RU2463460C1

RU2463460C1 - Condensation steam power plant

Info

Publication number: RU2463460C1
Application number: RU2011106833/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева (RU); Мария Олеговна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2012-10-10
Also published as: RU2011106833A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: in a condensation steam power plant with a steam turbine plant a recirculated water system comprises separate hydraulic circuits for preparation and consumption of water for a cooling tower and comprises two tanks for water collection with a system to make up for water spent for evaporation, besides, tanks are connected to each other by a compensation pipe, providing for hydraulic independence of circuits for preparation of working water and its consumption.

EFFECT: invention makes it possible to increase efficiency of power plant operation and to rationally use secondary energy resources.

1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к тепловым электростанциям промышленных предприятий, где применяются башенные или вентиляторные градирни.The invention relates to a power system, in particular to thermal power plants of industrial enterprises, where tower or fan cooling towers are used.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому объекту является тепловая электростанция, содержащая:The closest in technical essence and the achieved result to the claimed object is a thermal power plant containing:

- энергетический котел, в который подводится питательная вода под большим давлением, топливо и атмосферный воздух для горения. В топке котла идет процесс горения - химическая энергия топлива превращается в тепловую и лучистую энергию. Питательная вода протекает по трубной системе, расположенной внутри котла. Сгорающее топливо является мощным источником теплоты, которая передается питательной воде. Последняя нагревается до температуры кипения и испаряется. Получаемый пар в этом же котле перегревается сверх температуры кипения. Этот пар с температурой 540°С и давлением 13÷24 МПа по одному или нескольким трубопроводам подается в паровую турбину;- An energy boiler, in which feed water is supplied under high pressure, fuel and atmospheric combustion air. The combustion process is going on in the boiler furnace - the chemical energy of the fuel is converted into thermal and radiant energy. Feed water flows through a pipe system located inside the boiler. Combustible fuel is a powerful source of heat that is transferred to feed water. The latter is heated to boiling point and evaporates. The resulting steam in the same boiler overheats above the boiling point. This steam with a temperature of 540 ° C and a pressure of 13 ÷ 24 MPa is fed through one or several pipelines to a steam turbine;

- турбоагрегат, состоящий из паровой турбины, электрогенератора и возбудителя. Паровая турбина, в которой пар расширяется до очень низкого давления (примерно в 20 раз меньше атмосферного), преобразует потенциальную энергию сжатого и нагретого до высокой температуры пара в кинетическую энергию вращения ротора турбины. Турбина приводит электрогенератор, преобразующий кинетическую энергию вращения ротора генератора в электрический ток. Электрогенератор состоит из статора, в электрических обмотках которого генерируется ток, и ротора, представляющего собой вращающийся электромагнит, питание которого осуществляется от возбудителя;- a turbine unit consisting of a steam turbine, an electric generator and a pathogen. A steam turbine, in which steam expands to a very low pressure (about 20 times less than atmospheric pressure), converts the potential energy of compressed and heated to high temperature steam into kinetic energy of rotation of the turbine rotor. The turbine drives an electric generator that converts the kinetic energy of rotation of the generator rotor into electric current. An electric generator consists of a stator, in the electric windings of which a current is generated, and a rotor, which is a rotating electromagnet, which is powered by a pathogen;

- конденсатор служит для конденсации пара, поступающего из турбины, и создания глубокого разрежения. Это позволяет очень существенно сократить затрату энергии на последующее сжатие образовавшейся воды и одновременно увеличить работоспособность пара, т.е. получить большую мощность от пара, выработанного котлом;- the condenser serves to condense the steam coming from the turbine and create a deep vacuum. This allows you to very significantly reduce the energy consumption for the subsequent compression of the formed water and at the same time increase the efficiency of the steam, i.e. get more power from the steam generated by the boiler;

- питательный насос для подачи питательной воды в котел и создания высокого давления перед турбиной (патент РФ N 2306513, МПК F28C 1/00, прототип).- a feed pump for supplying feed water to the boiler and creating high pressure in front of the turbine (RF patent N 2306513, IPC F28C 1/00, prototype).

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность и недостаточно рациональное использование вторичных энергоресурсов, например в градирне, где охлаждение воды происходит с поверхности мелкофракционного капельного потока, и имеет место сравнительно малый диапазон гидравлических и тепловых нагрузок, при которых градирня может эффективно охлаждать циркуляционную воду.A disadvantage of the known device is the relatively low efficiency and insufficiently rational use of secondary energy resources, for example, in a cooling tower, where water is cooled from the surface of a small fraction droplet stream, and there is a relatively small range of hydraulic and thermal loads at which the cooling tower can effectively cool circulating water.

Технически достижимый результат - повышение эффективности работы электростанции и рациональное использование вторичных энергоресурсов.A technically achievable result is an increase in the efficiency of the power plant and the rational use of secondary energy resources.

Это достигается тем, что в конденсационной паротурбинной электростанции, содержащей котельную установку, производящую пар высоких параметров, паротурбинную установку, преобразующую теплоту пара в механическую энергию, и электрические устройства, обеспечивающие выработку электроэнергии потребителю, основным элементом котельной установки является газовый котел, газ для работы которого подается от газораспределительной станции к горелкам, расположенным в поде котла, а котел представляет собой П-образную конструкцию с газоходами прямоугольного сечения, причем левая часть является топкой, внутренняя часть которой свободна и в которой происходит горение топлива, при этом к горелкам специальным дутьевым вентилятором непрерывно подается горячий воздух, нагреваемый в воздухоподогревателе, при этом часть дымовых газов, уходящих из котла, специальным вентилятором рециркуляции подается к основному воздуху и смешивается с ним, причем стены топки облицованы экранами, представляющими собой трубы, к которым подается питательная вода из экономайзера, а пространство за топкой котла заполнено трубами, внутри которых движется пар или вода, причем снаружи эти трубы омываются горячими дымовыми газами, постепенно остывающими при движении к дымовой трубе, при этом основной пароперегреватель состоит из потолочного 20, ширмового 21 и конвективного 22 элементов, а паровая турбина турбоагрегата состоит из нескольких отдельных турбин-цилиндров: цилиндра высокого давления, цилиндра среднего давления и одного или нескольких одинаковых цилиндров низкого давления, из которых пар поступает в конденсатор, представляющий собой теплообменник, по трубкам которого непрерывно протекает охлаждающая вода, подаваемая циркуляционным насосом из аванкамеры градирни, выполненной с системой оборотного водоснабжения, которая имеет раздельные гидравлические контуры приготовления и потребления воды для градирни и содержит два бака для сбора воды с системой подпитки воды, затрачиваемой на испарение, причем баки соединены между собой компенсационной трубой, обеспечивающей гидравлическую независимость контуров приготовления рабочей воды и ее потребления, при этом образующийся в конденсаторе конденсат конденсатным насосом подается через фильтр, гидроаккумулятор и группу регенеративных подогревателей низкого давления в деаэратор, из которого питательная вода питательным насосом, приводимым в действие электродвигателем или специальной паровой турбиной, подается в группу подогревателей высокого давления, а газообразные продукты сгорания топлива, отдав свою основную теплоту питательной воде, поступают на трубы экономайзера и в воздухоподогреватель, в которых они охлаждаются до температуры 140-160°С и направляются с помощью дымососа к дымовой трубе.This is achieved by the fact that in a condensing steam turbine power plant containing a boiler plant that produces high-quality steam, a steam turbine plant that converts the heat of steam into mechanical energy, and electrical devices that generate electricity to the consumer, the main element of the boiler plant is a gas boiler, the gas for which is supplied from the gas distribution station to the burners located in the bottom of the boiler, and the boiler is a U-shaped design with direct gas ducts coal section, the left part being a furnace, the inside of which is free and in which the fuel is burning, while the hot air heated in the air heater is continuously supplied to the burners with a special blower fan, while part of the flue gases leaving the boiler is supplied with a special recirculation fan to the main air and mixes with it, and the walls of the furnace are lined with screens, which are pipes to which feed water is supplied from the economizer, and the space behind the furnace the exchanger is filled with pipes, inside which steam or water moves, and outside these pipes are washed by hot flue gases, which gradually cool down when moving to the chimney, while the main superheater consists of ceiling 20, screen 21 and convective 22 elements, and the steam turbine of the turbine unit several individual turbine cylinders: a high-pressure cylinder, a medium-pressure cylinder and one or more identical low-pressure cylinders, from which steam enters the condenser, which is a heat exchanger with cooling water continuously flowing through its tubes, supplied by a circulation pump from the cooling chamber’s inlet chamber, made with a reverse water supply system, which has separate hydraulic circuits for preparing and consuming water for the cooling tower and contains two tanks for collecting water with a water recharge system for evaporation, moreover, the tanks are interconnected by a compensation pipe, providing hydraulic independence of the circuits for the preparation of working water and its consumption, while The condensate in the condenser is pumped through a filter, a hydraulic accumulator and a group of regenerative low-pressure heaters to a deaerator, from which feed water is supplied to a group of high-pressure heaters by a feed pump driven by an electric motor or a special steam turbine, and gaseous products of fuel combustion the main heat of the feed water is supplied to the economizer pipes and to the air heater, in which they are cooled to a temperature of 140-160 ° C and ravlyaetsya exhauster through a flue pipe.

На чертеже представлена схема конденсационной паротурбинной электростанции (ТЭС), работающей на газе.The drawing shows a diagram of a condensing steam turbine power plant (TPP) operating on gas.

Основными узлами конденсационной паротурбинной электростанции являются: котельная установка, производящая пар высоких параметров; турбинная или паротурбинная установка, преобразующая теплоту пара в механическую энергию вращения ротора турбоагрегата, и электрические устройства (электрогенератор, трансформатор и т.д.), обеспечивающие выработку электроэнергии потребителю, подаваемую посредством линий электропередач (ЛЭП).The main components of a condensing steam turbine power plant are: a boiler plant producing high-quality steam; a turbine or steam turbine installation that converts the heat of steam into the mechanical energy of rotation of the rotor of the turbine unit, and electrical devices (electric generator, transformer, etc.) that provide electricity to the consumer through the transmission lines (power lines).

Основным элементом котельной установки является газовый котел, газ для работы которого подается от газораспределительной станции 1, подключенной к магистральному газопроводу (не показан). Давление газа в газораспределительной станции 1 снижается до нескольких атмосфер и газ подается к горелкам 2, расположенным в поде котла (в случае применения горелок подовых). Котел представляет собой, например (как вариант), П-образную конструкцию с газоходами прямоугольного сечения, причем левая часть является топкой. Внутренняя часть топки свободна, и в ней происходит горение топлива, в рассматриваемом случае - газа. К горелкам 2 специальным дутьевым вентилятором 28 непрерывно подается горячий воздух, нагреваемый в воздухоподогревателе 25, например вращающемся воздухоподогревателе, теплоаккумулирующая набивка которого на первой половине оборота обогревается уходящими дымовыми газами, а на второй половине оборота нагревает поступающий из атмосферы воздух. Для повышения температуры воздуха используется рециркуляция: часть дымовых газов, уходящих из котла, специальным вентилятором рециркуляции 29 подается к основному воздуху и смешивается с ним. Горячий воздух смешивается с газом и через горелки 2 котла подается в его топку-камеру, в которой происходит горение топлива. При горении образуется факел, представляющий собой мощный источник лучистой энергии. Таким образом, при горении топлива его химическая энергия превращается в тепловую и лучистую энергию факела.The main element of the boiler installation is a gas boiler, the gas for the operation of which is supplied from a gas distribution station 1 connected to a gas main (not shown). The gas pressure in the gas distribution station 1 is reduced to several atmospheres and the gas is supplied to the burners 2 located in the bottom of the boiler (in the case of hearth burners). The boiler is, for example (as an option), a U-shaped design with rectangular ducts, with the left side being a firebox. The inner part of the furnace is free, and there is combustion of fuel, in this case gas. Hot air is continuously supplied to the burners 2 by a special blower fan 28, heated in an air heater 25, for example, a rotating air heater, the heat-accumulating packing of which is heated by exhaust flue gases in the first half of the revolution, and heats the air coming from the atmosphere in the second half of the revolution. To increase the air temperature, recirculation is used: part of the flue gases leaving the boiler is supplied to the main air by a special recirculation fan 29 and mixed with it. Hot air is mixed with gas and through the burners 2 of the boiler is fed into its combustion chamber, in which the combustion of fuel occurs. When burning, a torch is formed, which is a powerful source of radiant energy. Thus, when a fuel burns, its chemical energy is converted into thermal and radiant energy of the torch.

Стены топки облицованы экранами 19, представляющими собой трубы, к которым подается питательная вода из экономайзера 24, при этом в экранах прямоточного котла питательная вода, проходя трубную систему котла, только один раз, нагревается и испаряется, превращаясь в сухой насыщенный пар. В рассматриваемой схеме могут быть использованы также барабанные котлы, в экранах которых осуществляется многократная циркуляция питательной воды, а отделение пара от котловой воды происходит в барабане.The walls of the furnace are lined with screens 19, which are pipes to which feed water is supplied from the economizer 24, while in the screens of the once-through boiler, feed water, passing through the boiler pipe system, heats and evaporates only once, turning into dry saturated steam. In this scheme, drum boilers can also be used, in the screens of which multiple circulation of feed water is carried out, and the steam is separated from the boiler water in the drum.

Пространство за топкой котла достаточно густо заполнено трубами, внутри которых движется пар или вода. Снаружи эти трубы омываются горячими дымовыми газами, постепенно остывающими при движении к дымовой трубе 26.The space behind the boiler furnace is quite densely filled with pipes, inside which steam or water moves. Outside, these pipes are washed by hot flue gases, which gradually cool when moving to the chimney 26.

Сухой насыщенный пар поступает в основной пароперегреватель, состоящий из потолочного 20, ширмового 21 и конвективного 22 элементов. В основном пароперегревателе повышается его температура и, следовательно, потенциальная энергия. Полученный на выходе из конвективного пароперегревателя пар высоких параметров покидает котел и поступает по паропроводу к паровому турбоагрегату.Dry saturated steam enters the main superheater, consisting of ceiling 20, screen 21 and convective 22 elements. Basically, a superheater increases its temperature and, therefore, potential energy. The steam of high parameters received at the exit of the convective superheater leaves the boiler and enters through the steam line to the steam turbine unit.

Мощная паровая турбина турбоагрегата состоит из нескольких отдельных турбин-цилиндров. К первому цилиндру - цилиндру высокого давления (ЦВД) 17 - пар подводится прямо из котла, и поэтому он имеет высокие параметры (для турбин СКД - 23,5 МПа, 540°С, т.е. 240 ат/540°С). На выходе из ЦВД давление пара составляет 3÷3,5 МПа (30-35 ат), а температура - 300÷340°С. Если бы пар продолжал расширяться в турбине дальше от этих параметров до давления в конденсаторе, то он стал бы настолько влажным, что длительная работа турбины была бы невозможной из-за эрозионного износа его деталей в последнем цилиндре. Поэтому из ЦВД относительно холодный пар возвращается обратно в котел в промежуточный пароперегреватель 23. В нем пар попадает снова под воздействие горячих газов котла, его температура повышается до исходной (540°С). Полученный пар направляется в цилиндр среднего давления (ЦСД) 16. После расширения в ЦСД до давления 0,2÷0,3 МПа (2÷3 ат) пар поступает в один или несколько одинаковых цилиндров низкого давления (ЦНД) 15.A powerful steam turbine of a turbine unit consists of several separate turbine cylinders. Steam is supplied directly from the boiler to the first cylinder (high-pressure cylinder) 17, and therefore it has high parameters (for SKD turbines - 23.5 MPa, 540 ° C, i.e. 240 at / 540 ° C). At the outlet of the CVP, the vapor pressure is 3 ÷ 3.5 MPa (30-35 at), and the temperature is 300 ÷ 340 ° C. If the steam continued to expand further in the turbine from these parameters to the pressure in the condenser, then it would become so wet that continuous operation of the turbine would be impossible due to erosive wear of its parts in the last cylinder. Therefore, relatively cold steam is returned from the CVP back to the boiler to the intermediate superheater 23. In it, the steam is again exposed to the hot gases of the boiler, its temperature rises to the initial temperature (540 ° C). The resulting steam is sent to the medium-pressure cylinder (DPS) 16. After expanding to the DPS to a pressure of 0.2 ÷ 0.3 MPa (2 ÷ 3 atm), the steam enters one or more identical low-pressure cylinders (LPC) 15.

Таким образом, расширяясь в турбине, пар вращает ее ротор, соединенный с ротором электрического генератора 14, в статорных обмотках 13 которого образуется электрический ток. Трансформатор повышает его напряжение для уменьшения потерь в линиях электропередачи, передает часть выработанной энергии на питание собственных нужд ТЭС, а остальную электроэнергию отпускает в энергосистему по ЛЭП.Thus, expanding in the turbine, the steam rotates its rotor connected to the rotor of the electric generator 14, in the stator windings 13 of which an electric current is generated. The transformer increases its voltage to reduce losses in power lines, transfers part of the generated energy to power the auxiliary needs of the TPP, and releases the rest of the electricity to the power system via power lines.

И котел, и турбина могут работать только при очень высоком качестве питательной воды и пара, допускающем лишь ничтожные примеси других веществ. Кроме того, расходы пара огромны (например, в энергоблоке 1200 МВт за одну секунду испаряется, проходит через турбину и конденсируется более 1 т воды). Поэтому нормальная работа энергоблока возможна только при создании замкнутого цикла циркуляции рабочего тела высокой чистоты.Both the boiler and the turbine can work only with a very high quality of feed water and steam, allowing only insignificant impurities of other substances. In addition, the steam consumption is huge (for example, in a 1200 MW power unit it evaporates in one second, passes through a turbine and condenses more than 1 ton of water). Therefore, the normal operation of the power unit is possible only when creating a closed cycle of circulation of a working fluid of high purity.

Пар, покидающий ЦНД турбины, поступает в конденсатор 12, представляющий собой теплообменник, по трубкам которого непрерывно протекает охлаждающая вода, подаваемая циркуляционным насосом 9 из аванкамеры 10 градирни 11 (а также возможна схема подачи из водохранилища или реки). Градирня 11 выполнена в виде железобетонной пустотелой вытяжной башни высотой до 150 м и выходным диаметром 40÷70 м, которая создает самотягу для воздуха, поступающего снизу через воздухонаправляющие щиты (не показано). Внутри градирни 11 на высоте 10÷20 м устанавливают оросительное и разбрызгивающее устройства, при этом воздух, движущийся вверх, заставляет часть капель (примерно 1,5÷2%) испаряться, за счет чего охлаждается вода, поступающая из конденсатора 12 и нагретая в нем. Охлажденная вода собирается внизу в бассейне и перетекает в аванкамеру 10, откуда циркуляционным насосом 9 она подается снова в конденсатор 12.The steam leaving the low-pressure cylinder of the turbine enters the condenser 12, which is a heat exchanger, the cooling water continuously flowing through its tubes supplied by the circulation pump 9 from the chamber 10 of the cooling tower 11 (as well as a supply circuit from a reservoir or river is possible). The cooling tower 11 is made in the form of a reinforced concrete hollow exhaust tower with a height of up to 150 m and an output diameter of 40 ÷ 70 m, which creates a self-pull for air coming in from below through air guide shields (not shown). Inside the cooling tower 11, irrigation and spraying devices are installed at a height of 10 ÷ 20 m, while the air moving upward makes some of the droplets (about 1.5 ÷ 2%) evaporate, due to which the water coming from the condenser 12 is cooled and heated in it . Cooled water is collected at the bottom of the pool and flows into the chamber 10, from where it is fed back to the condenser 12 by the circulation pump 9.

В рассматриваемой схеме применена система оборотного водоснабжения, которая имеет раздельные гидравлические контуры приготовления и потребления воды для градирни (возможен вариант с несколькими параллельно соединенными градирнями - не показано). Система содержит два бака для сбора воды: бак 30 и бак 31 с системой подпитки 32 воды, затрачиваемой на испарение. Баки 30 и 31 (емкости) соединены между собой компенсационной трубой, обеспечивающей гидравлическую независимость контуров приготовления рабочей воды и ее потребления.In the scheme under consideration, a reverse water supply system is used, which has separate hydraulic circuits for preparing and consuming water for the cooling tower (a variant with several parallel connected cooling towers is possible - not shown). The system contains two tanks for collecting water: a tank 30 and a tank 31 with a recharge system 32 of the water spent on evaporation. Tanks 30 and 31 (containers) are interconnected by a compensation pipe, which ensures hydraulic independence of the circuits for the preparation of working water and its consumption.

Бак 30 соединен с насосом 38, который подает горячую воду потребителю 35, который отбирает тепло этой воды либо посредством тепломассообменных аппаратов (не показано), либо посредством аппаратов конвективного теплообмена, например в системах отопления жилых массивов. На участке между насосом 38 и потребителем 35 установлена система контроля гидравлического сопротивления системы, состоящая из манометра 36 и вентиля 37. После охлаждения воды в потребителе 35 она снова поступает через вентиль 34 по трубопроводу 33 во второй бак 31, из которого охлажденная вода насосом 39 через фильтр 40 и вентиль 41 подается по трубопроводу в водораспределительную и оросительного системы градирни 11. На участке между фильтром 40 и вентилем 41 установлена система контроля гидравлического сопротивления фильтра 40, состоящая из манометра 42 и вентиля 43. Наряду с оборотной, используют прямоточное водоснабжение, при котором охлаждающая вода поступает в конденсатор 12 прямо из реки и сбрасывается в нее ниже по течению (не показано).The tank 30 is connected to a pump 38, which supplies hot water to a consumer 35, which removes the heat of this water either by means of heat and mass transfer apparatus (not shown), or by means of convective heat exchange apparatus, for example in heating systems of residential areas. In the area between the pump 38 and the consumer 35, a hydraulic resistance control system is installed, consisting of a pressure gauge 36 and a valve 37. After cooling the water in the consumer 35, it again enters through the valve 34 through the pipe 33 into the second tank 31, from which the cooled water by the pump 39 through filter 40 and valve 41 are piped to the water distribution and irrigation system of cooling tower 11. In the area between the filter 40 and valve 41, a hydraulic resistance control system for filter 40 is installed, consisting of a pressure gauge a 42 and valve 43. Along with the circulating water, direct-flow water supply is used, in which cooling water enters the condenser 12 directly from the river and is discharged into it downstream (not shown).

Пар, поступающий из турбины в межтрубное пространство конденсатора 12, конденсируется и стекает вниз; образующийся конденсат конденсатным насосом 6 подается через фильтр 5, гидроаккумулятор 4 и группу регенеративных подогревателей низкого давления (ПНД) 3 - в деаэратор 8. В ПНД температура конденсата повышается за счет теплоты конденсации пара, отбираемого из турбины. Это позволяет уменьшить расход топлива в котле и повысить экономичность электростанции. В деаэраторе 8 происходит деаэрация - удаление из конденсата растворенных в нем газов, нарушающих работу котла. Одновременно бак деаэратора представляет собой емкость для питательной воды котла.The steam coming from the turbine into the annulus of the condenser 12 condenses and flows down; the condensate formed by the condensate pump 6 is fed through the filter 5, the hydraulic accumulator 4 and the group of regenerative low pressure heaters (PND) 3 to the deaerator 8. In the PND, the temperature of the condensate rises due to the heat of condensation of the steam taken from the turbine. This allows you to reduce fuel consumption in the boiler and increase the efficiency of the power plant. In deaerator 8, deaeration takes place - removal from the condensate of gases dissolved in it, disrupting the operation of the boiler. At the same time, the deaerator tank is a container for boiler feed water.

Из деаэратора питательная вода питательным насосом 7, приводимым в действие электродвигателем или специальной паровой турбиной, подается в группу подогревателей высокого давления (ПВД) 18.From the deaerator, feed water is supplied to the group of high pressure heaters (LDPE) 18 by a feed pump 7 driven by an electric motor or a special steam turbine.

Регенеративный подогрев конденсата в ПНД 3 и ПВД 18 - это основной и очень выгодный способ повышения КПД ТЭС. Пар, который расширился в турбине от входа до трубопровода отбора, выработал определенную мощность, а поступив в регенеративный подогреватель, передал свое тепло конденсации питательной воде (а не охлаждающей как в прототипе), повысив ее температуру и тем самым сэкономив расход топлива в котле. Температура питательной воды котла за ПВД, т.е. перед поступлением в котел, составляет в зависимости от начальных параметров 240÷280°С. Таким образом замыкается технологический пароводяной цикл преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения ротора турбоагрегата. Газообразные продукты сгорания топлива, отдав свою основную теплоту питательной воде, поступают на трубы экономайзера 24 и в воздухоподогреватель 25, в которых они охлаждаются до температуры 140÷160°С и направляются с помощью дымососа 27 к дымовой трубе 26.Regenerative condensate heating in HDPE 3 and LDPE 18 is the main and very beneficial way to increase the efficiency of thermal power plants. The steam, which expanded in the turbine from the inlet to the extraction pipe, generated a certain power, and when it entered the regenerative heater, it transferred its condensation heat to the feed water (rather than cooling water as in the prototype), increasing its temperature and thereby saving fuel consumption in the boiler. The boiler feed water temperature behind the LDPE, i.e. before entering the boiler, depending on the initial parameters is 240 ÷ 280 ° C. Thus, the technological steam-water cycle of the conversion of the chemical energy of the fuel into the mechanical energy of rotation of the rotor of the turbine unit is closed. Gaseous products of fuel combustion, having given their main heat to feed water, are fed to the economizer pipes 24 and to the air heater 25, in which they are cooled to a temperature of 140-160 ° C and sent via a smoke exhauster 27 to the chimney 26.

Конденсационная паротурбинная электростанция работает следующим образом.Condensation steam turbine power plant operates as follows.

В паровой турбинной установке (ПТУ) над рабочим телом совершается непрерывный цикл преобразования химической энергии сжигаемого топлива в электрическую энергию. Кроме перечисленных элементов, реальная ПТУ дополнительно содержит большое число насосов, теплообменников и других аппаратов, необходимых для повышения ее эффективности.In a steam turbine installation (PTU) above the working fluid, a continuous cycle of conversion of the chemical energy of the combusted fuel into electrical energy is performed. In addition to these elements, a real vocational school additionally contains a large number of pumps, heat exchangers and other devices necessary to increase its efficiency.

Газ для работы котла подается от газораспределительной станции 1, подключенной к магистральному газопроводу (не показан). Давление газа в газораспределительной станции 1 снижается до нескольких атмосфер и газ подается к горелкам 2, расположенным в поде котла (в случае применения горелок подовых). Котел представляет собой, например (как вариант), П-образную конструкцию с газоходами прямоугольного сечения, причем левая часть является топкой. Внутренняя часть топки свободна, и в ней происходит горение топлива, в рассматриваемом случае - газа. К горелкам 2 специальным дутьевым вентилятором 28 непрерывно подается горячий воздух, нагреваемый в воздухоподогревателе 25, например вращающимся воздухоподогревателе, теплоаккумулирующая набивка которого на первой половине оборота обогревается уходящими дымовыми газами, а на второй половине оборота нагревает поступающий из атмосферы воздух. Для повышения температуры воздуха используется рециркуляция: часть дымовых газов, уходящих из котла, специальным вентилятором рециркуляции 29 подается к основному воздуху и смешивается с ним. Горячий воздух смешивается с газом и через горелки 2 котла подается в его топку - камеру, в которой происходит горение топлива. При горении образуется факел, представляющий собой мощный источник лучистой энергии. Таким образом, при горении топлива его химическая энергия превращается в тепловую и лучистую энергию факела.Gas for the operation of the boiler is supplied from a gas distribution station 1 connected to a gas main (not shown). The gas pressure in the gas distribution station 1 is reduced to several atmospheres and the gas is supplied to the burners 2 located in the bottom of the boiler (in the case of hearth burners). The boiler is, for example (as an option), a U-shaped design with rectangular ducts, with the left side being a firebox. The inner part of the furnace is free, and there is combustion of fuel, in this case gas. Hot air is continuously supplied to the burners 2 by a special blower fan 28, heated in an air heater 25, for example, a rotating air heater, the heat-accumulating packing of which in the first half of the revolution is heated by the exhaust flue gases, and in the second half of the revolution heats the air coming from the atmosphere. To increase the air temperature, recirculation is used: part of the flue gases leaving the boiler is supplied to the main air by a special recirculation fan 29 and mixed with it. Hot air is mixed with gas and through the burners 2 of the boiler is fed into its furnace - the chamber in which the combustion of fuel occurs. When burning, a torch is formed, which is a powerful source of radiant energy. Thus, when a fuel burns, its chemical energy is converted into thermal and radiant energy of the torch.

Сухой насыщенный пар поступает в основной пароперегреватель, состоящий из потолочного 20, ширмового 21 и конвективного 22 элементов. В основном пароперегревателе повышается его температура и, следовательно, потенциальная энергия. Полученный на выходе из конвективного пароперегревателя пар высоких параметров покидает котел и поступает по паропроводу к паровому турбоагрегату, в котором, расширяясь в турбине, пар вращает ее ротор, соединенный с ротором электрического генератора 14, в статорных обмотках 13 которого образуется электрический ток. Трансформатор повышает его напряжение для уменьшения потерь в линиях электропередачи, передает часть выработанной энергии на питание собственных нужд ТЭС, а остальную электроэнергию отпускает в энергосистему по ЛЭП.Dry saturated steam enters the main superheater, consisting of ceiling 20, screen 21 and convective 22 elements. Basically, a superheater increases its temperature and, therefore, potential energy. The steam of high parameters received at the exit of the convective superheater leaves the boiler and flows through the steam line to the steam turbine, in which, expanding in the turbine, the steam rotates its rotor connected to the rotor of the electric generator 14, in which stator windings 13 an electric current is generated. The transformer increases its voltage to reduce losses in power lines, transfers part of the generated energy to power the auxiliary needs of the TPP, and releases the rest of the electricity to the power system via power lines.

Пар, покидающий ЦНД турбины, поступает в конденсатор 12, представляющий собой теплообменник, по трубкам которого непрерывно протекает охлаждающая вода, подаваемая циркуляционным насосом 9 из аванкамеры 10 градирни 11 (а также возможна схема подачи из водохранилища или реки). Градирня 11 выполнена с системой оборотного водоснабжения, которая имеет раздельные гидравлические контуры приготовления и потребления воды для градирни (возможен вариант с несколькими параллельно соединенными градирнями - не показано). Наряду с оборотной, используют прямоточное водоснабжение, при котором охлаждающая вода поступает в конденсатор 12 прямо из реки и сбрасывается в нее ниже по течению (не показано).The steam leaving the low-pressure cylinder of the turbine enters the condenser 12, which is a heat exchanger, the cooling water continuously flowing through its tubes supplied by the circulation pump 9 from the chamber 10 of the cooling tower 11 (as well as a supply circuit from a reservoir or river is possible). The cooling tower 11 is made with a reverse water supply system, which has separate hydraulic circuits for the preparation and consumption of water for the cooling tower (a variant with several parallel connected cooling towers is possible - not shown). Along with the circulating water, direct-flow water supply is used, in which cooling water enters the condenser 12 directly from the river and is discharged into it downstream (not shown).

Пар, поступающий из турбины в межтрубное пространство конденсатора 12, конденсируется и стекает вниз; образующийся конденсат конденсатным насосом 6 подается через фильтр 5, гидроаккумулятор 4 и группу регенеративных подогревателей низкого давления (ПНД) 3 - в деаэратор 8. В ПНД температура конденсата повышается за счет теплоты конденсации пара, отбираемого из турбины. Это позволяет уменьшить расход топлива в котле и повысить экономичность электростанции. В деаэраторе 8 происходит деаэрация - удаление из конденсата растворенных в нем газов, нарушающих работу котла. Одновременно бак деаэратора представляет собой емкость для питательной воды котла. Из деаэратора питательная вода питательным насосом 7, приводимым в действие электродвигателем или специальной паровой турбиной, подается в группу подогревателей высокого давления (ПВД) 18.The steam coming from the turbine into the annulus of the condenser 12 condenses and flows down; the condensate formed by the condensate pump 6 is fed through the filter 5, the hydraulic accumulator 4 and the group of regenerative low pressure heaters (PND) 3 to the deaerator 8. In the PND, the temperature of the condensate rises due to the heat of condensation of the steam taken from the turbine. This allows you to reduce fuel consumption in the boiler and increase the efficiency of the power plant. In deaerator 8, deaeration takes place - removal from the condensate of gases dissolved in it, disrupting the operation of the boiler. At the same time, the deaerator tank is a container for boiler feed water. From the deaerator, feed water is supplied to the group of high pressure heaters (LDPE) 18 by a feed pump 7 driven by an electric motor or a special steam turbine.

Газообразные продукты сгорания топлива, отдав свою основную теплоту питательной воде, поступают на трубы экономайзера 24 и в воздухоподогреватель 25, в которых они охлаждаются до температуры 140÷160°С и направляются с помощью дымососа 27 к дымовой трубе 26. Дымовая труба создает разрежение в топке и газоходах котла; кроме того, она рассеивает вредные продукты сгорания в верхних слоях атмосферы, не допуская их высокой концентрации в нижних слоях.The gaseous products of fuel combustion, having given their main heat to the feed water, go to the economizer pipes 24 and to the air heater 25, in which they are cooled to a temperature of 140 ÷ 160 ° C and sent using a smoke exhauster 27 to the chimney 26. The chimney creates a vacuum in the furnace and boiler flues; in addition, it disperses harmful combustion products in the upper atmosphere, avoiding their high concentration in the lower layers.

Claims

A condensing steam turbine power plant containing a boiler plant producing high-quality steam, a steam turbine plant that converts the heat of steam into mechanical energy, and electrical devices that generate electricity to the consumer, the main element of the boiler plant is a gas boiler, the gas for operation of which is supplied from the gas distribution station to the burners located in the bottom of the boiler, and the boiler is a U-shaped design with rectangular ducts, moreover the left part is a furnace, the internal part of which is free, and in which the fuel burns, while the hot air heated in the air heater is continuously supplied to the burners by a special blower fan, while part of the flue gases leaving the boiler is fed to the main air by a special recirculation fan and mixes with it, and the walls of the furnace are lined with screens representing pipes, to which feed water is supplied from the economizer, and the space behind the furnace of the boiler is filled with pipes, inside of which steam or water moves, and outside these pipes are washed by hot flue gases, which gradually cool down when moving to the chimney, while the main superheater consists of ceiling, screen and convective elements, and the steam turbine of the turbine unit consists of several separate turbines - cylinders: high pressure cylinder, medium pressure cylinder and one or more identical low pressure cylinders, from which steam enters the condenser, which is a heat exchanger, through tubes to The cooling water flows continuously from the cooling chamber’s back-up chamber, which is characterized by the fact that the cooling tower is equipped with a reverse water supply system, which has separate hydraulic circuits for preparing and consuming water for the cooling tower and contains two water collection tanks with a water recharge system for evaporation moreover, the tanks are interconnected by a compensation pipe, providing hydraulic independence of the circuits for the preparation of working water and its consumption, while The condensate in the condenser is pumped through a filter, a hydraulic accumulator and a group of regenerative low-pressure heaters to a deaerator, from which feed water is supplied to a group of high-pressure heaters by a feed pump driven by an electric motor or a special steam turbine, and gaseous products of fuel combustion the main heat of the feed water is supplied to the economizer pipes and to the air heater, in which they are cooled to a temperature of 140-160 ° C and are smoked with a smoke exhauster to the chimney.