RU2575216C2

RU2575216C2 - Working method of thermal power station

Info

Publication number: RU2575216C2
Application number: RU2013158803/06A
Authority: RU
Inventors: Айрат Маратович Гафуров
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2016-02-20

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: under the working method of a thermal power station, where spent steam is supplied from the first steam turbine to the steam space of the condenser, inside the condenser tubes of which a cooling fluid flows, and steam with heating parameters from the steam turbine takeoff enters the steam space of the bottom and top system water heaters, inside them the cooling fluid flows; in the thermal power station the heat exchanger-cooler of the system water and condenser unit are used, the unit has the second steam turbine, low-grade and high-grade heat of steam is recovered, wherein the thermal energy is recovered using the heat engine with a closed circulation loop working under the organic Rankine cycle, when the cooling fluid is a low boiling working medium circulating in the closed loop.

EFFECT: invention increases the efficiency factor of the thermal power plant due to the complete use of waste heat for additional power generation, increases the life time and operation reliability of the capacitor of the steam turbine, and reduces thermal discharges to the 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 обратной сетевой воды и утилизации высокопотенциальной теплоты пара.The invention relates to the field of energy and can be used at thermal power plants (TPPs) for the disposal of low-grade waste heat in condensers of steam turbines of TPPs, for the utilization of low-grade heat for return network water and for the utilization of high-grade steam heat.

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 способ работы тепловой электрической станции, содержащей 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 (патент RU №2268372, МПК F01K 17/02, 20.01.2006).The prototype is the method of operation of a thermal power plant containing supply and return pipelines of network water, a steam turbine with heating steam extraction and a condenser, to which pressure and drain pipelines of circulating water are connected, network heaters connected via a heated medium between the supply and return pipelines of network water and connected through a heating medium to heating taps, a heat pump installation, the evaporator of which is connected through a heating medium to a drain pipe water, while 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 (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.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.

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, при этом конденсат с помощью конденсатного насоса конденсатора паровой турбины направляют в систему регенерации, причем при конденсации пара осуществляют утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в турбине пара при помощи охлаждающей жидкости.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 pipes containing coolant, and the condensate is sent to the regeneration system using the condensate pump of the condenser of the steam turbine, and during condensation of the steam, waste low-potential heat energy of the steam exhausted in the turbine is disposed of with the help of the coolant.

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, обусловленную наличием вторичного контура (теплонасосной установки), а также отсутствия утилизации избыточной низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды, 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 excess low-grade heat of return network water , 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 steam turbine condenser due to the use of technical (circulating) water, which pollutes the steam turbine condenser. Due to the increased thermal emissions of the circulation water into the cooling pond, its ecosystem is disturbed.

Задачей изобретения является повышение коэффициента полезного действия ТЭС за счет полного использования сбросной низкопотенциальной теплоты и утилизации низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды для дополнительной выработки электрической энергии, повышение ресурса и надежности работы конденсатора паровой турбины и снижение тепловых выбросов в окружающую среду.The objective of the invention is to increase the efficiency of TPPs due to the full use of waste low potential heat and utilization of low potential heat return network water for additional generation of electric energy, increasing the life and reliability of the condenser of a steam turbine and reducing thermal emissions into the environment.

Технический результат достигается тем, что в способе работы тепловой электрической станции, по которому пар отопительных параметров из отборов первой 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 первой паровой турбины в паровое пространство конденсатора, конденсируется на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость, при этом конденсат с помощью конденсатного насоса конденсатора первой паровой турбины направляют в систему регенерации, причем при конденсации пара осуществляют утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в первой турбине пара при помощи охлаждающей жидкости, согласно настоящему изобретению, в тепловой электрической станции используют теплообменник-охладитель сетевой воды, который устанавливают на обратном трубопроводе сетевой воды, а также конденсационную установку, имеющую вторую паровую турбину и конденсатор второй паровой турбины, куда поступает пар из второй паровой турбины при температуре около 573 K, дополнительно осуществляют утилизацию низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды и утилизацию высокопотенциальной теплоты пара, поступающего из второй паровой турбины при температуре около 573 K, при этом утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в первой турбине пара, утилизацию низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды и утилизацию высокопотенциальной теплоты пара 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 первой паровой турбины, нагревают в теплообменнике-охладителе сетевой воды, испаряют в конденсаторе второй паровой турбины, 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 operation of a thermal power plant, in which a pair of heating parameters from the first steam turbine takes to the steam space of the lower and upper network heaters, the network water is supplied from consumers through the return network water pipe to the lower network heater and the upper network the heater, then the network water is sent to the supply pipe of the network water, the exhaust steam comes from the first steam turbine into the steam space condensate ora, it condenses on the surface of the condenser tubes, inside which coolant flows, and the condensate is sent to the regeneration system using the condensate pump of the condenser of the first steam turbine, and when condensing the steam, the waste low-potential thermal energy of the steam exhausted in the first turbine is disposed of with the help of the cooling liquid, according to the present invention, in a thermal power plant use a heat exchanger-cooler network water, which is installed on The mains water pipeline, as well as a condensing unit having a second steam turbine and a condenser of the second steam turbine, which receives steam from the second steam turbine at a temperature of about 573 K, additionally utilize the low potential heat of the return network water and utilize the high potential heat of the steam coming from the second steam turbine at a temperature of about 573 K, while utilizing the low-grade waste heat energy of the steam spent in the first turbine, utilizing the low-grade The heat of return net water and the utilization of high-potential heat of steam are carried out using a closed-loop heat engine operating on the organic Rankine cycle, in which a low-boiling working fluid circulating in a closed loop is used as a coolant, and it is compressed in a condensate heat pump engine, heated in the condenser of the first steam turbine, heated in the heat exchanger-cooler of the network water, evaporated in the condenser of the second steam turbine, expanding they are digested in the turbine expander of the heat engine and condensed in the heat exchanger-condenser of the heat engine.

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

В качестве низкокипящего рабочего тела используют сжиженный углекислый газ CO₂.As the low boiling working medium is liquefied carbon dioxide CO _2.

Таким образом, технический результат достигается за счет полной утилизации сбросной низкопотенциальной теплоты (скрытой теплоты парообразования), утилизации низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды и утилизации высокопотенциальной теплоты пара из второй паровой турбины, которые осуществляют путем последовательного нагрева, соответственно, в конденсаторе первой паровой турбины, теплообменнике-охладителе сетевой воды и конденсаторе второй паровой турбины, низкокипящего рабочего тела (сжиженного углекислого газа CO₂) теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина.Thus, the technical result is achieved due to the complete utilization of waste low potential heat (latent heat of vaporization), utilization of low potential heat of return network water and utilization of high potential heat of steam from the second steam turbine, which is carried out by sequential heating, respectively, in the condenser of the first steam turbine, heat exchanger mains water cooler condenser and the second steam turbine, a low boiling working fluid (liquefied carbon dioxide CO ₂₎ Heat Second motor with closed-loop circulation of working on an organic Rankine cycle.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена тепловая электрическая станция, имеющая тепловой двигатель с теплообменником-конденсатором, теплообменник-охладитель 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, heat exchanger-cooler and condensing unit.

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

1 - первая паровая турбина,1 - the first steam turbine,

2 - конденсатор первой паровой турбины,2 - condenser of the first steam turbine,

3 - конденсатный насос конденсатора первой паровой турбины,3 - condensate pump condenser of the first 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 - подающий трубопровод сетевой воды,12 - supply pipe network water,

13 - обратный трубопровод сетевой воды,13 - return pipe network water,

14 - теплообменник-охладитель сетевой воды,14 - heat exchanger-cooler network water,

15 - конденсационная установка,15 - condensation installation,

16 - вторая паровая турбина,16 - second steam turbine,

17 - электрогенератор второй паровой турбины,17 - an electric generator of a second steam turbine,

18 - конденсатор второй паровой турбины,18 - condenser of the second steam turbine,

19 - конденсатный насос конденсатора второй паровой турбины.19 is a condensate pump of a condenser of a second steam turbine.

Тепловая электрическая станция включает последовательно соединенные первую паровую турбину 1, конденсатор 2 первой паровой турбины и конденсатный насос 3 конденсатора первой паровой турбины, а также основной электрогенератор 4, соединенный с первой паровой турбиной 1, которая соединена по греющей среде с верхним 10 и нижним 11 сетевыми подогревателями, включенными по нагреваемой среде между подающим 12 и обратным 13 трубопроводами сетевой воды.The thermal power plant includes a series-connected first steam turbine 1, a condenser 2 of the first steam turbine and a condensate pump 3 of the condenser of the first steam turbine, as well as a main electric generator 4 connected to the first steam turbine 1, which is connected via heating medium to the upper 10 and lower 11 network heaters connected via a heated medium between the supply 12 and return 13 pipelines of network water.

В тепловую электрическую станцию введены теплообменник-охладитель 14 сетевой воды, конденсационная установка 15 и тепловой двигатель 5 с замкнутым контуром циркуляции, работающий по органическому циклу Ренкина.A heat exchanger-cooler 14 of network water, a condensing unit 15 and a heat engine 5 with a closed circulation circuit operating on the organic Rankine cycle are introduced into the thermal power station.

Вход теплообменника-охладителя 14 сетевой воды по нагреваемой среде соединен с обратным трубопроводом 13 сетевой воды. Выход теплообменника-охладителя 14 по нагреваемой среде соединен с нижним сетевым подогревателем 11.The input of the heat exchanger-cooler 14 network water through a heated medium is connected to the return pipe 13 network water. The output of the heat exchanger-cooler 14 through the heated medium is connected to the lower network heater 11.

Конденсационная установка 15 содержит последовательно соединенные вторую паровую турбину 16, имеющую электрогенератор 17, конденсатор 18 второй паровой турбины и конденсатный насос 19 конденсатора второй паровой турбины.The condensing unit 15 comprises a second steam turbine 16 connected in series with an electric generator 17, a condenser 18 of the second steam turbine and a condensate pump 19 of the condenser of the second steam turbine.

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 первой паровой турбины, выход которого соединен по нагреваемой среде с входом теплообменника-охладителя 14 сетевой воды, а выход теплообменника-охладителя 14 по нагреваемой среде соединен с входом конденсатора 18 второй паровой турбины, выход конденсатора 18 второй паровой турбины соединен по нагреваемой среде с входом турбодетандера 6, образуя замкнутый контур охлаждения.The closed circuit of the circulation 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 first steam turbine, the output of which is connected through a heated medium to the input of the heat exchanger-cooler 14 of the mains water, and the output of the heat exchanger-cooler 14 through the heated medium is connected to the input of the condenser 18 of the second aar turbine, the output of the condenser 18 of the second steam turbine is connected via a heated medium to the inlet of the turboexpander 6, forming a closed cooling circuit.

Способ работы тепловой электрической станции осуществляют следующим образом.The method of operation of a thermal power plant is as follows.

Пар отопительных параметров из отборов первой паровой турбины 1 поступает в паровое пространство нижнего 11 и верхнего 10 сетевых подогревателей, сетевая вода поступает от потребителей по обратному трубопроводу 13 сетевой воды в нижний 11 сетевой подогреватель и верхний 10 сетевой подогреватель, далее сетевую воду направляют в подающий трубопровод 12 сетевой воды, отработавший пар поступает из первой паровой турбины 1 в паровое пространство конденсатора 2, конденсируется на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость, при этом конденсат с помощью конденсатного насоса 3 конденсатора первой паровой турбины 1 направляют в систему регенерации, причем при конденсации пара осуществляют утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в первой турбине 1 пара при помощи охлаждающей жидкости.Steam of heating parameters from the first steam turbine 1 takes off into the steam space of the lower 11 and upper 10 network heaters, the network water is supplied from consumers via the return water pipe 13 to the lower 11 network heater and the upper 10 network heater, then the network water is sent to the supply pipe 12 of the mains water, the exhaust steam flows from the first steam turbine 1 into the steam space of the condenser 2, condenses on the surface of the condenser tubes, inside which cooling the liquid, the condensate using the condensate pump 3 of the condenser of the first steam turbine 1 is sent to the regeneration system, and when the steam is condensed, the waste low-potential heat energy of the steam exhausted in the first turbine is disposed of using coolant.

Отличием предлагаемого способа является то, что в тепловой электрической станции используют теплообменник-охладитель 14 сетевой воды, который устанавливают на обратном трубопроводе 13 сетевой воды, а также конденсационную установку 15, имеющую вторую паровую турбину 16 и конденсатор 18 второй паровой турбины, куда поступает пар из второй паровой турбины 16 при температуре около 573 K, дополнительно осуществляют утилизацию низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды и утилизацию высокопотенциальной теплоты пара, поступающего из второй паровой турбины 16 при температуре около 573 K, при этом утилизацию сбросной низкопотенциальной тепловой энергии отработавшего в первой турбине 1 пара, утилизацию низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды и утилизацию высокопотенциальной теплоты пара 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, нагревают в конденсаторе 2 первой паровой турбины 1, нагревают в теплообменнике-охладителе 14 сетевой воды, испаряют в конденсаторе 18 второй паровой турбины 16, расширяют в турбодетандере 6 теплового двигателя и конденсируют в теплообменнике-конденсаторе 8 теплового двигателя.The difference of the proposed method is that in the thermal power plant use a heat exchanger-cooler 14 network water, which is installed on the return pipe 13 network water, as well as a condensing unit 15 having a second steam turbine 16 and a condenser 18 of the second steam turbine, which receives steam from the second steam turbine 16 at a temperature of about 573 K, they additionally utilize the low potential heat of the return network water and utilize the high potential heat of the steam coming from the second an ara turbine 16 at a temperature of about 573 K, while the waste low-potential heat energy of the steam 1 spent in the first turbine is utilized, the low-potential heat of return network water is utilized, and the high-potential heat of steam is utilized by means of a closed-loop heat engine 5 operating on 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 a condensate pump 9 heat engine, heated in the condenser 2 of the first steam turbine 1, heated in the heat exchanger-cooler 14 of the mains water, evaporated in the condenser 18 of the second steam turbine 16, expanded in the turbine expander 6 of the heat engine and condensed in the heat exchanger-condenser 8 of the heat engine.

В качестве теплообменника-конденсатора 8 теплового двигателя используют конденсатор воздушного охлаждения или конденсатор водяного охлаждения, или конденсатор воздушного и водяного охлаждения.As the heat exchanger-condenser 8 of the heat engine, 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 CO₂.As a low-boiling working fluid, liquefied carbon dioxide CO _{2 is used} .

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

Отработавший пар, поступающий из первой паровой турбины 1 в паровое пространство конденсатора 2, конденсируется на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость (сжиженный углекислый газ CO₂). Мощность первой паровой турбины 1 передается соединенному на одном валу основному электрогенератору 4.The exhaust steam coming from the first steam turbine 1 into the vapor space of the condenser 2 condenses on the surface of the condenser tubes, inside which coolant flows (liquefied carbon dioxide CO ₂ ). The power of the first 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 первой 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 is sent via a condensate pump 3 of the condenser of the first steam turbine to the regeneration system.

Преобразование сбросной низкопотенциальной тепловой энергии, отработавшего в первой турбине 1 пара, а также низкопотенциальной тепловой энергии обратной сетевой воды и высокопотенциальной тепловой энергии пара из второй паровой турбины 16, 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, spent in the first turbine 1 steam, as well as low-potential thermal energy of return network water and high-potential thermal energy of steam from the second steam turbine 16, into mechanical and, further, into electrical energy occurs in a closed loop of the heat engine 5 operating on the organic Rankine cycle.

Таким образом, утилизацию сбросной низкопотенциальной теплоты (скрытой теплоты парообразования) отработавшего в первой турбине 1 пара, утилизацию низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды и утилизацию высокопотенциальной теплоты пара из второй паровой турбины 16 осуществляют путем последовательного нагрева, соответственно, в конденсаторе 2 первой паровой турбины 1, теплообменнике-охладителе 14 сетевой воды и конденсаторе 18 второй паровой турбины 16, 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 first turbine, the utilization of low-grade heat of return network water and the utilization of high-grade heat of steam from the second steam turbine 16 is carried out by sequential heating, respectively, in the condenser 2 of the first steam turbine 1, a heat exchanger-cooler 14 and the condenser water network 18 of the second steam turbine 16, a low boiling working fluid (liquefied carbon dioxide CO ₂₎ heat engine 5, a closed-loop circulation operation in the organic Rankine cycle.

Весь процесс начинается с сжатия в конденсатном насосе 9 сжиженного углекислого газа CO₂, который последовательно направляют на нагрев в конденсатор 2 первой паровой турбины, куда поступает отработавший в турбине 1 пар, и в теплообменник-охладитель 14 сетевой воды, куда поступает обратная сетевая вода из обратного трубопровода 13. Температура обратной сетевой воды может варьироваться в интервале от 313,15 K до 343,15 K.The whole process begins with the compression in the condensate pump 9 of liquefied carbon dioxide CO ₂ , which is subsequently sent for heating to the condenser 2 of the first steam turbine, where the steam spent in the turbine 1 enters, and to the heat exchanger-cooler 14 of the network water, to which the return network water from return line 13. The temperature of the return network water can vary in the range from 313.15 K to 343.15 K.

В процессе конденсации отработавшего в первой турбине 1 пара в конденсаторе 2 первой паровой турбины и в процессе теплообмена обратной сетевой воды с сжиженным углекислым газом CO₂ в теплообменнике-охладителе 14 сетевой воды, происходит нагрев сжиженного углекислого газа CO₂ до критической температуры 304,13 K при сверхкритическом давлении от 7,4 МПа до 25 МПа, и далее его направляют на нагрев и испарение в конденсатор 18 второй паровой турбины, куда поступает пар из второй паровой турбины 16 при температуре около 573 K.In the process of condensing 1 steam spent in the first turbine in the condenser 2 of the first steam turbine and in the process of heat exchange of the return network water with liquefied carbon dioxide CO ₂ in the heat exchanger-cooler 14 of the network water, the liquefied carbon dioxide CO ₂ is heated to a critical temperature of 304.13 K at supercritical pressure from 7.4 MPa to 25 MPa, and then it is sent for heating and evaporation to the condenser 18 of the second steam turbine, where steam from the second steam turbine 16 enters at a temperature of about 573 K.

Пар, поступающий из второй паровой турбины 16 в паровое пространство конденсатора 18, конденсируется на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость (сжиженный углекислый газ CO₂). Мощность второй паровой турбины 16 передается соединенному на одном валу основному электрогенератору 17.The vapor coming from the second vapor turbine 16 in the vapor space of the condenser 18 is condensed on the surface of the condenser tubes, inside which the cooling liquid (liquefied carbon dioxide CO _2). The power of the second steam turbine 16 is transmitted to the main electric generator 17 connected to one shaft.

Конденсация пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования, которая отводится при помощи охлаждающей жидкости. Образующийся конденсат с помощью конденсатного насоса 19 конденсатора второй паровой турбины 16 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 the condensate pump 19 of the condenser of the second steam turbine 16 is sent to the regeneration system.

В процессе конденсации высокопотенциальной теплоты пара в конденсаторе 18 второй паровой турбины происходит испарение сжиженного углекислого газа CO₂ и дальнейший его перегрев до сверхкритической температуры от 304,13 K до 390 K при сверхкритическом давлении от 7,4 МПа до 25 МПа, который направляют в турбодетандер 6.In the process of condensation of high potential heat of steam in the condenser 18 of the second steam turbine, the liquefied carbon dioxide CO ₂ evaporates and then 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 K до 283,15 K.Further, while reducing the carbon dioxide CO ₂ liquefaction temperature occurs in the heat exchanger-condenser 8, performed, e.g., in the form of air cooling condenser cooled by ambient air in a temperature range of 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 в работе тепловой электрической станции конденсационной установки 15 позволяет повысить начальные параметры низкокипящего рабочего тела теплового двигателя 5 с замкнутым контуром циркуляции до сверхкритических параметров, что приводит к увеличению теплоперепада на турбодетандере 6.The use of a condensing unit 15 in a thermal power plant allows increasing the initial parameters of the low-boiling working fluid of a heat engine 5 with a closed circulation circuit to supercritical parameters, which leads to an increase in heat transfer on a turbine expander 6.

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 обратной сетевой воды и утилизации высокопотенциальной теплоты пара 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 return network water and utilization of high-potential heat of steam for additional generation of electric energy, to increase resource and reliability operation of the steam turbine condenser and reduce heat emissions into the environment.

Claims

1. The method of operation of a thermal power plant, in which steam of heating parameters from the first steam turbine is taken into the steam space of the lower and upper network heaters, network water is supplied from consumers through a return line of network water to the lower network heater and the upper network heater, then network water sent to the supply pipe of the network water, the exhaust steam comes from the first steam turbine into the steam space of the condenser, condenses on the surface of the condensate pipes, inside which coolant flows, while the condensate is sent to the regeneration system using the condensate pump of the condenser of the first steam turbine, and when the steam is condensed, the waste low-potential heat energy of the steam exhausted in the first turbine is recycled using coolant, characterized in that thermal power plants use a heat exchanger-cooler network water, which is installed on the return pipe of network water, as well as condensation A unit having a second steam turbine and a condenser of the second steam turbine, which receives steam from the second steam turbine at a temperature of about 573 K, additionally utilizes the low potential heat of the return network water and utilizes the high potential heat of the steam coming from the second steam turbine at a temperature of about 573 K while the utilization of low-grade waste heat energy of steam exhausted in the first turbine, the utilization of low-grade heat of return network water and the utilization is high the potential heat of the steam is carried out using a closed-loop heat engine operating on the organic Rankine cycle, in which a low-boiling working fluid circulating in a closed loop is used as a coolant, while it is compressed in a condensate pump of a heat engine, heated in the first steam condenser turbines are heated in a heat exchanger-cooler of network water, evaporated in a condenser of a second steam turbine, expanded in a turbine expander of a heat engine and condenser Uyut in the heat exchanger-condenser of the heat engine.

2. The method of operation of a thermal power plant according to claim 1, characterized in that an air-cooled condenser or a water-cooled condenser, or an air and water-cooled condenser are used as a heat exchanger-condenser of a heat engine.

3. The method of operation of a thermal power plant according to claim 1, characterized in that liquefied carbon dioxide CO ₂ is used as a low-boiling working fluid.