RU2323350C1

RU2323350C1 - Operation of heat power plant

Info

Publication number: RU2323350C1
Application number: RU2006132031/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Шарапов (RU); Владимир Иванович Шарапов; Сергей Евгеньевич Кубашов (RU); Сергей Евгеньевич Кубашов
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2008-04-27

Abstract

FIELD: heat power engineering.

SUBSTANCE: heat of windings and of steel of turbine generator is used during cycle of operation of heat power plant. Energy of natural gas is used for performing operation turbo-expander. Heat power plant has boiler with burner. Boiler is connected with turbine through sharp vapor vapor-duct. Heat power plant also has turbine generator connected with shaft of turbine, and circulation hydrogen generator's coolers. Coolers are made in form of gas-to-gas heat exchangers brought into natural gas duct through cooling medium between device for reduction of gas pressure and boiler's burner. Device for reduction of vapor pressure is made in form of turbo-expander. Gas duct, connecting turbo-expander with hydrogen coolers, is covered with heat insulation. Turbine generator is provided with additional low-temperature circulation hydrogen cooler disposed at line of re-circulation; cooler is brought into gas duct along cooling medium between turbo-expander and main cooler and it is connected with additional low-temperature cooler through device for removal of condensate.

EFFECT: improved economical efficiency of operation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях.The invention relates to the field of power engineering and can be used in thermal power plants.

Известен аналог - тепловая электрическая станция, содержащая котел, связанный паропроводом острого пара с турбиной, которая соединена паропроводом отработавшего пара с конденсатором, главный вал турбины соединен с ротором турбогенератора, турбогенератор содержит водяные газоохладители циркуляционного водорода генератора (см. Славнин М.И. Электрооборудование электрических станций и трансформаторных подстанций. М.: Государственное энергетическое издательство, 1963. Рис.8-3. на с.72, 8-4 на с.72 и текстовые пояснения к ним на с.69-72). Этот аналог принят в качестве прототипа.A well-known analogue is a thermal power station containing a boiler connected by a steam line to a turbine, which is connected by a steam line to a condenser, the main shaft of the turbine is connected to the rotor of the turbo-generator, the turbo-generator contains water gas coolers of the circulating hydrogen of the generator (see Slavnin M.I. Electrical equipment of electrical stations and transformer substations. M: State Power Publishing House, 1963. Fig. 8-3. on p. 72, 8-4 on p. 72 and textual explanations to them on p. 69-72). This analogue is adopted as a prototype.

Недостатком аналогов и прототипа являются пониженная экономичность тепловых электростанций вследствие потерь теплоты обмоток и стали турбогенератора с охлаждающей водой.The disadvantage of analogues and prototype is the reduced efficiency of thermal power plants due to heat losses of the windings and steel of the turbogenerator with cooling water.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение экономичности тепловой электрической станции за счет использования теплоты обмоток и стали турбогенератора в цикле тепловой электрической станции и за счет использования эксергии природного газа, подаваемого в топку котла.The technical result achieved by the present invention is to increase the efficiency of the thermal power plant by using the heat of the windings and steel of the turbogenerator in the cycle of the thermal power plant and by using the exergy of natural gas supplied to the boiler furnace.

Для достижения этого результата предложена тепловая электрическая станция, содержащая котел с горелкой, связанный паропроводом острого пара с турбиной, турбогенератор, соединенный с валом турбины, охладители циркуляционного водорода генератора.To achieve this result, a thermal power plant is proposed that includes a boiler with a burner connected by a steam line of a sharp steam to a turbine, a turbogenerator connected to the turbine shaft, and coolers for circulating hydrogen of the generator.

Особенность заключается в том, что охладители водорода выполнены в виде газо-газовых теплообменников, включенных по охлаждающей среде в газопровод природного газа между устройством для понижения давления газа и горелкой котла, устройство для понижения давления газа выполнено в виде турбодетандера, а газопровод, соединяющий турбодетандер с охладителями водорода, покрыт тепловой изоляцией. Турбогенератор снабжен дополнительным низкотемпературным охладителем циркуляционного водорода, расположенным на линии рециркуляции, включенным по охлаждающей среде в газопровод между турбодетандером и основным охладителем и подключенным к дополнительному низкотемпературному охладителю устройством для отвода конденсата.The peculiarity lies in the fact that hydrogen coolers are made in the form of gas-gas heat exchangers that are connected through a cooling medium to a natural gas pipeline between a device for lowering the gas pressure and the boiler burner, a device for lowering the gas pressure is made in the form of a turbo-expander, and the gas pipeline connecting the turbo-expander to hydrogen coolers, coated with thermal insulation. The turbogenerator is equipped with an additional low-temperature circulating hydrogen cooler located on the recirculation line, connected through a cooling medium to the gas pipeline between the turbine expander and the main cooler, and a condensate drain device connected to the additional low-temperature cooler.

Новая совокупность признаков тепловой электрической станции позволяет использовать теплоту обмоток и стали турбогенератора в цикле тепловой электрической станции, эксергию газа высокого давления для совершения работы в турбодетандере, низкую температуру редуцированного природного газа для осушки циркуляционного водорода, т.е. позволяет повысить экономичность тепловой электрической станции путем снижения тепловых потерь в окружающую среду, путем использования эксергии газа высокого давления в цикле станции и путем исключения энергозатратных устройств и мероприятий для осушки водорода.The new set of features of a thermal power plant allows the heat of the windings and steel of a turbogenerator to be used in the cycle of a thermal power plant, the exergy of high-pressure gas to perform work in a turboexpander, and the low temperature of reduced natural gas to dry circulating hydrogen, i.e. allows you to increase the efficiency of the thermal power plant by reducing heat loss to the environment, by using exergy of high pressure gas in the cycle of the station and by eliminating energy-consuming devices and measures for drying hydrogen.

На чертеже изображена схема новой тепловой электрической станции.The drawing shows a diagram of a new thermal power station.

Станция содержит котел 1 с горелкой 2, связанный паропроводом острого пара с турбиной 3, турбогенератор 4, ротор которого соединен с валом турбины 3, основные 5 и дополнительные низкотемпературные 6 охладители водорода турбогенератора с газозаборными и газоотводящими отверстиями, устройства для отвода конденсата 7, газозаборные отверсия дополнительного охладителя водорода соединены газопроводом с турбодетандером 8, газоотводящие отверстия основного охладителя водорода соединены с горелкой 2 котла 1.The station contains a boiler 1 with a burner 2, connected by a steam line of sharp steam to the turbine 3, a turbogenerator 4, the rotor of which is connected to the shaft of the turbine 3, the main 5 and additional low-temperature 6 hydrogen coolers of the turbogenerator with gas sampling and gas outlet openings, condensate drainage devices 7, gas sampling an additional hydrogen cooler is connected by a gas line to a turboexpander 8, gas vents of the main hydrogen cooler are connected to a burner 2 of a boiler 1.

Работа тепловой электрической станции осуществляется следующим образом.The operation of the thermal power plant is as follows.

В котел 1 через горелку 2 подают природный газ и воздух. Вырабатываемый в котле 1 пар направляют в турбину 3, вал которой соединен с ротором турбогенератора 4, осуществляют постоянное охлаждение обмоток и стали турбогенератора 4 путем циркуляции водорода через его внутреннее пространство, циркуляционный водород охлаждают в основных охладителях водорода 5, осушку водорода осуществляют путем рециркуляции части водорода через дополнительные низкотемпературные охладители водорода 6, конденсат из дополнительных охладителей отводят через устройство для отвода конденсата 7. Газ, необходимый для работы котла, редуцируют в турбодетандере 8, холодный газовый поток пропускают через дополнительные низкотемпературные охладители водорода 6, затем через основные охладители водорода 5 и подают по газопроводу в топку 2 котла 1.Natural gas and air are supplied to boiler 1 through burner 2. The steam generated in the boiler 1 is sent to the turbine 3, the shaft of which is connected to the rotor of the turbogenerator 4, the windings and steel of the turbogenerator 4 are constantly cooled by circulating hydrogen through its internal space, the circulating hydrogen is cooled in the main hydrogen coolers 5, the hydrogen is dried by recirculating part of the hydrogen through additional low-temperature hydrogen coolers 6, the condensate from the additional coolers is discharged through the condensate discharge device 7. The gas necessary for operation boiler bots are reduced in turbo expander 8, a cold gas stream is passed through additional low-temperature hydrogen coolers 6, then through main hydrogen coolers 5 and fed through a gas pipeline to the furnace 2 of boiler 1.

Таким образом, схема новой тепловой электрической станции позволяет возвращать теплоту обмоток и стали турбогенератора в котел, использовать эксергию газа высокого давления для совершения работы в турбодетандере, исключить энергозатратные устройства осушки циркуляционного водорода турбогенератора из схемы тепловой электрической станции, т.е. позволяет повысить экономичность тепловой электрической станции путем снижения потерь теплоты в окружающую среду, путем использования эксергии газа в цикле станции и путем снижения энергетический и капитальных затрат на осушку циркуляционного водорода турбогенератора.Thus, the scheme of the new thermal power plant allows the heat of the windings and steel of the turbo-generator to be returned to the boiler, the use of high-pressure gas exergy to perform work in the turboexpander, and the elimination of energy-intensive devices for drying circulating hydrogen of the turbo-generator from the scheme of the thermal power station, i.e. allows you to increase the efficiency of the thermal power plant by reducing heat loss to the environment, by using gas exergy in the cycle of the station and by reducing energy and capital costs for drying the circulating hydrogen of a turbogenerator.

Claims

A thermal power station comprising a boiler with a burner connected by a steam line of a hot steam to a turbine, a turbogenerator connected to a turbine shaft, and circulating hydrogen coolers of a generator, characterized in that the hydrogen coolers are made in the form of gas-gas heat exchangers connected through a cooling medium to a natural gas pipeline in front of the boiler burner, the device for lowering the gas pressure is made in the form of a turboexpander, and the turbogenerator is equipped with an additional low-temperature circulation cooler a gas line located on the recirculation line, connected through a cooling medium to the gas pipeline between the turboexpander and the main cooler, and a condensate drain device connected to the additional low-temperature cooler, the gas pipeline connecting the turbine expander with hydrogen coolers is covered with thermal insulation.