via a heating medium to the pipelines of the closed circuit of the boiler, the make-up water pipe of which is connected to the additional feed water pipe and the closed-circuit pipelines in front of the circulation pump of this circuit.

Недостатком данной ТЭС можно считать снижение тепловой экономичности установки ввиду использования пикового водогрейного котла (стороннего источника тепловой мощности) для покрытия части графика тепловой нагрузки и наличие дополнительного водо-водяного теплообменника в схеме, а также снижение регулировочного диапазона паровой турбины, так как возможно регулирование только температуры прямой сетевой воды.The disadvantage of this TPP can be considered a decrease in the thermal efficiency of the installation due to the use of a peak hot water boiler (an external source of thermal power) to cover part of the heat load schedule and the presence of an additional water-to-water heat exchanger in the circuit, as well as a decrease in the control range of the steam turbine, since only temperature can be regulated direct network water.

Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, состоит в повышении экономичности работы тепловых электрических станций (ТЭС), улучшении покрытия графика потребления тепловой энергии и повышении маневренности установки в связи с расширением регулировочного диапазона паровой турбины, а также в повышения экологичности.The technical problem solved by the proposed utility model is to increase the cost-effectiveness of thermal power plants (TPPs), improve the coverage of thermal energy consumption and increase the maneuverability of the installation due to the expansion of the control range of the steam turbine, as well as to increase environmental friendliness.

Технический результат, заключающийся в дополнительном подогреве прямой сетевой воды за счет отвода низкопотенциальной теплоты от обратной сетевой воды в теплонасосной установке и расширении регулировочного диапазона турбины за счет снижения температуры обратной сетевой воды, достигается тем, что в известной тепловой электрической станции, содержащей, по крайней мере, одну паровую турбину с отопительными отборами пара, сетевые подогреватели, включенные по нагреваемой среде в сетевой трубопровод и подключенные по греющей среде к отопительным отборам, пиковый водогрейный котел, подпиточный трубопровод теплосети, подключенный к трубопроводу обратной сетевой воды до сетевых подогревателей и тракт питательной воды, включающий трубопровод основного конденсата турбины с регенеративными подогревателями низкого давления и трубопровод питательной воды с регенеративными подогревателями высокого давления согласно полезной модели, схема теплофикации снабжена парокомпрессионной теплонасосной установкой, подключенной входом к трубопроводу обратной сетевой воды, выходом к трубопроводу сетевой воды перед сетевыми подогревателями.The technical result, which consists in additional heating of the direct network water by removing low potential heat from the return network water in the heat pump installation and expanding the control range of the turbine by lowering the temperature of the return network water, is achieved by the fact that in a known thermal power plant containing at least , one steam turbine with heating steam extraction, network heaters connected via a heated medium to a network pipeline and connected to a heating medium via a heating medium heat extraction boiler, a peak boiler, a heating network feed pipe connected to a return network water pipe to network heaters, and a feed water path including a turbine main condensate pipeline with regenerative low pressure heaters and a feed water pipe with regenerative high pressure heaters according to the utility model, heating scheme equipped with a steam compression heat pump installation, connected by an input to the return network water pipeline, an output to the mains water pipe in front of the mains heaters.

На чертеже изображена функциональная схема теплофикации ТЭС с предлагаемой схемой подогрева прямой сетевой воды.The drawing shows a functional diagram of the cogeneration of TPPs with the proposed scheme for heating direct network water.

Тепловая электрическая станция, содержит, по крайней мере, одну паровую турбину 1 с отопительными отборами пара 2, сетевые подогреватели 3, включенные по сетевой воде входом к трубопроводу 4 обратной сетевой воды и выходом к трубопроводу прямой сетевой воды 5 и подключенные к отопительным отборам 2. К отборам турбины присоединены регенеративные подогреватели низкого давления 6 и регенеративные подогреватели высокого давления 7. К регенеративным подогревателям низкого давления 6 присоединен трубопровод основного конденсата турбины 8. К регенеративным подогревателям высокого давления 7 присоединен трубопровод питательной воды 9. Пиковый водогрейный котел либо пиковый источник тепловой мощности 10 подключен к трубопроводу прямой сетевой воды 11 к потребителю.The thermal power plant contains at least one steam turbine 1 with heating steam extraction 2, network heaters 3 connected via the network water with an entrance to the return network water pipe 4 and an outlet to the direct network water pipe 5 and connected to the heating selection 2. Regenerative heaters of low pressure 6 and regenerative heaters of high pressure 7 are connected to the selection of the turbine. The pipeline of the main condensate of turbine 8 is connected to regenerative heaters of low pressure 6. feed pressure water pipe is connected to non-efficient high pressure heaters 7. A peak boiler or a peak heat source 10 is connected to a direct network water pipe 11 to a consumer.

Подпиточный трубопровод теплосети 12, подключен к трубопроводу обратной сетевой воды 4 до сетевых подогревателей 3. Трубопровод подвода обратной сетевой воды (от потребителя) 4 соединен с трубопроводом 13 подвода обратной сетевой воды на сетевые подогреватели 3.The make-up pipeline of the heating network 12 is connected to the return network water pipe 4 to the network heaters 3. The return network water supply pipe (from the consumer) 4 is connected to the return network water supply pipe 13 to the network heaters 3.

Схема теплофикации 14, включающая в себя по крайней мере, сетевые подогреватели 3 и пиковый водогрейный котел 10, снабжена парокомпрессионной теплонасосной установкой (ТНУ) 15, подключенной входом к трубопроводу обратной сетевой воды 13, выходом к трубопроводу сетевой воды перед сетевыми подогревателями 3.The heating circuit 14, which includes at least the network heaters 3 and the peak boiler 10, is equipped with a steam compression heat pump unit (HPU) 15 connected to the inlet to the return network water pipe 13, to the outlet to the network water pipe in front of the network heaters 3.

Парокомпрессионная теплонасосная установка 15 состоит из последовательно соединенных элементов: испарителя ТНУ 16, устройства повышения давления теплоносителя - компрессора - 17 к компрессору присоединен привод 18, конденсатора ТНУ 19 и устройства понижающего давление - дросселирующего устройства 20.The vapor compression heat pump installation 15 consists of series-connected elements: an evaporator ТНУ 16, a device for increasing the pressure of the heat carrier - compressor - 17, a drive 18 is connected to the compressor, a condenser ТНУ 19 and a device for reducing the pressure - throttling device 20.

К трубопроводу подвода обратной сетевой воды 13 на сетевые подогреватели 3 присоединен трубопровод 21 подвода обратной сетевой воды в испаритель теплонасосной установки 16. Выход испарителя ТНУ присоединен по трубопроводу отвода сетевой воды 22. На трубопроводе 13 установлено устройство 23 для отключения испарителя 16 теплонасосной установки от трубопровода подачи обратной сетевой воды. К трубопроводу 4 подвода обратной сетевой воды от потребителя присоединен трубопровод 24 подвода обратной сетевой воды, присоединенный к конденсатору 19 теплонасосной установки 15. К конденсатору теплонасосной установки 19 присоединен трубопровод 25 отвода сетевой воды из конденсатора теплонасосной установки 19. К трубопроводу 25 присоединен пиковый водогрейный котел 10. К пиковому водогрейному котлу 10 присоединен трубопровод прямой сетевой воды 26 после пикового водогрейного котла 10 к потребителю.The pipe 21 for supplying reverse network water 13 to the network heaters 3 is connected to the pipe 21 for supplying reverse network water to the evaporator of the heat pump installation 16. The outlet of the ТНУ evaporator is connected via the pipeline for supplying network water 22. A device 23 is installed on the pipe 13 for disconnecting the evaporator 16 of the heat pump installation from the supply pipeline reverse network water. A pipe 24 for supplying reverse network water from a consumer is connected to a pipe 24 for supplying reverse network water connected to a condenser 19 of the heat pump installation 15. To a condenser of the heat pump installation 19 is connected to a pipeline 25 for draining network water from the condenser of the heat pump installation 19. A peak boiler 10 is connected to pipe 25 A direct network water pipe 26 is connected to the peak boiler 10 after the peak boiler 10 to the consumer.

Работа предлагаемой схемы подогрева сетевой воды с использованием теплонасосоной установки осуществляется следующим образом.The work of the proposed scheme for heating network water using a heat pump installation is as follows.

Обратная сетевая вода, поступающая от потребителя по трубопроводу 4 направляется к схеме теплофикации. Часть потока по трубопроводу 21 направляется в испаритель теплонасосной установки 16, где происходит отвод низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды. Парокомпрессионная теплонасосная установка состоит из испарителя ТНУ 16, компрессора 17, привода компрессора 18, конденсатора ТНУ 19 и дросселирующего устройства 20. Контур теплонасосоной установки замкнут, по контуру циркулирует хладагент. Низкопотенциальное тепло, отведенное в испарителе 16 передается хладагенту, циркулирующему по внутреннему контуру ТНУ, в процессе испарения. Хладагент в газообразном состоянии направляется компрессор 17 ТНУ 15, где его давление и температура повышаются, приводом компрессора 17 является электродвигатель либо энергогенерирующее устройство 18 типа газовой турбины или двигателя внутреннего сгорания. Далее хладагент направляется в конденсатор ТНУ 19, где происходит отвод теплоты от хладагента сетевой воде, поступающей в конденсатор ТНУ 19 по трубопроводу 24. Хладагент в контуре ТНУ направляется на дросселирующее устройство 20 с целью восстановления первоначального давления и температуры. Цикл работы ТНУ осуществляется при наличии работы компрессора 17. Обратная сетевая вода, не используемая в испарителе 16 теплонасосной установки по трубопроводу 13 направляется на сетевые подогреватели 3, где происходит ее подогрев паром отборов 2 паровой турбины ТЭС. Вода из испарителя ТНУ по трубопроводу 22 направляется к сетевым подогревателям 3. Сетевая вода после сетевых подогревателей 3 направляется в трубопровод прямой сетевой воды 5. Сетевая вода после конденсатора ТНУ по трубопроводу 25 направляется на пиковый источник теплоты 10. В пиковом источнике 10 в случае необходимости покрытия графика происходит дальнейший подогрев сетевой воды. Прямая сетевая вода по трубопроводу 26 направляется к потребителю.Return network water coming from the consumer through pipeline 4 is sent to the heating circuit. Part of the flow through the pipe 21 is directed to the evaporator of the heat pump installation 16, where the low-potential heat of the return network water is removed. The vapor compression heat pump installation consists of a ТНУ 16 evaporator, compressor 17, compressor drive 18, ТНУ 19 condenser and a throttling device 20. The heat pump installation is closed, the refrigerant circulates along the circuit. The low-grade heat removed in the evaporator 16 is transferred to the refrigerant circulating along the internal circuit of the HPU during the evaporation process. The refrigerant in the gaseous state is sent to the compressor 17 TNU 15, where its pressure and temperature increase, the compressor 17 is driven by an electric motor or an energy generating device 18 such as a gas turbine or internal combustion engine. Next, the refrigerant is sent to the condenser ТНУ 19, where heat is removed from the refrigerant to the network water entering the condenser ТНУ 19 through the pipe 24. The refrigerant in the ТНУ circuit is directed to the throttling device 20 in order to restore the initial pressure and temperature. The TNU operation cycle is carried out in the presence of compressor operation 17. Return network water that is not used in the evaporator 16 of the heat pump installation is sent through pipeline 13 to the network heaters 3, where it is heated by steam from the sampling 2 of the steam turbine of the TPP. Water from the ТНУ evaporator through pipeline 22 is directed to the network heaters 3. Network water after the network heaters 3 is directed to the direct network water pipeline 5. The network water after the ТНУ condenser through pipeline 25 is directed to the peak heat source 10. In peak source 10, if necessary, coatings The schedule is further heating the network water. Direct network water through the pipeline 26 is directed to the consumer.

Поставленная техническая задача повышения эффективности ТЭС решается тем, что в предлагаемой схеме теплофикации используется парокомпрессионная теплонасосная установка. Благодаря наличию парокомпрессионной теплонасосной установки в схеме ТЭС осуществляется снижение температуры обратной сетевой воды на входе в сетевые подогреватели, в связи с этим снижается давление в отборах паровой турбины и растет выработка электрической мощности на тепловом потреблении, низкопотенциальное тепло обратной сетевой воды передается на подогрев прямой сетевой воды в конденсаторе ТНУ.The stated technical task of increasing the efficiency of thermal power plants is solved by the fact that the proposed heating scheme uses a vapor compression heat pump unit. Due to the presence of a vapor compression heat pump installation in the TPP scheme, the temperature of the return network water at the inlet to the network heaters is reduced, in this connection, the pressure in the steam turbine extraction is reduced and the generation of electric power for heat consumption is increased, the low-potential heat of the return network water is transferred to the heating of the direct network water in the condenser TNU.

Поставленная техническая задача повышения экологичности ТЭС заключается в повышений коэффициента использования теплоты топлива за счет использования теплонасосной установки для утилизации низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды.The stated technical task of increasing the environmental friendliness of thermal power plants is to increase the coefficient of heat of fuel due to the use of a heat pump unit for the utilization of low potential heat of return network water.

Благодаря наличию использования низкопотенциального тепла, увеличивается коэффициент использования теплоты топлива, растет эффективности использования органического топлива, применяющегося на ТЭС, и, как следствие повышается экологичность установки. Поставленная техническая задача улучшения покрытия графика потребления тепловой энергии заключается в использовании дополнительного источника тепловой энергии в схеме ТЭС, не относящегося к стороннему источнику типа пикового водогрейного котла. Благодаря наличию дополнительного источника теплоты в схеме ТЭС, снижается потребность использования сторонних источников подогрева сетевой воды, улучшается график покрытия потребности в тепловой энергии. Благодаря наличию возможности изменения температуры охлаждающей воды на входе в сетевые подогреватели, расширяется регулировочный диапазон работы ТЭС.Due to the use of low-grade heat, the coefficient of use of heat of fuel increases, the efficiency of use of fossil fuels used at thermal power plants increases, and as a result, the environmental friendliness of the installation increases. The stated technical task of improving the coverage of the thermal energy consumption schedule is to use an additional source of thermal energy in the TPP scheme, which is not a third-party source of the type of peak boiler. Due to the presence of an additional heat source in the TPP scheme, the need to use third-party sources of heating network water is reduced, and the schedule for covering the demand for thermal energy is improved. Due to the possibility of changing the temperature of cooling water at the inlet to the network heaters, the regulatory range of TPP operation is expanding.

Claims

A thermal power station containing at least one steam turbine with heating steam extraction, network heaters connected via a heated medium to the network pipe and connected via heating medium to the heating pipes, a peak hot water boiler, a heating network feed pipe connected to a return network water pipe to network heaters and a feedwater path including a turbine main condensate pipeline with regenerative low-pressure heaters and a feedwater pipe d water with regenerative preheaters high pressure, characterized in that the district heating circuit is provided with the vapor compression heat pump installation, connected to the inlet conduit feedback network water outlet - to the pipeline network to network water heaters.