RU129558U1

RU129558U1 - HEAT ELECTRIC STATION WITH HEAT PUMP INSTALLATION

Info

Publication number: RU129558U1
Application number: RU2012152411/06U
Authority: RU
Inventors: Валерий Дмитриевич Буров; Алексей Анатольевич Дудолин; Евгения Николаевна Олейникова; Сергей Михайлович Крашенинников
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2013-06-27

Abstract

1. Тепловая электрическая станция с теплонасосной установкой, содержащая по крайней мере одну паровую турбину, с отопительными отборами пара, схему теплофикации, содержащую сетевые подогреватели, включенные по нагреваемой среде в сетевой трубопровод, содержащий трубопровод прямой сетевой воды и трубопровод обратной сетевой воды, и подключенные по греющей среде к отопительным отборам, конденсатор, к которому подведены трубопроводы прямой и обратной технической воды, 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 технической воды, выходом к трубопроводу обратной сетевой воды.2. Тепловая электрическая станция по п.1, отличающаяся тем, что содержит парокомпрессионную теплонасосную установку, состоящую из последовательно соединенных элементов: испарителя теплонасосной установки (ТНУ), устройства повышения давления теплоносителя (компрессор, к компрессору присоединена газотурбинная установка (ГТУ) в качестве привода), конденсатора ТНУ, который подключен к трубопроводу, соединенного с трубопроводом подвода обратной сетевой воды, и устройства, понижающего давление (дросселирующего устройства).1. Thermal power plant with a heat pump installation, containing at least one steam turbine, with heating steam extraction, a heating circuit containing network heaters connected via a heated medium to a network pipe containing a direct network water pipe and a return network water pipe, and connected in the heating medium to the heating taps, a condenser to which the direct and reverse process water pipelines are connected, and a feed water path including a main condensate pipeline turbines with regenerative low-pressure heaters and a feedwater pipe with regenerative high-pressure heaters, characterized in that the heating circuit is equipped with a steam compression heat pump installation connected to the inlet to the return technical water pipe and to the return to the mains water pipe. 2. The thermal power station according to claim 1, characterized in that it contains a vapor compression heat pump installation consisting of series-connected elements: an evaporator of a heat pump installation (HPU), a device for increasing the pressure of the heat carrier (compressor, a gas turbine unit (GTU) is connected to the compressor as a drive), condenser TNU, which is connected to a pipeline connected to the pipeline supplying reverse network water, and a device that reduces the pressure (throttling device).

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.

Известны тепловые электрические станции - аналоги, содержащие паровую турбину с отопительными отборами пара, сетевые подогреватели, включенные по нагреваемой среде в сетевой трубопровод и подключенные по греющей среде к отопительным отборам, 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 (см. кн. Ионина А.А. и др. Теплоснабжение. - М.: Стройиздат, 1982, рис.12.2 на с.274 и описание к нему на с.274-276).Thermal power stations are known - analogues containing a steam turbine with heating steam extraction, network heaters connected via a heated medium to a network pipe and connected via a heating medium to heating pipes, a heating network feed pipe connected to a network pipe (return network water pipe) to the network heaters, and a feed water path including a turbine main condensate pipeline with regenerative low pressure heaters and a feed water pipe high pressure regenerative heaters (.. kN cm Ionina AA etc. Heating -.. M .: Stroyizdat, 1982, s.274 ris.12.2 on and description thereto on s.274-276).

Недостатком прототипа являются: наличие пикового водогрейного котла, снижающего эффективность работы тепловой электрической станции и регулировочный диапазон турбины, так как возможно регулирование только температуры прямой сетевой воды, и повышенные выбросы вредных оксидов в атмосферу. Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в повышении экономичности работы и повышении экологичности тепловых электрических станций (ТЭС), оптимизация покрытия графика потребления тепловой энергии и повышении маневренности установки.The disadvantage of the prototype are: the presence of a peak hot water boiler, which reduces the efficiency of the thermal power plant and the adjustment range of the turbine, since it is possible to regulate only the temperature of direct network water, and increased emissions of harmful oxides into the atmosphere. The technical problem solved by the invention is to increase the efficiency of work and increase the environmental friendliness of thermal power plants (TPP), optimize the coverage of the schedule of consumption of thermal energy and increase the maneuverability of the installation.

Технический результат, заключающийся в дополнительном подогреве прямой сетевой воды за счет отвода низкопотенциальной теплоты от обратной технической воды в теплонасосной установке и расширении регулировочного диапазона турбины за счет уменьшения доли отбора пара на сетевые подогреватели, достигается тем, что известная тепловая электрическая станция, содержащая по крайней мере одну паровую турбину с отопительными отборами пара, схему теплофикации, сетевые подогреватели, включенные по нагреваемой среде в сетевой трубопровод, содержащий трубопровод прямой сетевой воды и трубопровод обратной сетевой воды, и подключенные по греющей среде к отопительным отборам, конденсатор, к которому подведены трубопроводы прямой и обратной технической воды, и тракт питательной воды, включающий трубопровод основного конденсата турбины с регенеративным подогревателями низкого давления и трубопровод питательной воды с регенеративными подогревателями высокого давления, согласно полезной модели, снабжена парокомпрессионной тепловой установкой, подключенной входом к трубопроводу обратной технической воды, выходом к трубопроводу обратной сетевой воды.The technical result, which consists in additional heating of direct network water due to the removal of low potential heat from the return process water in the heat pump installation and the expansion of the control range of the turbine by reducing the proportion of steam withdrawal to the network heaters, is achieved by the fact that the known thermal power plant containing at least one steam turbine with heating steam extraction, heating circuit, network heaters, included in the network pipeline via the heated medium, containing the direct direct water supply pipeline and the return network water pipeline, and connected to the heating taps through the heating medium, the condenser, to which the direct and reverse process water pipelines are connected, and the feed water path, including the turbine main condensate pipeline with regenerative low pressure heaters and the feed pipe water with regenerative high-pressure heaters, according to a utility model, is equipped with a vapor compression heating unit connected to the pipeline inlet reverse process water, access to the pipeline return network water.

Кроме того, парокомпрессионная тепловая установка может быть выполнена состоящей из последовательно соединенных элементов: испарителя теплонасосной установки (ТНУ), устройства повышения давления теплоносителя (компрессор; к компрессору присоединена газотурбинная установка (ГТУ) в качестве привода), конденсатора ТНУ, и устройства понижающего давление (дросселирующего устройства).In addition, the vapor compression thermal installation can be made up of series-connected elements: an evaporator of a heat pump installation (ТНУ), a device for increasing the pressure of the coolant (compressor; a gas turbine unit (GTU) is connected to the compressor as a drive), a ТНУ condenser, and a pressure reducing device ( throttle device).

На чертеже изображена функциональная схема ТЭС с теплонасосной установкой.The drawing shows a functional diagram of a thermal power plant with a heat pump installation.

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, и конденсатор 6, к которому подключены трубопровод прямой технической воды 7 и обратной технической воды 8. К отборам турбины присоединены регенеративные подогреватели низкого давления 9 и регенеративные подогреватели высокого давления 10. К регенеративным подогревателям низкого давления 9 присоединен трубопровод основного конденсата турбины 11. К регенеративным подогревателям высокого давления 10 присоединен трубопровод питательной воды 12. Трубопровод подвода обратной сетевой воды (от потребителя) 4 соединен с трубопроводом 13 подвода обратной сетевой воды на сетевые подогреватели 3.Thermal power station, contains at least one steam turbine 1 with heating steam extraction 2, network heaters 3 connected via network water with an entrance to the pipeline 4 return network water and an outlet to the pipeline direct network water 5, and connected to the heating selection 2, and a condenser 6, to which a pipeline of direct process water 7 and reverse process water 8 is connected. Regenerative heaters of low pressure 9 and regenerative heaters of high pressure 10 are connected to the turbine extraction. To the regen proliferative heaters low pressure conduit 9 connected main condensate turbine 11. High pressure regenerative heaters 10 attached feedwater conduit 12. Conduit return water inlet (from the customer) 4 is connected to the feedback network water supply pipe 13 on the network heaters 3.

Схема теплофикации 14, включающая в себя по крайней мере сетевые подогреватели 3, снабжена парокомпрессионной теплонасосной установкой (ТНУ) 15, подключенной выходом к трубопроводу обратной сетевой воды 13, запитанный отбором из трубопровода технической воды после конденсатора 16.The heating circuit 14, which includes at least network heaters 3, is equipped with a steam compression heat pump unit (HPU) 15, connected to the output of the return network water pipe 13, powered by the selection of technical water from the pipeline after the condenser 16.

Парокомпрессионная теплонасосная установка 15 состоит из последовательно соединенных элементов: испарителя ТНУ 17, устройства повышения давления теплоносителя (компрессор) 18 (к компрессору присоединена газотурбинная установка (ГТУ) 19 в качестве привода), конденсатора ТНУ 20, который подключен к трубопроводу 21, соединенному с трубопроводом подвода обратной сетевой воды 13, и устройства понижающего давление (дросселирующего устройства) 22.The steam compression heat pump installation 15 consists of series-connected elements: an evaporator ТНУ 17, a device for increasing the pressure of the coolant (compressor) 18 (a gas turbine unit (ГТУ) 19 is connected to the compressor as a drive), a condenser ТНУ 20, which is connected to the pipe 21 connected to the pipeline supplying reverse network water 13, and a pressure reducing device (throttling device) 22.

Газотурбинная установка 19 состоит из газовой турбины 23, компрессора 24, который повышает давление воздуха 25, после чего воздух 26 подается в камеру сгорания 27, в которой сгорает подаваемый газ 28. Парогазовая смесь из камеры сгорания подается 29 в газовую турбину 23.The gas turbine installation 19 consists of a gas turbine 23, a compressor 24, which increases the air pressure 25, after which air 26 is supplied to the combustion chamber 27, in which the feed gas 28 is burned. The gas-vapor mixture from the combustion chamber is supplied 29 to the gas turbine 23.

К трубопроводу отвода подогретой в ТНУ сетевой воды 30 присоединен трубопровод 31 подвода сетевой воды в охладитель 32 уходящих газов ГТУ. Выход охладителя 32 присоединен по трубопроводу отвода сетевой воды 33. К испарителю 17 теплонасосной установки 15 присоединен трубопровод 34 отвода технической воды.A pipe 31 for supplying network water to the gas flue gas cooler 32 of the gas turbine unit is connected to the drain pipe of the network water heated in the HPU 30. The outlet of the cooler 32 is connected via a network water drain pipe 33. A pipe 34 of the industrial water drain is connected to the evaporator 17 of the heat pump installation 15.

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 техническая вода, поступающая от конденсатора 6 по трубопроводу 16, направляется в испаритель 17 теплонасосной установки 15, где происходит отвод низкопотенциальной теплоты от обратной технической воды. Парокомпрессионная теплонасосная установка состоит из испарителя ТНУ 17, компрессора 18, привода компрессора, в качестве которого служит ГТУ 19, конденсатора ТНУ 20 и дросселирующего устройства 21. Контур теплонасосоной установки замкнут, по контуру циркулирует хладагент. Низкопотенциальное тепло, отведенное в испарителе 17, передается хладагенту, циркулирующему по внутреннему контуру ТНУ, в процессе испарения. Хладагент в газообразном состоянии направляется в компрессор 18 ТНУ 15, где его давление и температура повышаются приводом компрессора, которым является ГТУ 19. Далее хладагент направляется в конденсатор ТНУ 20, где происходит отвод теплоты от хладагента сетевой воде, поступающей в конденсатор ТНУ 20 по трубопроводу 21. Хладагент в контуре ТНУ направляется на дросселирующее устройство 22 с целью восстановления первоначального давления и температуры. Цикл работы ТНУ осуществляется при наличии работы компрессора 18. Обратная сетевая вода, не используемая в испарителе 20 теплонасосной установки 15, по трубопроводу 13 направляется на сетевые подогреватели 3, где происходит ее подогрев паром отборов 2 паровой турбины ТЭС. Сетевая вода после сетевых подогревателей 3 направляется в трубопровод прямой сетевой воды 5. Сетевая вода после конденсатора 20 ТНУ 15 также направляется по трубопроводу 30 в трубопровод прямой сетевой воды 5, но с возможностью частичного отбора 31 на дополнительный подогрев в охладителе уходящих газов 32. Прямая сетевая вода 5 направляется к потребителю.Reverse process water coming from the condenser 6 through line 16 is directed to the evaporator 17 of the heat pump unit 15, where low-grade heat is removed from the return process water. The vapor compression heat pump installation consists of a ТНУ 17 evaporator, compressor 18, a compressor drive, which serves as ГТУ 19, ТНУ 20 condenser, and a throttling device 21. The heat pump installation is closed, the refrigerant circulates through the circuit. The low-grade heat removed in the evaporator 17 is transferred to the refrigerant circulating along the internal circuit of the HPU during the evaporation process. The refrigerant in a gaseous state is sent to the compressor 18 of the TNU 15, where its pressure and temperature are increased by the compressor drive, which is the gas turbine 19. Then the refrigerant is sent to the condenser of the TNU 20, where heat is removed from the refrigerant to the network water entering the condenser of the TNU 20 through the pipe 21 The refrigerant in the HPI circuit is directed to the throttling device 22 in order to restore the original pressure and temperature. The TNU operation cycle is carried out in the presence of compressor operation 18. Return network water that is not used in the evaporator 20 of the heat pump unit 15 is sent through pipeline 13 to the network heaters 3, where it is heated by steam from the taps 2 of the steam turbine of the TPP. The network water after the network heaters 3 is sent to the direct network water pipe 5. The network water after the condenser 20 of the ТНУ 15 is also directed through the pipeline 30 to the direct network water pipe 5, but with the possibility of partial selection 31 for additional heating in the flue gas cooler 32. Direct network water 5 is directed to the consumer.

Поставленная техническая задача повышения эффективности и маневренности ТЭС решается тем, что в предлагаемой схеме теплофикации используется Парокомпрессионная теплонасосная установка. Благодаря наличию парокомпрессионной теплонасосной установки в схеме ТЭС осуществляется частичная (либо полная) разгрузка сетевых подогревателей, в связи с чем снижаются отборы пара в паровой турбины и растет выработка электрической мощности.The stated technical task of increasing the efficiency and maneuverability of thermal power plants is solved by the fact that the proposed heating scheme uses a steam compression heat pump installation. Due to the presence of a vapor compression heat pump installation in the TPP scheme, partial (or full) unloading of the network heaters is carried out, in connection with which steam withdrawals to the steam turbine are reduced and electric power generation is growing.

Поставленная техническая задача улучшении покрытия графика потребления тепловой энергии решается использованием дополнительного источника тепловой энергии в схеме ТЭС, не относящегося к стороннему источнику типа пикового водогрейного котла.The stated technical task of improving the coverage of the heat energy consumption schedule is solved by using an additional source of thermal energy in the TPP scheme, which is not a third-party source of the type of peak boiler.

Поставленная техническая задача повышения экологичности ТЭС заключается в повышении коэффициента использования теплоты топлива за счет использования теплонасосной установки для утилизации низкопотенциальной теплоты обратной технической воды, за счет чего растет эффективность использования органического топлива, применяющегося на ТЭС, и, как следствие повышается экологичность установки.The stated technical task of increasing the environmental friendliness of TPPs is to increase the coefficient of heat use of fuel by using a heat pump unit to utilize low-grade heat of reverse process water, which increases the efficiency of using organic fuel used at TPPs and, as a result, increases the environmental friendliness of the installation.

Claims

1. Thermal power plant with a heat pump installation, containing at least one steam turbine, with heating steam extraction, a heating circuit containing network heaters connected via a heated medium to a network pipe containing a direct network water pipe and a return network water pipe, and connected in the heating medium to the heating taps, a condenser to which the direct and reverse process water pipelines are connected, and a feed water path including a main condensate pipeline turbines with regenerative low-pressure heaters and a feedwater pipe with regenerative high-pressure heaters, characterized in that the heating circuit is equipped with a steam compression heat pump installation connected to the inlet to the return technical water pipe and to the return to the mains water pipe.

2. Thermal power station according to claim 1, characterized in that it contains a vapor compression heat pump installation consisting of series-connected elements: an evaporator of a heat pump installation (HPU), a device for increasing the pressure of the heat carrier (compressor, a gas turbine unit (GTU) is connected to the compressor as a drive ), a condenser ТНУ, which is connected to the pipeline connected to the pipeline for supplying reverse network water, and a device that reduces the pressure (throttling device).