RU2249115C2

RU2249115C2 - Regenerative heat hydraulic turbine plant

Info

Publication number: RU2249115C2
Application number: RU2002126531/06A
Authority: RU
Inventors: Н.П. Иванников (RU); Н.П. Иванников
Original assignee: Иванников Николай Павлович
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2005-03-27

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to hydroturbine plants in which heated water is used as working medium. Proposed regenerative heat hydraulic turbine plant contains steam generator, cooler injector, compressor, power injector, hydraulic turbine, electric generator, cooler, power injector pump, deaerator pump, deaerator, feed pump, air heater, blower, heat exchanger of heat supply circuit, heat collector. Steam generator is connected to cooler injector, and compressor is connected with cooler and with inlet of injector intake chamber. Outlet of injector is connected with nozzle chamber of power injector into intake chamber of which water cooled in cooler is delivered. Outlet of power injector is connected to hydraulic turbine, and outlet of turbine is connected with cooler and, through pump, with deaerator and also with air heater, heat exchanger of heat supply system and with heat collector.

EFFECT: increased efficiency of plant, reduced cost and load on environment.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическим установкам для производства электрической энергии, в частности к регенеративным теплогидротурбинным установкам (РТГТУ), в которых в качестве рабочего тела для гидротурбины используется нагретая вода.The invention relates to power plants for the production of electrical energy, in particular to regenerative thermal hydroturbine plants (RTGTU), in which heated water is used as a working fluid for a hydroturbine.

Известна паротурбинная установка (ПТУ), содержащая парогенератор, паровую турбину, конденсатор, градирню (далее холодильник).Known steam turbine installation (PTU), containing a steam generator, steam turbine, condenser, cooling tower (hereinafter referred to as the refrigerator).

Недостатками известной ПТУ являются громоздкий, металлоемкий парогенератор, требующий дорогих материалов для изготовления, сложная, дорогая, работающая на высоких параметрах паровая турбина, дорогой и, как правило, засоряющий питательную воду солями жесткости конденсатор, через который выносится в атмосферу теплота парообразования (основная потеря), что приводит к существующему снижению КПД установки, причем работа тепловых электростанций сопряжена с большими нагрузками на экологию /1/, /2/.The disadvantages of the well-known technical colleges are a bulky, metal-intensive steam generator that requires expensive materials for manufacturing, a complex, expensive steam turbine operating at high parameters, expensive and, as a rule, a condenser clogging the feed water with hardness salts, through which the heat of vaporization is carried out into the atmosphere (main loss) , which leads to an existing decrease in the efficiency of the installation, and the operation of thermal power plants is associated with high environmental loads / 1 /, / 2 /.

Известны прямоточные котлы по выработке сухого насыщенного пара высокого давления на установках ППУА, обслуживающие нефтяные промыслы /3/ и гидравлические турбины для турбинного бурения нефтяных и газовых скважин /4/, которые следует выбрать в качестве прототипа, как синтез механизмов для одной установки и использования их по другому назначению - выработка электрической энергии.There are known once-through boilers for producing dry saturated high-pressure steam at PPUA facilities serving the oil fields / 3 / and hydraulic turbines for turbine drilling of oil and gas wells / 4 /, which should be chosen as a prototype as a synthesis of mechanisms for one installation and their use for another purpose - the generation of electrical energy.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи, состоящей в повышении КПД, удешевлении установок и снижении нагрузок на экологию, что обеспечивается в результате:The present invention is aimed at solving the problem of improving efficiency, reducing the cost of installations and reducing environmental loads, which is ensured by:

- использования в тепловой схеме установки недорогого, компактного парогенератора (без пароподогревателя), работающего с наддувом топки;- use in the thermal installation scheme of an inexpensive, compact steam generator (without a steam heater), working with pressurization of the furnace;

- замены паровой турбины гидравлической;- replacement of a steam turbine with a hydraulic one;

- высокой степени регенерации тепла при использовании теплоты парообразования в закрытом рабочем цикле;- a high degree of heat recovery when using the heat of vaporization in a closed duty cycle;

- экономии технологической воды;- saving process water;

- высокой степени автоматизации производства;- a high degree of automation of production;

- резкого снижения вредных выбросов в атмосферу.- a sharp reduction in harmful emissions into the atmosphere.

На фиг.1 представлена общая схема РТГТУ, на фиг.2 - схема многоструйного силового инжектора (пароводяного струйного насоса).Figure 1 presents the General scheme of RTGTU, figure 2 is a diagram of a multi-jet power injector (steam-water jet pump).

РТГТУ содержит (см. фиг.1) парогенератор 1, инжектор холодильника 2, компрессор 3, силовой инжектор 4, гидротурбину 5, электрогенератор 6, холодильник 7, насос силового инжектора 8, насос деаэратора 9, деаэратор 10, питательный насос 11, воздухоподогреватель 12, дутьевую машину 13, теплообменник теплосети 14, теплосъемник 15.RTGTU contains (see Fig. 1) a steam generator 1, a refrigerator injector 2, a compressor 3, a power injector 4, a turbine 5, an electric generator 6, a refrigerator 7, a power injector pump 8, a deaerator pump 9, a deaerator 10, a feed pump 11, an air heater 12 , a blowing machine 13, a heat network heat exchanger 14, a heat sink 15.

РТГТУ работает следующим образом. Сухой насыщенный пар высокого давления от парогенератора 1 направляется к инжектору холодильника 2, к которому компрессором 3 подается “вторичный пар” из холодильника 7, затем пар в общем потоке с несколько меньшими давлением и температурой, но с большим расходом в качестве рабочей среды поступает к соплам силового инжектора 4.RTGTU works as follows. Dry saturated high-pressure steam from the steam generator 1 is sent to the injector of the refrigerator 2, to which compressor 3 delivers “secondary steam” from the refrigerator 7, then the steam in the general stream with slightly lower pressure and temperature, but with a high flow rate, enters the nozzles power injector 4.

Силовой инжектор 4, в качестве пароводяного струйного насоса /5/, с помощью насоса 8 подает оставшуюся от испарения и охлажденную воду холодильника 7 на гидравлическую турбину 5, где происходит, как и в паровой турбине, понижение давления в сопловых каналах с уменьшением энтальпии; в соплах срабатывается перепад тепла, который затрачивается на получение кинетической энергии водяной струи, которая на рабочих лопатках преобразуется в механическую работу.The power injector 4, as a steam-water jet pump / 5 /, with the help of the pump 8 delivers the remaining from the evaporation and cooled water of the refrigerator 7 to the hydraulic turbine 5, where, as in the steam turbine, the pressure in the nozzle channels decreases with a decrease in enthalpy; a heat drop is triggered in the nozzles, which is expended in obtaining the kinetic energy of the water jet, which is converted into mechanical work on the working blades.

С целью исключить возможные гидроудары за гидротурбиной, а также обеспечить наибольшее рассеивание воды в холодильнике 7, гидротурбина работает с некоторым противодавлением на выходе.In order to eliminate possible water hammer behind the turbine, as well as to provide the greatest dispersion of water in the refrigerator 7, the turbine works with some back pressure at the outlet.

Выход воды гидротурбины 5 разделяется на несколько потоков, главным из которых является вода на холодильник 7, где за счет давления от турбины 5 и перфорации коллекторов, в холодильнике происходит рассеивание воды и ее испарение с последующим охлаждением, причем данный процесс происходит в среде низкого давления (вакуум), создаваемого работой компрессора 3 и инжектора 2, обеспечивающих генерацию “вторичного пара” и утилизацию теплоты парообразования.The water output of the hydraulic turbine 5 is divided into several streams, the main of which is water to the refrigerator 7, where due to the pressure from the turbine 5 and the perforation of the collectors, water is dispersed and evaporated in the refrigerator, followed by cooling, and this process takes place in a low-pressure environment ( vacuum) created by the operation of compressor 3 and injector 2, ensuring the generation of “secondary steam” and the utilization of the heat of vaporization.

Тепловая схема установки содержит деаэратор 10, вода к которому подается насосом 9, а пар - от парогенератора 1 (может быть взят за инжектором 2), питание котла осуществляется питательным насосом 11.The thermal circuit of the installation contains a deaerator 10, the water to which is supplied by the pump 9, and the steam from the steam generator 1 (can be taken after the injector 2), the boiler is powered by the feed pump 11.

В схеме предусмотрен подогрев циклового воздуха в подогревателе 12 и воды теплосети в теплообменнике 14, что снижает температуру циркуляционной воды (рабочее тело для гидротурбины), наддув в топке котла обеспечивает дутьевая машина 13.The scheme provides for the heating of cyclic air in the heater 12 and the water of the heating system in the heat exchanger 14, which reduces the temperature of the circulation water (working fluid for a hydraulic turbine), and the blowing machine 13 provides pressurization in the boiler furnace.

В тепловую схему установки с целью понижения температуры воды рабочего цикла при возможно чрезмерном ее повышении, а также с задачей увеличить плотность рабочего тела для турбины, введен теплосъемник 15.In the thermal circuit of the installation in order to lower the temperature of the water of the working cycle with a possible excessive increase, as well as with the task of increasing the density of the working fluid for the turbine, a heat sink 15 is introduced.

Использование предложенной РТГТУ для производства электрической энергии позволит значительно повысить КПД установок, удешевить изготовление, монтаж, ремонт и эксплуатацию, а также существенно снизить нагрузку на экологию, что стало особенно актуальным в настоящее время.Using the proposed RTGTU for the production of electric energy will significantly increase the efficiency of plants, reduce the cost of manufacture, installation, repair and maintenance, as well as significantly reduce the burden on the environment, which has become especially urgent at present.

Источники информации:Sources of information:

/1/ H.A.Килелев. Котельные установки. “Высшая школа”, 1975./ 1 / H.A. Kilelev. Boiler installations. Higher School, 1975.

/2/ П.Н.Шляхин. Паровые и газовые турбины. “Энергия”, Москва, 1974./ 2 / P.N. Shlyakhin. Steam and gas turbines. “Energy”, Moscow, 1974.

/3/ Спецагрегаты и спецмашины. Уфа, УНТиС АНК, “Башнефть”, 2002./ 3 / Special units and special vehicles. Ufa, UNTiS ANK, Bashneft, 2002.

/4/ П.П.Шумилов. Турбинное бурение нефтяных скважин. Издательство “Недра”, Москва, 1968./ 4 / P.P. Shumilov. Turbine oil drilling. Publishing house "Nedra", Moscow, 1968.

/5/ К.И.Лысов, К.Т.Григорьев. Насосы и насосные установки, с.17-18. Издательство “Колос”, Москва, 1969 г./ 5 / K.I. Lysov, K.T. Grigoriev. Pumps and pumping units, p.17-18. Kolos Publishing House, Moscow, 1969

Claims

1. Regenerative thermal turbine installation containing a steam generator, compressor, hydraulic turbine and refrigerator, characterized in that the steam generator is connected to the injector of the refrigerator, the receiving chamber of which is connected to the output of the compressor connected to the refrigerator, and the output of the injector of the refrigerator is connected to the power injector, to the receiving chamber which water is supplied through the pump from the refrigerator, the output of the power injector is connected to a hydraulic turbine, and the turbine output is connected to the refrigerator, through the pump with Rathore, and air preheater, a heating system heat exchanger and the heat sink.

2. The regenerative thermal turbine installation according to claim 1, characterized in that the hydraulic turbine is made high-speed.