RU138055U1

RU138055U1 - MANEUVERED STEAM-GAS INSTALLATION WITH MULTIFUNCTIONAL VAPOR DISTRIBUTION NODES

Info

Publication number: RU138055U1
Application number: RU2013149312/06U
Authority: RU
Inventors: Георг Давидович Авруцкий; Михаил Васильевич Лазарев; Александр Сергеевич Соболев; Алексей Сергеевич Петраков
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2014-02-27

Abstract

1. Маневренная парогазовая установка, содержащая две соединенные каждая со своим электрогенератором газотурбинные установки, два котла-утилизатора, каждый из которых сообщен на входе с выхлопом соответствующей газотурбинной установки, а на выходе - с отдельной дымовой трубой, соединенную со своим электрогенератором главную паровую турбину с цилиндрами высокого, среднего и низкого давления, расположенную в компоновочном отношении между указанными газотурбинными установками, а также со стороны каждого котла-утилизатора питательный насос с приводом от вспомогательной паровой турбины, систему промежуточного перегрева пара с холодной и горячей нитками и по меньшей мере два быстродействующих редукционно-охладительных устройства, отличающаяся тем, что со стороны каждого из котлов-утилизаторов она дополнительно содержит многофункциональный парораспределительный узел высокого давления, выполненный с тремя паровыми отводами, один из которых подключен через стопорно-регулирующий клапан ко входу цилиндра высокого давления главной паровой турбины, второй - через быстродействующее редукционно-охладительное устройство к холодной нитке системы промежуточного перегрева пара, а третий - через стопорно-регулирующий клапан ко входу вспомогательной паровой турбины привода питательного насоса.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что выхлоп каждой газотурбинной установки через шиберный затвор дополнительно соединен байпасным газоходом с дымовой трубой соответствующего котла-утилизатора.1. A maneuverable gas-vapor plant, comprising two gas turbine units each connected to its own electric generator, two waste heat boilers, each of which is communicated at the inlet with the exhaust of the corresponding gas turbine unit, and at the outlet, with a separate chimney, connected to its main generator, the main steam turbine with high, medium and low pressure cylinders, located in the layout relation between the indicated gas turbine units, as well as on the side of each waste heat boiler os driven by an auxiliary steam turbine, an intermediate steam overheating system with cold and hot threads and at least two high-speed reduction and cooling devices, characterized in that, on the side of each of the recovery boilers, it additionally contains a multi-function high-pressure steam distribution unit made with three steam outlets, one of which is connected through a stop-control valve to the inlet of the high pressure cylinder of the main steam turbine, the second through a quick stvuyuschee-reducing cooling apparatus for thread cold reheat steam system, and the third - the retaining-regulating valve to the input of the auxiliary steam turbine nutrient nasosa.2. Installation according to claim 1, characterized in that the exhaust of each gas turbine installation through a slide gate is additionally connected by a bypass duct to the chimney of the corresponding recovery boiler.

Description

Область использованияArea of use

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована при разработке маневренных парогазовых установок (ПГУ), в том числе с теплофикационными паровыми турбинами (ПТ).The utility model relates to a power system and can be used in the development of maneuverable combined-cycle plants (CCGT), including with cogeneration steam turbines (PT).

Уровень техникиState of the art

Известна принятая в качестве прототипа заявляемой полезной модели маневренная ПГУ, содержащая две соединенные каждая со своим электрогенератором (ЭГ) газотурбинные установки (ГТУ), два котла-утилизатора (КУ), каждый из которых сообщен на входе с выхлопом соответствующей ГТУ, а на выходе - с отдельной дымовой трубой, соединенную со своим ЭГ главную ПТ с цилиндрами высокого, среднего и низкого давления (ЦВД, ЦСД, ЦНД), расположенную в компоновочном отношении между указанными ГТУ, а также со стороны каждого КУ питательный насос (ПН) с приводом от вспомогательной ПТ, систему промежуточного перегрева пара с холодной и горячей нитками и по меньшей мере два быстродействующих редукционно-охладительных устройства (БРОУ) (Мельников Ю.В., Мошкарин А.В. Анализ работы блоков ПГУ-325 на частичных нагрузках // Труды Ивановского Государственного Энергетического Университета им. В.И. Ленина, вып. IX, «Повышение эффективности работы энергосистем», 2009 г, с. 36-43).Known maneuverable CCGT adopted as a prototype of the claimed utility model, comprising two gas turbine units (GTU), each connected to its own electric generator (EG), two waste heat boilers (KU), each of which is communicated at the inlet with the exhaust of the corresponding GTU, and at the output - with a separate chimney, connected to its EG main transformer with high, medium and low pressure cylinders (CVP, TsSD, TsND), located in the layout relation between the specified gas turbines, and also from each KU the feed pump (PN) driven by auxiliary PT, a system of intermediate superheating of steam with cold and hot threads and at least two high-speed reduction and cooling devices (BROU) (Melnikov Yu.V., Moshkarin A.V. Analysis of the operation of PGU-325 units at partial loads // Transactions of Ivanovsky VI Lenin State Energy University, issue IX, “Improving the efficiency of energy systems”, 2009, p. 36-43).

К недостаткам технического решения согласно указанному прототипу следует отнести неспособность оперативного набора или сброса электрической нагрузки и небольшой регулировочный диапазон ее изменения из-за низких маневренных качеств (высокой степени инерционности) элементов КУ и паропроводов.The disadvantages of the technical solution according to the specified prototype include the inability to quickly dial or discharge electrical load and the small adjustment range of its change due to low maneuverability (high inertia) of the elements of the boiler and steam pipelines.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Задачей полезной модели является повышение маневренности ПГУ без существенного снижения экономичности, а достигаемым техническим результатом - обеспечение оперативного набора или сброса электрической нагрузки и расширение регулировочного диапазона.The objective of the utility model is to increase the maneuverability of CCGT without a significant reduction in efficiency, and the technical result achieved is the provision of operational recruitment or discharge of electrical load and the expansion of the regulatory range.

Решение указанной задачи и достижение указанных технических результатов обеспечиваются тем, что маневренная ПГУ, содержащая две соединенные каждая со своим ЭГ ГТУ, два КУ, каждый из которых сообщен на входе с выхлопом соответствующей ГТУ, а на выходе - с отдельной дымовой трубой, соединенную со своим ЭГ главную ПТ с ЦВД, ЦСД и ЦНД, расположенную в компоновочном отношении между указанными ГТУ, а также со стороны каждого КУ ПН с приводом от вспомогательной ПТ, систему промежуточного перегрева пара с холодной и горячей нитками и по меньшей мере два БРОУ, согласно полезной модели со стороны каждого из КУ она дополнительно содержит многофункциональный парораспределительный узел высокого давления, выполненный с тремя паровыми отводами, один из которых подключен через стопорно-регулирующий клапан (СРК) ко входу ЦВД главной ПТ, второй - через БРОУ к холодной нитке системы промежуточного перегрева пара, а третий - через СРК ко входу вспомогательной ПТ привода ПН. При этом выхлоп каждой ГТУ через шиберный затвор дополнительно соединен байпасным газоходом с дымовой трубой соответствующего КУ.The solution of this problem and the achievement of the indicated technical results are ensured by the fact that a maneuverable CCGT unit containing two gas turbines connected each to its own EG, two gas compressor units, each of which is communicated at the inlet with the exhaust of the corresponding gas turbine unit, and at the outlet with a separate chimney connected to its own EG is the main substation with CVP, DAC and TsND located in the layout relation between the indicated gas turbines, as well as from the side of each KU PN with a drive from the auxiliary transformer substation, the system of intermediate superheating of steam with cold and hot threads and at least two BROWS, according to the utility model from each of the control units, it additionally contains a multifunctional high-pressure steam distribution unit made with three steam bends, one of which is connected through the stop-control valve (СРК) to the input of the main high-pressure converter, and the second through the BROU to the cold the thread of the intermediate steam overheating system, and the third through the SRK to the input of the auxiliary PT drive PN. At the same time, the exhaust of each gas turbine unit through the slide gate is additionally connected by the bypass duct to the chimney of the corresponding boiler.

Причинно-следственная связь между отличительными признаками полезной модели и достигаемым техническим результатом состоит в том, что ПТ привода обоих ПН обеспечивают охлаждение КУ при работе ПГУ в режимах провала электрической нагрузки, а также останове главной ПТ. При этом все подводящие паропроводы острого пара и пара промежуточного перегрева прогреваются, что улучшает маневренные характеристики всего энергоблока.A causal relationship between the distinguishing features of the utility model and the achieved technical result is that the drive drives of both fire engines provide cooling for the CC when the CCGT is operating in failure modes of the electric load, as well as the main PT stops. At the same time, all inlet steam pipelines of acute steam and intermediate overheating steam are heated up, which improves the maneuverability characteristics of the entire power unit.

Соединение выхлопа ПГУ байпасным газоходом через шиберный затвор выхлоп каждой ГТУ с дымовой трубой соответствующего КУ позволяет увеличить регулировочный диапазон работы энергоблока за счет обеспечения возможности работы ГТУ при отключенной главной ПТ.The connection of the CCGT exhaust with a bypass gas duct through the gate valve, the exhaust of each gas turbine unit with the chimney of the corresponding KU allows to increase the adjustment range of the power unit operation due to the possibility of gas turbine unit operation when the main main unit is switched off.

Краткое описание чертежаBrief Description of the Drawing

На чертеже изображен один из возможных примеров принципиальной тепловой схемы маневренной ПГУ согласно полезной модели.The drawing shows one of the possible examples of the principle thermal scheme of the maneuverable CCGT according to the utility model.

Условные обозначения элементов схемыSymbols of circuit elements

ГТУ - газотурбинная установка,GTU - gas turbine unit,

КУ - котел-утилизатор,KU - waste heat boiler,

ПН - питательный насос;PN - feed pump;

ПТ - паровая турбина,PT - steam turbine,

ЦВД - цилиндр высокого давления,CVP - high pressure cylinder,

ЦСД - цилиндр среднего давления,CSD - medium pressure cylinder,

ЦНД - цилиндр низкого давления,Low pressure cylinder - low pressure cylinder,

ЭГ - электрогенератор,EG - electric generator,

Перечень позиций чертежаList of drawing items

1.1, 1.2 - ГТУ; 2.1, 2.2 - ЭГ ГТУ; 3.1, 3.2 - КУ; 4.1, 4.2 - дымовая труба; 5.1 - ЦВД; 5.2 - ЦСД; 5.3 - ЦНД; 5.4 - конденсатор главной ПТ; 5.5 - общий валопровод; 6 - ЭГ главной ПТ; 7.1, 7.2 - паропроводы острого пара; 8.1, 8.2 - парогенерирующая система КУ; 9.1, 9.2 - ПН; 10.1, 10.2 - вспомогательная ПТ привода ПН; 11.1, 11.2, 12.1, 12.2 - холодная и горячая нитки системы промежуточного перегрева пара; 13.1, 13.2 - многофункциональный парораспределительный узел высокого давления; 14.1, 14.2, 15.1, 15.2, 16.1, 16.2 - отводы парораспределительного узла; 17.1, 17.2 - СРК на входе в ЦВД главной ПТ; 18.1, 18.2 - БРОУ к холодной нитке системы промежуточного перегрева; 19.1, 19.2 - СРК на входе вспомогательной ПТ; 20.1, 20.2 - дренажный трубопровод от парораспределительного узла; 21.1, 21.2 - СРК среднего давления на горячих нитках промежуточного перегрева пара; 22.1, 22.2 - БРОУ среднего давления на тех же нитках; 23.1, 23.2 - шиберный затвор на байпасном газоходе; 24.1, 24.2 - байпасный газоход в обход КУ.1.1, 1.2 - GTU; 2.1, 2.2 - EG GTU; 3.1, 3.2 - KU; 4.1, 4.2 - chimney; 5.1 - CVP; 5.2 - DAC; 5.3 - LPC; 5.4 - capacitor of the main PT; 5.5 - common shaft line; 6 - EG of the main Fri; 7.1, 7.2 - steam pipelines of sharp steam; 8.1, 8.2 - steam generating system KU; 9.1, 9.2 - PN; 10.1, 10.2 - auxiliary PT drive PN; 11.1, 11.2, 12.1, 12.2 - cold and hot threads of the system of intermediate steam overheating; 13.1, 13.2 - multifunctional steam distribution unit of a high pressure; 14.1, 14.2, 15.1, 15.2, 16.1, 16.2 - taps of the steam distribution unit; 17.1, 17.2 - SRK at the entrance to the CVP of the main Fri; 18.1, 18.2 - BROW to a cold thread of an intermediate overheating system; 19.1, 19.2 - IBS at the entrance of the auxiliary PT; 20.1, 20.2 - drainage pipeline from the steam distribution unit; 21.1, 21.2 - SRK medium pressure on the hot strings of intermediate steam overheating; 22.1, 22.2 - BROW medium pressure on the same threads; 23.1, 23.2 - slide gate on the bypass gas duct; 24.1, 24.2 - bypass gas duct bypassing the control unit.

Подробное описание полезной моделиDetailed description of utility model

Маневренная парогазовая установка согласно полезной модели содержит две ГТУ 1.1, 1.2, соединенные каждая со своим ЭГ 2.1, 2.2; два КУ 3.1, 3.2, каждый из которых сообщен на входе с выхлопом соответствующей ГТУ, а на выходе - с отдельной дымовой трубой 4.1, 4.2 и главную ПТ с ЦВД 5.1, ЦСД 5.2, ЦНД 5.3 и конденсатором 5.4 пара. В компоновочном отношении ПТ расположена между ГТУ 1.1 и ГТУ 1.2. Валы роторов ЦВД 5.1, ЦСД 5.2 и ЦНД 5.3 объединены муфтовыми соединениями (не показаны) в общий валопровод 5.5, соединенный с отдельным ЭГ 6. Вход ЦВД 5.1 соединен паропроводами 7.1 и 7.2 острого пара с выходами парогенерирующих систем 8.1, 8.2, входящих в состав соответствующих КУ 3.1, 3.2 и включающих в себя испарительные поверхности, барабаны нескольких давлений и пароперегреватели (не показаны). Со стороны каждого КУ 3.1, КУ 3.2 установлены ПН 9.1, 9.2 с приводом от вспомогательных турбин 10.1, 10.2. ПГУ оборудована системой промежуточным перегревом пара с холодной и горячей нитками соответственно 11.1, 11.2 и 12.1, 12.2. Кроме того, со стороны каждого из КУ 3.1, 3.2 ПГУ дополнительно содержит многофункциональный парораспределительный узел в виде вертикально расположенного коллектора 13.2 высокого давления с тремя паровыми отводами 14.1, 14.2, 15.1, 16.1, 16.2, причем отвод 16.1, 16.2 подключен через СРК 17.1, 17.2 высокого давления ко входу ЦВД 5.1 главной ПТ, отвод 14.1, 14.2 - через БРОУ 18.1, 18.2 - к холодной нитке 11.1, 11.2 системы промежуточного перегрева пара, что нужно для прогрева системы промежуточного перегрева перед пуском установки из горячего резерва, а отвод 15.1, 15.2 - через СРК 19.1, 19.2 ко входу вспомогательной ПТ 10.1, 10.2 привода ПН 9.1, 9.2. К нижней части коллектора 13.1, 13.2 многофункционального парораспределительного узла подключен дренажный трубопровод 20.1, 20.2, отводящий скапливающуюся воду в дренаж или в конденсатор 5.4 главной ПТ. На паропроводах горячих ниток 12.1, 12.2 системы промежуточного перегрева установлены СРК 21.1, 21.2 и БРОУ 22.1, 22.2 среднего давления. Выхлоп каждой ГТУ 1.1,1.2 через шиберный затвор 23.1, 23.2 дополнительно соединен байпасным газоходом 24.1, 24.2 с дымовой трубой 4.1, 4.2 в обход соответствующего КУ. Выхлоп ЦСД 5.2 соединен перепускными трубопроводами с ЦНД 5.3, из которого пар по трубам 25.1, 25.2 поступает в конденсатор основной турбины 5.4, куда направляются все дренажи и пар от приводных турбин 10.1, 10.2. Вода из конденсатора 5.4 через конденсатные 26.1, 26.2 и питательные 9.1, 9.2 насосы по трубам 27.1, 27.2 поступает в котлы-утилизаторы 3.1, 3.2. На линиях 28.1, 28.2 после ГТ установлены шибера 23.1, 23.2 позволяющие байпасировать дымовые газы по трубопроводам 24.1, 24.2 в обвод котлов-утилизаторов в дымовые трубы 4.1, 4.2.The maneuverable combined-cycle plant according to the utility model contains two gas turbines 1.1, 1.2, each connected to its own EG 2.1, 2.2; two KU 3.1, 3.2, each of which is communicated at the inlet with the exhaust of the corresponding gas turbine, and at the outlet with a separate chimney 4.1, 4.2 and the main transformer with CVP 5.1, TsSD 5.2, TsND 5.3 and a 5.4 steam condenser. In terms of layout, the PT is located between GTU 1.1 and GTU 1.2. The shafts of the rotors TsVD 5.1, TsSD 5.2 and TsND 5.3 are connected by coupling joints (not shown) into a common shaft 5.5, connected to a separate EG 6. The input of TsVD 5.1 is connected by steam pipelines 7.1 and 7.2 of sharp steam with the outputs of the steam generating systems 8.1, 8.2, which are part of the corresponding KU 3.1, 3.2 and including evaporative surfaces, multi-pressure drums and superheaters (not shown). On the part of each KU 3.1, KU 3.2, PN 9.1, 9.2 are installed with a drive from auxiliary turbines 10.1, 10.2. The CCGT unit is equipped with an intermediate steam overheating system with cold and hot threads, respectively 11.1, 11.2 and 12.1, 12.2. In addition, on the part of each of KU 3.1, 3.2, the CCGT unit additionally contains a multifunctional steam distribution unit in the form of a vertically located high-pressure manifold 13.2 with three steam branches 14.1, 14.2, 15.1, 16.1, 16.2, and branch 16.1, 16.2 is connected via SRK 17.1, 17.2 high pressure to the inlet of CVP 5.1 of the main ПТ, branch 14.1, 14.2 - through BROU 18.1, 18.2 - to the cold thread 11.1, 11.2 of the intermediate steam overheating system, which is necessary for heating the intermediate overheating system before starting the unit from the hot reserve, and the outlet 15.1, 15.2 - via SRK 19.1, 19.2 to about the input of auxiliary ПТ 10.1, 10.2 of the drive ПН 9.1, 9.2. A drain pipe 20.1, 20.2 is connected to the bottom of the manifold 13.1, 13.2 of the multifunctional steam distribution unit, which discharges accumulated water into the drain or into the condenser 5.4 of the main transformer substation. On the steam pipelines of the hot strings 12.1, 12.2 of the intermediate overheating system, medium pressure SRK 21.1, 21.2 and BROU 22.1, 22.2 are installed. The exhaust of each gas turbine unit 1.1.1.2 through the slide gate 23.1, 23.2 is additionally connected bypass gas duct 24.1, 24.2 to the chimney 4.1, 4.2, bypassing the corresponding boiler. The exhaust of the DPS 5.2 is connected by bypass pipelines to the LPC 5.3, from which the steam flows through the pipes 25.1, 25.2 to the condenser of the main turbine 5.4, where all the drains and steam from the drive turbines 10.1, 10.2 go. Water from condenser 5.4 through condensate 26.1, 26.2 and feed pumps 9.1, 9.2 pumps through pipes 27.1, 27.2 goes to waste heat boilers 3.1, 3.2. On the lines 28.1, 28.2 after the GT, there are installed gates 23.1, 23.2 that allow bypassing the flue gases through pipelines 24.1, 24.2 to the bypass of the waste heat boilers to chimneys 4.1, 4.2.

Для малорасходных режимов предусмотрены байпасы питательных насосов 29.1, 29.2. Приводные турбины 10.1, 10.2 соединены между собой и со своими питательными насосами 9.1, 9.2 общим валопроводом 30.For low consumption modes, bypasses of the feed pumps 29.1, 29.2 are provided. The drive turbines 10.1, 10.2 are interconnected and with their feed pumps 9.1, 9.2 by a common shaft 30.

Работа маневренной парогазовой установкиOperation of a maneuverable combined-cycle plant

ПГУ согласно полезной модели работает следующим образом. Для участия в графике покрытия электрической нагрузки необходим широкий диапазон работы энергоблока. В период провала нагрузки тепловая схема ПГУ согласно полезной модели позволяет разгрузить обе газовые турбины и отключить паровую турбину по пару, сохранив при этом температуру подводящих паропроводов 7.1, 7.2 острого пара путем пропускания его через БРОУ 18.1, 18.2 в холодные нитки 11.1 11.2 системы промежуточного перегрева пара и во вспомогательные ПТ 10.1, 10.2 привода ПН 9.1, 9.2, подающих питательную воду на охлаждение КУ 3.1, 3.2. Данная тепловая схема предусматривает возможность разгрузки энергоблока до технологического минимума ГТУ. Это осуществляется путем отключения одной из ГТУ 1.1, 1.2 с полным перекрытием подачи в оба КУ выхлопных газов из работающей ГТУ и сброса их через байпасный газоход 24.1, 24.2 в дымовую трубу 4.1, 4.2.CCGT according to the utility model works as follows. To participate in the electric load coverage schedule, a wide range of power unit operation is required. During a load failure period, the CCGT thermal scheme, according to a utility model, allows to unload both gas turbines and turn off the steam turbine in pairs, while maintaining the temperature of the incoming steam pipelines 7.1, 7.2 of sharp steam by passing it through BROU 18.1, 18.2 into cold threads 11.1 11.2 of the intermediate steam overheating system and in auxiliary ПТ 10.1, 10.2 drives ПН 9.1, 9.2, supplying feed water for cooling КУ 3.1, 3.2. This thermal scheme provides for the possibility of unloading a power unit to the technological minimum of a gas turbine. This is done by shutting down one of the gas turbines 1.1, 1.2 with a complete shutdown of the supply of exhaust gases from the working gas turbines to both gas turbines and dumping them through the bypass duct 24.1, 24.2 into the chimney 4.1, 4.2.

Claims

1. A maneuverable gas-vapor plant, comprising two gas turbine units each connected to its own electric generator, two waste heat boilers, each of which is communicated at the inlet with the exhaust of the corresponding gas turbine unit, and at the outlet, with a separate chimney, connected to its main generator, the main steam turbine with high, medium and low pressure cylinders, located in the layout relation between the indicated gas turbine units, as well as on the side of each waste heat boiler os driven by an auxiliary steam turbine, an intermediate steam overheating system with cold and hot threads and at least two high-speed reduction and cooling devices, characterized in that, on the side of each of the recovery boilers, it additionally contains a multi-function high-pressure steam distribution unit made with three steam outlets, one of which is connected through a stop-control valve to the inlet of the high pressure cylinder of the main steam turbine, the second through a quick stvuyuschee-reducing cooling apparatus for thread cold reheat steam system, and the third - the retaining-regulating valve to the input of the auxiliary steam turbine driving feedwater pump.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the exhaust of each gas turbine installation through a slide gate is additionally connected by a bypass duct to the chimney of the corresponding recovery boiler.