RU2633979C1 - Комбинированная тепло- и электрогенерирующая установка - Google Patents

Комбинированная тепло- и электрогенерирующая установка Download PDF

Info

Publication number
RU2633979C1
RU2633979C1 RU2016144751A RU2016144751A RU2633979C1 RU 2633979 C1 RU2633979 C1 RU 2633979C1 RU 2016144751 A RU2016144751 A RU 2016144751A RU 2016144751 A RU2016144751 A RU 2016144751A RU 2633979 C1 RU2633979 C1 RU 2633979C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pump
collectors
heat exchanger
steam
hot
Prior art date
Application number
RU2016144751A
Other languages
English (en)
Inventor
Павел Павлович Безруких
Анна Витальевна Мальцева
Федор Анатольевич Поливода
Леонид Алексеевич Шатров
Вадим Петрович Щербаков
Юрий Борисович Шмельков
Original Assignee
Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" filed Critical Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского"
Priority to RU2016144751A priority Critical patent/RU2633979C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2633979C1 publication Critical patent/RU2633979C1/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/02Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for heating purposes, e.g. industrial, domestic
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Abstract

Изобретение относится к области энергетики и может быть применено для обеспечения экономичности и автономности систем энергоснабжения. Комбинированная тепло- и электрогенерирующая установка состоит из водогрейного котла районной тепловой сети (РТС), подключенного к контуру сетевой воды, включающему тракт первичной горячей сетевой воды, связанный с тепловыми потребителями, и тракт обратной сетевой воды, связанный с насосом сетевой воды, и энергоустановки на низкокипящем рабочем теле (НКРТ). Энергоустановка содержит парогенератор, включенный в паросиловой контур, турбину с электрогенератором, питательный насос и конденсатор, запорно-регулирующие задвижки. Энергоустановка снабжена дополнительным контуром последовательно соединенных плоских и вакуумных солнечных коллекторов, включающим насос, теплообменник и регулирующий вентиль, причем теплообменник включен в паросиловой контур энергоустановки последовательно, горячим выходом присоединен к парогенератору, а холодным входом - к выходу питательного насоса. Изобретение позволяет получить дополнительную электрическую мощность. 1 ил.

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть применено для обеспечения автономности и экономичности в системах энергоснабжения на базе районных и квартальных тепловых станций (РТС и КТС).
Известна тепло- и электрогенерирующая установка (см. Лапир М.А. Экологически чистые энергогенерирующие комплексы на базе газотурбинных надстроек водогрейных котлов РТС // Новости теплоснабжения, №1, 2002, с. 41-46), состоящая из водогрейного котла РТС, подключенного к контуру сетевой воды, включающему тракт первичной горячей сетевой воды, связанный с тепловыми потребителями, и тракт обратной сетевой воды, связанный с насосом сетевой воды, и энергоустановки.
Недостатком энергоустановки является низкий КПД в начале и конце отопительного периода, обусловленный привязкой к температурам первичной и обратной сетевой воды, которые близки друг к другу в этот период года, и, следовательно, источник и сток тепловой энергии имеют малую величину разности температур Δt.
Наиболее близкой к заявленному изобретению является комбинированная тепло- и электрогенерирующая установка, которая состоит из водогрейного котла РТС, контура сетевой воды, включающего тракт первичной горячей сетевой воды, связанный с тепловыми потребителями, и тракт обратной сетевой воды, связанный с насосом, и энергоустановки на низкокипящем рабочем теле, включающей в паросиловой контур парогенератор, турбину с электрогенератором, питательный насос и конденсатор, запорно-регулирующие задвижки (см. патент RU №2300636, БИ №07, 2009).
Недостатком данной установки является ее малая топливная экономичность и маневренность. Другим недостатком является ограниченная автономность и надежность энергоустановки в период перебоев с поставкой топлива.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение экономичности энергоустановки, маневренности, надежности и автономности энергоустановки при возможных перебоях с поставками топлива на РТС.
Технический результат достигается тем, что комбинированная тепло- и электрогенерирующая установка, состоящая из водогрейного котла районной тепловой станции, подключенного к контуру сетевой воды, включающему тракт первичной горячей сетевой воды, связанный с потребителями, и тракт обратной сетевой воды, связанный с насосом сетевой воды, и энергоустановки на низкокипящем рабочем теле, включающей в паросиловой контур парогенератор, турбину с электрогенератором, питательный насос и конденсатор, запорно-регулирующие задвижки, снабжена дополнительным контуром, включающим поле солнечных коллекторов, насос, теплообменник-подогреватель рабочего тела и регулирующий вентиль, причем теплообменник-подогреватель рабочего тела включен в паросиловой контур энергоустановки последовательно, горячим выходом присоединен к парогенератору, а холодным входом - к выходу питательного насоса, а поле солнечных коллекторов выполнено в виде последовательно соединенных сборок плоских и вакуумных солнечных коллекторов, при этом выход каждого из плоских коллекторов подключен соответственно к входу каждого из вакуумных коллекторов, вход сборки плоских коллекторов через насос и регулирующий вентиль подключен к холодному выходу теплообменника-подогревателя, а выход сборки вакуумных коллекторов подключен к горячему входу теплообменника-подогревателя.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема предлагаемой комбинированной тепло- и электрогенерирующей установки.
Комбинированная тепло- и электрогенерирующая установка содержит водогрейный котел 1 районной тепловой станции, подключенный к контуру сетевой воды, включающему тракт 2 первичной горячей сетевой воды, связанный с тепловыми потребителями 3, и тракт 4 обратной сетевой воды, связанный с насосом 5 сетевой воды, энергоустановку на низкокипящем рабочем теле (НКРТ), включающую в паросиловой контур парогенератор 6, турбину 7 с электрогенератором 8, питательный насос 9 и конденсатор 10. Парогенератор 6 через запорно-регулирующие задвижки 11, 12, 13 подключен к тракту 2 первичной горячей сетевой воды, а конденсатор 10 через запорно-регулирующие задвижки 14, 15, 16 подключен к тракту обратной сетевой воды 4. Дополнительные элементы, в том числе поле солнечных коллекторов 17, насос 18, теплообменник-подогреватель рабочего тела 19 и регулирующий вентиль 20, объединены во внешний солнечный контур. Теплообменник-подогреватель рабочего тела 19 последовательно включен в паросиловой контур низкокипящего рабочего тела, горячим выходом присоединен к входу парогенератора 6, а холодным входом - к напорной стороне питательного насоса 9. Поле солнечных коллекторов 17 состоит из последовательно соединенных в сборки плоских солнечных коллекторов 21 (в нижней ступени сборки) и вакуумных коллекторов 22 (в верхней ступени сборки).
Энергоустановка работает следующим образом. Горячая вода из водогрейного котла 1 поступает на парогенератор 6 низкокипящего рабочего тела при открытых запорно-регулирующих задвижках 11 и 13, задвижка 12 при этом закрыта. В парогенераторе 6 осуществляется частичный отбор теплоты на генерацию пара НКРТ. После парогенератора 6 вода поступает к тепловым потребителям 3, где происходит основной отбор теплоты от первичного теплоносителя. Обратная сетевая вода после тепловых потребителей 3 возвращается на водогрейный котел 1 через конденсатор 10 и открытые запорно-регулирующие задвижки 14, 15. Задвижка 16 при этом закрыта. В конденсаторе 10 поверхностного типа обратная вода частично подогревается за счет теплоты конденсации отработанных паров НКРТ, поступивших в него от турбины 7. Конденсат низкокипящего рабочего тела в жидкой фазе поступает на вход питательного насоса 9 и после сжатия подается в теплообменник-подогреватель рабочего тела 19 солнечного контура, где подогревается теплоносителем, поступающим от поля солнечных коллекторов 17. Причем первичной ступенью подогрева теплоносителя являются плоские солнечные коллекторы 21, а вторичной (высокотемпературной) ступенью подогрева - вакуумные солнечные коллекторы 22, где теплоноситель может подогреваться до температуры +140°С за счет солнечной радиации. Горячее НКРТ с выхода теплообменника-подогревателя рабочего тела 19 в жидкой фазе поступает в парогенератор 6, где происходит его испарение за счет теплоты первичной сетевой воды, поступающей в парогенератор 6 от водогрейного котла 1. Насыщенный пар НКРТ поступает на турбину 7, где и производит при расширении полезную работу. Электрогенератором 8 для потребителей РТС генерируется электроэнергия. Паросиловой цикл замыкается.
Отдавший свою теплоту на подогрев НКРТ теплоноситель солнечного контура с выхода теплообменника-подогревателя рабочего тела 19 закачивается насосом 18 в поле солнечных коллекторов 17, где вновь нагревается до заданной температуры. Теплоноситель последовательно нагревается сначала в плоских солнечных коллекторах 21 (в нижней ступени сборки), а затем в вакуумных коллекторах 22 (в верхней ступени сборки). Это позволяет повысить температуру теплоносителя свыше 100°С, что увеличивает эффективность и КПД энергоустановки. Регулировка необходимой температуры нагрева осуществляется с помощью вентиля 20, позволяющего увеличить или уменьшить расход теплоносителя. При малой интенсивности солнечной радиации вентиль 20 прикрывается, и массовый расход теплоносителя уменьшается, сохраняя его заданную температуру. При высокой солнечной радиации вентиль 20 открывается, и в энергоустановку поступает больше тепловой энергии за счет увеличения массового расхода теплоносителя. При этом поток полезной теплоты, полученный извне в течение суток, меняется от нуля (в ночные часы) до номинального значения. Общий суммарный приток теплоты, Qгод, Гкал, полученной энергоустановкой извне за счет солнечной энергии, определяет ее экономичность в отношении снижения годовых затрат топлива, ΔВгод, т. В период перерывов с подачей топлива солнечная установка может частично компенсировать простой РТС за счет экономного расходования топлива только в ночные часы (когда нет солнца).
Таким образом, снабжение тепло- и электрогенерирующей установки дополнительным контуром, включающим последовательно соединенные плоские и вакуумные коллекторы, насос, теплообменник и регулирующий вентиль, позволяет повысить ее экономичность, снизить годовые затраты ценного органического топлива, повысить автономность, маневренность и надежность теплоснабжения потребителей при перерывах в топливоподаче на РТС. Причем плоские солнечные коллекторы используются в нижней ступени подогрева циркуляционной воды, а вакуумные коллекторы - в верхней.
Изобретение позволяет повысить экономичность энергоустановки, снизить годовые затраты топлива, повысить надежность теплоснабжения потребителей.

Claims (1)

  1. Комбинированная тепло- и электрогенерирующая установка, состоящая из водогрейного котла районной тепловой станции, подключенного к контуру сетевой воды, включающего тракт первичной горячей сетевой воды, связанный с потребителями, и тракт обратной сетевой воды, связанный с насосом сетевой воды, и энергоустановки на низкокипящем рабочем теле, включающей в паросиловой контур парогенератор, турбину с электрогенератором, питательный насос и конденсатор, запорно-регулирующие задвижки, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным контуром, включающим поле солнечных коллекторов, насос, теплообменник-подогреватель рабочего тела и регулирующий вентиль, причем теплообменник-подогреватель рабочего тела включен в паросиловой контур энергоустановки последовательно, горячим выходом присоединен к парогенератору, а холодным входом - к выходу питательного насоса, а поле солнечных коллекторов выполнено в виде последовательно соединенных сборок плоских и вакуумных солнечных коллекторов, при этом выход каждого из плоских коллекторов подключен соответственно к входу каждого из вакуумных коллекторов, вход сборки плоских коллекторов через насос и регулирующий вентиль подключен к холодному выходу теплообменника-подогревателя, а выход сборки вакуумных коллекторов подключен к горячему входу теплообменника-подогревателя.
RU2016144751A 2016-11-16 2016-11-16 Комбинированная тепло- и электрогенерирующая установка RU2633979C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016144751A RU2633979C1 (ru) 2016-11-16 2016-11-16 Комбинированная тепло- и электрогенерирующая установка

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016144751A RU2633979C1 (ru) 2016-11-16 2016-11-16 Комбинированная тепло- и электрогенерирующая установка

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2633979C1 true RU2633979C1 (ru) 2017-10-20

Family

ID=60129650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016144751A RU2633979C1 (ru) 2016-11-16 2016-11-16 Комбинированная тепло- и электрогенерирующая установка

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2633979C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2804173C1 (ru) * 2023-03-03 2023-09-26 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ)) Комбинированная тепло- и электрогенерирующая установка

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1726922A1 (ru) * 1990-02-23 1992-04-15 Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского Солнечна комбинированна электрическа станци
RU2300636C1 (ru) * 2006-01-10 2007-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Энергосберегающие технологии" Комбинированная тепло- и электроснабжающая установка
RU2459157C1 (ru) * 2011-05-24 2012-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Промышленные технологии" Гелио-геотермическая станция и способ ее эксплуатации
CN203532174U (zh) * 2013-10-10 2014-04-09 国电龙源电力技术工程有限责任公司 碟式太阳能-燃气蒸汽联合循环发电系统
RU2586034C1 (ru) * 2015-03-31 2016-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Горностай" Солнечная энергетическая установка
CN205373096U (zh) * 2016-01-19 2016-07-06 广西吉顺能源科技有限公司 具有保温层的双水箱太阳能热水器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1726922A1 (ru) * 1990-02-23 1992-04-15 Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского Солнечна комбинированна электрическа станци
RU2300636C1 (ru) * 2006-01-10 2007-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Энергосберегающие технологии" Комбинированная тепло- и электроснабжающая установка
RU2459157C1 (ru) * 2011-05-24 2012-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Промышленные технологии" Гелио-геотермическая станция и способ ее эксплуатации
CN203532174U (zh) * 2013-10-10 2014-04-09 国电龙源电力技术工程有限责任公司 碟式太阳能-燃气蒸汽联合循环发电系统
RU2586034C1 (ru) * 2015-03-31 2016-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Горностай" Солнечная энергетическая установка
CN205373096U (zh) * 2016-01-19 2016-07-06 广西吉顺能源科技有限公司 具有保温层的双水箱太阳能热水器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2804173C1 (ru) * 2023-03-03 2023-09-26 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ)) Комбинированная тепло- и электрогенерирующая установка

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2643910C1 (ru) Оптимизированная комплексная система для гибридного генерирования электроэнергии на основе солнечной энергии и энергии биомассы
US7640746B2 (en) Method and system integrating solar heat into a regenerative rankine steam cycle
KR101660923B1 (ko) 증기 터빈 플랜트
US20080034757A1 (en) Method and system integrating solar heat into a regenerative rankine cycle
US20130139807A1 (en) Thermal energy generation system
CN102859190A (zh) 太阳能热力发电设备
CN103477150A (zh) 用于产生供在工业过程中使用的蒸汽的方法和装置
CN106523053A (zh) 太阳能热与热电厂耦合发电和热储能组合系统及实现方法
US9194377B2 (en) Auxiliary steam supply system in solar power plants
RU2687382C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции и устройство для его реализации
US9638064B2 (en) Back-up boiler system for a solar thermal power plant based on molten salt technology, a solar thermal power plant and a method for operating a solar thermal power plant
RU151465U1 (ru) Комбинированная тепло- и электрогенерирующая энергоустановка
US20140216032A1 (en) Solar direct steam generation power plant combined with heat storage unit
RU2633979C1 (ru) Комбинированная тепло- и электрогенерирующая установка
Wang et al. Flexible PVT-ORC hybrid solar-biomass cogeneration systems: The case study of the University Sports Centre in Bari, Italy
CN108980616A (zh) 一种针对间歇性用汽用户的长距离工业供汽系统
RU81259U1 (ru) Тепловая электрическая станция
US10883390B2 (en) Cogeneration system for integration into solar water heating systems
CN208967879U (zh) 对间歇性用汽用户长距离工业供汽的余热综合利用系统
RU2420664C2 (ru) Многорежимная теплофикационная установка
RU2405942C2 (ru) Способ работы теплоэлектроцентрали
CN108870503A (zh) 对间歇性用汽用户长距离工业供汽的余热综合利用系统
Romashova et al. Economic efficiency of a gas-turbine topping for steam reheating at heating turbo-installations
RU100593U1 (ru) Система централизованного теплоснабжения от тепловой электростанции с использованием тепла конденсации отработавшего пара турбины и отходящих газов котла
RU2755855C1 (ru) Теплоэлектроцентраль с открытой теплофикационной системой

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201117