RU1776920C

RU1776920C - Steam power plant unit

Info

Publication number: RU1776920C
Application number: SU904879210A
Authority: RU
Inventors: Адольф Ушерович Липец; Светлана Михайловна Кузнецова; Любовь Владимировна Дирина; Лев Ефимович Апатовский; Роберт Артемович Петросян; Александр Михайлович Цветков; Юрий Николаевич Неженцев; Александр Вениаминович Шкляр; Вячеслав Александрович ПЕТРОВ; Александр Андреевич Сторожук
Original assignee: Подольский машиностроительный завод им.Орджоникидзе
Priority date: 1990-09-03
Filing date: 1990-09-03
Publication date: 1992-11-23

Abstract

Использование: при разработке новых блоков дл ТЭС различной мощности. Сущность изобретени : энергоблок тепловой электростанции содержит котел, в газоходе которого размещены гор ча и холодна ступень воздухоподогревател , паротурбинную установку и систему регенеративного подогрева питательной воды с подогревател ми высокого и низкого давлени , первый из которых снабжен байпасным трубопроводом с установленным на кем по нагреваемой среде теплообменником, включенным по греющей среде в газоход котла. Энергоблок может содержать дополнительный теплообменник, включенный по нагреваемой среде в байпзсный трубопровод за основным теплообменником, а по греющей - в линию рециркул ции воздуха которой снабжен воздухоподогреватель. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.Usage: in the development of new units for thermal power plants of various capacities. The inventive power unit of a thermal power plant comprises a boiler, in the gas duct of which there is a hot and cold stage of an air heater, a steam turbine unit and a regenerative feed water heating system with high and low pressure heaters, the first of which is equipped with a bypass pipe with a heat exchanger installed on someone included in the heating medium into the flue of the boiler. The power unit may contain an additional heat exchanger connected via the heated medium in the bypass pipe behind the main heat exchanger, and along the heating line into the air recirculation line of which the air heater is equipped. 1 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Изобретение относитс к теплоэнергетике , в частности к энергоблокам тепловых электростанций, направлено на повышение их эффективности и может быть использовано при разработке новых блоков дл ТЭС различной мощности.The invention relates to a power system, in particular to power units of thermal power plants, is aimed at increasing their efficiency and can be used in the development of new units for TPPs of various capacities.

Мощность теплового энергоблока опре- дел етс паропроизводительностью котла, а его экономичность (эффективность) - параметрами пара, развитием системы регенеративного подогрева питательной воды и температурой уход щих газов котла. Основные характеристики энергоблоков в насто щее врем оптимизированы и этим определ етс их эффективность, котора в насто щее врем практически повышена быть не может. Более того, в последние годы по мере вовлечени в энергетику низкосортных топлив температура уход щих газов в котле повышаетс и соответственно пони- . жаетс эффективность энергоблоков.The capacity of a thermal power unit is determined by the steam capacity of the boiler, and its efficiency (efficiency) is determined by the steam parameters, the development of a system of regenerative heating of feed water and the temperature of the flue gases of the boiler. The main characteristics of the power units are currently optimized and this determines their efficiency, which at present cannot be practically increased. Moreover, in recent years, as low-grade fuels are involved in the energy sector, the temperature of the flue gases in the boiler rises and decreases accordingly. The efficiency of power units is desired.

Известен способ снижени температуры уход щих газов, повышающий экономич; ность энергоблоков, путем увеличени (против необходимого дл горени ) количества воздуха, пропускаемого через калорифер и воздухоподогреватель котла и использование тепла избыточного воздуха в схеме регенерации турбоустановки и тепловыми потребител ми электростанции в со- . вокупности или раздельно (1). Энергоблок, реализующий этот способ снижени температуры уход щих газов, содержит дополнительно воздуховод ной теплообменник, включенный по воде параллельно части регенеративных подогревателей низкого давлени , т.е. в их байпасный трубопровод, а по греющей среде - в трубопровод рециркул ции избыточного воздуха.A known method of lowering the temperature of the flue gases, increasing economical; the capacity of the power units by increasing (against the combustion required) the amount of air passed through the boiler air heater and heater and using the heat of excess air in the regeneration scheme of the turbine installation and by the heat consumers of the power plant in total or separately (1). A power unit that implements this method of reducing the temperature of the flue gases further comprises an air-duct heat exchanger connected in parallel with a part of the low pressure regenerative heaters, i.e. in their bypass pipeline, and in the heating medium - into the excess air recirculation pipeline.

К недостаткам этого известного решени следует отнести то обсто тельство, что отбор тепла осуществл етс не напр мую от котла, а через промежуточный теплоноситель , что требует увеличени затрат на собственные нужды и на эти теплообменники . Кроме того, такое решение не обеспечивает достаточно существенное повышение эффективности энергоблока, поскольку повышение экономичности котла в значительной мере компенсируетс уменьшением экономичности турбины из-за подавлени отборов пара низкого давлени .The disadvantages of this known solution include the fact that the heat is taken not directly from the boiler, but through an intermediate heat carrier, which requires an increase in the costs of own needs and these heat exchangers. In addition, this solution does not provide a sufficiently significant increase in the efficiency of the power unit, since the increase in boiler efficiency is largely compensated by the decrease in turbine efficiency due to the suppression of low pressure steam extraction.

Наиболее близким к за вл емому по достигаемому эффекту вл етс другое известное решение (прототип) - энергоблок тепловой электростанции, содержащий систему регенеративного подогрева питательной воды с теплообменниками высокого и низкого давлени , снабженными байпасны- ми трубопроводами по питательной воде, и паровой котел с многоходовым воздухоподогревателем , снабженный рециркул ционной линией по меньшей мере с одним воздуховод ным теплообменником, включенным в байпасный трубопровод теплообменника низкого давлени , и по меньшей мере один воздуховод ной теплообменник рециркул ционной линии воздухоподогревател включен в байпасный трубопровод теплообменников высокого давлени (2).Closest to the claimed effect is another known solution (prototype) - a thermal power plant unit containing a regenerative feed water heating system with high and low pressure heat exchangers equipped with bypass piping for feed water, and a steam boiler with a multi-pass air heater equipped with a recirculation line with at least one air duct heat exchanger included in the bypass pipe of the low pressure heat exchanger, and at least At least one air duct heat exchanger of the recirculation line of the air heater is included in the bypass pipe of the high pressure heat exchangers (2).

Однако и этот энергоблок, хот и в меньшей мере, имеет отмеченные выше недостатки: отбор тепла от котла не напр мую, а через промежуточный теплоноситель, что требует увеличенных затрат на собственные нужды и теплообменники и не обеспечивает достаточно существенного повышени эффективности энергоблока из- за сохранившегос частично подавлени отборов пара низкого давлени . Все же прототип эффективнее аналога, поскольку при одинаковом КПД котла КПД турбины здесь выше вследствие меньшего подавлени отборов пара низкого давлени .However, this power unit, although to a lesser extent, has the drawbacks noted above: heat removal from the boiler is not direct, but through an intermediate heat carrier, which requires increased costs for its own needs and heat exchangers and does not provide a sufficiently significant increase in the efficiency of the power unit due to the remaining partially suppressing low pressure steam withdrawals. Nevertheless, the prototype is more efficient than the analogue, since with the same boiler efficiency, the turbine efficiency is higher due to less suppression of low pressure steam withdrawals.

Данное предполагаемое изобретение имеет целью повышение экономичности энергоблока путем более существенного снижени температуры уход щих дымовых газов в котле и большего увеличени мощности энергоблока путем уменьшени отбора пара на подогреватели высокого давлени , то есть при небольшой потере экономичности турбины.This alleged invention aims to increase the efficiency of the power unit by more significantly lowering the temperature of the exhaust flue gases in the boiler and to increase the power of the power unit by reducing the steam extraction to the high pressure heaters, i.e., with a slight loss of turbine efficiency.

Поставленные цели достигаютс тем, что в энергоблоке тепловой электростанции , содержащем котел, паротурбинную установку , систему регенеративного подогрева питательной воды с подогревател ми высокого и низкого давлени , многоходовой воздухоподогреватель, снабженный воздушкой рециркул ционной линией, и по меньшей, мере один теплообменник, включенный по нагреваемой среде в байпасный трубопровод подогревател высокого давлени в соответствии с данным предполагаемым изобретением упом нутый теплообменник по греющей среде включен в газоход котельного агрегата после гор чей ступени многоходового воздухоподогревател .The goals are achieved in that in a power unit of a thermal power plant containing a boiler, a steam turbine unit, a regenerative feed water heating system with high and low pressure heaters, a multi-pass air heater equipped with an air recirculation line, and at least one heat exchanger connected via a heated medium in the bypass pipe of the high-pressure heater in accordance with this proposed invention, said heat exchanger in a heating medium is included in the gas duct of the boiler unit after the hot stage of the multi-pass air heater.

Поставленна цель достигаетс также тем, что последовательно с упом нутым газовод ным теплообменником по нагреваемой среде включен воздуховод ной теплообменник, греющий тракт которогоThis goal is also achieved by the fact that in series with the said gas-water heat exchanger, an air-duct heat exchanger is included in the heated medium, the heating path of which

включен в линию рециркул ции воздухоподогревател .included in the recirculation line of the air heater.

Оснащение энергоблока ТЭС газовод ным теплообменником, установленным в газоходе котлоагрегата после гор чей ступениEquipping the TPP power unit with a gas-water heat exchanger installed in the gas duct of the boiler after a hot stage

многоходового воздухоподогревател , позвол ет осуществить непосредственный нагрев питательной воды за счет тепла дымовых газов и существенно понизить их температуру на выходе из котлоагрегата, аmulti-pass air heater, allows direct heating of feed water due to the heat of the flue gases and significantly lower their temperature at the outlet of the boiler, and

включение его по питательной воде перед воздуховод ным теплообменником обеспечивает эффективный нагрев питательной воды на байпасе регенеративного теплообменника высокого давлени иturning it on with feed water in front of the air duct heat exchanger ensures efficient heating of the feed water on the bypass of the high pressure regenerative heat exchanger and

уменьшает отбор пара на эти цели, что позвол ет увеличить выработку электроэнергии (мощности) при минимальной потере экономичности турбины. Таким образом, за вл емое техническое решение обеспечивает достижение поставленной цели.reduces the steam extraction for these purposes, which allows to increase the generation of electricity (power) with minimal loss of turbine efficiency. Thus, the claimed technical solution ensures the achievement of the goal.

Анализ за вл емого технического решени в сравнении с прототипом вы вил наличие указанных выше отличительных признаков, что позвол ет сделать вывод оAnalysis of the claimed technical solution in comparison with the prototype revealed the presence of the above distinctive features, which allows us to conclude

соответствии за вл емого технического решени критерию новизна. Поскольку анализ за вл емого технического решени в сравнении с известными в данной и смежных област х техники не вы вил известности использовани отличительных признаков за вл емого объекта, можно сделать вывод о соответствии за вл емого технического решени и критерию изобретени существенные отличи .compliance of the claimed technical solution with the criterion of novelty. Since the analysis of the claimed technical solution in comparison with the known in this and related fields of technology did not reveal the popularity of using the distinguishing features of the claimed object, it can be concluded that the claimed technical solution meets the criteria of the invention and significant differences.

Сущность данного предполагаемого изобретени по сн ют приводимые ниже чертежи и описани конкретных примеров его осуществлени , что однако не исключает и других вариантов реализации изобретени в пределах формулы изобретени .The essence of this alleged invention is illustrated by the following drawings and descriptions of specific examples of its implementation, which, however, does not exclude other embodiments of the invention within the scope of the claims.

На фиг.1 представлена схема энергоблока с одним газовод ным теплообменником , включенным по питательной воде в байпасный трубопровод теплообменника высокого давлени ; на фиг.2 - фрагмент ва- рианта схемы энергоблока, в которой газовод ной теплообменник по питательной воде предвключен воздуховод ному теплообменнику в байпасном трубопроводе того же теплообменника высокого давлени ; на фиг.З - зависимость величины требуемого теплосъема в газовод ном теплообменнике дл охлаждени уход щих газов до одной и той же температуры от его расположени внутри многоходового воздухоподогревате- л .Fig. 1 is a diagram of a power unit with one gas-water heat exchanger connected via feed water to a bypass pipeline of a high pressure heat exchanger; Fig. 2 is a fragment of an embodiment of a power unit circuit in which a gas-water heat exchanger in feed water is connected to an air-duct heat exchanger in a bypass pipe of the same high-pressure heat exchanger; Fig. 3 is a plot of the required heat removal in a gas-water heat exchanger for cooling the exhaust gases to the same temperature from its location inside the multi-pass air heater.

В качестве примера вз т котел блока 500 МВт дл Экибастузских ГРЭС, температура уход щих газов 100°С.As an example, a boiler of a 500 MW unit for Ekibastuz state district power plants is taken, the temperature of the flue gases is 100 ° C.

Энергоблок тепловой электростанции (см. фиг.1) включает котельный агрегат 1 с последовательно установленными в опускном газоходе котельным экономайзером 2 и секци ми 3 многоходового трубчатого воздухоподогревател , турбину 4 с деаэратором 5 и регенеративными теплообменниками 6 и 7 соответственно низкого и высокого давлени в системе регенеративного подогрева питательной воды; рециркул ционную линию 8 воздухоподогревател с рециркул ционным вентил тором 9 и дутьевой вентил тор 10 в линии 11 подачи воздуха в воздухоподогреватель . Особенностью представленного на фиг.1 энергоблока вл етс газовод ной теплообменник 12 - турбинный экономай- зер, установленный в рассечке многоходового трубчатого воздухоподогревател за его гор чим ходом (по газам), который по воде включен в байпас 13 первых после деаэратора ПВД.The power unit of a thermal power plant (see Fig. 1) includes a boiler unit 1 with a boiler economizer 2 and sections 3 of a multi-way tubular air heater sequentially installed in the lowering gas duct, a turbine 4 with a deaerator 5 and regenerative heat exchangers 6 and 7, respectively, of low and high pressure in the regenerative system feed water heating; a recirculation line 8 of the air heater with a recirculation fan 9 and a blower 10 in the line 11 for supplying air to the air heater. A feature of the power unit shown in Fig. 1 is a gas-water heat exchanger 12 — a turbine economizer installed in the cut-off of a multi-way tubular air heater behind its hot run (in gases), which is included in the bypass 13 first after the LDPE deaerator.

Эта особенность предлагаемого энергоблока в сравнении с прототипом и определ ет характер его работы, котора заключаетс в следующем. Отбор тепла в экономайзере за гор чим ходом ТВПэффек- тивно понижает температуру уход щих газов . Чем ближе к выходу из котла производитс отбор тепла, тем глубже охлаждаютс уход щие газы. Соответственно дл охлаждени уход щих газов до желае- мой температуры тем меньше тепла приходитс отбирать, чем ближе к выходу из котла оно отбираетс (см. фиг.З). Как видно из фиг.З, максимальный эффект достигаетс именно при отборе тепла после гор чего хода, в последующем величина отбора тепла уже мало мен етс Поэтому выбор места отбора тепла принципиален: он позвол ет минимальным отбором тепла максимально охладить уход щие газы Однако такой выбор имеет не менее важное значение и с точки зрени экономичности турбины.This feature of the proposed power unit in comparison with the prototype determines the nature of its operation, which is as follows. The heat extraction in the economizer behind the hot run of the TVP effectively reduces the temperature of the flue gases. The closer to the exit from the boiler the heat is taken, the more deeply the flue gases are cooled. Accordingly, in order to cool the flue gases to the desired temperature, the less heat has to be taken away, the closer it is taken to the boiler exit (see Fig. 3). As can be seen from Fig. 3, the maximum effect is achieved precisely when the heat is taken off after a hot run; subsequently, the amount of heat taken off already does not change much. no less important from the point of view of the efficiency of the turbine.

Дело в том, что рассечка после гор чего ходаТВП обеспечивает достаточно высокие температуры газов, которые позвол ют по услови м температурного напора отдавать тепло высокотемпературной воде высокого давлени из системы регенеративного подогрева питательной воды после деаэратора . Благодар тому, что сброс котельного тепла невелик и замещает пар, отбираемый на ПВД турбины небольша . В результате получаем положительного сальдо от существенного повышени экономичности котла и небольшого снижени экономичности турбины . Одновременно вследствие уменьшени отбора пара на ПВД заметно повышаетс мощность турбины при неизменной подаче пара от котла в голову турбины . Нужно отметить, что величина достигаемого эффекта существенно зависит от температуры уход щих газов базового котла. Поэтому наибольший эффект достигаетс дл энергоблоков, работающих на низкосортных топливах, поскольку их котлы имеют высокие температуры уход щих газов .The fact is that cutting after a hot run of the TWP provides sufficiently high gas temperatures, which allow heat to be transferred to the high-pressure water of high pressure from the regenerative heating system of feed water after the deaerator under the conditions of the temperature head. Thanks to the fact that the discharge of boiler heat is small and replaces the steam, the sample taken to the LDPE of the turbine is small. As a result, we get a surplus from a substantial increase in boiler efficiency and a slight decrease in turbine efficiency. At the same time, due to a decrease in the steam extraction at the LDPE, the turbine power increases noticeably while the steam supply from the boiler to the turbine head remains constant. It should be noted that the magnitude of the effect achieved substantially depends on the temperature of the exhaust gases of the base boiler. Therefore, the greatest effect is achieved for power units operating on low-grade fuels, since their boilers have high flue gas temperatures.

Предлагаемый энергоблок повышенной эффективности в отличие от канонических блоков имеет не 3, а 4 св зи котла с турбиной: паропровод острого пара, паропроводы промежуточного пара, питательный трубопровод и байпасный трубопровод питательной воды.The proposed energy-efficiency unit, in contrast to the canonical units, has not 3, but 4 connections of the boiler to the turbine: a steam line of direct steam, steam lines of intermediate steam, a feed pipe and a bypass feed water pipe.

Энергоблок по фиг.2 отличаетс от рассмотренного по фиг.1 тем, что на байпасе первого после деаэратора ПВД вместе с турбинным экономайзером 12 на питательной воде последовательно включен возду- ховод ной теплообменник 14, включенный по греющей среде в линию 8 рециркул ции гор чего воздуха воздухоподогревател , Такое включение теплообменников 12 и 14 позвол ет наилучшим способом осуществить нагрев питательной воды, байпасирующей ПВД: уменьшить расход металла на теплообменники , повысить подогрев, обеспечить регулирование отбора тепла.The power unit of FIG. 2 differs from that considered in FIG. 1 in that the bypass of the first LDPE after the deaerator together with the turbine economizer 12 on feed water is connected sequentially to an air-duct heat exchanger 14 connected via a heating medium to the hot air recirculation line 8 air heater. Such inclusion of heat exchangers 12 and 14 makes it possible in the best way to heat feed water bypassing the LDPE: reduce the metal consumption for heat exchangers, increase heating, and provide control of heat removal.

Проведенные на заводе проработки в части использовани за вл емого технического решени дл энергоблоков 500 МВт Экибастузский ГРЭС-2 и 300 МВт дл Ново- Ангренской ГРЭС подтвердили эффективность предложенных решенийThe studies carried out at the plant regarding the use of the claimed technical solution for 500 MW Ekibastuz GRES-2 power units and 300 MW for Novo-Angren GRES confirmed the effectiveness of the proposed solutions

-на блоках 500 МВт возрастает мощность на 11,4 МВт и удельные расходы топлива снижаютс примерно на 2%- at 500 MW units, capacity increases by 11.4 MW and specific fuel consumption is reduced by about 2%

-на блоках 300 МВт возрастает мощность на 8,1 МВт, а удельные расходы топлива снижаютс примерно на 1,4%.- At 300 MW units, capacity is increased by 8.1 MW, and specific fuel consumption is reduced by about 1.4%.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION 1. A power unit of a thermal power plant, comprising a boiler in the gas duct of which hot and cold stages of an air heater equipped with a recirculation air line are installed, a steam turbine unit and a regenerative feed water heating system with high and low pressure heaters, the first of which is equipped with a bypass pipe with heating installed on it

a medium with a heat exchanger, characterized in that, in order to increase environmental friendliness, the heat exchanger is included in the flue through the heating medium after the hot stage of the air heater.

2. The power unit according to claim 1, with the exception that it is equipped with an additional heat exchanger connected via a heated medium to a bailing pipeline after the main heat exchanger, and to the air recirculation line through the heating one.

//

/

Fig. G

Fie. 1

Q G "al / h

Fig. E

Goiloi rooms

6o 0yfOffOffo-

febatell