RU157344U1 - Пгу-тэц с пиковым топливосжигающим паровым котлом - Google Patents

Abstract

Теплоэлектроцентраль, оборудованная парогазовыми установками (ПГУ-ТЭЦ), содержащая по меньшей мере одну газотурбинную установку в блоке с котлом-утилизатором, топливосжигающий паровой котел с расположенными в конвективном газоходе водяным экономайзером и воздухоподогревателем, теплофикационную паровую турбину, подключенную по пару и турбинному конденсату ко всем указанным котлам, систему регенерационного подогрева турбинного конденсата, а также систему подогрева сетевой воды, подключенную по греющей стороне по меньшей мере к одному паровому отбору от указанной теплофикационной паровой турбины, отличающаяся тем, что система регенерационного подогрева турбинного конденсата выполнена в виде по меньшей мере одного газового подогревателя конденсата, установленного дополнительно к водяному экономайзеру в конвективном газоходе указанного топливосжигающего парового котла, а паровой тракт указанной теплофикационной паровой турбины от каждого из указанных котлов снабжен отдельной байпасной линией с установленным на ней быстродействующим редукционно-охладительным устройством.

Description

Область использования

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована преимущественно на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) при их новом строительстве или техническом перевооружении на более экономичное и маневренное оборудование.

Уровень техники

Широко известны ТЭЦ, оборудованные паросиловыми установками (ПСУ) с энергетическими топливосжигающими паровыми котлами (ТСПК), оборудованными расположенными в конвективном газоходе подогревателями питательной воды (водяными экономайзерами) и воздухоподогревателями (ВП), а также теплофикационной паровой турбиной (ТПТ), системой регенерационного подогрева турбинного конденсата и системой подогрева сетевой воды с соответственно регенеративными и сетевыми подогревателями (РП, СП), подключенными по греющей стороне соответственно к регенеративным и теплофикационным паровым отборам ТПТ. Котлы и турбины ТЭЦ объединены между собой в энергоблоки, или поперечными связями.

Для увеличения выработки электрической и тепловой мощности и повышения экономичности ее выработки на крупных ТЭЦ устанавливаются энергоблоки с теплофикационными парогазовыми установками (ПГУ-Т). Теплоэлектроцентраль с такими парогазовыми установками можно назвать ПГУ-ТЭЦ.

Известна ПТУ-ТЭЦ с блоками, каждый из которых содержит одну или две газотурбинные установки (ГТУ), котлы-утилизаторы (КУ) по числу ГТУ, и одну теплофикационную паротурбинную установку (ПТУ), в которой регенерационный подогрев конденсата осуществляется не отборным паром паровой турбины (ПТ), а с помощью газовых подогревателей конденсата (ГПК), установленных в конвективном газоходе КУ (Березинец П.А., Ольховский Г.Г. / Техническое перевооружение газомазутных ТЭС с использованием газотурбинных и парогазовых технологий // Теплоэнергетика. 2001. №6. с. 11, 18, рис. 5в) [1] - аналог).

Основным недостатком [1] при работе в маневренных режимах является меньший прирост тепловой мощности по сравнению с электрической. Это связано с тем, что в выработке тепловой мощности на ПТУ используется только теплота выхлопных газов за ГТУ, в которых содержится менее половины располагаемого теплового потенциала рабочего тела, вырабатываемого камерой сгорания ГТУ. При этом следует учитывать, что остаточная теплота указанных выхлопных газов примерно в той же пропорции, распределяется в ПТУ между выработкой тепловой и электрической мощностей. Поэтому максимальная тепловая мощность ПГУ-Т имеет ограничения, по сравнению с электрической (N_т<0,75N_эл). Между тем, на действующих ТЭЦ с ТСПК, объединенных с теплофикационными турбинами в паросиловые установки (ПСУ), указанное соотношение составляет N_т>2N_эл. При частичной или полной замене cyщeствующих ПCУ на ПТУ-Т для компенсации недовыработанной тепловой мощности обычно устанавливаются пиковые водогрейные котлы (ПВК). При этом, однако, за счет снижения доли электрической энергии комбинированной выработки электрической и тепловой энергии увеличивается общий расход топлива на их общую выработку.

Известна ПТУ-ТЭЦ, содержащая по меньшей мере одну ГТУ в блоке с КУ, ТСПК с расположенными в конвективном газоходе водяным экономайзером (ВЭ) и воздухоподогревателем (ВП), ТПТ, подключенную по пару и турбинному конденсату ко всем указанным котлам, систему регенерационного подогрева турбинного конденсата (СРПК), а также систему подогрева сетевой воды (СПСВ), подключенную по греющей стороне по меньшей мере к одному паровому отбору от указанной ТПТ теплофикационной паровой турбины (Березинец П.А., Ольховский Г.Г. / Техническое перевооружение газомазутных ТЭС с использованием газотурбинных и парогазовых технологий // Теплоэнергетика. 2001. №6. с. 11, 17, 18, рис. 4 В [2] - ближайший аналог). Основными недостатками [2] являются наличие у ТПТ СРПК, использующей в качестве греющего агента ее паровые отборы с соответствующим уменьшением теплофикационной и электрической мощности ПТ, а также то, что предусмотренное согласно [2] техперевооружение не предполагает изменения конструкции существующих на ТЭЦ ТПТ и ТСПК. Оба указанных недостатка существенно ухудшают маневренные характеристики ТЭЦ, так как не позволяют увеличить в необходимых пределах ее пиковую электрическую и теплофикационную мощность. Кроме того, ПГУ-ТЭЦ согласно [2] выполнена с поперечными связями с пуско-сбросными устройствами, предусматривающими неэкономичный сброс пара в атмосферу или относительно медленный сброс пара в теплообменники собственных нужд, ухудшающий маневренные характеристики указанной ТЭЦ.

Раскрытие полезной модели

Задачей полезнойзшдели является повышение эффективности использования парогазовых технологий на ТЭЦ, а достигаемым техническим результатом - создание на их основе пиковой теплофикационной установки, позволяющей ей работать как в режимах с максимальной экономичностью при выработке электрической мощности, так и в режимах максимальной выработки с высокой экономичностью комбинированной электрической и теплофикационной мощности, то есть создание всережимной экономичной ПГУ-ТЭЦ.

Указанные задача и технический результат обеспечиваются тем, что в ПГУ-ТЭЦ, содержащей по меньшей мере одну ГТУ в блоке с КУ, ТСПК с расположенными в конвективном газоходе ВЭ и ВП, ТПТ, подключенную по пару и турбинному конденсату ко всем указанным котлам, СРПК, а также СПСВ, подключенную по греющей стороне по меньшей мере к одному паровому отбору от указанной ТПТ, согласно полезной модели указанная СРПК выполнена в виде по меньшей мере одного ГПК, установленного дополнительно к ВЭ в конвективном газоходе указанного ТСПК а паровой тракт указанной ТПТ от каждого из указанных котлов снабжен отдельной байпасной линией с установленным на ней быстродействующим редукционно-охладительным устройством (БРОУ).

Причинно-следственная связь между отличительными признаками и техническим результатом полезной модели состоит в том, что осуществление регенеративного подогрева турбинного конденсата в ГПК, установленных в конвективном газоходе ТСПК позволяет в период отопительного сезона существенно повысить располагаемую теплофикационную мощность ТПТ за счет переключения на теплофикацию всех паровых отборов ТПТ и подачи на ее вход увеличенного количества пара за счет появляющейся при таком выполнении СРПК возможности использования ТСПК в качестве пикового. Использование БРОУ на байпасной линии от каждого котла повышает маневренные характеристики ПГУ-ТЭЦ в переходных режимах и в аварийных ситуациях.

Краткое описание чертежа

На чертеже представлена принципиальная тепловая схема ПГУ-ТЭЦ согласно полезной модели.

Условные обозначения

БРОУ - быстродействующее редукционно-охладительное устройство

ВД - высокое давление

ВП - воздухоподогреватель

ВЭ - водяной экономайзер

ГПК - газовый подогреватель конденсата

ГПСВ - газовый подогреватель сетевой воды

ГТУ - газотурбинная установка

КПЛ - коэффициент полезного действия

КТП - конденсатор турбинного пара

КУ - котел-утилизатор

КЭН - конденсатный электронасос

ПВК - пиковый водогрейный котел

ПТУ - паро-газовая установка

ПГУ-Т - теплофикационная ПТУ

ПТ - паровая турбина

ПГУ-ТЭЦ - ТЭЦ, оборудованная парогазовыми установками

ПСУ - паросиловая установка

ПТУ - паротурбинная установка

РП - регенеративный подогреватель

СП - сетевой подогреватель

СПСВ - система подогрева сетевой воды

СРПК - система регенеративного подогрева турбинного конденсата

ТПТ - теплофикационная паровая турбина

ТСПК - топливосжигающий паровой котел

ТЭЦ - теплоэлектроцентраль

N - величина суммарной мощности

N_т - величина тепловой мощности

N_эл - величина электрической мощности

Печень позиций чертежа

1 - ГТУ; 2 - КУ; 3 - ПВТ ВД КУ; 4 - ГПСВ; 5 - паропровод от КУ к ТПТ; 6 - ТПТ; 7 - паропровод подвода отборного пара ТПТ к СП КУ; 8 - СП КУ; 9 - КТП; 10 - КЭН КУ; 11 - линия подвода конденсата к КУ; 12 - линия отвода конденсата от СП КУ к КЭН СП; 13 - КЭН СП; 14 - линия подачи конденсата от КЭН СП к КУ; 15 - линия сетевой воды после ГПСВ; 16 - линия горячей сетевой воды после СП; 17 - БРОУ ВД за КУ; 18 - паропровод от БРОУ ВД за КУ в КТП; 19 - пиковый ТСПК; 19.1 - конвективный газоход пикового ТСПК; 20 - ПВТ пикового ТСПК; 20.1 - ГП пикового ТСПК; 21 - ВП пикового ТСПК; 22 - паропровод от пикового ТСПК к ТПТ; 23 - КЭН пикового ТСПК; 24 - линия подвода конденсата к пиковому ТСПК; 25 - БРОУ ВД за пиковым ТСПК; 26 - паропровод от БРОУ ВД за пиковым ТСПК в КТП; 27 - СП пикового ТСПК; 28 - паропровод подвода пара к СП пикового ТСПК; 29 - линия отвода конденсата от СП пикового ТСПК к КЭН СП; 30 - перемычка для подачи конденсата от КЭН СП к пиковому ТСПК.

Подробное описание полезной модели

ПГУ-ТЭЦ согласно полезной модели содержит ПГУ-Т, оборудованную ГТУ 1 и КУ 2. Последний включает в себя ПВТ (контур) 3 ВД, контур более низкого давления (на чертеже не показан) и контур нагрева сетевой воды в ГПСВ 4. Паропровод 5 сообщает контур 3 ВД с ТПТ 6, имеющей теплофикационный отбор (паропровод) 7 на СП 8 КУ и сброс в КТП 9. Для откачки из него конденсата в ПВТ 3 КУ 2 служат КЭН 10 и питательные насосы (не показаны), установленные на линии 11 подвода конденсата к КУ 2 Линия 12 служит для подачи конденсата греющего пара из СП 8 к КЭН 13 СП, а линия 14 - для подачи конденсата от указанных КЭН к КУ 2. Контур нагрева сетевой воды включает в себя сетевые насосы (не показаны) для подачи обратной сетевой воды в ГПСВ 4 и в СП 8 КУ 2 и далее через линии 15 и 16 соответственно, к теплофикационным потребителям прямой сетевой воды. Для обеспечения совместной работы КУ 2 и ТПТ 6 в пускоостановочных и аварийных режимах на паропроводах отвода пара от КУ 2 устанавливаются быстродействующие редукционно-охладительные установки (БРОУ) 17 ВД. (для однобайпасной схемы обвода ПТ) со сбросом через паропровод 18 в КТП 9. Для обеспечения возможности увеличения расхода пара, подаваемого в ТПТ 6, параллельно КУ 2 предусмотрена установка пикового ТСПК 19, включающего ПВТ 20 ВЛ (ПВТ более низких давлений не показаны) и установленные в конвективном газоходе 19.1 ВЭ (не показан), ГПК 20.1 и ВП 21. Паропроводом 22 ВД пиковый ТСПК 19 соединен с ТПТ 6. КЭН 23 и не показанный на чертеже питательный насос установлены на линии 24 подвода в ПВТ 20 пикового ТСПК 19 турбинного конденсата из КТП 9 с добавочной химочищенной водой. Для обеспечения совместной работы пикового ТСПК 19 и ТПТ 6 предусмотрена установка дополнительного БРОУ 25 ВЛ со сбросом через паропроводы 26 и 18 в КТП 9. Для снятия дополнительной теплофикационной мощности, связанной с подключением к ТПТ 6 пикового ТСПК 19, предусмотрена установка еще одного СП 27 с подводящим паропроводом 28, подключенным к отборному паропроводу 7, и линией 29 отвода конденсата к КЭН 13 СП. Для дальнейшей подачи этого конденсата в пиковый ТСПК 19 предусмотрена перемычка 30.

Работа ПГУ-ТЭЦ

Работа ПГУ-ТЭЦ согласно полезной модели осуществляется следующим образом. При пуско-остановочных режимах и режимах малых электрических и теплофикационных нагрузок вплоть до номинальной нагрузки в летний период пар в ТПТ 6 поступает только от КУ 2, а в отопительный период дополнительно вводят в работу пиковый ТСПК 19 с подключением к теплофикационному контуру дополнительного СП 27. В переходных режимах, в частности, в пуско-остановочных режимах ПГУ-ТЭЦ и переходах в пиковый режим и обратно, а также при аварийных режимах пар от каждого из котлов (КУ 2 и ТСПК 19) сбрасывается через БРОУ 17 и 25 в КТП 9.

Промышленная применимость полезной модели

В теплофикационной ПТУ с ТПТ 6 согласно полезной модели исключен регенеративный подогрев турбинного конденсата отборным паром турбины, и весь требуемый догрев указанного конденсата и питательной воды производится в КУ 2 и в пиковом ТСПК 19 теплотой горячих газов указанных котлов. При этом практически весь вырабатываемый в них пар может направляться в СП. Такое техническое решение позволяет в пиковом режиме примерно в два раза увеличить выработку теплофикационной и примерно в 1,2 раза - электрической мощности при одинаковой паропроизводительности котлов.. При этом соотношение тепловой и электрической мощностей, по сравнению с ТЭЦ, оборудованными ПГУ-Т, увеличится с ~0,75 до ~1,30 и выше. Связанная с промышленным использованием полезной модели ожидаемая экономия топлива составляет до 25%. При отключенном пиковом ТСПК в неотопительный (летний) период электрический коэффициент полезного действия (КПД) ТЭЦ будет определяться ее парогазовой частью, а с подключением указанного пикового котла он будет зависеть от соотношения нагрузок ГТУ и ТСПК. В максимальном теплофикационном режиме электрический КПД ПГУ-ТЭЦ будет выше КПД всех действующих теплофикационных ПСУ. То есть, в пиковых режимах ПГУ-ТЭЦ согласно полезной модели позволяет увеличивать как теплофикационную (с повышенной экономичностью), так и электрическую мощность, а при отключенном ТСПК - работать с экономичностью парогазовой части ТЭЦ.

ПГУ-ТЭЦ согласно полезной модели обладает улучшенными маневренными характеристиками, расширяя регулировочный диапазон выработки электрической мощности за счет перераспределения расходов пара через КУ и ТСПК без воздействия на систему регулирования теплофикационных отборов. Установка дополнительных БРОУ после ТСПК с использованием блочного принципа работы ТПТ ПТУ повышает ее маневренные характеристики при переходах на работу в пиковые режимы и обратно.

Таким образом, ПГУ-ТЭЦ согласно полезной модели обладает рядом достоинств для ее успешного промышленного применения.

Claims (1)

1. Теплоэлектроцентраль, оборудованная парогазовыми установками (ПГУ-ТЭЦ), содержащая по меньшей мере одну газотурбинную установку в блоке с котлом-утилизатором, топливосжигающий паровой котел с расположенными в конвективном газоходе водяным экономайзером и воздухоподогревателем, теплофикационную паровую турбину, подключенную по пару и турбинному конденсату ко всем указанным котлам, систему регенерационного подогрева турбинного конденсата, а также систему подогрева сетевой воды, подключенную по греющей стороне по меньшей мере к одному паровому отбору от указанной теплофикационной паровой турбины, отличающаяся тем, что система регенерационного подогрева турбинного конденсата выполнена в виде по меньшей мере одного газового подогревателя конденсата, установленного дополнительно к водяному экономайзеру в конвективном газоходе указанного топливосжигающего парового котла, а паровой тракт указанной теплофикационной паровой турбины от каждого из указанных котлов снабжен отдельной байпасной линией с установленным на ней быстродействующим редукционно-охладительным устройством.

   

Images