RU146397U1

RU146397U1 - HEAT ELECTRIC STATION

Info

Publication number: RU146397U1
Application number: RU2014118386/06U
Authority: RU
Inventors: Айрат Маратович Гафуров
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2014-10-10

Abstract

1. Тепловая электрическая станция, включающая последовательно соединенные паровую турбину, конденсатор паровой турбины и конденсатный насос конденсатора паровой турбины, а также основной электрогенератор, соединенный с паровой турбиной, которая соединена по греющей среде с верхним и нижним сетевыми подогревателями, включенными по нагреваемой среде между подающим и обратным трубопроводами сетевой воды, отличающаяся тем, что в нее введены конденсационная установка, содержащая последовательно соединенные паровую турбину с производственным отбором пара, имеющую электрогенератор, конденсатор паровой турбины с производственным отбором пара и конденсатный насос конденсатора паровой турбины с производственным отбором пара, а также тепловой двигатель с замкнутым контуром циркуляции, работающий по органическому циклу Ренкина, при этом замкнутый контур циркуляции теплового двигателя выполнен в виде контура с низкокипящим рабочим телом, содержащим турбодетандер с электрогенератором, теплообменник-конденсатор, включенный по нагреваемой средев обратный трубопровод сетевой воды после нижнего сетевого подогревателя, и конденсатный насос, причем выход конденсатного насоса соединен по нагреваемой среде с входом конденсатора паровой турбины с производственным отбором пара, выход конденсатора паровой турбины с производственным отбором пара соединен по нагреваемой среде с входом турбодетандера, выход турбодетандера соединен по греющей среде с теплообменником-конденсатором, выход которого соединен по нагреваемой среде с входом конденсатного насоса, образуя замкнутый контур охлаждения.2. Тепловая электри�1. Thermal power station, including a series-connected steam turbine, a steam turbine condenser and a condensate pump of a steam turbine condenser, as well as a main electric generator connected to a steam turbine, which is connected via a heating medium to the upper and lower network heaters connected via a heated medium between the supply and return pipelines of network water, characterized in that a condensing unit is introduced into it, comprising a steam turbine connected in series to the production steam extraction having an electric generator, a steam turbine condenser with production steam extraction and a condenser pump of a steam turbine condenser with production steam extraction, as well as a closed-loop heat engine operating on the organic Rankine cycle, while the closed loop of the heat engine circulation is made in the form circuit with a low-boiling working fluid containing a turboexpander with an electric generator, a heat exchanger-condenser connected via a network return heating water after the bottom network heater, and a condensate pump, the condensate pump output being connected via a heated medium to the steam turbine condenser inlet with production steam extraction, the steam turbine condenser output and production steam taking-off connected through a heated medium to the turbine expander inlet, the turbine expander output is connected via a heating environment with a heat exchanger-condenser, the output of which is connected via a heated medium to the inlet of the condensate pump, forming a closed cooling circuit. 2. Thermal Electric

Description

Полезная модель относится к области энергетики и может быть использована на тепловых электрических станциях (ТЭС) при утилизации высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора для дополнительной выработки электрической энергии.The utility model relates to the field of energy and can be used at thermal power plants (TPPs) for the utilization of high potential heat of production steam for additional generation of electric energy.

Прототипом является тепловая электрическая станция, содержащая теплофикационную турбину с отопительными отборами пара, подающий и обратный трубопроводы теплосети, сетевые подогреватели, включенные по нагреваемой среде между подающим и обратным трубопроводами теплосети и подключенные по греющей среде к отопительным отборам, теплонасосную установку с испарителем, включенным в обратный трубопровод теплосети перед нижним сетевым подогревателем, и конденсатором, при этом конденсатор теплонасосной установки включен в обратный трубопровод теплосети между нижним и верхним сетевыми подогревателями (патент RU №2275512, МПК F01K 17/02, 27.04.2006).The prototype is a thermal power plant containing a cogeneration turbine with heating steam extraction, supply and return pipelines of the heating network, network heaters connected via a heated medium between the supply and return pipelines of the heating network and connected via heating medium to the heating selection, heat pump installation with an evaporator included in the return the heating pipeline in front of the lower network heater and the condenser, while the condenser of the heat pump installation is included in the return pipe heating water between the lower and upper network heaters (patent RU No. 2275512, IPC F01K 17/02, 04/27/2006).

Основным недостатком прототипа является относительно низкий коэффициент полезного действия ТЭС по выработке электрической энергии, обусловленный затратами электрической мощности на привод теплонасосной установки.The main disadvantage of the prototype is the relatively low efficiency of TPPs for the generation of electric energy, due to the cost of electric power to drive the heat pump installation.

Задачей полезной модели является повышение коэффициента полезного действия ТЭС за счет исключения затрат электрической мощности на привод теплонасосной установки и дополнительной выработки электрической энергии.The objective of the utility model is to increase the efficiency of TPPs by eliminating the cost of electric power to drive a heat pump installation and additional generation of electric energy.

Технический результат достигается тем, что в тепловую электрическую станцию, включающую последовательно соединенные паровую турбину, конденсатор паровой турбины и конденсатный насос конденсатора паровой турбины, а также основной электрогенератор, соединенный с паровой турбиной, которая соединена по греющей среде с верхним и нижним сетевыми подогревателями, включенными по нагреваемой среде между подающим и обратным трубопроводами сетевой воды, согласно настоящей полезной модели, введены конденсационная установка, содержащая последовательно соединенные паровую турбину с производственным отбором пара, имеющую электрогенератор, конденсатор паровой турбины с производственным отбором пара и конденсатный насос конденсатора паровой турбины с производственным отбором пара, а также тепловой двигатель с замкнутым контуром циркуляции, работающий по органическому циклу Ренкина, при этом замкнутый контур циркуляции теплового двигателя выполнен в виде контура с низкокипящим рабочим телом, содержащим турбодетандер с электрогенератором, теплообменник-конденсатор, включенный по нагреваемой среде в обратный трубопровод сетевой воды после нижнего сетевого подогревателя, и конденсатный насос, причем выход конденсатного насоса соединен по нагреваемой среде с входом конденсатора паровой турбины с производственным отбором пара, выход конденсатора паровой турбины с производственным отбором пара соединен по нагреваемой среде с входом турбодетандера, выход турбодетандера соединен по греющей среде с теплообменником-конденсатором, выход которого соединен по нагреваемой среде с входом конденсатного насоса, образуя замкнутый контур охлаждения.The technical result is achieved by the fact that in a thermal power station including a series-connected steam turbine, a steam turbine condenser and a condensate pump of a steam turbine condenser, as well as a main electric generator connected to a steam turbine, which is connected via heating medium to the upper and lower network heaters included according to the present utility model, a condensation unit containing the last a steam turbine with a production steam extraction having an electric generator, a steam turbine condenser with a production steam and a condenser pump of a steam turbine condenser with a production steam, as well as a closed-loop heat engine operating on the organic Rankine cycle, while the circulation is closed the heat engine is made in the form of a circuit with a low boiling fluid containing a turboexpander with an electric generator, a heat exchanger-condenser, is included a condensate pump, connected via a heated medium to a return line of the network water, and a condensate pump, the output of the condensate pump being connected via a heated medium to the input of a steam turbine condenser with production steam extraction, the output of a steam turbine condenser with a production sampling of steam is connected via a heated medium to the input turbo-expander, the output of the turbo-expander is connected via a heating medium to a heat exchanger-condenser, the output of which is connected via a heated medium to the inlet of the condensate pump, azuya closed cooling circuit.

В качестве низкокипящего рабочего тела используют сжиженный этанол C₂H₆O.As a low-boiling working fluid, liquefied ethanol C ₂ H ₆ O is used.

Таким образом, технический результат достигается за счет утилизации высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора из паровой турбины с производственным отбором пара для дополнительной выработки электрической энергии, которую осуществляют путем нагрева в конденсаторе паровой турбины с производственным отбором пара низкокипящего рабочего тела (сжиженного этанола C₂H₆O) теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина.Thus, the technical result is achieved by utilizing the high potential heat of production steam from a steam turbine with production steam extraction to additionally generate electric energy, which is carried out by heating a low-boiling working fluid (liquefied ethanol C ₂ H ₆ O in the condenser of a steam turbine ) closed-circuit heat engine operating on the organic Rankine cycle.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена предлагаемая тепловая электрическая станция, имеющая тепловой двигатель с теплообменником-конденсатором и конденсационную установку.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows the proposed thermal power plant having a heat engine with a heat exchanger-condenser and a condensing unit.

На чертеже цифрами обозначены:In the drawing, the numbers indicate:

1 - паровая турбина,1 - steam turbine,

2 - конденсатор паровой турбины,2 - condenser of a steam turbine,

3 - конденсатный насос конденсатора паровой турбины,3 - condensate pump condenser of a steam turbine,

4 - основной электрогенератор,4 - the main generator

5 - тепловой двигатель с замкнутым контуром циркуляции,5 - heat engine with a closed circuit,

6 - турбодетандер,6 - turboexpander,

7 - электрогенератор,7 - electric generator,

8 - теплообменник-конденсатор,8 - heat exchanger-condenser,

9 - конденсатный насос,9 - condensate pump,

10 - верхний сетевой подогреватель,10 - upper network heater,

11 - нижний сетевой подогреватель,11 - lower network heater,

12 - подающий трубопровод сетевой воды,12 - supply pipe network water,

13 - обратный трубопровод сетевой воды,13 - return pipe network water,

14 - конденсационная установка,14 - condensation installation,

15 - паровая турбина с производственным отбором пара,15 - steam turbine with production steam extraction,

16 - электрогенератор паровой турбины с производственным отбором пара,16 - electric generator of a steam turbine with production steam extraction,

17 - конденсатор паровой турбины с производственным отбором пара,17 - condenser of a steam turbine with production steam extraction,

18 - конденсатный насос конденсатора паровой турбины с производственным отбором пара.18 is a condensate pump of a condenser of a steam turbine with production steam extraction.

Тепловая электрическая станция включает последовательно соединенные паровую турбину 1, конденсатор 2 паровой турбины и конденсатный насос 3 конденсатора паровой турбины, а также основной электрогенератор 4, соединенный с паровой турбиной 1, которая соединена по греющей среде с верхним 10 и нижним 11 сетевыми подогревателями, включенными по нагреваемой среде между подающим 12 и обратным 13 трубопроводами сетевой воды.The thermal power plant includes a series-connected steam turbine 1, a steam turbine condenser 2 and a condenser pump 3 of the steam turbine condenser, as well as a main electric generator 4 connected to the steam turbine 1, which is connected via heating medium to the upper 10 and lower 11 network heaters connected via heated medium between the supply 12 and return 13 pipelines of network water.

Отличием предлагаемой тепловой электрической станции является то, что в нее введены конденсационная установка 14 и тепловой двигатель 5 с замкнутым контуром циркуляции, работающий по органическому циклу Ренкина.The difference of the proposed thermal power plant is that a condensing unit 14 and a heat engine 5 with a closed circulation loop, operating on the organic Rankine cycle, are introduced into it.

Конденсационная установка 14 содержит последовательно соединенные паровую турбину 15 с производственным отбором пара, имеющую электрогенератор 16, конденсатор 17 паровой турбины с производственным отбором пара и конденсатный насос 18 конденсатора паровой турбины с производственным отбором пара.The condensing unit 14 comprises series-connected steam turbine 15 with production steam, having an electric generator 16, a condenser 17 of a steam turbine with production steam and a condensate pump 18 of a condenser of a steam turbine with production steam.

Замкнутый контур циркуляции теплового двигателя 5 выполнен в виде контура с низкокипящим рабочим телом, содержащим турбодетандер 6 с электрогенератором 7, теплообменник-конденсатор 8, включенный по нагреваемой среде в обратный трубопровод 13 сетевой воды после нижнего сетевого подогревателя 11, и конденсатный насос 9, причем выход конденсатного насоса 9 соединен по нагреваемой среде с входом конденсатора 17 паровой турбины с производственным отбором пара, выход конденсатора 17 паровой турбины с производственным отбором пара соединен по нагреваемой среде с входом турбодетандера 6, выход турбодетандера 6 соединен по греющей среде с теплообменником-конденсатором 8, выход которого соединен по нагреваемой среде с входом конденсатного насоса 9, образуя замкнутый контур охлаждения.The closed circulation circuit of the heat engine 5 is made in the form of a circuit with a low-boiling working fluid containing a turboexpander 6 with an electric generator 7, a heat exchanger-condenser 8, connected via a heated medium to the return pipe 13 of the mains water after the lower network heater 11, and a condensate pump 9, and the output the condensate pump 9 is connected via a heated medium to the inlet of the condenser 17 of the steam turbine with production steam extraction, the output of the condenser 17 of the steam turbine with production sampling of steam is connected via heating to the medium being evacuated with the inlet of the turbo-expander 6, the output of the turbo-expander 6 is connected via a heating medium to a heat exchanger-condenser 8, the output of which is connected via a heated medium to the inlet of the condensate pump 9, forming a closed cooling circuit.

Предлагаемая тепловая электрическая станция работает следующим образом.The proposed thermal power plant operates as follows.

Отработавший пар, поступающий из паровой турбины 1 в паровое пространство конденсатора 2, конденсируется на поверхности конденсаторных трубок. При этом образующийся конденсат с помощью конденсатного насоса 3 конденсатора паровой турбины направляют в систему регенерации. Мощность паровой турбины 1 передается соединенному на одном валу основному электрогенератору 4.The exhaust steam coming from the steam turbine 1 into the steam space of the condenser 2 is condensed on the surface of the condenser tubes. In this case, the condensate formed is sent via a condensate pump 3 of the steam turbine condenser to the regeneration system. The power of the steam turbine 1 is transmitted to the main generator 4 connected to one shaft.

Пар, поступающий из отопительных отборов паровой турбины 1 в паровое пространство верхнего 10 и нижнего 11 сетевых подогревателей, конденсируется на поверхности подогреваемых трубок, внутри которых протекает сетевая вода.The steam coming from the heating taps of the steam turbine 1 into the steam space of the upper 10 and lower 11 of the network heaters condenses on the surface of the heated tubes, inside which the network water flows.

Преобразование высокопотенциальной тепловой энергии пара производственного отбора из паровой турбины 15, в механическую и, далее, в электрическую происходит в замкнутом контуре циркуляции теплового двигателя 5, работающего по органическому циклу Ренкина. Весь процесс начинается с сжатия в конденсатном насосе 9 сжиженного этанола C₂H₆O, который направляют на испарение и перегрев в конденсатор 17 паровой турбины с производственным отбором пара, куда поступает пар производственного отбора из паровой турбины 15 при температуре около 573 К.The conversion of high-potential thermal energy of production steam from a steam turbine 15 into mechanical and, further, into electric occurs in a closed circuit of the heat engine 5 operating on the organic Rankine cycle. The whole process begins with the compression in the condensate pump 9 of liquefied ethanol C ₂ H ₆ O, which is directed to evaporation and overheating in the condenser 17 of the steam turbine with production steam extraction, where production steam from the steam turbine 15 enters at a temperature of about 573 K.

Пар, поступающий из производственного отбора паровой турбины 15 в паровое пространство конденсатора 17, конденсируется на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость (сжиженный этанол C₂H₆O). Мощность паровой турбины 15 передается соединенному на одном валу основному электрогенератору 16.The steam from the production selection of the steam turbine 15 into the vapor space of the condenser 17 condenses on the surface of the condenser tubes, inside which coolant flows (liquefied ethanol C ₂ H ₆ O). The power of the steam turbine 15 is transmitted to the main electric generator 16 connected to one shaft.

Конденсация пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования, которая отводится при помощи охлаждающей жидкости. Образующийся конденсат с помощью конденсатного насоса 18 конденсатора паровой турбины с производственным отбором пара направляют в систему регенерации.Steam condensation is accompanied by the release of latent heat of vaporization, which is removed using coolant. The condensate formed by means of a condensate pump 18 of a steam turbine condenser with production steam extraction is sent to a regeneration system.

В процессе конденсации пара производственного отбора в конденсаторе 17 паровой турбины, происходит нагрев сжиженного этанола C₂H₆O свыше критической температуры 513,9 К при котором происходит его интенсивное испарение, и дальнейший его перегрев до сверхкритической температуры от 513,9 К до 550 К при сверхкритическом давлении от 6,148 МПа до 9,3 МПа. Далее перегретый газообразный этанол C₂H₆O направляют на расширение в турбодетандер 6.In the process of condensation of production steam in the condenser 17 of the steam turbine, the liquefied ethanol C ₂ H ₆ O is heated above a critical temperature of 513.9 K, at which its intense evaporation occurs, and its further overheat to a supercritical temperature of 513.9 K to 550 K at supercritical pressure from 6.148 MPa to 9.3 MPa. Next, the superheated gaseous ethanol C ₂ H ₆ O is sent for expansion to a turboexpander 6.

Процесс настроен таким образом, что в турбодетандере 6 не происходит конденсации газообразного этанола C₂H₆O в ходе срабатывания теплоперепада. Мощность турбодетандера 6 передается соединенному на одном валу электрогенератору 7. На выходе из турбодетандера 6 газообразный этанол C₂H₆O имеет температуру около 390,9 К с влажностью не превышающей 12% при давлении 0,4 МПа.The process is set up in such a way that in the expander 6 no condensation of gaseous ethanol C ₂ H ₆ O occurs during the operation of the heat transfer. The power of the turboexpander 6 is transmitted to an electric generator 7 connected to one shaft. At the outlet of the turboexpander 6, gaseous ethanol C ₂ H ₆ O has a temperature of about 390.9 K with a humidity not exceeding 12% at a pressure of 0.4 MPa.

Далее, при снижении температуры газообразного этанола C₂H₆O, происходит его сжижение в теплообменнике-конденсаторе 8, охлаждаемого сетевой водой из нижнего сетевого подогревателя 11 в температурном диапазоне от 318,15 К до 343,15 К.Further, as the temperature of ethanol gas C ₂ H ₆ O decreases, it liquefies in the heat exchanger-condenser 8, which is cooled by network water from the lower network heater 11 in the temperature range from 318.15 K to 343.15 K.

При этом сетевая вода перед подачей в верхний сетевой подогреватель дополнительно нагревается в теплообменнике-конденсаторе 8 теплового двигателя за счет выделяемой теплоты в процессе конденсации газообразного этанола C₂H₆O, циркулирующего в замкнутом контуре теплового двигателя 5.When this network water before being fed to the upper network heater is additionally heated in the heat exchanger-condenser 8 of the heat engine due to the generated heat during the condensation of gaseous ethanol C ₂ H ₆ O circulating in the closed loop of the heat engine 5.

После теплообменника-конденсатора 8 в сжиженном состоянии этанол C₂H₆O направляют для сжатия в конденсатный насос 9 теплового двигателя 5. Далее органический цикл Ренкина на основе низкокипящего рабочего тела повторяется.After the heat exchanger-condenser 8 in a liquefied state, ethanol C ₂ H ₆ O is sent for compression to the condensate pump 9 of the heat engine 5. Next, the organic Rankine cycle based on a low-boiling working fluid is repeated.

Claims

1. Thermal power station, including a series-connected steam turbine, a steam turbine condenser and a condensate pump of a steam turbine condenser, as well as a main electric generator connected to a steam turbine, which is connected via a heating medium to the upper and lower network heaters connected via a heated medium between the supply and return pipelines of network water, characterized in that a condensing unit is introduced into it, comprising a steam turbine connected in series to the production steam extraction having an electric generator, a steam turbine condenser with production steam extraction and a condenser pump of a steam turbine condenser with production steam extraction, as well as a closed-loop heat engine operating on the organic Rankine cycle, while the closed loop of the heat engine circulation is made in the form a circuit with a low-boiling working fluid containing a turboexpander with an electric generator, a heat exchanger-condenser connected via a heated medium to the return pipe set of water after the lower network heater, and a condensate pump, the output of the condensate pump being connected through a heated medium to the input of a steam turbine condenser with production steam extraction, the output of a steam turbine condenser from a production taking off steam connected to a heated medium with a turbine expansion inlet, the output of the turbine expander is connected via heating medium with a heat exchanger-condenser, the output of which is connected via a heated medium to the inlet of the condensate pump, forming a closed cooling circuit.

2. Thermal power station under item 1, characterized in that as a low-boiling working fluid use liquefied ethanol C ₂ H ₆ O.