RU2560509C1

RU2560509C1 - Heat power plant operation mode

Info

Publication number: RU2560509C1
Application number: RU2014109318/02A
Authority: RU
Inventors: Айрат Маратович Гафуров; Наиль Маратович Гафуров
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2015-08-20

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: invention relates to power engineering and can be used in the heat power plants (HPP) for utilisation of discharge low-grade heat in condensers of steam turbines of heat power plants, utilisation of low-grade heat of oil supply system of the steam turbine bearings and utilisation of low-grade heat of steam of heating extractions from the steam turbine. The method of utilisation of heat energy of heat power plant includes pumping of the spent steam from the steam turbine into the condenser steam space, pumping of condensate into the regeneration system by the condensate pump, while the steam with heating parameters from the steam turbine extractions is supplied to the steam space of the lower and upper system heaters for condensation, and the waste low-grade heat energy of spent steam and low-grade heat of heating extraction steam are utilised. In heat power plants in addition to the condensation unit is used which has the steam turbine condenser with production steam extraction and oil supply system with the oil cooler of bearings and in addition the utilisation of high-grade heat of industrial steam extraction and utilisation of low-grade heat of oil supply system are performed, while the named utilisations are performed by means of the heat engine with the circulation circuit according to Renkin organic cycle using the low-boiling working body which is compressed in the condensate pump, heated in the condenser, in the oil cooler, in lower and in upper system heaters of the steam turbine, heated and evaporated in the steam turbine condenser with production steam extraction, expanded in the turbine expander and condensed in the heat exchanger condenser of the heat engine.

EFFECT: improvement of efficiency of heat power plant, increase of service and reliability of operation of the steam turbine condenser and decrease of thermal emissions into environment.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на тепловых электрических станциях (ТЭС) для утилизации сбросной низкопотенциальной теплоты в конденсаторах паровых турбин ТЭС, утилизации низкопотенциальной теплоты системы маслоснабжения подшипников паровой турбины и утилизации низкопотенциальной теплоты пара отопительных отборов из паровой турбины.The invention relates to the field of energy and can be used at thermal power plants (TPPs) for utilization of low-grade waste heat in condensers of steam turbines of a TPP, utilization of low-grade heat of the oil supply system of bearings of a steam turbine and utilization of low-grade heat of steam of heating steam from a heating turbine.

Аналогом является способ работы тепловой электрической станции, по которому весь поток обратной сетевой воды, возвращаемый от потребителей, последовательно нагревают паром отборов турбины в нижнем и в верхнем сетевых подогревателях, а затем направляют потребителям, охлаждение отработавшего пара производят циркуляционной водой, которую используют в качестве источника низкопотенциальной теплоты для испарителя теплонасосной установки, при этом весь поток сетевой воды после нижнего сетевого подогревателя дополнительно подогревают в конденсаторе теплонасосной установки (патент RU №2269656, МПК F01K 17/02, 10.02.2006).An analogue is the method of operation of a thermal power plant, in which the entire return flow of network water returned from consumers is successively heated by steam of turbine offsets in the lower and upper network heaters, and then directed to consumers, the exhaust steam is cooled by circulating water, which is used as a source low potential heat for the evaporator of the heat pump installation, while the entire flow of network water after the lower network heater is additionally heated to densifier of the heat pump installation (patent RU No. 2269656, IPC F01K 17/02, 02/10/2006).

Прототипом является тепловая электрическая станция, содержащая подающий и обратный трубопроводы сетевой воды, паровую турбину с отопительными отборами пара и конденсатором, к которому подключены напорный и сливной трубопроводы циркуляционной воды, сетевые подогреватели, включенные по нагреваемой среде между подающим и обратным трубопроводами сетевой воды и подключенные по греющей среде к отопительным отборам, теплонасосную установку, испаритель которой подключен по греющей среде к сливному трубопроводу циркуляционной воды, при этом конденсатор теплонасосной установки по нагреваемой среде включен в подающий трубопровод сетевой воды после сетевых подогревателей, а также систему маслоснабжения подшипников паровой турбины, содержащую последовательно соединенные по греющей среде сливной трубопровод, маслобак, маслонасос и маслоохладитель, выход которого по нагреваемой среде соединен с напорным трубопроводом (патент RU №2268372, МПК F01K 17/02, 20.01.2006).The prototype is a thermal power plant containing a supply and return piping of network water, a steam turbine with heating steam extraction and a condenser, to which pressure and drain pipelines of circulation water are connected, network heaters connected through a heated medium between the supply and return pipelines of network water and connected through heating medium to heating taps, a heat pump installation, the evaporator of which is connected via heating medium to a drainage pipe of circulating water, while m the condenser of the heat pump installation for the heated medium is included in the supply pipe of the network water after the network heaters, as well as the oil supply system for the bearings of the steam turbine, which contains a drain pipe, an oil tank, an oil pump and an oil cooler connected in series through the heated medium and connected to the pressure pipe through the heated medium ( patent RU No. 2268372, IPC F01K 17/02, 01/20/2006).

В известном способе сетевую воду, поступающую от потребителей по обратному трубопроводу сетевой воды, с помощью сетевого насоса подают в сетевые подогреватели, где нагревают паром отопительных отборов турбины. Отработавший в турбине пар охлаждают в конденсаторе, для чего подают в него по напорному трубопроводу и отводят по сливному трубопроводу циркуляционную воду. Нагретую в сетевых подогревателях сетевую воду перед подачей потребителям дополнительно нагревают в конденсаторе теплонасосной установки, в качестве низкопотенциального источника теплоты в испарителе теплонасосной установки используют циркуляционную воду из сливного трубопровода. В паровой турбине используют систему маслоснабжения подшипников паровой турбины с маслоохладителем.In the known method, the network water coming from consumers through the return line of the network water is supplied to the network heaters by means of the network pump, where they are heated with steam from the heating taps of the turbine. The steam spent in the turbine is cooled in a condenser, for which it is fed into it through a pressure pipe and circulated water is discharged through a drain pipe. The network water heated in the network heaters is additionally heated before being supplied to consumers in the condenser of the heat pump installation, and circulating water from the drain pipe is used as a low-grade heat source in the evaporator of the heat pump installation. In a steam turbine, an oil supply system for bearings of a steam turbine with an oil cooler is used.

Таким образом, в известном способе работы тепловой электрической станции пар отопительных параметров из отборов паровой турбины поступает в паровое пространство нижнего и верхнего сетевых подогревателей, сетевая вода поступает от потребителей по обратному трубопроводу сетевой воды в нижний сетевой подогреватель и верхний сетевой подогреватель, далее сетевую воду направляют в подающий трубопровод сетевой воды, отработавший пар поступает из паровой турбины в паровое пространство конденсатора, конденсируется на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость, конденсат с помощью конденсатного насоса конденсатора паровой турбины направляют в систему регенерации, при этом при конденсации отработавшего пара и пара отопительных отборов осуществляют, соответственно, утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в турбине пара и утилизацию низкопотенциальной теплоты пара отопительных отборов из паровой турбины при помощи охлаждающей жидкости, причем в паровой турбине используют систему маслоснабжения подшипников паровой турбины с маслоохладителем.Thus, in the known method of operating a thermal power plant, steam of heating parameters from the steam turbine’s withdrawals enters the steam space of the lower and upper network heaters, the network water is supplied from consumers via the return water pipe to the lower network heater and the upper network heater, then the network water is directed in the supply pipe of the network water, the exhaust steam comes from the steam turbine into the steam space of the condenser, condensate on the surface of the tubes containing coolant, the condensate is sent to the regeneration system using the condensate pump of the condenser of the steam turbine, while the condensation of the spent steam and the steam of the heating extracts, respectively, utilizes the waste low-potential heat energy of the steam that has been exhausted in the turbine and utilizes the low-potential heat of steam heating taps from a steam turbine using coolant, and in the steam turbine use the oil supply system pnikov steam turbine oil cooler.

Основным недостатком аналога и прототипа является относительно низкий коэффициент полезного действия ТЭС по выработке электрической энергии из-за отсутствия полной утилизации сбросной скрытой теплоты парообразования в конденсаторе паровой турбины, обусловленной наличием вторичного контура (теплонасосной установки), а также отсутствия утилизации низкопотенциальной теплоты пара отопительных отборов из паровой турбины, для дополнительной выработки электроэнергии.The main disadvantage of the analogue and the prototype is the relatively low efficiency of TPPs for generating electric energy due to the lack of complete utilization of the latent heat of vaporization in the condenser of a steam turbine due to the presence of a secondary circuit (heat pump installation), as well as the lack of utilization of low-grade heat of steam from heating steam turbine for additional power generation.

Кроме этого, недостатком является низкий ресурс и надежность работы конденсатора паровой турбины из-за использования технической (циркуляционной) воды, которая загрязняет конденсатор паровой турбины. Из-за повышенных тепловых выбросов циркуляционной воды в водоем-охладитель нарушается его экосистема.In addition, the disadvantage is the low resource and reliability of the condenser of the steam turbine due to the use of technical (circulating) water, which pollutes the condenser of the steam turbine. Due to the increased thermal emissions of the circulation water into the cooling pond, its ecosystem is disturbed.

Задачей изобретения является разработка способа утилизации теплоты ТЭС, в котором устранены указанные недостатки аналога и прототипа.The objective of the invention is to develop a method of utilizing the heat of a thermal power plant, which eliminates these disadvantages of the analogue and prototype.

Техническим результатом является повышение коэффициента полезного действия ТЭС за счет полного использования сбросной низкопотенциальной теплоты и утилизации низкопотенциальной теплоты пара отопительных отборов из паровой турбины для дополнительной выработки электрической энергии, повышение ресурса и надежности работы конденсатора паровой турбины и снижение тепловых выбросов в окружающую среду.The technical result is to increase the efficiency of TPPs due to the full use of low-grade waste heat and utilization of low-grade heat of steam from heating steam from the steam turbine for additional generation of electric energy, increase the life and reliability of the steam turbine condenser and reduce thermal emissions into the environment.

Технический результат достигается тем, что в способе утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией (ТЭС), включающем направление отработавшего пара из паровой турбины в паровое пространство конденсатора для конденсации на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость, направление конденсата с помощью конденсатного насоса конденсатора паровой турбины в систему регенерации, при этом пар отопительных параметров из отборов паровой турбины направляют в паровое пространство нижнего и верхнего сетевых подогревателей для конденсации на поверхности подогреваемых трубок сетевых подогревателей, внутри которых протекает охлаждающая жидкость, причем при конденсации отработавшего пара и пара отопительных отборов осуществляют, соответственно, утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в турбине пара и утилизацию низкопотенциальной теплоты пара отопительных отборов из паровой турбины при помощи охлаждающей жидкости, согласно настоящему изобретению, в ТЭС дополнительно используют конденсационную установку, имеющую конденсатор паровой турбины с производственным отбором пара и систему маслоснабжения ее подшипников с маслоохладителем, и дополнительно осуществляют утилизацию высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора и утилизацию низкопотенциальной теплоты системы маслоснабжения подшипников паровой турбины с производственным отбором пара, при этом все указанные утилизации осуществляют при помощи теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина, в котором в качестве охлаждающей жидкости используют низкокипящее рабочее тело, циркулирующее в замкнутом контуре, при этом его сжимают в конденсатном насосе теплового двигателя, нагревают в конденсаторе паровой турбины, нагревают в маслоохладителе, нагревают в нижнем сетевом подогревателе паровой турбины, нагревают в верхнем сетевом подогревателе паровой турбины, нагревают и испаряют в конденсаторе паровой турбины с производственным отбором пара, расширяют в турбодетандере теплового двигателя и конденсируют в теплообменнике-конденсаторе теплового двигателя.The technical result is achieved by the fact that in the method of utilization of thermal energy generated by a thermal power plant (TPP), including the direction of the exhaust steam from a steam turbine into the steam space of the condenser for condensation on the surface of the condenser tubes, inside which the coolant flows, the direction of the condensate using a condensate pump the condenser of the steam turbine into the regeneration system, while the steam of the heating parameters from the steam turbine offsets is sent to the steam space in the lower and upper network heaters for condensation on the surface of the heated tubes of the network heaters, inside which coolant flows, moreover, when the exhaust steam and the steam of the heating taps are condensed, respectively, the waste low-potential heat energy of the steam spent in the turbine is recycled and the low-grade heat of the steam of the heating taps is utilized from a steam turbine using a coolant according to the present invention, in a thermal power plant, additionally using a condensing unit having a steam turbine condenser with production steam extraction and an oil supply system for its bearings with an oil cooler, and additionally utilize the high potential heat of the production extraction steam and utilize the low potential heat of the oil supply system of the steam turbine bearings with the production steam extraction, all of which are carried out at using a closed-loop organic heat engine operating on the organic Renki cycle on, in which a low-boiling working fluid circulating in a closed circuit is used as coolant, while it is compressed in a condensate pump of a heat engine, heated in a steam turbine condenser, heated in an oil cooler, heated in a lower network heater of a steam turbine, heated in an upper network steam turbine heater, heat and evaporate in a steam turbine condenser with production steam extraction, expand in a heat engine turboexpander and condense in a heat exchanger condenser heat engine.

В качестве теплообменника-конденсатора теплового двигателя используют или конденсатор воздушного охлаждения, или конденсатор водяного охлаждения, или конденсатор воздушного и водяного охлаждения.As a heat exchanger-condenser of a heat engine, either an air-cooled condenser, or a water-cooled condenser, or an air-cooled and water-cooled condenser are used.

В качестве низкокипящего рабочего тела используют сжиженный пропан С₃Н₈.As a low-boiling working fluid, liquefied propane C ₃ H _{8 is used} .

Таким образом, технический результат достигается за счет полной утилизации сбросной низкопотенциальной теплоты (скрытой теплоты парообразования), утилизации низкопотенциальной теплоты системы маслоснабжения подшипников паровой турбины с производственным отбором пара, утилизации низкопотенциальной теплоты пара отопительных отборов из паровой турбины и утилизации высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора из турбины с производственным отбором пара, которые осуществляют путем последовательного нагрева, соответственно, в конденсаторе паровой турбины, маслоохладителе системы маслоснабжения подшипников паровой турбины с производственным отбором пара, в сетевых подогревателях и конденсаторе паровой турбины с производственным отбором пара, низкокипящего рабочего тела (сжиженного пропана С₃Н₈) теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина.Thus, the technical result is achieved through the complete utilization of waste low-grade heat (latent heat of vaporization), the utilization of low-grade heat of the oil supply system of steam turbine bearings with production steam extraction, the utilization of low-grade heat of steam heating samples from the steam turbine, and the utilization of high-grade heat of production steam from the turbine with the production selection of steam, which is carried out by sequential heating, respectively continuously, in the condenser of the steam turbine, the oil cooler system oil supply steam turbine bearings industrial steam extraction in network heaters and the condenser of the steam turbine with productive steam extraction, low boiling working fluid (liquefied propane C ₃ H ₈₎ of the heat engine with closed-loop circulation operation in the organic Rankine cycle.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена тепловая электрическая станция, имеющая тепловой двигатель с теплообменником-конденсатором, сетевые подогреватели и конденсационную установку.The invention is illustrated in the drawing, which shows a thermal power plant having a heat engine with a heat exchanger-condenser, network heaters and a condensing unit.

На чертеже цифрами обозначены:In the drawing, the numbers indicate:

1 - паровая турбина,1 - steam turbine,

2 - конденсатор паровой турбины,2 - condenser of a steam turbine,

3 - конденсатный насос конденсатора паровой турбины,3 - condensate pump condenser of a steam turbine,

4 - основной электрогенератор,4 - the main generator

5 - тепловой двигатель с замкнутым контуром циркуляции,5 - heat engine with a closed circuit,

6 - турбодетандер,6 - turboexpander,

7 - электрогенератор,7 - electric generator,

8 - теплообменник-конденсатор,8 - heat exchanger-condenser,

9 - конденсатный насос,9 - condensate pump,

10 - верхний сетевой подогреватель,10 - upper network heater,

11 - нижний сетевой подогреватель,11 - lower network heater,

12 - система маслоснабжения подшипников паровой турбины,12 - oil supply system for bearings of a steam turbine,

13 - сливной трубопровод,13 - drain pipe

14 - маслобак,14 - oil tank

15 - маслонасос,15 - oil pump,

16 - маслоохладитель,16 - oil cooler

17 - напорный трубопровод.17 - pressure pipe.

Тепловая электрическая станция включает последовательно соединенные паровую турбину 1, конденсатор 2 паровой турбины и конденсатный насос 3 конденсатора паровой турбины, основной электрогенератор 4, соединенный с паровой турбиной 1, которая соединена по греющей среде с верхним 10 и нижним 11 сетевыми подогревателями, которые между собой соединены по нагреваемой среде, а также систему 12 маслоснабжения подшипников паровой турбины 1, содержащую последовательно соединенные по греющей среде сливной трубопровод 13, маслобак 14, маслонасос 15 и маслоохладитель 16, выход которого по нагреваемой среде соединен с напорным трубопроводом 17.The thermal power plant includes a series-connected steam turbine 1, a steam turbine condenser 2 and a condenser pump 3 of a steam turbine condenser, a main electric generator 4 connected to a steam turbine 1, which is connected via heating medium to the upper 10 and lower 11 network heaters, which are interconnected on a heated medium, as well as a system 12 of oil supply for bearings of a steam turbine 1, comprising a drain pipe 13, an oil tank 14, an oil pump 15 and oil, connected in series through a heating medium cooler 16, the output of which is connected via a heated medium to a pressure pipe 17.

В тепловую электрическую станцию введен тепловой двигатель 5 с замкнутым контуром циркуляции, работающий по органическому циклу Ренкина.A heat engine 5 with a closed circulation loop, operating according to the organic Rankine cycle, has been introduced into the thermal power station.

Замкнутый контур циркуляции теплового двигателя 5 выполнен в виде контура с низкокипящим рабочим телом, содержащим последовательно соединенные турбодетандер 6 с электрогенератором 7, теплообменник-конденсатор 8, конденсатный насос 9, причем выход конденсатного насоса 9 соединен по нагреваемой среде с входом конденсатора 2 паровой турбины, выход которого соединен по нагреваемой среде с входом маслоохладителя 16, выход маслоохладителя 16 по нагреваемой среде соединен с входом нижнего сетевого подогревателя 11, а выход верхнего сетевого подогревателя 10 соединен по нагреваемой среде с входом турбодетандера 6, образуя замкнутый контур охлаждения.The closed circulation circuit of the heat engine 5 is made in the form of a circuit with a low-boiling working fluid containing a turboexpander 6 connected in series with an electric generator 7, a heat exchanger-condenser 8, a condensate pump 9, the output of the condensate pump 9 being connected via a heated medium to the input of the condenser 2 of the steam turbine, output which is connected through a heated medium to the input of the oil cooler 16, the output of the oil cooler 16 through a heated medium is connected to the input of the lower network heater 11, and the output of the upper network heater the arrester 10 is connected via a heated medium to the inlet of the turboexpander 6, forming a closed cooling circuit.

Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией, осуществляют следующим образом.A method of utilizing thermal energy generated by a thermal power plant is as follows.

Способ включает в себя направление отработавшего пара из паровой турбины 1 в паровое пространство конденсатора 2 для конденсации на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость, направление конденсата с помощью конденсатного насоса 3 конденсатора паровой турбины 1 в систему регенерации, при этом пар отопительных параметров из отборов паровой турбины 1 направляют в паровое пространство нижнего 11 и верхнего 10 сетевых подогревателей для конденсации на поверхности подогреваемых трубок сетевых подогревателей, внутри которых протекает охлаждающая жидкость, причем при конденсации отработавшего пара и пара отопительных отборов осуществляют, соответственно, утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в турбине 1 пара и утилизацию низкопотенциальной теплоты пара отопительных отборов из паровой турбины 1 при помощи охлаждающей жидкости, при этом в паровой турбине 1 используют систему 12 маслоснабжения подшипников паровой турбины 1 с маслоохладителем 16.The method includes the direction of the exhaust steam from the steam turbine 1 into the steam space of the condenser 2 for condensation on the surface of the condenser tubes, inside which the coolant flows, the direction of the condensate using the condensate pump 3 of the condenser of the steam turbine 1 into the regeneration system, while the steam heating parameters from sampling of the steam turbine 1 is sent to the steam space of the lower 11 and upper 10 network heaters for condensation on the surface of the heated tubes network heating heat transfer fluid inside, and during condensation of the spent steam and the steam of the heating taps, respectively, the waste low-potential heat energy of the 1 steam spent in the turbine is recycled and the low-grade heat of the steam of the heating taps from the steam turbine 1 is recycled using coolant, while steam turbine 1 use the oil supply system 12 of bearings of the steam turbine 1 with oil cooler 16.

Отличием предлагаемого способа является то, что дополнительно осуществляют утилизацию низкопотенциальной теплоты системы 12 маслоснабжения подшипников паровой турбины 1, при этом утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в турбине 1 пара, утилизацию низкопотенциальной теплоты системы 12 маслоснабжения подшипников паровой турбины 1 и утилизацию низкопотенциальной теплоты пара отопительных отборов из паровой турбины 1 осуществляют при помощи теплового двигателя 5 с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина, в котором в качестве охлаждающей жидкости используют низкокипящее рабочее тело, циркулирующее в замкнутом контуре, при этом его сжимают в конденсатном насосе 9 теплового двигателя 5, нагревают в конденсаторе 2 паровой турбины 1, нагревают в маслоохладителе 16, нагревают и испаряют в нижнем 11 сетевом подогревателе паровой турбины 1, нагревают в верхнем 10 сетевом подогревателе паровой турбины 1, расширяют в турбодетандере 6 теплового двигателя и конденсируют в теплообменнике-конденсаторе 8 теплового двигателя.The difference of the proposed method is that they additionally utilize the low-grade heat of the oil supply system 12 of the bearings of the steam turbine 1, while utilizing the low-grade heat energy spent in the turbine 1 steam, utilize the low-grade heat of the oil supply system 12 of the bearings of the steam turbine 1 and utilize the low-grade heat of steam of the heating extracts from a steam turbine 1 is carried out using a heat engine 5 with a closed loop, working o according to the organic Rankine cycle, in which a low-boiling working fluid circulating in a closed circuit is used as coolant, while it is compressed in the condensate pump 9 of the heat engine 5, heated in the condenser 2 of the steam turbine 1, heated in the oil cooler 16, heated and evaporated in the lower 11 network heater of the steam turbine 1, heated in the upper 10 network heater of the steam turbine 1, expand in the turbine expander 6 of the heat engine and condense in the heat exchanger-condenser 8 of the heat engine .

В качестве теплообменника-конденсатора 8 теплового двигателя используют или конденсатор воздушного охлаждения, или конденсатор водяного охлаждения, или конденсатор воздушного и водяного охлаждения.As the heat exchanger-condenser 8 of the heat engine, either an air-cooled condenser, or a water-cooled condenser, or an air and water-cooled condenser are used.

В качестве низкокипящего рабочего тела используют сжиженный углекислый газ СО₂.As a low-boiling working fluid, liquefied carbon dioxide CO _{2 is used} .

Пример конкретного выполненияConcrete example

Отработавший пар, поступающий из паровой турбины 1 в паровое пространство конденсатора 2, конденсируется на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость (сжиженный углекислый газ СО₂). Мощность паровой турбины 1 передается соединенному на одном валу основному электрогенератору 4.The exhaust steam coming from the steam turbine 1 into the steam space of the condenser 2 is condensed on the surface of the condenser tubes, inside which coolant flows (liquefied carbon dioxide CO ₂ ). The power of the steam turbine 1 is transmitted to the main electric generator 4 connected to one shaft.

Конденсация пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования, которая отводится при помощи охлаждающей жидкости. Образующийся конденсат с помощью конденсатного насоса 3 конденсатора паровой турбины направляют в систему регенерации.Steam condensation is accompanied by the release of latent heat of vaporization, which is removed using coolant. The condensate formed by means of a condensate pump 3 of a steam turbine condenser is sent to a regeneration system.

Преобразование сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в турбине 1 пара, и низкопотенциальной тепловой энергии системы 12 маслоснабжения подшипников паровой турбины 1, а также низкопотенциальной тепловой энергии пара отопительных отборов из паровой турбины 1 в механическую и далее в электрическую происходит в замкнутом контуре циркуляции теплового двигателя 5, работающего по органическому циклу Ренкина.The conversion of waste low-potential thermal energy of the steam 1 spent in the turbine and low-potential thermal energy of the oil supply system of the bearings of the steam turbine 1 12, as well as low-potential thermal energy of the heating steam from the steam turbine 1 into mechanical and then into electric energy takes place in a closed circuit of the heat engine 5, working on the organic Rankine cycle.

Таким образом, утилизацию сбросной низкопотенциальной теплоты (скрытой теплоты парообразования) отработавшего в турбине 1 пара, утилизацию низкопотенциальной теплоты системы 12 маслоснабжения подшипников паровой турбины 1 и утилизацию низкопотенциальной теплоты пара отопительных отборов из паровой турбины 1 осуществляют путем последовательного нагрева, соответственно, в конденсаторе 2 паровой турбины, маслоохладителе 16 и в сетевых подогревателях 11, 10, низкокипящего рабочего тела (сжиженного углекислого газа CO₂) теплового двигателя 5 с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина.Thus, the utilization of low-grade waste heat (latent heat of vaporization) of 1 steam spent in the turbine, the low-grade heat of the oil supply system 12 of the bearings of the steam turbine 1 are utilized, and the low-grade heat of the steam from the heating taps from the steam turbine 1 is utilized by sequential heating, respectively, in the steam condenser 2 turbines, oil cooler 16 and in network heaters 11, 10, low-boiling working fluid (liquefied carbon dioxide CO ₂ ) of a heat engine 5 s closed loop working on the organic Rankine cycle.

Весь процесс начинается с сжатия в конденсатном насосе 9 сжиженного углекислого газа CO₂, который направляют на нагрев в начале в конденсатор 2 паровой турбины, куда поступает отработавший в турбине 1 пар с температурой в интервале от 300 К до 313,15 К, а затем в маслоохладитель 16, куда поступает нагретое масло системы 12 маслоснабжения подшипников паровой турбины 1. В маслоохладителе 16 циркулирует масло, нагретое в подшипниках паровой турбины 1, с температурой в интервале от 318,15 К до 348,15 К.The whole process begins with the compression in the condensate pump 9 of liquefied carbon dioxide CO ₂ , which is sent for heating at the beginning to the condenser 2 of the steam turbine, where the steam spent in the turbine enters with a temperature in the range from 300 K to 313.15 K, and then oil cooler 16, where the heated oil of the oil supply system of the bearings of the steam turbine 1 enters. Oil cooler 16 circulates the oil heated in the bearings of the steam turbine 1, with a temperature in the range from 318.15 K to 348.15 K.

В процессе конденсации отработавшего в турбине 1 пара в конденсаторе 2 паровой турбины и теплообмена нагретого масла с сжиженным углекислым газом CO₂ в маслоохладителе 16, происходит нагрев сжиженного углекислого газа CO₂ до критической температуры 304,13 К при сверхкритическом давлении от 7,4 МПа до 25 МПа, и далее его направляют на нагрев и испарение в нижний сетевой подогреватель 11, куда поступает пар отопительного отбора из паровой турбины 1 при температуре около 365 К.In the process of condensation of 1 steam spent in the turbine in the condenser 2 of the steam turbine and heat exchange of the heated oil with liquefied carbon dioxide CO ₂ in the oil cooler 16, the liquefied carbon dioxide CO ₂ is heated to a critical temperature of 304.13 K at a supercritical pressure of 7.4 MPa to 25 MPa, and then it is sent for heating and evaporation to the lower network heater 11, where the heating steam from the steam turbine 1 enters at a temperature of about 365 K.

Пар, поступающий из отопительного отбора паровой турбины 1 в паровое пространство нижнего сетевого подогревателя 11, конденсируется на поверхности подогреваемых трубок, внутри которых протекает сжиженный углекислый газ CO₂.The steam coming from the heating selection of the steam turbine 1 into the steam space of the lower network heater 11 condenses on the surface of the heated tubes, inside which the liquefied carbon dioxide CO ₂ flows.

В процессе конденсации пара отопительного отбора в нижнем сетевом подогревателе 11 паровой турбины 1, происходит нагрев сжиженного углекислого газа CO₂ свыше критической температуры 304,13 К, при котором происходит его интенсивное испарение. После нижнего сетевого подогревателя 11 газообразный углекислый газ CO₂ направляют на перегрев в верхний сетевой подогреватель 10, куда поступает пар отопительного отбора из паровой турбины 1 при температуре около 400 К.In the process of condensation of heating steam in the lower network heater 11 of the steam turbine 1, liquefied carbon dioxide CO ₂ is heated above a critical temperature of 304.13 K, at which its intense evaporation occurs. After the lower network heater 11, gaseous carbon dioxide CO _{2 is} sent for overheating to the upper network heater 10, where the heating steam from the steam turbine 1 enters at a temperature of about 400 K.

Пар, поступающий из отопительного отбора паровой турбины 1 в паровое пространство верхнего сетевого подогревателя 10, конденсируется на поверхности подогреваемых трубок, внутри которых протекает газообразный углекислый газ CO₂.The steam coming from the heating selection of the steam turbine 1 into the steam space of the upper network heater 10 condenses on the surface of the heated tubes, inside which gaseous carbon dioxide CO ₂ flows.

В процессе конденсации пара отопительного отбора в верхнем сетевом подогревателе 10 паровой турбины 1, происходит перегрев газообразного углекислого газа CO₂ до сверхкритической температуры от 304,13 К до 390 К при сверхкритическом давлении от 7,4 МПа до 25 МПа, который направляют в турбодетандер 6.In the process of condensation of the heating selection steam in the upper network heater 10 of the steam turbine 1, the gaseous carbon dioxide CO ₂ overheats to a supercritical temperature of 304.13 K to 390 K at a supercritical pressure of 7.4 MPa to 25 MPa, which is sent to a turbine expander 6 .

Процесс настроен таким образом, что в турбодетандере 6 не происходит конденсации углекислого газа CO₂ в ходе срабатывания теплоперепада. Мощность турбодетандера 6 передается соединенному на одном валу электрогенератору 7. На выходе из турбодетандера 6 углекислый газ CO₂ имеет температуру около 288 К с влажностью, не превышающей 12%.The process is configured in such a way that carbon dioxide CO ₂ does not condense in the turboexpander 6 during the operation of the heat transfer. The power of the turboexpander 6 is transferred to an electric generator 7 connected to one shaft. At the outlet of the turboexpander 6, carbon dioxide CO ₂ has a temperature of about 288 K with a humidity not exceeding 12%.

Далее, при снижении температуры углекислого газа CO₂, происходит его сжижение в теплообменнике-конденсаторе 8, выполненном, например, в виде конденсатора воздушного охлаждения, охлаждаемого воздухом окружающей среды в температурном диапазоне от 223,15 К до 283,15 К.Further, when the temperature of carbon dioxide CO ₂ decreases, it is liquefied in a heat exchanger-condenser 8, made, for example, in the form of an air-cooled condenser cooled by ambient air in the temperature range from 223.15 K to 283.15 K.

После теплообменника-конденсатора 8 в сжиженном состоянии углекислый газ CO₂ направляют для сжатия в конденсатный насос 9 теплового двигателя.After the heat exchanger-condenser 8 in a liquefied state, carbon dioxide CO _{2 is} sent for compression to the condensate pump 9 of the heat engine.

Далее органический цикл Ренкина на основе низкокипящего рабочего тела повторяется.Further, the organic Rankine cycle based on a low-boiling working fluid is repeated.

Использование предлагаемого способа работы тепловой электрической станции позволит, по сравнению с прототипом, повысить коэффициент полезного действия ТЭС за счет полного использования сбросной низкопотенциальной теплоты отработавшего пара, утилизации низкопотенциальной теплоты системы маслоснабжения подшипников паровой турбины и утилизации низкопотенциальной теплоты пара отопительных отборов из паровой турбины для дополнительной выработки электрической энергии, повысить ресурс и надежность работы конденсатора паровой турбины и снизить тепловые выбросы в окружающую среду.Using the proposed method of operation of a thermal power plant will allow, in comparison with the prototype, to increase the efficiency of TPPs due to the full use of low-grade waste heat of exhaust steam, utilization of low-grade heat of the oil supply system of steam turbine bearings and utilization of low-grade heat of steam of heating extracts from a steam turbine for additional generation electric energy, increase the resource and reliability of the steam turbine condenser s and reduce heat emissions into the environment.

Claims

1. The method of utilization of thermal energy generated by a thermal power plant (TPP), including the direction of the exhaust steam from a steam turbine into the steam space of the condenser for condensation on the surface of the condenser tubes, inside which coolant flows, the direction of the condensate using the condenser pump of the condenser of the steam turbine in the system regeneration, while the steam of heating parameters from the steam turbine is sent to the steam space of the lower and upper network heater for condensation on the surface of the heated tubes of network heaters, inside which coolant flows, moreover, during the condensation of the exhaust steam and the steam of the heating taps, respectively, the waste low-potential heat energy of the steam spent in the turbine is utilized and the low-grade heat of the steam of the heating taps from the steam turbine is utilized coolant, characterized in that the TPP additionally uses a condensation unit having a vapor condenser a turbine with production steam extraction and the oil supply system of its bearings with an oil cooler, and additionally utilize the high potential heat of the production steam and utilize the low potential heat of the oil supply system of the steam turbine bearings with the production steam extraction, all of which are carried out using a closed-loop heat engine circulation, working on the organic Rankine cycle, in which, as a cooling liquid, a low-boiling working fluid circulating in a closed circuit, while it is compressed in a condensate pump of a heat engine, heated in a steam turbine condenser, heated in an oil cooler, heated in a lower steam turbine heater, heated in an upper steam turbine heater, heated and evaporated in a condenser steam turbines with production steam extraction, are expanded in a thermal engine turboexpander and condensed in a heat engine heat exchanger-condenser.

2. The method according to p. 1, characterized in that the air-cooled condenser, or the water-cooled condenser, or the air and water-cooled condenser are used as the heat exchanger-condenser of the heat engine.

3. The method according to p. 1, characterized in that as a low-boiling working fluid use liquefied propane C ₃ H ₈ .