RU2425987C1

RU2425987C1 - Method of power plant operation

Info

Publication number: RU2425987C1
Application number: RU2009147690/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Ефимов (RU); Николай Николаевич Ефимов; Павел Александрович Малышев (RU); Павел Александрович Малышев; Александр Вячеславович Черни (RU); Александр Вячеславович Черни; Геннадий Борисович Каратаев (RU); Геннадий Борисович Каратаев; Сергей Витальевич Скубиенко (RU); Сергей Витальевич Скубиенко; Игорь Степанович Кожуховский (RU); Игорь Степанович Кожуховский; Владимир Иванович Паршуков (RU); Владимир Иванович Паршуков; Владимир Владимирович Папин (RU); Владимир Владимирович Папин
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-08-10

Abstract

FIELD: power engineering. ^ SUBSTANCE: method of power plant operation consists in supply of the main steam of the last bleed of the steam turbine low pressure cylinder into a heat-exchanger-condenser of a heat pump inbuilt into a flow path of a chamber of the last bleed of the steam turbine, where heat is supplied to the main steam from a low-boiling coolant of a heat pump, then the main steam of the steam turbine is sent to a condenser of the steam turbine, at the inlet of which in the heat-exchanger-evaporator of the heat pump installed as an inbuilt bundle of condenser tubes, the low-boiling coolant of the heat pump evaporates, condensate from the steam turbine condenser is drained by means of a condensate pump and is supplied into the first low pressure heater, which receives heat from the low-boiling coolant of the heat pump, then the main condensate of the steam turbine used steam is heated in the subsequent low pressure heaters, is deaerated in a deaerator, with a feed pump it is supplied into high pressure heaters, a steam generator, where steam is produced, which is supplied into a high pressure cylinder of the steam turbine, and is returned to a low pressure cylinder of the steam turbine. ^ EFFECT: invention makes it possible to reduce cooling water temperatures at the outlet from the condenser, to increase steam temperatures in the last stages of the low pressure cylinder and to reduce steam moisture and erosion wear of blades in the last stages of the steam turbine. ^ 1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых и атомных электрических станциях для повышения эффективности работы паровой турбинной установки, ее оборудования и всей электростанции.The invention relates to a power system and can be used at thermal and nuclear power plants to increase the efficiency of a steam turbine installation, its equipment and the entire power plant.

Известен способ работы тепловой электрической станции (RU №2247840), заключающийся в том, что конденсацию отработавшего в турбине пара производят охлаждающей водой через подводящие и отводящие трубопроводы конденсатора, подогрев конденсата турбины осуществляется паром регенеративных отборов в регенеративных подогревателях, подогрев поступающей от потребителей сетевой воды паром отопительных отборов - в сетевых подогревателях. В схему тепловой электростанции устанавливают тепловой насос, часть полностью отработавшего в турбине водяного пара конденсируют в конденсаторе турбины, а часть - в теплообменнике-испарителе теплового насоса, конденсат турбины перед нагревом в регенеративных подогревателях и поступающую от потребителей сетевую воду перед нагревом в сетевых подогревателях нагревают в теплообменниках-конденсаторах теплового насоса, при этом обеспечивают увеличение КПД станции с тепловым насосом.A known method of operation of a thermal power plant (RU No. 2247840), which consists in the fact that the steam spent in the turbine is condensed by cooling water through the condenser inlet and outlet pipes, the turbine condensate is heated by steam of regenerative offsets in regenerative heaters, and the heating of the network water supplied by consumers is heated by steam heating selections - in network heaters. A heat pump is installed in the thermal power plant circuit, part of the water vapor completely exhausted in the turbine is condensed in the turbine condenser, and part in the heat pump-heat exchanger-evaporator, the turbine condensate before heating in regenerative heaters and the network water supplied by consumers before heating in network heaters is heated in heat exchangers-condensers of the heat pump, while providing an increase in the efficiency of the station with the heat pump.

Недостатки: В предлагаемом способе часть полностью отработавшего в турбине водяного пара конденсируют в конденсаторе турбины, а часть - в теплообменнике-испарителе теплового насоса, поэтому устанавливается дополнительный подогреватель-конденсатор паровой турбины, трубная система которого используется как испаритель теплового насоса. Однако в этом случае в дополнительном подогревателе-конденсаторе необходимо устанавливать систему создания и поддержания вакуума, такую же, как и в основном конденсаторе турбины. Это усложняет систему конденсации пара турбины, делает ее менее надежной. Также не всегда можно найти такого мощного теплового потребителя, чтобы направить на него теплоту, полученную от теплового насоса.Disadvantages: In the proposed method, part of the water vapor completely exhausted in the turbine is condensed in the turbine condenser, and part in the heat pump-heat exchanger-evaporator, therefore, an additional steam turbine heater-condenser is installed, the pipe system of which is used as the heat pump evaporator. However, in this case, in an additional heater-condenser, it is necessary to install a system for creating and maintaining a vacuum, the same as in the main turbine condenser. This complicates the steam condensation system of the turbine, making it less reliable. Also, it is not always possible to find such a powerful heat consumer to direct the heat received from the heat pump to it.

Известен также способ работы тепловой электрической станции (Д.Рей и др. Тепловые насосы. - М.: Энергоатомиздат, 1982, с.104, рис.5.5), в котором весь отработавший в турбине пар отдает свое тепло теплообменнику-испарителю теплового насоса, подключенному ко всему пакету труб конденсатора паровой турбины.There is also a known method of operation of a thermal power plant (D. Ray and others. Heat pumps. - M .: Energoatomizdat, 1982, p. 104, Fig.5.5), in which all the steam spent in the turbine gives its heat to the heat exchanger-evaporator of the heat pump, connected to the entire package of pipes of the condenser of the steam turbine.

Недостатки: В предлагаемом способе не решается вопрос о снижении влажности пара в последних ступенях паровой турбины.Disadvantages: The proposed method does not solve the issue of reducing steam humidity in the last stages of a steam turbine.

В качестве прототипа принимаем традиционный способ работы атомной электростанции (Маргулова Т.Х. Атомные электроические станции: Изд. 2-е, перераб. и дополн. Учебник для вузов. - М.: Высшая школ», 1974. - 359 с.: ил.). Способ реализуется следующим образом: полностью отработавший пар из паровой турбины направляется в конденсатор, где он конденсируется при охлаждении его охлаждающей водой, подаваемой в трубки конденсатора. Образовавшийся конденсат из конденсатора проталкивается конденсатным насосом через систему регенеративных подогревателей низкого давления в деаэратор, а затем питательным насосом через систему регенеративных подогревателей высокого давления в парогенератор и далее - к паровой турбине. В регенеративных подогревателях происходит нагрев конденсата и питательной воды паром регенеративных отборов турбины.As a prototype, we take the traditional way of operating a nuclear power plant (Margulova T.Kh. Nuclear power plants: 2nd ed., Revised and supplemented. Textbook for high schools. - M.: Higher Schools ", 1974. - 359 pp .: silt .). The method is implemented as follows: completely exhausted steam from a steam turbine is sent to a condenser, where it condenses when it is cooled by cooling water supplied to the condenser tubes. The condensate formed from the condenser is pushed by the condensate pump through the system of regenerative low pressure heaters into the deaerator, and then by the feed pump through the system of regenerative high pressure heaters into the steam generator and then to the steam turbine. In regenerative heaters, condensate and feed water are heated by steam of regenerative turbine extracts.

Недостатки прототипа: Малая экономичность такой электростанции. Основные потери тепла на тепловой и атомной электростанции - это потери в конденсаторе. Регенеративный подогрев недостаточно экономичен. С другой стороны, регенеративные отборы пара уменьшают полезную работу, совершаемую 1 кг пара, поскольку часть пара расширяется в турбине не до конечного давления, а лишь до давления отбора. Последние ступени паровой турбины атомной электростанции работают на влажном паре, что создает условия для эрозионного износа лопаток и, таким образом, снижает надежность работы паровой турбины.The disadvantages of the prototype: Low efficiency of such a power plant. The main heat losses at a thermal and nuclear power plant are losses in a condenser. Regenerative heating is not economical enough. On the other hand, regenerative steam take-offs reduce the useful work done by 1 kg of steam, since part of the steam does not expand in the turbine to the final pressure, but only to the take-off pressure. The last stages of the steam turbine of a nuclear power plant operate on wet steam, which creates conditions for erosive wear of the blades and, thus, reduces the reliability of the steam turbine.

Задача изобретения - разработать способ работы электростанции, позволяющий, повысить экономичность работы паровой турбины, упростить систему конденсации пара, повысить надежность системы конденсации пара.The objective of the invention is to develop a method of operation of a power plant, which allows to increase the efficiency of a steam turbine, simplify the steam condensation system, increase the reliability of the steam condensation system.

Технический результат изобретения заключается в снижении температуры охлаждающей воды на выходе из конденсатора, увеличении температуры пара в последних ступенях цилиндра низкого давления и уменьшении, таким образом, влажности пара и эрозионного износа лопаток в последних ступенях паровой турбины.The technical result of the invention is to reduce the temperature of the cooling water at the outlet of the condenser, increase the temperature of the steam in the last stages of the low pressure cylinder and thus reduce the humidity of the steam and erosive wear of the blades in the last stages of the steam turbine.

Технический результат достигается за счет способа работы электростанции, заключающегося в подаче основного пара последнего отбора цилиндра низкого давления паровой турбины в теплообменник-конденсатор теплового насоса, встроенного в проточную часть камеры последнего отбора паровой турбины, где к основному пару подводится теплота от низкокипящего теплоносителя теплового насоса, далее основной пар паровой турбины направляется в конденсатор паровой турбины, на входе которого в теплообменнике-испарителе теплового насоса, установленного как встроенный пучок труб конденсатора, происходит испарение низкокипящего теплоносителя теплового насоса, конденсат из конденсатора паровой турбины отводится конденсатным насосом и подается в первый подогреватель низкого давления, который получает теплоту от низкокипящего теплоносителя теплового насоса, затем основной конденсат отработавшего пара паровой турбины подогревается в следующих подогревателях низкого давления, деаэрируется в деаэраторе, затем питательным насосом подается в подогреватели высокого давления, парогенератор, где образуется пар, который направляется в цилиндр высокого давления паровой турбины, и возвращается в цилиндр низкого давления паровой турбины.The technical result is achieved due to the method of operation of the power plant, which consists in supplying the main steam of the last selection of the low pressure cylinder of the steam turbine to the heat exchanger-condenser of the heat pump, built into the flow part of the chamber of the last selection of the steam turbine, where heat is supplied to the main steam from the low-boiling heat carrier of the heat pump, then the main steam of the steam turbine is sent to the condenser of the steam turbine, at the input of which is installed in the heat exchanger-evaporator of the heat pump About how the built-in bundle of condenser tubes, the low-boiling heat carrier of the heat pump evaporates, the condensate from the condenser of the steam turbine is removed by the condensate pump and fed to the first low-pressure heater, which receives heat from the low-boiling heat carrier of the heat pump, then the main condensate of the exhaust steam of the steam turbine is heated in the following heaters low pressure, deaerated in the deaerator, then fed by a feed pump to high pressure heaters, steam ator where steam is generated which is guided in the cylinder a high-pressure steam turbine, and returns into the cylinder of low pressure steam turbine.

На фиг.1 представлена схема установки абсорбционного теплового насоса на паросиловой установке АЭС, на фиг.2 представлена схема установки абсорбционного теплового насоса на паросиловой установке ТЭС. На фиг.3 представлена схема установки парокомпрессионного теплового насоса на паросиловой установке АЭС, на фиг.4 представлена схема установки парокомпрессионного теплового насоса на паросиловой установке ТЭС, на фиг.5 представлен процесс расширения пара в паровой турбине, изображенный в h-s координатах.Figure 1 shows the installation diagram of the absorption heat pump at the steam power plant of a nuclear power plant, figure 2 shows the installation diagram of the absorption heat pump at the steam power plant of the TPP. Figure 3 shows the installation diagram of a steam compression heat pump at a steam power plant of a nuclear power plant, figure 4 shows a installation diagram of a steam compression heat pump at a steam power plant of a TPP, figure 5 shows the process of expanding steam in a steam turbine, shown in h-s coordinates.

Способ реализуется устройством, изображенным схемой установки теплового насоса на паросиловой установке АЭС (фиг.1), состоящим из цилиндра высокого давления 1 паровой турбины (на фиг.1 не обозначена), цилиндров низкого давления 2 паровой турбины (на фиг.1 не обозначена), сепаратора-пароперегревателя 3, теплообменника-конденсатора 4 теплового насоса (на фиг.1 не обозначен), например абсорбционного, генератора 5 теплового насоса (на фиг.1 не обозначен), абсорбера 6 теплового насоса (на фиг.1 не обозначен), теплообменника-испарителя 7 теплового насоса (на фиг.1 не обозначен), конденсатора 8 паровой турбины (на фиг.1 не обозначена), конденсатного насоса 9, подогревателей низкого давления 10, деаэратора 11, питательного насоса 12, подогревателя высокого давления 13 и парогенератора 14.The method is implemented by the device depicted in the heat pump installation diagram at the steam power plant of the NPP (Fig. 1), consisting of a high pressure cylinder 1 of a steam turbine (not indicated in Fig. 1), low pressure cylinders 2 of a steam turbine (not shown in Fig. 1) , a superheater separator 3, a heat pump heat exchanger-condenser 4 (not shown in FIG. 1), for example an absorption heat pump generator 5 (not shown in FIG. 1), a heat pump absorber 6 (not shown in FIG. 1), heat exchanger-evaporator 7 heat pump (not shown in FIG. 1), a steam turbine condenser 8 (not shown in FIG. 1), a condensate pump 9, low pressure heaters 10, deaerator 11, feed pump 12, high pressure heater 13 and steam generator 14.

Способ реализуется устройством, изображенным схемой установки теплового насоса на паросиловой установке ТЭС (фиг.2), состоящим из цилиндра высокого давления 1 паровой турбины (на фиг.2 не обозначена), цилиндра низкого давления 2 паровой турбины (на фиг.2 не обозначена), цилиндра среднего давления 15 паровой турбины (на фиг.2 не обозначена), теплообменника-конденсатора 4 теплового насоса (на фиг.2 не обозначен), например абсорбционного, генератора 5 теплового насоса (на фиг.2 не обозначен), абсорбера 6 теплового насоса (на фиг.2 не обозначен), теплообменника-испарителя 7 теплового насоса (на фиг.2 не обозначен), конденсатора 8 паровой турбины (на фиг.2 не обозначена), конденсатного насоса 9, подогревателей низкого давления 10, деаэратора 11, питательного насоса 12, подогревателя высокого давления 13 и парогенератора 14.The method is implemented by the device depicted in the heat pump installation diagram on a steam power plant of a TPP (Fig. 2), consisting of a high pressure cylinder 1 of a steam turbine (not indicated in Fig. 2), a low pressure cylinder 2 of a steam turbine (not shown in Fig. 2) , a medium-pressure cylinder 15 of a steam turbine (not shown in FIG. 2), a heat pump heat exchanger-condenser 4 (not shown in FIG. 2), for example an absorption, heat pump generator 5 (not shown in FIG. 2), a heat absorber 6 pump (not indicated in figure 2), heat transfer heat exchanger 7 heat pump (not shown in FIG. 2), steam turbine condenser 8 (not shown in FIG. 2), condensate pump 9, low pressure heaters 10, deaerator 11, feed pump 12, high pressure heater 13 and steam generator fourteen.

Способ реализуется устройством, изображенным схемой установки теплового насоса на паросиловой установке АЭС (фиг.3), состоящего из цилиндра высокого давления 1 паровой турбины (на фиг.3 не обозначена), цилиндров низкого давления 2 паровой турбины (на фиг.3 не обозначена), сепаратора-пароперегревателя 3, теплообменника-конденсатора 4 теплового насоса (на фиг.3 не обозначен), например парокомпрессионного, теплообменника-испарителя 7 теплового насоса (на фиг.3 не обозначен), конденсатора 8 паровой турбины (на фиг.3 не обозначена), конденсатного насоса 9, подогревателей низкого давления 10, деаэратора 11, питательного насоса 12, подогревателя высокого давления 13, парогенератора 14 и компрессора 16 теплового насоса (на фиг.3 не обозначен).The method is implemented by the device depicted in the heat pump installation diagram at a steam power plant of an NPP (Fig. 3), consisting of a high pressure cylinder 1 of a steam turbine (not indicated in Fig. 3), low pressure cylinders 2 of a steam turbine (not shown in Fig. 3) , a separator-superheater 3, a heat pump heat exchanger-condenser 4 (not indicated in FIG. 3), for example a vapor compression, heat exchanger-evaporator 7 of a heat pump (not indicated in FIG. 3), a steam turbine condenser 8 (not indicated in FIG. 3 ), condensate pump and 9, low pressure heaters 10, deaerator 11, feed pump 12, high pressure heater 13, steam generator 14 and heat pump compressor 16 (not indicated in FIG. 3).

Способ реализуется устройством, изображенным схемой установки теплового насоса на паросиловой установке ТЭС (фиг.4), состоящего из цилиндра высокого давления 1 паровой турбины (на фиг.4 не обозначена), цилиндра низкого давления 2 паровой турбины (на фиг.4 не обозначена), цилиндра среднего давления 15 паровой турбины (на фиг.4 не обозначена), теплообменника-конденсатора 4 теплового насоса (на фиг.2 не обозначен), например парокомпрессионного, теплообменника-испарителя 7 теплового насоса (на фиг.4 не обозначен), конденсатора 8 паровой турбины (на фиг.4 не обозначена), конденсатного насоса 9, подогревателей низкого давления 10, деаэратора 11, питательного насоса 12, подогревателя высокого давления 13, парогенератора 14 и компрессора 16 теплового насоса (на фиг.4 не обозначен).The method is implemented by the device depicted in the heat pump installation diagram on a steam power plant of a TPP (Fig. 4), consisting of a high pressure cylinder 1 of a steam turbine (not indicated in Fig. 4), a low pressure cylinder 2 of a steam turbine (not shown in Fig. 4) , a medium pressure cylinder 15 of a steam turbine (not shown in FIG. 4), a heat pump heat exchanger-condenser 4 (not shown in FIG. 2), for example a vapor compression, heat pump-heat exchanger-evaporator 7 (not indicated in FIG. 4), a condenser 8 steam turbine (figure 4 not indicated), condensate pump 9, low pressure heaters 10, deaerator 11, feed pump 12, high pressure heater 13, steam generator 14 and heat pump compressor 16 (not indicated in FIG. 4).

Из Фиг.1, 2, 3 и 4 видно, что тепловой насос содержит теплообменник-испаритель и теплообменник-конденсатор, причем теплообменник-испаритель, установлен как встроенный пучок труб конденсатора, а теплообменник-конденсатор встроен в проточную часть камеры последнего отбора паровой турбины.It can be seen from Figs. 1, 2, 3 and 4 that the heat pump comprises a heat exchanger-evaporator and a heat exchanger-condenser, the heat exchanger-evaporator being installed as an integrated bundle of condenser tubes, and the heat exchanger-condenser is integrated in the flow part of the chamber for the last selection of the steam turbine.

Рассмотрим примеры осуществления способа работы электростанции.Consider examples of the method of operation of a power plant.

Пример осуществления способа работы атомной электростанции с использованием теплового насоса, например абсорбционного (фиг 1). Основной пар последнего отбора цилиндра низкого давления 2 паровой турбины (на фиг.1 не обозначена) поступает в теплообменник-конденсатор 4 теплового насоса (на фиг.1 не обозначен), встроенного в проточную часть камеры последнего отбора паровой турбины (на фиг.1 не обозначена), где к основному пару подводится теплота от низкокипящего теплоносителя теплового насоса (на фиг.1 не обозначен), которая подводится от генератора 5 теплового насоса (на фиг.1 не обозначен), преобразующего теплоту более высокой температуры. Основной пар паровой турбины (на фиг.1 не обозначена) со степенью сухости, приближающейся к 1, более высокой, чем в традиционной тепловой схеме, направляется в конденсатор 8 паровой турбины (на фиг.1 не обозначена), на входе которого установлен теплообменник-испаритель 7 теплового насоса (на фиг.1 не обозначен), установленного как встроенный пучок труб конденсатора, в котором происходит испарение низкокипящего теплоносителя теплового насоса (на фиг.1 не обозначен) при установленной температуре конденсации основного конденсата паровой турбины (на фиг.1 не обозначена), более низкой, чем при использовании традиционной схемы подвода и отвода охлаждающей воды (25-35°С). Испарившийся низкокипящий теплоноситель теплового насоса направляется в абсорбер 6 теплового насоса (на фиг.1 не обозначен). Между генератором 5 и абсорбером 6 теплового насоса (на фиг.1 не обозначен) происходит обмен и преобразование энергий низкокипящего теплоносителя. Конденсат из конденсатора 8 паровой турбины (на фиг.1 не обозначена) отводится конденсатным насосом 9 и подается в первый подогреватель низкого давления 10, который получает теплоту также от низкокипящего теплоносителя теплового насоса (на фиг.1 не обозначен). Основной конденсат отработавшего пара паровой турбины (на фиг.1 не обозначена) подогревается затем в следующих подогревателях низкого давления 10, деаэрируется в деаэраторе 11, затем питательным насосом 12 подается в подогреватели высокого давления 13, парогенератор 14 и направляется в цилиндр высокого давления 1 паровой турбины (на фиг.1 не обозначена), в сепаратор-пароперегреватель 3 и возвращается в цилиндры низкого давления 2 паровой турбины (на фиг.1 не обозначена).An example of the method of operation of a nuclear power plant using a heat pump, for example absorption (Fig. 1). The main pair of the last selection of the low pressure cylinder 2 of the steam turbine (not shown in FIG. 1) enters the heat exchanger-condenser 4 of the heat pump (not indicated in FIG. 1), which is integrated in the flow part of the chamber of the last selection of the steam turbine (not is indicated), where heat is supplied to the main steam from the low-boiling heat carrier of the heat pump (not indicated in FIG. 1), which is supplied from the heat pump generator 5 (not indicated in FIG. 1), which converts heat of higher temperature. The main steam of a steam turbine (not indicated in FIG. 1) with a degree of dryness approaching 1 higher than in the traditional thermal circuit is directed to the condenser 8 of the steam turbine (not indicated in FIG. 1), at the input of which a heat exchanger is installed - a heat pump evaporator 7 (not shown in FIG. 1) installed as an integrated bundle of condenser pipes in which the low-boiling heat carrier of the heat pump (not shown in FIG. 1) evaporates at the set condensation temperature of the main condensate of the steam turbine (not indicated in figure 1), lower than when using the traditional scheme of supply and removal of cooling water (25-35 ° C). The evaporated low-boiling heat carrier of the heat pump is directed to the absorber 6 of the heat pump (not indicated in Fig. 1). Between the generator 5 and the absorber 6 of the heat pump (not indicated in Fig. 1), the energy is exchanged and converted into a low-boiling coolant. The condensate from the condenser 8 of the steam turbine (not shown in FIG. 1) is discharged by the condensate pump 9 and fed to the first low pressure heater 10, which also receives heat from the low-boiling coolant of the heat pump (not indicated in FIG. 1). The main condensate of the exhaust steam of the steam turbine (not indicated in Fig. 1) is then heated in the following low-pressure heaters 10, deaerated in the deaerator 11, then fed to the high-pressure heaters 13 by the feed pump 12 and sent to the high-pressure cylinder 1 of the steam turbine (not indicated in FIG. 1), to the superheater 3, and returns to the low pressure cylinders 2 of the steam turbine (not indicated in FIG. 1).

Пример осуществления способа работы тепловой электростанции с использованием теплового насоса, например абсорбционного (фиг 2). Основной пар последнего отбора цилиндра низкого давления 2 паровой турбины (на фиг.2 не обозначена) поступает в теплообменник-конденсатор 4 теплового насоса (на фиг.2 не обозначен), встроенного в проточную часть камеры последнего отбора паровой турбины (на фиг.2 не обозначена), где к основному пару подводится теплота от низкокипящего теплоносителя теплового насоса (на фиг.2 не обозначен), которая подводится от генератора 5 теплового насоса (на фиг.2 не обозначен), преобразующего теплоту более высокой температуры. Основной пар паровой турбины (на фиг.2 не обозначена) со степенью сухости, приближающейся к 1, более высокой, чем в традиционной тепловой схеме, направляется в конденсатор 8 паровой турбины (на фиг.2 не обозначена), на входе которого установлен теплообменник-испаритель 7 теплового насоса (на фиг.2 не обозначен), установленного как встроенный пучок труб конденсатора, в котором происходит испарение низкокипящего теплоносителя теплового насоса (на фиг.2 не обозначен) при установленной температуре конденсации основного конденсата паровой турбины (на фиг.2 не обозначена) более низкой, чем при использовании традиционной схемы подвода и отвода охлаждающей воды (25-35°С). Испарившийся низкокипящий теплоноситель теплового насоса направляется в абсорбер 6 теплового насоса (на фиг.2 не обозначен). Между генератором 5 и абсорбером 6 теплового насоса (на фиг.2 не обозначен) происходит обмен и преобразование энергий низкокипящего теплоносителя. Конденсат из конденсатора 8 паровой турбины (на фиг.2 не обозначена) отводится конденсатным насосом 9 и подается в первый подогреватель низкого давления 10, который получает теплоту также от низкокипящего теплоносителя теплового насоса (на фиг.2 не обозначен). Основной конденсат отработавшего пара паровой турбины (на фиг.2 не обозначена) подогревается затем в следующих подогревателях низкого давления 10, деаэрируется в деаэраторе 11, затем питательным насосом 12 подается в подогреватели высокого давления 13, парогенератор 14 и направляется в цилиндр высокого давления 1 паровой турбины (на фиг.2 не обозначена), в цилиндр среднего давления 15 паровой турбины (на фиг.2 не обозначена) и возвращается в цилиндр низкого давления 2 паровой турбины (на фиг.2 не обозначена).An example of the method of operation of a thermal power plant using a heat pump, for example absorption (Fig. 2). The main steam of the last selection of the low pressure cylinder 2 of the steam turbine (not shown in Fig. 2) enters the heat exchanger-condenser 4 of the heat pump (not indicated in Fig. 2), built into the flow part of the chamber of the last selection of the steam turbine (not shown in Fig. 2 marked), where heat is supplied to the main pair from the low-boiling heat carrier of the heat pump (not indicated in FIG. 2), which is supplied from the heat pump generator 5 (not indicated in FIG. 2), which converts heat of higher temperature. The main steam of a steam turbine (not shown in figure 2) with a degree of dryness approaching 1, higher than in the traditional thermal circuit, is sent to the condenser 8 of the steam turbine (not indicated in figure 2), at the input of which a heat exchanger is installed - a heat pump evaporator 7 (not indicated in FIG. 2) installed as an integrated bundle of condenser tubes in which the low-boiling heat carrier of the heat pump evaporates (not indicated in FIG. 2) at the set condensation temperature of the main condensate of the steam turbine (not indicated in figure 2) lower than when using the traditional scheme of supply and removal of cooling water (25-35 ° C). The evaporated low-boiling heat carrier of the heat pump is directed to the absorber 6 of the heat pump (not indicated in figure 2). Between the generator 5 and the absorber 6 of the heat pump (not indicated in Fig. 2), the energy is exchanged and converted into a low-boiling coolant. The condensate from the condenser 8 of the steam turbine (not indicated in FIG. 2) is discharged by the condensate pump 9 and fed to the first low pressure heater 10, which also receives heat from the low-boiling heat transfer medium of the heat pump (not indicated in FIG. 2). The main condensate of the exhaust steam of the steam turbine (not shown in FIG. 2) is then heated in the following low-pressure heaters 10, deaerated in the deaerator 11, then fed by the feed pump 12 to the high-pressure heaters 13, the steam generator 14 and sent to the high-pressure cylinder 1 of the steam turbine (not shown in FIG. 2), into the medium pressure cylinder 15 of the steam turbine (not shown in FIG. 2) and returned to the low pressure cylinder 2 of the steam turbine (not shown in FIG. 2).

Пример осуществления способа работы атомной электростанции с использованием теплового насоса, например парокомпрессионного (фиг.3). Основной пар последнего отбора цилиндра низкого давления 2 паровой турбины (на фиг.3 не обозначена) поступает в теплообменник-конденсатор 4 теплового насоса (на фиг.3 не обозначен), встроенного в проточную часть камеры последнего отбора паровой турбины (на фиг.3 не обозначена), где к основному пару подводится теплота от низкокипящего теплоносителя теплового насоса (на фиг.3 не обозначен), которая выделяется при сжатии низкокипящего теплоносителя компрессором 16 теплового насоса (на фиг.3 не обозначен). Основной пар паровой турбины (на фиг.3 не обозначена) со степенью сухости, приближающейся к 1, более высокой, чем в традиционной тепловой схеме, направляется в конденсатор 8 паровой турбины (на фиг.3 не обозначена), на входе которого установлен теплообменник-испаритель 7 теплового насоса (на фиг.3 не обозначен), установленного как встроенный пучок труб конденсатора, в котором происходит испарение низкокипящего теплоносителя теплового насоса (на фиг.3 не обозначен) при установленной температуре конденсации основного конденсата паровой турбины (на фиг.3 не обозначена) более низкой, чем при использовании традиционной схемы подвода и отвода охлаждающей воды (25-35°С). Испарившийся низкокипящий теплоноситель теплового насоса направляется в компрессор 16 теплового насоса (на фиг.3 не обозначен). Конденсат из конденсатора 8 паровой турбины (на фиг.3 не обозначена) отводится конденсатным насосом 9 и подается в первый подогреватель низкого давления 10, который получает теплоту также от низкокипящего теплоносителя теплового насоса (на фиг.3 не обозначен). Основной конденсат отработавшего пара паровой турбины (на фиг.3 не обозначена) подогревается затем в следующих подогревателях низкого давления 10, деаэрируется в деаэраторе 11, затем питательным насосом 12 подается в подогреватели высокого давления 13, парогенератор 14 и направляется в цилиндр высокого давления 1 паровой турбины (на фиг.3 не обозначена), в сепаратор-пароперегреватель 3 и возвращается в цилиндры низкого давления 2 паровой турбины (на фиг.3 не обозначена).An example implementation of the method of operation of a nuclear power plant using a heat pump, such as vapor compression (figure 3). The main steam of the last selection of the low pressure cylinder 2 of the steam turbine (not shown in Fig. 3) enters the heat exchanger-condenser 4 of the heat pump (not indicated in Fig. 3), built into the flow part of the chamber of the last selection of the steam turbine (not shown in Fig. 3 is indicated), where heat is supplied to the main pair from the low-boiling heat carrier of the heat pump (not indicated in FIG. 3), which is released when the low-boiling heat carrier is compressed by the heat pump compressor 16 (not indicated in FIG. 3). The main steam of a steam turbine (not shown in FIG. 3) with a degree of dryness approaching 1 higher than in the traditional thermal circuit is sent to the condenser 8 of the steam turbine (not indicated in FIG. 3), at the input of which a heat exchanger is installed - a heat pump evaporator 7 (not indicated in FIG. 3) installed as an integrated condenser tube bundle in which the low-boiling heat carrier of the heat pump evaporates (not indicated in FIG. 3) at a set condensation temperature of the main condensate of the steam turbine (not indicated in figure 3) lower than when using the traditional scheme of supply and removal of cooling water (25-35 ° C). The evaporated low-boiling heat carrier of the heat pump is directed to the compressor 16 of the heat pump (not indicated in FIG. 3). The condensate from the condenser 8 of the steam turbine (not indicated in FIG. 3) is discharged by the condensate pump 9 and fed to the first low pressure heater 10, which also receives heat from the low-boiling heat carrier of the heat pump (not indicated in FIG. 3). The main condensate of the exhaust steam of the steam turbine (not shown in Fig. 3) is then heated in the following low-pressure heaters 10, deaerated in the deaerator 11, then it is fed to the high-pressure heaters 13 by the feed pump 12 and sent to the high-pressure cylinder 1 of the steam turbine (not indicated in FIG. 3), to the steam superheater 3 and returned to the low pressure cylinders 2 of the steam turbine (not indicated in FIG. 3).

Пример осуществления способа работы тепловой электростанции с использованием теплового насоса, например парокомпрессионного (фиг 4). Основной пар последнего отбора цилиндра низкого давления 2 паровой турбины (на фиг.4 не обозначена) поступает в теплообменник-конденсатор 4 теплового насоса (на фиг.4 не обозначен), встроенного в проточную часть камеры последнего отбора паровой турбины (на фиг.4 не обозначена), где к основному пару подводится теплота от низкокипящего теплоносителя теплового насоса (на фиг.4 не обозначен), которая выделяется при сжатии низкокипящего теплоносителя компрессором 16 теплового насоса (на фиг.4 не обозначен). Основной пар паровой турбины (на фиг.4 не обозначена) со степенью сухости, приближающейся к 1, более высокой, чем в традиционной тепловой схеме, направляется в конденсатор 8 паровой турбины (на фиг.4 не обозначена), на входе которого установлен теплообменник-испаритель 7 теплового насоса (на фиг.4 не обозначен), установленного как встроенный пучок труб конденсатора, в котором происходит испарение низкокипящего теплоносителя теплового насоса (на фиг.4 не обозначен) при установленной температуре конденсации основного конденсата паровой турбины (на фиг.4 не обозначена) более низкой, чем при использовании традиционной схемы подвода и отвода охлаждающей воды (25-35°С). Испарившийся низкокипящий теплоноситель теплового насоса направляется в компрессор 16 теплового насоса (на фиг.4 не обозначен). Конденсат из конденсатора 8 паровой турбины (на фиг.4 не обозначена) отводится конденсатным насосом 9 и подается в первый подогреватель низкого давления 10, который получает теплоту также от низкокипящего теплоносителя теплового насоса (на фиг.4 не обозначен). Основной конденсат отработавшего пара паровой турбины (на фиг.4 не обозначена) подогревается затем в следующих подогревателях низкого давления 10, деаэрируется в деаэраторе 11, затем питательным насосом 12 подается в подогреватели высокого давления 13, парогенератор 14 и направляется в цилиндр высокого давления 1 паровой турбины (на фиг.4 не обозначена), в цилиндр среднего давления 15 паровой турбины (на фиг.4 не обозначена) и возвращается в цилиндр низкого давления 2 паровой турбины (на фиг.4 не обозначена).An example implementation of the method of operation of a thermal power plant using a heat pump, such as vapor compression (Fig 4). The main pair of the last selection of the low pressure cylinder 2 of the steam turbine (not shown in Fig. 4) enters the heat exchanger-condenser 4 of the heat pump (not indicated in Fig. 4), built into the flow part of the chamber of the last selection of the steam turbine (not shown in Fig. 4 is indicated), where heat is supplied to the main pair from the low-boiling heat carrier of the heat pump (not indicated in FIG. 4), which is released when the low-boiling heat carrier is compressed by the heat pump compressor 16 (not indicated in FIG. 4). The main steam of a steam turbine (not indicated in FIG. 4) with a degree of dryness approaching 1 higher than in the traditional thermal circuit is directed to the condenser 8 of the steam turbine (not indicated in FIG. 4), at the input of which a heat exchanger is installed - a heat pump evaporator 7 (not indicated in FIG. 4) installed as an integrated bundle of condenser tubes in which the low-boiling heat carrier of the heat pump evaporates (not indicated in FIG. 4) at a set condensation temperature of the main condensate of the steam turbine (not indicated in Fig. 4) lower than when using the traditional scheme of supply and removal of cooling water (25-35 ° C). The evaporated low-boiling heat carrier of the heat pump is sent to the compressor 16 of the heat pump (not indicated in Fig. 4). The condensate from the condenser 8 of the steam turbine (not indicated in FIG. 4) is discharged by the condensate pump 9 and fed to the first low pressure heater 10, which also receives heat from the low-boiling heat transfer medium of the heat pump (not indicated in FIG. 4). The main condensate of the exhaust steam of the steam turbine (not indicated in Fig. 4) is then heated in the following low-pressure heaters 10, deaerated in the deaerator 11, then fed to the high-pressure heaters 13 by the feed pump 12 and sent to the high-pressure cylinder 1 of the steam turbine (not indicated in FIG. 4), into the medium pressure cylinder 15 of the steam turbine (not indicated in FIG. 4) and returns to the low pressure cylinder 2 of the steam turbine (not indicated in FIG. 4).

Теплообменник-испаритель получает низкопотенциальное тепло от конденсируемого пара турбины. Конденсат турбины при этом охлаждается от теплоносителя теплообменника-испарителя теплового насоса, что повышает вакуум в конденсаторе и экономичность турбоустановки. В теплообменнике-конденсаторе теплового насоса происходит подогрев и перегрев основного пара паровой турбины до температуры 75-80°С, в зависимости от возможностей теплового насоса, что повышает надежность и экономичность последних ступеней паровой турбины.The heat exchanger-evaporator receives low-grade heat from the condensed steam of the turbine. The turbine condensate is cooled from the heat carrier of the heat exchanger-evaporator of the heat pump, which increases the vacuum in the condenser and the cost of the turbine. In the heat exchanger-condenser of the heat pump, the main steam of the steam turbine is heated and overheated to a temperature of 75-80 ° C, depending on the capabilities of the heat pump, which increases the reliability and efficiency of the last stages of the steam turbine.

Таким образом, экономичность работы тепловой или атомной электрической станции увеличивается за счет увеличения вакуума в конденсаторе турбины и повышения температуры основного пара в последних ступенях турбины, при этом вырабатывается дополнительная электроэнергия и понижается температура охлаждающей воды конденсатора турбины, Экономичность электростанции возрастает также за счет того, что теплообменник-испаритель теплового насоса снижает температуру конденсации на большую величину, чем при использовании традиционной схемы подвода и отвода охлаждающей воды.Thus, the efficiency of a thermal or nuclear power plant increases due to an increase in the vacuum in the turbine condenser and an increase in the temperature of the main steam in the last stages of the turbine, while additional electricity is generated and the temperature of the cooling water of the turbine condenser decreases. The efficiency of the power plant also increases due to the fact that the heat exchanger-evaporator of the heat pump reduces the condensation temperature by a larger amount than when using the traditional circuit under water and cooling water drainage.

Рассмотрим процесс расширения пара в паровой турбине, изображенный в h-s координатах (фиг.5). В известных схемах, приведенных в описании заявки, в теплообменнике-конденсаторе теплового насоса предлагается подогрев основного конденсата пара, т.е. рабочей среды за конденсатором паровой турбины в подогревателях низкого давления, процесс 6-7 системы регенерации, а не до конденсатора, как предлагается в нашем изобретении. Процесс в конденсаторе 3-4-5.Consider the process of expansion of steam in a steam turbine, depicted in h-s coordinates (figure 5). In the known schemes described in the application description, in the heat exchanger-condenser of the heat pump, heating of the main steam condensate is proposed, i.e. working medium behind the steam turbine condenser in low pressure heaters, process 6-7 of the regeneration system, and not up to the condenser, as proposed in our invention. The process in the capacitor is 3-4-5.

В отличие от известных способов использования тепловых насосов в предлагаемом изобретении теплообменник-конденсатор теплового насоса используется для дополнительного, второго промежуточного перегрева основного пара влажной паровой турбины (процесс 1-2 на фиг.5), что повышает энтальпию пара. В результате пар из влажного состояния переходит в перегретое состояние. При этом повышается потенциальная энергия пара, что способствует большему производству электроэнергии, и уменьшается эрозионный износ лопаток. Этот процесс показан на hs-диаграмме линией 1-2-3 на фиг.5, также на фиг.5 показан рабочий цикл традиционного энергоблока ТЭС и АЭС: 1-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-1. На фиг.5 рабочий цикл энергоблока по предлагаемому способу работы электростанции обозначен: 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-1.In contrast to the known methods of using heat pumps in the present invention, the heat pump-heat exchanger-condenser of the heat pump is used for an additional second intermediate overheating of the main steam of the wet steam turbine (process 1-2 in FIG. 5), which increases the enthalpy of steam. As a result, steam from a wet state goes into an overheated state. At the same time, the potential energy of the steam increases, which contributes to greater electricity production, and the erosive wear of the blades is reduced. This process is shown in the hs diagram by a line 1-2-3 in figure 5, also figure 5 shows the duty cycle of a traditional power unit of TPPs and NPPs: 1-4-5-6-7-8-9-10-11- 12-13-14-1. In Fig.5, the power cycle of the power unit according to the proposed method of operation of the power plant is indicated: 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-1.

Claims

The method of operation of the power plant, which consists in supplying the main steam of the last selection of the low pressure cylinder of the steam turbine to the heat exchanger-condenser of the heat pump, built into the flow part of the chamber of the last selection of the steam turbine, where heat is supplied to the main steam from the low-boiling heat carrier of the heat pump, then the main steam of the steam turbine sent to the condenser of the steam turbine, at the input of which in the heat exchanger-evaporator of the heat pump installed as an integrated bundle of condenser pipes, etc. evaporation of the low-boiling heat carrier of the heat pump occurs, the condensate from the steam turbine condenser is discharged by the condensate pump and fed to the first low-pressure heater, which receives heat from the low-boiling heat carrier of the heat pump, then the main condensate of the exhaust steam of the steam turbine is heated in the following low-pressure heaters, deaerated, deaerated then it is fed by a feed pump to high pressure heaters, a steam generator, where steam is generated, which directs I into the cylinder high-pressure steam turbine, and returns into the cylinder of low pressure steam turbine.