RU2784164C1

RU2784164C1 - Thermal power station

Info

Publication number: RU2784164C1
Application number: RU2022113648A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Александрович Кудинов; Светлана Камиловна Зиганшина; Евгений Анатольевич Кудинов
Filing date: 2022-05-23
Publication date: 2022-11-23

Abstract

FIELD: energy.

SUBSTANCE: invention relates to energy and can be used at thermal power plants. A thermal power plant is proposed, containing a steam boiler, a main steam pipeline, a steam turbine with a condenser, an electric generator, a condensate pump, a feed tank, a feed pump, a gas duct for removing the exhaust combustion products of the steam boiler into the atmosphere, a circulating water supply system, including a circulation pump, a pressure pipeline to steam turbine condenser, discharge pressure pipeline to the natural draft cooling tower, consisting of a catchment basin and an exhaust tower, in which a water trap, a water distribution device and a sprinkler are installed, while the exhaust tower of the natural draft cooling tower is additionally equipped with a rigidly fastened annular gas distribution manifold connected to the gas duct removal of the outgoing combustion products of the steam boiler, and a casing of circular cross section, forming, together with the wall of the exhaust tower of the cooling tower with natural draft, a wall channel of the annular cross section, while the annular gas distribution column the lecturer is located after the water trap in the direction of moist air movement, and in its upper part there are evenly spaced rectangular holes for supplying the outgoing combustion products of the steam boiler into the annular wall channel and their discharge into the atmosphere.

EFFECT: increasing the efficiency and reliability of a thermal power plant.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях.The invention relates to energy and can be used in thermal power plants.

Известен аналог – тепловая электрическая станция (см. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. М.: Энергоатомиздат, 1987, с.14, рис. 1.8), содержащая паровой котел, главный паропровод, паровую турбину с конденсатором, электрический генератор, конденсатный насос, питательный бак, питательный насос, газоход отвода уходящих продуктов сгорания парового котла в атмосферу, систему оборотного водоснабжения, включающую, циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины, сливной напорный трубопровод к градирне с естественной тягой, состоящей из водосборного бассейна и вытяжной башни, в которой установлены водоуловитель, водораспределительное устройство и ороситель. Данный аналог принят за прототип.An analogue is known - a thermal power plant (see Ryzhkin V.Ya. Thermal power plants. M .: Energoatomizdat, 1987, p. 14, Fig. 1.8), containing a steam boiler, a main steam pipeline, a steam turbine with a condenser, an electric generator, a condensate pump, feed tank, feed pump, gas duct for removal of exhaust products of combustion of the steam boiler into the atmosphere, circulating water supply system, including, circulation pump, pressure pipeline to the steam turbine condenser, discharge pressure pipeline to the natural draft cooling tower, consisting of a catchment basin and an exhaust tower , in which a water trap, water distribution device and sprinkler are installed. This analogue is taken as a prototype.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известной тепловой электрической станции, принятой за прототип, относится то, что известная тепловая электрическая станция обладает пониженной экономичностью, так как для отвода уходящих продуктов сгорания (газов) от парового котла в атмосферу и рассеивания их в ней требуется сооружать и эксплуатировать газоотводящую (дымовую) трубу. Кроме того, тепловая электрическая станция обладает пониженной надежностью, так как при отрицательных температурах окружающей среды на выходе из вытяжной башни градирни теплый влажный воздух, взаимодействуя с ее холодными стенками, охлаждается ниже точки росы, при этом находящиеся в воздухе пары воды конденсируются, конденсат намерзает на стенках вытяжной башни градирни, образуются глыбы льда. При положительных температурах окружающей среды глыбы льда отделяются от стенок вытяжной башни, падают с высоты и разрушают расположенные внизу элементы градирни, что снижает надежность тепловой электрической станции. The reason preventing the achievement of the technical result indicated below when using a well-known thermal power plant, adopted as a prototype, is that the known thermal power plant has a reduced efficiency, since to remove the exhaust products of combustion (gases) from the steam boiler into the atmosphere and disperse them it requires the construction and operation of a gas outlet (chimney) pipe. In addition, a thermal power plant has reduced reliability, since at negative ambient temperatures at the outlet of the cooling tower exhaust tower, warm moist air, interacting with its cold walls, cools below the dew point, while the water vapor in the air condenses, the condensate freezes on walls of the exhaust tower of the cooling tower, blocks of ice are formed. At positive ambient temperatures, blocks of ice are separated from the walls of the exhaust tower, fall from a height and destroy the elements of the cooling tower located below, which reduces the reliability of the thermal power plant.

Сущность изобретения заключается в следующем. The essence of the invention is as follows.

Для повышения экономичности и надежности тепловой электрической станции предлагается в вытяжной башне градирни с естественной тягой по ее периметру установить жестко скрепленные кольцевой газораспределительный коллектор и кожух кругового сечения с образованием совместно со стенкой вытяжной башни градирни с естественной тягой пристенного канала кольцевого сечения. При этом кольцевой газораспределительный коллектор необходимо разместить после водоуловителя по ходу движения влажного воздуха и присоединить к газоходу отвода уходящих продуктов сгорания парового котла, а в его верхней части выполнить равномерно расположенные отверстия прямоугольной формы для подачи уходящих продуктов сгорания парового котла при температуре 100–120°С в пристенный канал кольцевого сечения и их отвода в атмосферу. В этом случае температура внутренней поверхности стенки вытяжной башни металлической градирни с естественной тягой, имеющей обшивку гофрированными листами из алюминиево-магниевого сплава, при температуре наружного воздуха -30 – -35°С будет всегда положительной за счет теплоотдачи от уходящих продуктов сгорания и равной 12–16°С, что исключает ее обледенение и повышает экономичность и надежность тепловой электрической станции. Так как температура внутренней поверхности стенки вытяжной башни градирни ниже точки росы водяных паров, равной 54–55°С при работе котла на природном газе, то из уходящих продуктов сгорания на ней будет выделяться конденсат водяных паров (обессоленная вода), который под действием силы тяжести будет стекать в водосборный бассейн градирни с естественной тягой, что дополнительно повышает экономичность тепловой электрической станции за счет снижения расхода добавочной воды системы оборотного водоснабжения с градирней. При этом снижается солесодержание циркуляционной воды за счет восполнения ее потерь обессоленной водой. To increase the efficiency and reliability of a thermal power plant, it is proposed to install a rigidly fastened annular gas distribution manifold and a casing of circular cross section in the exhaust tower of a natural draft cooling tower along its perimeter to form, together with the wall of the exhaust tower, an annular wall channel with natural draft. In this case, the annular gas distribution manifold must be placed after the water trap in the direction of moist air movement and connected to the gas duct for the removal of the outgoing combustion products of the steam boiler, and in its upper part, uniformly spaced rectangular holes should be made to supply the outgoing combustion products of the steam boiler at a temperature of 100–120 ° C into the near-wall channel of the annular section and their discharge into the atmosphere. In this case, the temperature of the inner surface of the wall of the exhaust tower of a metal natural draft cooling tower, which is sheathed with corrugated sheets of aluminum-magnesium alloy, at an outdoor temperature of -30 - -35 ° C will always be positive due to heat transfer from the outgoing combustion products and equal to 12 - 16°C, which eliminates its icing and increases the efficiency and reliability of the thermal power plant. Since the temperature of the inner surface of the wall of the exhaust tower of the cooling tower is below the dew point of water vapor, equal to 54–55 ° C when the boiler is operating on natural gas, condensate of water vapor (demineralized water) will be released from the outgoing combustion products on it, which, under the action of gravity will flow into the catchment basin of the natural draft cooling tower, which further increases the efficiency of the thermal power plant by reducing the consumption of make-up water of the circulating water supply system with the cooling tower. At the same time, the salinity of the circulating water decreases due to replenishment of its losses with demineralized water.

Технический результат – повышение экономичности и надежности тепловой электрической станции. The technical result is an increase in the efficiency and reliability of a thermal power plant.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной тепловой электрической станция содержащей паровой котел, главный паропровод, паровую турбину с конденсатором, электрический генератор, конденсатный насос, питательный бак, питательный насос, газоход отвода уходящих продуктов сгорания парового котла в атмосферу, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины, сливной напорный трубопровод к градирне с естественной тягой, состоящей из водосборного бассейна и вытяжной башни, в которой установлены водоуловитель, водораспределительное устройство и ороситель, особенность заключается в том, что вытяжная башня градирни с естественной тягой дополнительно снабжена жестко скрепленными кольцевым газораспределительным коллектором, присоединенным к газоходу отвода уходящих продуктов сгорания парового котла, и кожухом кругового сечения, образующим совместно со стенкой вытяжной башни градирни с естественной тягой пристенный канал кольцевого сечения, при этом кольцевой газораспределительный коллектор расположен после водоуловителя по ходу движения влажного воздуха, а в его верхней части выполнены равномерно расположенные отверстия прямоугольной формы для подачи уходящих продуктов сгорания парового котла в пристенный канал кольцевого сечения и их отвода в атмосферу.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in a well-known thermal power plant containing a steam boiler, a main steam pipeline, a steam turbine with a condenser, an electric generator, a condensate pump, a feed tank, a feed pump, a gas duct for removing the exhaust combustion products of the steam boiler into the atmosphere, a system circulating water supply, including a circulation pump, a pressure pipeline to the steam turbine condenser, a discharge pressure pipeline to a natural draft cooling tower, consisting of a catchment basin and an exhaust tower in which a water trap, a water distribution device and a sprinkler are installed, the peculiarity is that the exhaust tower of the cooling tower with natural draft, it is additionally equipped with a rigidly fastened annular gas distribution manifold connected to the gas duct for removing the exhaust combustion products of the steam boiler, and a casing of circular cross section, which together with the wall of the exhaust tower forms a hail natural draft wall channel of an annular section, wherein the annular gas distribution manifold is located after the water trap in the direction of moist air movement, and in its upper part there are evenly spaced rectangular holes for supplying the outgoing combustion products of the steam boiler into the annular wall channel and their removal to atmosphere.

На чертеже представлена схема тепловой электрической станции.The drawing shows a diagram of a thermal power plant.

Тепловая электрическая станция содержит паровой котел 1, главный паропровод 2, паровую турбину 3 с конденсатором 4, электрический генератор 5, конденсатный насос 6, питательный бак 7, питательный насос 8, газоход 9 отвода уходящих продуктов сгорания парового котла, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос 10, напорный трубопровод 11 к конденсатору 4 паровой турбины 3, сливной напорный трубопровод 12 к градирне с естественной тягой, состоящей из водосборного бассейна 13 и вытяжной башни 14, в которой установлены водоуловитель 15, водораспределительное устройство 16, ороситель 17, жестко скрепленные кольцевой газораспределительный коллектор 18, присоединенный к газоходу 9 отвода уходящих продуктов сгорания парового котла 1 в атмосферу, и кожух 19 кругового сечения, образующий совместно со стенкой вытяжной башни 14 градирни с естественной тягой пристенный канал 20 кольцевого сечения. При этом кольцевой газораспределительный коллектор18 размещен после водоуловителя по ходу движения влажного воздуха, а в его верхней части выполнены равномерно расположенные отверстия прямоугольной формы для подачи уходящих продуктов сгорания парового котла 1 в пристенный канал 20 кольцевого сечения и их отвода в атмосферу.The thermal power plant contains a steam boiler 1, a main steam pipeline 2, a steam turbine 3 with a condenser 4, an electric generator 5, a condensate pump 6, a feed tank 7, a feed pump 8, a gas duct 9 for removing the exhaust combustion products of the steam boiler, a circulating water supply system, including a circulation pump 10, pressure pipeline 11 to the condenser 4 of the steam turbine 3, discharge pressure pipeline 12 to the natural draft cooling tower, consisting of a catchment basin 13 and an exhaust tower 14, in which a water trap 15, a water distribution device 16, a sprinkler 17, rigidly fastened annular gas distribution a collector 18 connected to the gas duct 9 for removing the exhaust products of combustion of the steam boiler 1 into the atmosphere, and a casing 19 of circular cross section, forming, together with the wall of the exhaust tower 14 of the natural draft cooling tower, a wall channel 20 of an annular cross section. At the same time, the annular gas distribution manifold 18 is placed after the water trap in the direction of moist air movement, and in its upper part there are evenly spaced rectangular holes for supplying the outgoing combustion products of the steam boiler 1 into the annular wall channel 20 and their discharge into the atmosphere.

Работа тепловой электрической станции осуществляется следующим образом. Органическое топливо, атмосферный воздух и питательную воду подают в топку парового котла 1, где осуществляется процесс горения органического топлива с образованием нагретых до высокой температуры продуктов сгорания и генерируется водяной пар. Водяной пар по главному паропроводу 2 направляют в паровую турбину 3. The operation of a thermal power plant is carried out as follows. Organic fuel, atmospheric air and feed water are fed into the furnace of the steam boiler 1, where the fossil fuel combustion process is carried out with the formation of combustion products heated to a high temperature and water vapor is generated. Water vapor is sent through the main steam line 2 to the steam turbine 3.

В паровой турбине 3 в процессе расширения водяного пара совершается полезная работа паросилового цикла, затрачиваемая на привод электрического генератора 5. Отработавший в паровой турбине 3 водяной пар направляют в конденсатор 4, где водяной пар конденсируется за счет теплообмена с циркуляционной водой, подаваемой циркуляционным насосом 10 по напорному трубопроводу 11 из водосборного бассейна 13 градирни с естественной тягой, при этом циркуляционная вода подогревается. Подогретая в конденсаторе 4 циркуляционная вода по сливному напорному трубопроводу 12 подается в вытяжную башню 14 градирни, где разбрызгивается посредством водораспределительного устройства 16 и охлаждается холодным атмосферным воздухом в процессе тепло- и массообмена при непосредственном контакте с ним в оросителе 17, при этом атмосферный воздух подогревается и увлажняется, а охлажденная циркуляционная вода стекает в водосборный бассейн 13. Подогретый и насыщенный водяными парами атмосферный воздух проходит водоуловитель 15, где от него отделяются капельки циркуляционной воды, и отводится в атмосферу. Конденсат отработавшего в паровой турбине 3 водяного пара из конденсатора 4 конденсатным насосом 6 направляется в питательный бак 7, из которого питательным насосом 8 подается в паровой котел 1.In the steam turbine 3, in the process of expanding the water vapor, the useful work of the steam-power cycle is performed, expended on driving the electric generator 5. The steam exhausted in the steam turbine 3 is sent to the condenser 4, where the water vapor is condensed due to heat exchange with the circulating water supplied by the circulating pump 10 along pressure pipe 11 from the catchment area 13 of the natural draft cooling tower, while the circulating water is heated. The circulation water heated in the condenser 4 is fed through the drain pressure pipeline 12 to the exhaust tower 14 of the cooling tower, where it is sprayed by means of a water distribution device 16 and cooled by cold atmospheric air during heat and mass transfer in direct contact with it in the sprinkler 17, while the atmospheric air is heated and is humidified, and the cooled circulating water flows into the catchment basin 13. The atmospheric air heated and saturated with water vapor passes through the water trap 15, where droplets of circulating water are separated from it, and discharged into the atmosphere. The condensate of the steam exhausted in the steam turbine 3 from the condenser 4 is sent by the condensate pump 6 to the feed tank 7, from which the feed pump 8 is supplied to the steam boiler 1.

Уходящие продукты сгорания парового котла 1 по газоходу 9 направляются в кольцевой газораспределительный коллектор 18, из которого через отверстия прямоугольной формы подаются в пристенный канал 20 кольцевого сечения, образованный за счет установки в вытяжной башне градирни кожуха 19 кругового сечения, и отводятся в атмосферу. В пристенном канале 20 кольцевого сечения температура внутренней поверхности стенки вытяжной башни 14 градирни с естественной тягой, будет всегда положительной за счет теплоотдачи от уходящих продуктов сгорания, что исключает ее обледенение и повышает экономичность и надежность тепловой электрической станции. Для металлической градирни с естественной тягой при температуре наружного воздуха -30 – -35°С температура внутренней поверхности стенки вытяжной башни 14 градирни с естественной тягой будет равна 12 – 16°С, что ниже точки росы водяных паров, равной 54–55°С при работе котла 1 на природном газе. В этом случае из уходящих продуктов сгорания будет выделяться конденсат водяных паров (обессоленная вода), который под действием силы тяжести будет стекать в водосборный бассейн 13 градирни с естественной тягой, что дополнительно повышает экономичность тепловой электрической станции за счет снижения расхода добавочной воды системы оборотного водоснабжения с градирней. При этом снижается солесодержание циркуляционной воды за счет восполнения ее потерь обессоленной водой. The exhaust products of combustion of the steam boiler 1 are sent through the gas duct 9 to the annular gas distribution manifold 18, from which they are fed through rectangular holes into the wall channel 20 of the annular section, formed by installing a casing 19 of circular cross section in the exhaust tower of the cooling tower, and discharged into the atmosphere. In the near-wall channel 20 of an annular section, the temperature of the inner surface of the wall of the exhaust tower 14 of the natural draft cooling tower will always be positive due to heat transfer from the outgoing combustion products, which eliminates its icing and increases the efficiency and reliability of the thermal power plant. For a metal cooling tower with natural draft at an outside air temperature of -30 - -35°C, the temperature of the inner surface of the wall of the exhaust tower 14 of the cooling tower with natural draft will be 12 - 16°C, which is below the dew point of water vapor, equal to 54 - 55°C at operation of boiler 1 on natural gas. In this case, water vapor condensate (demineralized water) will be released from the outgoing combustion products, which, under the action of gravity, will flow into the catchment area 13 of the natural draft cooling tower, which further increases the efficiency of the thermal power plant by reducing the consumption of make-up water of the circulating water supply system from cooling tower. At the same time, the salinity of the circulating water decreases due to replenishment of its losses with demineralized water.

Таким образом, в заявленном техническом решении вытяжная башня градирни снабжена жестко скрепленными кольцевым газораспределительным коллектором с отверстиями прямоугольной формы и кожухом кругового сечения, образующим совместно со стенкой вытяжной башни градирни с естественной тягой пристенный канал кольцевого сечения, что позволяет отвод уходящих продуктов сгорания парового котла в атмосферу осуществлять через пристенный канал кольцевого сечения и одновременно исключить обледенение внутренней поверхности вытяжной башни градирни с естественной тягой, что повышает экономичность и надежность тепловой электрической станции.Thus, in the claimed technical solution, the exhaust tower of the cooling tower is equipped with a rigidly fastened annular gas distribution manifold with rectangular holes and a casing of circular cross section, forming, together with the wall of the exhaust tower of the natural draft cooling tower, an annular wall channel, which allows the exhaust combustion products of the steam boiler to be discharged into the atmosphere. to carry out through the near-wall channel of the annular section and at the same time to exclude icing of the inner surface of the exhaust tower of the cooling tower with natural draft, which increases the efficiency and reliability of the thermal power plant.

Claims

Thermal power plant containing a steam boiler, a main steam pipeline, a steam turbine with a condenser, an electric generator, a condensate pump, a feed tank, a feed pump, a gas duct for removing the exhaust combustion products of the steam boiler into the atmosphere, a circulating water supply system, including a circulation pump, a pressure pipeline to the condenser steam turbine, a discharge pressure pipeline to a natural draft cooling tower, consisting of a catchment basin and an exhaust tower in which a water trap, a water distribution device and a sprinkler are installed, characterized in that the exhaust tower of the natural draft cooling tower is additionally equipped with a rigidly fastened annular gas distribution manifold connected to a gas duct for removing the exhaust products of combustion of a steam boiler, and a casing of circular cross section, forming, together with the wall of the exhaust tower of a cooling tower with natural draft, a wall channel of an annular cross section, while an annular gas distribution stake the lecturer is located after the water catcher in the direction of moist air movement, and in its upper part there are evenly spaced rectangular holes for feeding the outgoing combustion products of the steam boiler into the annular wall channel and their discharge into the atmosphere.