RU149975U1

RU149975U1 - ESTABLISHED STEAM GAS INSTALLATION

Info

Publication number: RU149975U1
Application number: RU2014122473/06U
Authority: RU
Inventors: Максим Юрьевич Алтухов; Павел Андреевич Березинец; Андрей Михайлович Бочаров; Владислав Фролович Гуторов; Александр Георгиевич Заревский; Ирина Николаевна Крылова; Игорь Анатольевич Лобач; Вероника Николаевна Маркина; Игорь Иванович Пушкарев; Галина Евгеньевна Терешина; Петр Петрович Трусенков; Анатолий Григорьевич Тумановский
Original assignee: Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ"
Priority date: 2014-06-04
Filing date: 2014-06-04
Publication date: 2015-01-27

Abstract

Теплофикационная парогазовая энергетическая установка, содержащая по меньшей мере одну газовую турбину, в выхлопном газовом тракте которой установлен котел-утилизатор, устройство для дополнительного сжигания топлива вне камеры сгорания газовой турбины, по меньшей мере одну паровую турбину, подключенную к по меньшей мере одному котлу-утилизатору, а также газовый подогреватель конденсата паровой турбины, установленный в газоходе указанного выхлопного газового тракта за каждым котлом-утилизатором, отличающаяся тем, что устройство для дополнительного сжигания топлива выполнено в виде двух камер сгорания, одна из которых установлена в газоходе на входе в котел-утилизатор, а вторая - в газоходе после котла-утилизатора перед газовым подогревателем конденсата.Combined-cycle heat and power plant containing at least one gas turbine, in the exhaust gas tract of which there is a recovery boiler, a device for additional combustion of fuel outside the combustion chamber of the gas turbine, at least one steam turbine connected to at least one recovery boiler as well as a gas condensate heater of a steam turbine installed in the gas duct of the specified exhaust gas path behind each waste heat boiler, characterized in that the device for Modes fuel combustion is made in the form of two combustion chambers, one of which is installed in the duct at the inlet to the waste heat boiler, and the second - in the duct after the heat recovery boiler before the gas condensate preheater.

Description

Область использованияArea of use

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на электрических станциях с теплофикационными установкамиThe utility model relates to the field of power engineering and can be used at power plants with cogeneration plants

Уровень техникиState of the art

Известна парогазовая установка (ПТУ) (“Энергомашиностроение”, 1978, N 4, с. 5-7) с высокотемпературной газовой турбиной (ГТ), в которой генерация пара осуществляется как за счет теплоты отходящих газов после турбины, так и за счет подачи топлива в дополнительную камеру сгорания (КС). Для охлаждения проточной части ГТ часть пара отбирается из соответствующей по давлению ступени паровой турбины (ПТ). Пройдя охлаждающий тракт ГТ, пар смешивается с основным потоком пара в камере смешения, установленной между цилиндром высокого давления и цилиндром низкого давления ПТ. Указанная схема не позволяет в широком диапазоне регулировать как тепловую, так и электрическую мощность, так как в дополнительную КС вводится лишь небольшая масса топлива.Known combined-cycle plant (PTU) (“Energomashinostroyenie”, 1978, N 4, p. 5-7) with a high-temperature gas turbine (GT), in which steam is generated both due to the heat of the exhaust gases after the turbine, and due to the supply of fuel in an additional combustion chamber (KS). To cool the flow part of the turbine, part of the steam is taken from the corresponding pressure stage of the steam turbine (PT). Having passed the GT cooling path, the steam is mixed with the main steam stream in the mixing chamber installed between the high pressure cylinder and the low pressure cylinder PT. The indicated scheme does not allow to regulate both thermal and electric power over a wide range, since only a small mass of fuel is introduced into the additional compressor.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Технической задачей настоящей полезной модели является повышение маневренности ПГУ как по тепловой, так и по электрической энергии, а также повышение экономичности ПТУ.The technical task of this utility model is to increase the maneuverability of CCGT both in heat and in electric energy, as well as to increase the profitability of vocational schools.

Указанная техническая задача достигается тем, что в теплофикационной парогазовой энергетической установке, содержащей по меньшей мере одну ГТ, в выхлопном газовом тракте которой установлен котел-утилизатор (КУ), устройство для дополнительного сжигания топлива вне КС газовой турбины, по меньшей мере одну ПТ, подключенную к по меньшей мере одному КУ, а также газовый подогреватель конденсата (ГПК) паровой турбины, установленный в газоходе указанного выхлопного газового тракта за каждым КУ согласно полезной модели устройство для дополнительного сжигания топлива выполнено в виде двух КС, одна из которых установлена в газоходе на входе в КУ, а вторая - в газоходе после КУ перед ГПК.The specified technical problem is achieved by the fact that in the combined cycle gas power plant containing at least one gas turbine, in the exhaust gas tract of which there is a recovery boiler (KU), a device for additional combustion of fuel outside the gas turbine compressor station, at least one transformer connected to at least one KU, as well as a gas condensate heater (GPC) of the steam turbine installed in the gas duct of the specified exhaust gas path behind each KU according to the utility model, an additional device The initial combustion of the fuel is made in the form of two compressor stations, one of which is installed in the gas duct at the inlet to the compressor station, and the second in the gas duct after the boiler in front of the gas compressor station.

Пароперегреватель связан трубопроводом с входом ПТ, выход которой соединен с теплофикационной установкой и конденсатором.The superheater is connected by a pipe to the inlet of the inlet, the output of which is connected to the heating plant and a condenser.

Причинно-следственная связь между отличительными признаками полезной модели и достигаемым техническим результатом состоит в следующем.A causal relationship between the distinguishing features of a utility model and the technical result achieved is as follows.

Всережимность ПТУ обеспечивается независимым регулированием электрической мощности и отпуском тепловой энергии, возможностью глубокой разгрузки по электрической мощности (до 25-30% от номинального значения) и нагружением до пикового значения (120% от номинального значения), возможностью изменения при этом отпуска тепла в соответствии с графиком отопительной нагрузки (от пикового значения до ее отсутствия). Эта проблема решается применением одно- или двухступенчатого сжигания дополнительного топлива в КС КУ. Перед КУ установлена КС первой ступени, а перед ГПК - КС второй ступени.The reliability of the technical and vocational schools is ensured by independent regulation of electric power and heat supply, the possibility of deep discharge by electric power (up to 25-30% of the nominal value) and loading to a peak value (120% of the nominal value), and the possibility of changing the heat release in accordance with heating load schedule (from peak value to its absence). This problem is solved by the use of one- or two-stage combustion of additional fuel in KS KU. A compressor station of the first stage is installed in front of the control unit, and a compressor station of the second stage is installed in front of the gas compressor station.

Отсутствие жесткой связи между отпуском тепла и электроэнергии допускает участие ПТУ в регулировании частоты и мощности в энергосистеме.The absence of a rigid connection between the release of heat and electricity allows the participation of vocational schools in the regulation of frequency and power in the power system.

Технические преимущества предлагаемой ПТУ по сравнению с известными заключается в том, что установка имеет высокую маневренность при выработке как тепловой, так и электрической энергии, так как способна работать в трех режимах:The technical advantages of the proposed vocational school in comparison with the known ones is that the installation has high maneuverability when generating both thermal and electric energy, as it is able to work in three modes:

- в базовом;- in the base;

- в режиме снятия пиковых нагрузок;- in the mode of removal of peak loads;

- в режиме частичной нагрузки.- in partial load mode.

Схема КУ с камерами дополнительного сжигания топлива - КС до котла и КС после котла перед ГПК - позволяет значительно поднять температуру газов в тракте котла, оптимизировать различные режимы работы ГТУ и паровой турбины и повысить в целом экономичность ПТУ при работе на всех режимах.The KU scheme with additional fuel combustion chambers - KS to the boiler and KS after the boiler before the HPP - significantly increases the temperature of the gases in the boiler path, optimizes the various modes of operation of the gas turbine and the steam turbine, and increases the overall cost-effectiveness of the gas turbine when working in all modes.

Краткое описание чертежа На чертеже изображена принципиальная схема ПТУ.Brief description of the drawing The drawing shows a circuit diagram of vocational schools.

Подробное описание схемы и работы ИГУDetailed description of the scheme and operation of ISU

Выхлопные газы ГТ (1) поступают в КУ (2) и последовательно проходят пароперегреватель высокого давления (ПеВД), испаритель высокого давления (МВД), экономайзер высокого давления (ЭВД), перегреватель низкого давления (ПеНД), испаритель низкого давления (ИНД), газовый подогреватель конденсата (ГПК), после которого выбрасываются в атмосферу. В КУ предусматривается устройство для дополнительного сжигания топлива в потоке выхлопных газов ГТУ, выполненное в виде двух камер - КС-1 и КС-2 (две ступени дополнительного сжигания). Камера КС-1 расположена на входе в КУ перед ПеВД, вторая камера КС-2 расположена в основном газоходе после КУ перед ГПК (3). Камера КС-1 предназначена для повышения параметров вырабатываемого пара, камера КС-2 - для увеличения тепловой нагрузки водо-водяного теплообменника (ВВТО) (8) и отпуска тепла внешним потребителям. Пар высокого и низкого давления из КУ поступает в ПТ (4). Конденсационная установка, предназначенная для конденсации отработавшего пара, состоит из конденсатора (5), вакуумного насоса (ВН), конденсатных насосов (КН) и вакуумного деаэратора (ВД) (6). Конденсат с помощью КН через ВД подается непосредственно в ГПК. Для исключения кислородной коррозии последних рядов труб ГПК температура конденсата перед ним поддерживается не ниже 60°С посредством ВД или рециркуляционных насосов (РН) (7). После ГПК конденсат направляется в барабан низкого давления (БНД), который имеет встроенное деаэрационное устройство, испаряется в ИНД, а полученный пар затем перегревается в ПеНД и направляется в ПТ (4). Питательная вода из барабана низкого давления питательными насосами ПН высокого давления подается в ЭВД, где подогревается, а затем поступает в барабан высокого давления БВД. После БВД вода испаряется в ИВД, полученный пар перегревается в ПеВД и направляется в ПТ (4). Теплофикационная установка состоит из парового бойлера, подключенного к теплофикационному отбору ПТ, и ВВТО, находящегося в линии рециркуляции ГПК.GT exhaust gases (1) enter KU (2) and pass sequentially through a high pressure superheater (PeVD), a high pressure evaporator (MVD), a high pressure economizer (ED), a low pressure superheater (PeD), a low pressure evaporator (IND), gas condensate heater (GPC), after which they are released into the atmosphere. KU provides for a device for additional fuel combustion in the GTU exhaust gas stream, made in the form of two chambers - KS-1 and KS-2 (two stages of additional combustion). The KS-1 chamber is located at the entrance to the KU in front of PeVD, the second KS-2 chamber is located in the main gas duct after the KU in front of the GPK (3). The KS-1 chamber is designed to increase the parameters of the generated steam, the KS-2 chamber is used to increase the heat load of a water-to-water heat exchanger (VVTO) (8) and heat supply to external consumers. Steam high and low pressure from the KU enters the PT (4). A condensation unit designed for condensation of the exhaust steam consists of a condenser (5), a vacuum pump (HV), condensate pumps (KH) and a vacuum deaerator (VD) (6). Condensate using KN through the VD is fed directly to the CCP. To exclude oxygen corrosion of the last rows of CHP pipes, the condensate temperature in front of it is maintained at not lower than 60 ° С by means of HP or recirculation pumps (LV) (7). After the HPA, the condensate is sent to a low-pressure drum (BND), which has a built-in deaeration device, evaporates in the IND, and the resulting steam is then overheated in the PND and sent to the PT (4). Feed water from the low-pressure drum by the high-pressure feed pumps PN is fed to the EDS, where it is heated, and then enters the high-pressure drum of the BVD. After the BVD, water evaporates in the IED, the resulting steam overheats in the PeVD and goes to the PT (4). The cogeneration plant consists of a steam boiler connected to the cogeneration sampling of PT, and VVTO, located in the recirculation line of the CCP.

Рассмотрим основные режимы работы теплофикационной парогазовой энергетической установки.Consider the main modes of operation of a combined cycle gas power plant.

1. Базовый режим.1. The basic mode.

Наиболее экономичными режимами работы ПГУ являются режимы без дополнительного сжигания топлива в КС-1 и КС-2. Электрическая мощность в этом случае изменяется нагрузкой ГТУ и ПТ, а отпуск тепла - изменением расхода пара в отопительный отбор и расхода конденсата через ВВТО.The most economical operating modes of CCGT units are those without additional fuel combustion in KS-1 and KS-2. In this case, the electric power is changed by the load of the gas turbine and the heat pump, and the heat supply is changed by the change in the steam consumption in the heating selection and the condensate flow through the VVTO.

2. Режим снятия пиковых нагрузок.2. The mode of removal of peak loads.

Максимальная электрическая мощность достигается при сжигании дополнительного топлива в КС первой ступени, отпуск тепла при этом обеспечивается, как и в предыдущем случае, изменением расхода пара в отопительный отбор и расхода конденсата через ВВТО. Увеличение отпуска тепла может достигаться при сжигании дополнительного топлива в КС второй ступени и соответствующем увеличении расхода воды через ВВТО.The maximum electric power is achieved when additional fuel is burned in the compressor station of the first stage, the heat supply is ensured, as in the previous case, by changing the steam consumption in the heating selection and the condensate flow through the VVTO. An increase in heat supply can be achieved by burning additional fuel in a second stage compressor station and a corresponding increase in water flow through the IHE.

3. Режим частичной нагрузки.3. Partial load mode.

Предельный отпуск тепла и минимальная электрическая мощность обеспечиваются при включенных обеих камерах сжигания дополнительного топлива и отключении ПТ. В этом случае весь расход пара, вырабатываемый в КУ, используется в подогревателе сетевой воды, а через ВВТО прокачивается максимальный расход воды.The maximum heat release and minimum electric power are provided when both chambers of additional fuel combustion are turned on and the PT is turned off. In this case, the entire steam flow rate generated in the KU is used in the network water heater, and the maximum water flow rate is pumped through the VVTO.

Claims

Combined-cycle heat and power plant containing at least one gas turbine, in the exhaust gas tract of which there is a recovery boiler, a device for additional combustion of fuel outside the combustion chamber of the gas turbine, at least one steam turbine connected to at least one recovery boiler as well as a gas condensate heater of a steam turbine installed in the gas duct of the specified exhaust gas path behind each waste heat boiler, characterized in that the device for Modes fuel combustion is made in the form of two combustion chambers, one of which is installed in the duct at the inlet to the waste heat boiler, and the second - in the duct after the heat recovery boiler before the gas condensate preheater.