RU2748362C1

RU2748362C1 - Method for operation of thermal power station

Info

Publication number: RU2748362C1
Application number: RU2020133128A
Authority: RU
Inventors: Валентин Васильевич Шапошников; Ярослав Олегович Михалко
Priority date: 2020-10-07
Filing date: 2020-10-07
Publication date: 2021-05-24

Abstract

FIELD: thermal power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to thermal power engineering, it can be used in thermal power stations. A method of operation of a thermal power station is proposed, characterized by the fact that the condensing and backpressure steam turbine units are operated. Steam is generated in steam boilers, superheated in the main steam super-heaters and fed to the condensing and backpressure turbines. After partial expansion in the high-pressure cylinder of the condensing turbine, the steam is reheated in the intermediate super-heater. Then it is fed back to the high-pressure cylinder of the condensing turbine. The steam spent in the high-pressure cylinder of the condensing turbine is fed to the low-pressure cylinder of the condensing turbine. The steam spent in the low-pressure cylinder is directed to the condenser. The steam from the turbine selections is diverted to regenerative heaters, in which the main condensate after the condenser and the feed water after the deaerators are heated. The feed water of the condensing steam turbine unit in the second high-pressure heater is heated by steam from the exhaust of the backpressure turbine. Deaeration in the backpressure steam turbine unit is performed by steam from the last selection of the high-pressure cylinder of the condensing steam turbine unit. The condensate returned to the backpressure steam turbine unit is heated in the low-pressure heaters of the condensing steam turbine unit.

EFFECT: invention is aimed at improving the operation of a thermal power station, which allows increasing its electrical efficiency.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для использования на тепловых электрических станциях.The invention relates to thermal power engineering and is intended for use in thermal power plants.

Известен способ работы тепловой электрической станции, по которому пар из отборов турбин отводят на регенеративные подогреватели низкого и высокого давления, в которых последовательно подогревают основной конденсат турбин после конденсатора и питательную воду, исходную добавочную питательную воду перед деаэратором нагревают, при этом в ближайшем к конденсатору регенеративном подогревателе низкого давления подогревают исходную добавочную питательную воду перед деаэратором, а регенеративный подогрев основного конденсата начинают во втором от конденсатора подогревателе низкого давления. [Патент на изобретение RU №2269654 от 10.05.2005 г.].There is a known method of operation of a thermal power plant, according to which steam from turbine extractions is diverted to regenerative low and high pressure heaters, in which the main turbine condensate after the condenser and feed water are sequentially heated, the initial additional feed water before the deaerator is heated, while in the regenerative one closest to the condenser In the low pressure preheater, the initial additional feed water is heated upstream of the deaerator, and the regenerative heating of the main condensate begins in the second low pressure preheater from the condenser. [Patent for invention RU No. 2269654 dated 05/10/2005].

Недостатком известного способа работы теплоэлектроцентрали является низкий коэффициент полезного действия в связи с отсутствием промежуточного перегрева пара, что приводит к более низкой температуре подвода теплоты и повышенным потерям энергии, вызванным высокой влажностью пара в последних ступенях турбины.The disadvantage of the known method of operation of a combined heat and power plant is a low efficiency due to the absence of intermediate superheating of steam, which leads to a lower temperature of heat supply and increased energy losses caused by high humidity of steam in the last stages of the turbine.

Известен способ работы теплоэлектроцентрали с, по меньшей мере, одной противодавленческой теплофикационной и одной конденсационной турбоустановками подачи пара в турбины, отбора пара на регенеративные подогреватели каждой из них, подачи пара из выхлопа соответственно потребителю и в конденсатор, а также путем пропуска дополнительного количества пара при снижении тепловой нагрузки потребителя на вход противодавленческой турбины и подачи этого пара с выхлопа в конденсационную установку, при этом с целью повышения экономичности на режимах пониженной тепловой и повышенной электрической нагрузок, дополнительно подведенный к противодавленческой турбине пар подают в регенеративные подогреватели конденсационной установки, а расход пара к противодавленческой турбине регулируется по температуре воды за этими подогревателями [А.с. СССР SU №795997 от 15.11.1980 г.].There is a known method of operating a combined heat and power plant with at least one backpressure heating and one condensing turbine unit for supplying steam to turbines, extracting steam to regenerative heaters of each of them, supplying steam from the exhaust, respectively, to the consumer and to the condenser, as well as by passing an additional amount of steam when reducing heat load of the consumer at the inlet of the back-pressure turbine and supply of this steam from the exhaust to the condensing unit, while in order to increase efficiency in the modes of reduced thermal and increased electrical loads, the steam additionally supplied to the back-pressure turbine is fed to the regenerative heaters of the condensing unit, and the steam flow to the back-pressure the turbine is controlled by the water temperature behind these heaters [A.S. USSR SU No. 795997 from 15.11.1980].

Недостатками известного способа работы теплоэлектроцентрали являются низкий коэффициент полезного действия из-за применения одноступенчатого подогрева конденсата; отсутствия промежуточного перегрева пара, что приводит к более низкой температуре подвода теплоты и повышенным потерям энергии, вызванным высокой влажностью пара в последних ступенях турбины; а также сниженного внутреннего относительного КПД цилиндра низкого давления и ухудшенного вакуума в конденсаторе из-за повышенного расхода пара в проточной части турбины, который возник в связи с вытеснением отбора на регенеративные подогреватели.The disadvantages of the known method of operation of a combined heat and power plant are low efficiency due to the use of one-stage heating of condensate; absence of reheating of steam, which leads to a lower temperature of heat supply and increased energy losses caused by high steam humidity in the last stages of the turbine; as well as reduced internal relative efficiency of the low-pressure cylinder and deteriorated vacuum in the condenser due to the increased steam flow in the turbine flow path, which arose in connection with the displacement of the bleed to the regenerative heaters.

Задачей изобретения является усовершенствование работы тепловой электрической станции, позволяющее повысить ее электрический коэффициент полезного действия.The objective of the invention is to improve the operation of a thermal power plant, allowing to increase its electrical efficiency.

Технический результат заключается в повышении термодинамической эффективности работы тепловой электрической станции.The technical result consists in increasing the thermodynamic efficiency of the thermal power plant.

Для достижения технического результата предложен способ работы тепловой электрической станции, характеризующийся тем, что эксплуатируют конденсационный и противодавленческий паротурбинные блоки, пар вырабатывают в паровых котлах, перегревают в основных пароперегревателях и подают в конденсационную и противодавленческую турбины, после частичного расширения в цилиндре высокого давления конденсационной турбины пар повторно перегревают в промежуточном перегревателе, затем его снова подают в цилиндр высокого давления конденсационной турбины, отработавший в цилиндре высокого давления конденсационной турбины пар подают в цилиндр низкого давления конденсационной турбины, отработавший в цилиндре низкого давления пар направляют в конденсатор, пар из отборов турбин отводят на регенеративные подогреватели, в которых подогревают основной конденсат после конденсатора и питательную воду после деаэраторов, питательная вода конденсационного паротурбинного блока во втором подогревателе высокого давления подогревается паром от выхлопа противодавленческой турбины, при этом деаэрация в противодавленческом паротурбинном блоке производится паром из последнего отбора цилиндра высокого давления конденсационного паротурбинного блока, а конденсат, возвращаемый в противодавленческий паротурбинный блок, подогревают в подогревателях низкого давления конденсационного паротурбинного блока.To achieve the technical result, a method of operation of a thermal power plant is proposed, characterized by the fact that the condensing and backpressure steam turbine units are operated, steam is generated in steam boilers, superheated in the main superheaters and fed into the condensing and backpressure turbines, after partial expansion in the high pressure cylinder of the condensing turbine steam reheat in the reheater, then it is again fed into the high-pressure cylinder of the condensing turbine, the steam spent in the high-pressure cylinder of the condensing turbine is fed into the low-pressure cylinder of the condensing turbine, the steam spent in the low-pressure cylinder is sent to the condenser, the steam from the turbine extractions is diverted to the regenerative heaters, in which the main condensate is heated after the condenser and the feed water after the deaerators, the feed water of the condensing steam turbine unit in the second high pressure heater is heated by steam from the exhaust of the backpressure turbine, while deaeration in the backpressure steam turbine unit is produced by steam from the last high pressure cylinder of the condensing steam turbine unit, and the condensate returned to the backpressure steam turbine unit is heated in low pressure heaters of the condensing steam turbine unit.

Полезный эффект заключается в повышении термодинамической эффективности электростанции за счет использования системы регенерации конденсационного паротурбинного блока для нужд противодавленческого. Это позволяет повысить электрический коэффициент полезного действия тепловой электрической станции.The beneficial effect is to increase the thermodynamic efficiency of the power plant due to the use of the regeneration system of the condensing steam turbine unit for the needs of the backpressure one. This makes it possible to increase the electrical efficiency of the thermal power plant.

Осуществление деаэрации в противодавленческом паротурбинном блоке паром из последнего отбора цилиндра высокого давления конденсационного паротурбинного блока и нагрева конденсата противодавленческого паротурбинного блока в подогревателях низкого давления конденсационного паротурбинного блока позволяет снизить массовый расход пара в цилиндре низкого давления конденсационного паротурбинного блока до номинальных значений, которые были превышены из-за отключения подогревателя высокого давления от отбора цилиндра высокого давления паротурбинного блока. При этом возрастает внутренний относительный КПД цилиндра низкого давления за счет снижения выходной потери и уменьшаются потери теплоты в конденсаторе паротурбинного блока за счет возвращения вакуума в нем к номинальным значениям.Deaeration in the backpressure steam turbine unit with steam from the last extraction of the high pressure cylinder of the condensing steam turbine unit and heating the condensate of the backpressure steam turbine unit in the low pressure heaters of the condensing steam turbine unit allows to reduce the mass flow rate of steam in the low pressure cylinder of the condensing steam turbine unit to the nominal values that were exceeded from for disconnecting the high pressure heater from the selection of the high pressure cylinder of the steam turbine unit. At the same time, the internal relative efficiency of the low-pressure cylinder increases due to a decrease in the output loss and the heat loss in the condenser of the steam turbine unit decreases due to the return of the vacuum in it to the nominal values.

На фигуре изображена схема тепловой электрической станции, реализующей описываемый способ. Конденсационный паротурбинный блок содержит паровой котел 1, оборудованный основным пароперегревателем 2 и промежуточным пароперегревателем 5; цилиндр высокого давления 3 с регенеративными отборами на первый 7 и третий 6 подогреватели высокого давления, деаэратор 8 и четвертый подогреватель низкого давления 9; цилиндр низкого давления 10 с регенеративными отборами на первый 13, второй 12 и третий 11 подогреватели низкого давления; электрогенератор 4, конденсатор 14, конденсатный насос 15, питательный насос 16 и второй подогреватель высокого давления 17. Третий 6, второй 17 и первый 7 подогреватели высокого давления по конденсату подключены последовательно, первый подогреватель высокого давления 7 по конденсату подключен к деаэратору 8. Противодавленческий паротурбинный блок содержит паровой котел 23, оборудованный основным пароперегревателем 24, противодавленческую паровую турбину 18 с регенеративным отбором на подогреватель высокого давления 22, который по конденсату подключен к деаэратору 20, электрогенератор 19, и питательный насос 21. Выходной патрубок противодавленческой паровой турбины 18 соединен со вторым подогревателем высокого давления 17. Деаэратор 20 подключен по пару к регенеративному отбору цилиндра высокого давления 3, к которому также подключен четвертый подогреватель низкого давления 9, а по конденсату к выходу подогревателя низкого давления 9.The figure shows a diagram of a thermal power plant that implements the described method. The condensing steam turbine unit contains a steam boiler 1 equipped with a main superheater 2 and an intermediate superheater 5; high pressure cylinder 3 with regenerative extractions to the first 7 and third 6 high pressure heaters, deaerator 8 and fourth low pressure heater 9; low pressure cylinder 10 with regenerative extractions to the first 13, second 12 and third 11 low pressure heaters; an electric generator 4, a condenser 14, a condensate pump 15, a feed pump 16 and a second high-pressure heater 17. The third 6, second 17 and first 7 high-pressure heaters for condensate are connected in series, the first high-pressure heater 7 for condensate is connected to a deaerator 8. Backpressure steam turbine the unit contains a steam boiler 23, equipped with a main superheater 24, a backpressure steam turbine 18 with regenerative extraction to a high-pressure heater 22, which is connected by condensate to a deaerator 20, an electric generator 19, and a feed pump 21. The outlet of the backpressure steam turbine 18 is connected to the second heater high pressure 17. The deaerator 20 is connected by steam to the regenerative bleed of the high pressure cylinder 3, to which the fourth low pressure heater 9 is also connected, and via condensate to the outlet of the low pressure heater 9.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Вырабатываемый в паровом котле конденсационного паротурбинного блока 1 пар перегревают в основном пароперегревателе конденсационного паротурбинного блока 2 и направляют в цилиндр высокого давления 3, где он расширяется и производит механическую работу, которая передается на электрогенератор конденсационного паротурбинного блока 4. После частичного расширения в цилиндре высокого давления 3 пар повторно перегревают в промежуточном пароперегревателе 5 и возвращают в цилиндр высокого давления 3. Пар из цилиндра высокого давления 3 частично отбирают для нагрева питательной воды в третьем 6 и первом 7 подогревателях высокого давления, обеспечения работы деаэратора конденсационного паротурбинного блока 8 и нагрева конденсата в четвертом подогревателе низкого давления 9. Отработавший в цилиндре высокого давления 3 пар направляют в цилиндр низкого давления 10, где он расширяется и производит механическую работу, которая передается на электрогенератор конденсационного паротурбинного блока 4. Пар из цилиндра низкого давления 10 частично отбирают для нагрева конденсата в третьем 11, втором 12 и первом 13 подогревателях низкого давления. Отработавший в цилиндре низкого давления 10 пар подают в конденсатор 14. После конденсатора 14 полученный конденсат направляют с помощью конденсатного насоса 15 через первый 13, второй 12, третий 11 и четвертый 9 подогреватели низкого давления, где его нагревают, в деаэратор конденсационного паротурбинного блока 8, после которого питательную воду прокачивают питательным насосом конденсационного паротурбинного блока 16 через первый 7, второй 17 и третий 6 подогреватели высокого давления, где его нагревают, в паровой котел конденсационного паротурбинного блока 1. Питательную воду из деаэратора противодавленческого паротурбинного блока 20 с помощью питательного насоса противодавленческого паротурбинного блока 21 направляют через подогреватель высокого давления противодавленческого паротурбинного блока 22, где ее нагревают, в паровой котел противодавленческого паротурбинного блока 23. Вырабатываемый в паровом котле противодавленческого паротурбинного блока 23 пар перегревают в основном пароперегревателе противодавленческого паротурбинного блока 24 и направляют в противодавленческую паровую турбину 18, где он расширяется и производит механическую работу, которая передается на электрогенератор противодавленческого паротурбинного блока 19. Пар из противодавленческой паровой турбины 18 частично отбирают для нагрева питательной воды в подогревателе высокого давления противодавленческого паротурбинного блока 22. Отработавший в противодавленческой паровой турбине 18 пар направляют во второй подогреватель высокого давления 17 для нагрева питательной воды конденсационного паротурбинного блока. При этом деаэратор противодавленческого паротурбинного блока 20 питают паром из регенеративного отбора цилиндра высокого давления 3, из которого также отбирают пар на четвертый подогреватель низкого давления 9. А возврат конденсата из конденсационного блока в противодавленческий осуществляют путем его отбора после четвертого подогревателя низкого давления 9 и предварительного нагрева этого конденсата в первом 13, втором 12, третьем 11 и четвертом 9 подогревателях низкого давления.The steam generated in the steam boiler of the condensing steam turbine unit 1 is superheated in the main superheater of the condensing steam turbine unit 2 and is sent to the high pressure cylinder 3, where it expands and performs mechanical work, which is transferred to the electric generator of the condensing steam turbine unit 4. After partial expansion in the high pressure cylinder 3 steam is re-superheated in the intermediate superheater 5 and returned to the high-pressure cylinder 3. Steam from the high-pressure cylinder 3 is partially taken to heat the feed water in the third 6 and first 7 high-pressure heaters, to ensure the operation of the deaerator of the condensing steam turbine unit 8 and to heat the condensate in the fourth heater low pressure 9. The steam spent in the high pressure cylinder 3 is directed into the low pressure cylinder 10, where it expands and produces mechanical work, which is transferred to the electric generator of the condensing steam turbine unit 4. Steam from the low pressure cylinder 10 is partially withdrawn for heating the condensate in the third 11, second 12 and first 13 low pressure heaters. The steam spent in the low-pressure cylinder 10 is fed to the condenser 14. After the condenser 14, the resulting condensate is directed by means of a condensate pump 15 through the first 13, second 12, third 11 and fourth low-pressure heaters 9, where it is heated, to the deaerator of the condensing steam turbine unit 8, after which the feed water is pumped by the feed pump of the condensation steam turbine unit 16 through the first 7, second 17 and third 6 high-pressure heaters, where it is heated, into the steam boiler of the condensing steam turbine unit 1. Feed water from the deaerator of the back pressure steam turbine unit 20 using the feed pump of the back pressure steam turbine unit 21 is directed through the high-pressure heater of the back-pressure steam-turbine unit 22, where it is heated, into the steam boiler of the back-pressure steam-turbine unit 23. The steam generated in the steam boiler of the back-pressure steam turbine unit 23 is mainly superheated steam preheater of the back-pressure steam turbine unit 24 and is sent to the back-pressure steam turbine 18, where it expands and performs mechanical work, which is transferred to the electric generator of the back-pressure steam turbine unit 19. Steam from the back-pressure steam turbine 18 is partially taken to heat the feed water in the high-pressure heater of the back-pressure steam turbine unit 22 The steam spent in the back pressure steam turbine 18 is directed to the second high pressure heater 17 to heat the feed water of the condensing steam turbine unit. In this case, the deaerator of the back pressure steam turbine unit 20 is fed with steam from the regenerative selection of the high pressure cylinder 3, from which steam is also taken to the fourth low pressure heater 9. And the return of condensate from the condensation unit to the back pressure is carried out by taking it after the fourth low pressure heater 9 and preheating this condensate in the first 13, second 12, third 11 and fourth 9 low pressure heaters.

Предлагаемый способ позволяет повысить термодинамическую эффективность производства электроэнергии на тепловой электрической станции за счет осуществления деаэрации в противодавленческом паротурбинном блоке паром из последнего отбора цилиндра высокого давления конденсационного паротурбинного блока и применения возврата конденсата в противодавленческий паротурбинный блок после его подогрева в подогревателях низкого давления, это приводит к росту количества пара, отбираемого из цилиндра низкого давления. Снижается массовый расход пара в его проточной части. За счет этого уменьшаются выходные потери и увеличивается внутренний относительный КПД цилиндра низкого давления. Также снижается количество пара, поступающего в конденсатор, что приводит к росту вакуума в нем. Как следствие, происходит увеличение располагаемого теплоперепада в конденсационном паротурбинном блоке. Оба эти фактора окажут положительное влияние на коэффициент полезного действия конденсационного паротурбинного блока, а значит и на КПД электрической станции в целом.The proposed method makes it possible to increase the thermodynamic efficiency of electricity production at a thermal power plant due to deaeration in the backpressure steam turbine unit with steam from the last extraction of the high pressure cylinder of the condensing steam turbine unit and the use of condensate return to the backpressure steam turbine unit after it is heated in low pressure heaters, this leads to an increase the amount of steam taken from the low pressure cylinder. The mass flow rate of steam in its flow path is reduced. This reduces the output losses and increases the internal relative efficiency of the low pressure cylinder. Also, the amount of steam entering the condenser is reduced, which leads to an increase in the vacuum in it. As a consequence, there is an increase in the available heat drop in the condensing steam turbine unit. Both of these factors will have a positive impact on the efficiency of the condensing steam turbine unit, and hence on the efficiency of the power plant as a whole.

Claims

The method of operation of a thermal power plant, characterized by the fact that the condensing and back pressure steam turbine units are operated, steam is generated in steam boilers, overheated in the main superheaters and fed to the condensing and back pressure turbines, after partial expansion in the high pressure cylinder of the condensing turbine, the steam is reheated in the reheater , then it is again fed into the high-pressure cylinder of the condensing turbine, the steam spent in the high-pressure cylinder of the condensing turbine is fed into the low-pressure cylinder of the condensing turbine, the steam spent in the low-pressure cylinder is directed to the condenser, the steam from the turbine extractions is diverted to regenerative heaters, in which it is heated the main condensate after the condenser and feed water after the deaerators, the feed water of the condensation steam turbine unit in the second high-pressure heater is heated by steam from the exhaust backpressure turbine, while deaeration in the backpressure steam turbine unit is produced by steam from the last extraction of the high pressure cylinder of the condensing steam turbine unit, and the condensate returned to the backpressure steam turbine unit is heated in low pressure heaters of the condensing steam turbine unit.