RU2786709C1 - Method for increasing the maneuverability of a nuclear power plant - Google Patents
Method for increasing the maneuverability of a nuclear power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786709C1 RU2786709C1 RU2022107205A RU2022107205A RU2786709C1 RU 2786709 C1 RU2786709 C1 RU 2786709C1 RU 2022107205 A RU2022107205 A RU 2022107205A RU 2022107205 A RU2022107205 A RU 2022107205A RU 2786709 C1 RU2786709 C1 RU 2786709C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- plant
- water
- gas turbine
- heat exchanger
- Prior art date
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 231100000614 Poison Toxicity 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 3
- 102200097912 CCR3 G21D Human genes 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики и предназначено для использования в атомной энергетике, на атомных электрических станциях (АЭС) с водоохлаждаемыми реакторами.The invention relates to the field of energy and is intended for use in nuclear energy, at nuclear power plants (NPP) with water-cooled reactors.
Известен способ повышения маневренности АЭС (патент РФ на изобретение №2604208, МПК G21D 3/08, опубл. 10.12.2016), согласно которому в штатном режиме часть питательной воды направляют после питательного насоса в газоводяной теплообменник, где она подогревается за счет уходящих газов газовой турбины, и направляют в парогенератор, при этом уменьшается расход питательной воды через подогреватели высокого давления, в результате чего снижаются расходы отборов из цилиндра высокого давления паровой турбины и появляется избыточное количество пара, которое также вырабатывает дополнительную электроэнергию.There is a known method for increasing the maneuverability of a nuclear power plant (RF patent for invention No. 2604208,
Недостатком известного способа является наличие выбросов в атмосферу диоксида углерода и токсичных веществ, входящих в состав уходящих газов при покрытии пиковых нагрузок.The disadvantage of this method is the presence of emissions into the atmosphere of carbon dioxide and toxic substances that are part of the flue gases when covering peak loads.
Наиболее близким к заявленному решению является способ повышения маневренности АЭС (патент РФ на изобретение №2529508, МПК G21D 1/00, опубл. 27.09.2014), согласно которому в эксплуатационном режиме работы пар из паропроизводящего устройства направляют в цилиндр высокого давления паровой турбины, затем через сепаратор и промежуточный пароперегреватель пар подают в цилиндр низкого давления паровой турбины, после чего пар конденсируют в конденсаторе, при этом на первом электрогенераторе вырабатывается электрическая мощность, в пиковые часы электрической нагрузки в камере сгорания газотурбинной установки сжигают углеводородное топливо для производства дополнительной электроэнергии, в ночные внепиковые часы электрической нагрузки невостребованную электроэнергию аккумулируют в виде водорода и кислорода, после чего газотурбинную установку останавливают.The closest to the claimed solution is a method for increasing the NPP maneuverability (RF patent for the invention No. 2529508, IPC G21D 1/00, publ. 09/27/2014), according to which, in the operating mode, steam from the steam generating device is sent to the high pressure cylinder of the steam turbine, then through a separator and an intermediate superheater, steam is supplied to the low-pressure cylinder of a steam turbine, after which the steam is condensed in a condenser, while electric power is generated at the first electric generator; off-peak hours of electrical load, unclaimed electricity is stored in the form of hydrogen and oxygen, after which the gas turbine plant is stopped.
Недостатком известного способа является наличие выбросов в атмосферу диоксида углерода и токсичных веществ, входящих в состав уходящих газов при покрытии пиковых нагрузок.The disadvantage of this method is the presence of emissions into the atmosphere of carbon dioxide and toxic substances that are part of the flue gases when covering peak loads.
Технической задачей настоящего изобретения является предотвращение выбросов диоксида углерода и токсичных веществ в атмосферу при выработке пиковой электроэнергии на АЭС.The technical objective of the present invention is to prevent emissions of carbon dioxide and toxic substances into the atmosphere during the generation of peak electricity at nuclear power plants.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение экологичности производства пиковой электроэнергии.The technical result of the proposed invention is to increase the environmental friendliness of the production of peak electricity.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе повышения маневренности атомной электростанции, имеющей в своем составе электролизерную установку, хранилище Н2, компрессор, водородную камеру сгорания газотурбинной установки, водородную газовую турбину, электрогенератор, газоводяной теплообменник и деаэратор, заключающемся в аккумулировании невостребованной электроэнергии в часы провала нагрузки в виде водорода и кислорода за счет расщепления воды на составляющие элементы в электролизерной установке, согласно изобретению, в пиковые часы нагрузки водород из хранилища Н2 вместе с воздухом из компрессора подают в водородную камеру сгорания водородной газотурбинной установки для сжигания, образовавшуюся горючую смесь направляют в водородную газовую турбину для выработки дополнительной электроэнергии на электрогенераторе, после чего горячие газы направляют в газоводяной теплообменник для передачи теплоты питательной воде, которую подают в газоводяной теплообменник из деаэратора в обход подогревателей высокого давления.The specified technical result is achieved by the fact that in a method for increasing the maneuverability of a nuclear power plant, which includes an electrolysis plant, H2 storage, a compressor, a hydrogen combustion chamber of a gas turbine plant, a hydrogen gas turbine, an electric generator, a gas-water heat exchanger and a deaerator, which consists in accumulating unclaimed electricity per hour the failure of the load in the form of hydrogen and oxygen due to the splitting of water into its constituent elements in the electrolysis plant, according to the invention, during peak hours of the load, hydrogen from the H2 storage, together with air from the compressor, is fed into the hydrogen combustion chamber of the hydrogen gas turbine plant for combustion, the resulting combustible mixture is sent to a hydrogen gas turbine to generate additional electricity at the electric generator, after which the hot gases are sent to the gas-water heat exchanger to transfer heat to the feed water, which is supplied to the gas-water heat exchanger from the deaerator and bypassing the high pressure heaters.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема АЭС с пиковой газотурбинной установкой.The essence of the claimed invention is illustrated by a drawing, which shows a diagram of a nuclear power plant with a peak gas turbine plant.
АЭС с пиковой газотурбинной установкой содержит: 1 - цилиндр высокого давления паровой турбины; 2 - цилиндр низкого давления паровой турбины; 3 - сепаратор; 4 - промежуточный пароперегреватель, 5 - конденсатор, 6 - подогреватели низкого давления, 7 - деаэратор, 8 - подогреватели высокого давления, 9 - газоводянной теплообменник, 10 - первый электрогенератор, 11 - электролизерная установка, 12 -хранилище Н2, 13 - хранилище О2, 14 - водородная камера сгорания, 15 - водородная газотурбинная установка, 16 - компрессор, 17 - водородная газовая турбина, 18 - второй электрогенератор.A nuclear power plant with a peak gas turbine plant contains: 1 - a high-pressure cylinder of a steam turbine; 2 - low pressure cylinder of a steam turbine; 3 - separator; 4 - intermediate superheater, 5 - condenser, 6 - low pressure heaters, 7 - deaerator, 8 - high pressure heaters, 9 - gas-water heat exchanger, 10 - first electric generator, 11 - electrolysis plant, 12 - H 2 storage, 13 - O storage 2 , 14 - hydrogen combustion chamber, 15 - hydrogen gas turbine plant, 16 - compressor, 17 - hydrogen gas turbine, 18 - second electric generator.
Цилиндр высокого давления паровой турбины 1 установлен на одном роторе с цилиндром низкого давления паровой турбины 2. Выхлоп цилиндра высокого давления паровой турбины 1 последовательно соединен паропроводом с сепаратором 3, пароперегревателем 4 и цилиндром низкого давления паровой турбины 2. Выход цилиндра низкого давления паровой турбины 2 соединен с конденсатором 5. Выход конденсатора 5 последовательно соединяется трубопроводом с подогревателями низкого давления 6 и деаэратором 7. Выход из последнего подогревателя низкого давления соединен трубопроводом с деаэратором 7. Выход деаэратора 7 параллельно соединен с подогревателями высокого давления 8 и газоводяным теплообменником 9, а их выходы соединены с паропроизводящим устройством (не показано на чертеже). Цилиндр высокого давления паровой турбины 1 и цилиндр низкого давления паровой турбины 2 имеют механическую связь с первым электрогенератором 10, который имеет электрическую связь с электролизерной установкой 11, первый выход которой соединен с хранилищем Н2 12, а второй выход соединен с хранилищем О2 13. Выход хранилища Н2 12 соединен с первым входом водородной камеры сгорания 14 водородной газотурбинной установки 15. Второй вход водородной камеры сгорания 14 соединен с выходом компрессора 16, который выполнен с возможностью подачи воздуха, а выход водородной камеры сгорания 14 последовательно соединен с водородной газовой турбиной 17 и газоводяным теплообменником 9. Водородная газотурбинная установка 14 имеет механическую связь со вторым электрогенератором 18.The high pressure cylinder of the steam turbine 1 is mounted on the same rotor with the low pressure cylinder of the steam turbine 2. The exhaust of the high pressure cylinder of the steam turbine 1 is connected in series by a steam line to the
Способ повышения маневренности АЭС осуществляется следующим образом.The way to increase the maneuverability of nuclear power plants is as follows.
В эксплуатационном режиме работы пар из паропроизводящего устройства (не показано на чертеже) направляют в цилиндр высокого давления паровой турбины 1, где часть пара отбирают на подогреватели высокого давления 8 и пароперегреватель 4, а остальной пар последовательно проходя через сепаратор 3 и промежуточный пароперегреватель 4 поступает в цилиндр низкого давления паровой турбины 2, где происходит отбор части рабочей среды на деаэратор 7 и подогреватели низкого давления 6, после чего основной поток пара конденсируется в конденсаторе 5. При этом на первом электрогенераторе 10 вырабатывается электрическая мощность. Далее поток сконденсировавшейся рабочей среды последовательно подогревают в подогревателях низкого давления 6, деаэраторе 7 и подогревателях высокого давления 8, после чего поток направляют в паропроизводящее устройство. Цикл замыкается. Водородная газотурбинная установка 15 и электролизерная установка 11 отключены.In the operational mode of operation, steam from the steam generating device (not shown in the drawing) is sent to the high-pressure cylinder of the steam turbine 1, where part of the steam is taken to the high-
В ночные часы провала электрической нагрузки пиковая водородная газотурбинная установка 15 отключена. Невостребованная электроэнергия аккумулируется в виде водорода и кислорода в хранилищах Н2 12 и О2 13, за счет расщепления воды на составляющие элементы в электролизерной установке 11.During the night hours of failure of the electrical load, the peak hydrogen
В пиковые часы электрической нагрузки водород из хранилища Н2 13 вместе с воздухом, сжатым в компрессоре 16, подают в водородную камеру сгорания 14. После сгорания горючей смеси в водородной камере сгорания 14 и срабатывания кинетической энергии газов в водородной газовой турбине 17 с попутной выработкой электроэнергии на втором электрогенераторе 18, горячие газы поступают в газоводяной теплообменник 9, где передают теплоту питательной воде, поступающей из деаэратора 7, после чего уходят в атмосферу.During peak hours of electrical load, hydrogen from
Использование изобретения позволяет аккумулировать в ночные внепиковые часы электрической нагрузки невостребованную энергию в виде водорода и кислорода, и вырабатывать дополнительную электроэнергию в пиковые часы электрической нагрузки на водородной газотурбинной установке путем сжигания воздушно-водородной смеси, при этом такое изобретение является экологически безопасным, так как в результате сжигания водородного топлива не образуется парниковых газов.The use of the invention makes it possible to accumulate unclaimed energy in the form of hydrogen and oxygen at night off-peak hours of electrical load, and to generate additional electricity during peak hours of electrical load in a hydrogen gas turbine plant by burning an air-hydrogen mixture, while this invention is environmentally safe, since as a result burning hydrogen fuel does not produce greenhouse gases.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2786709C1 true RU2786709C1 (en) | 2022-12-26 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5457721A (en) * | 1994-05-25 | 1995-10-10 | Battelle Memorial Institute | Method and apparatus for improving the performance of a nuclear power electrical generation system |
RU70312U1 (en) * | 2007-10-26 | 2008-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | INSTALLATION FOR ENSURING MANEUVERABILITY OF ATOMIC ELECTRIC STATIONS |
RU2529508C1 (en) * | 2013-04-09 | 2014-09-27 | Валерий Евгеньевич Юрин | Method of improvement of manoeuvrability of atomic power plants |
RU2604208C1 (en) * | 2015-12-09 | 2016-12-10 | Вячеслав Михайлович Батенин | Method to increase npp cyclic load capability and safety |
RU2709783C1 (en) * | 2019-06-07 | 2019-12-20 | Рашид Зарифович Аминов | Method of hydrogen heating of feed water to npp |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5457721A (en) * | 1994-05-25 | 1995-10-10 | Battelle Memorial Institute | Method and apparatus for improving the performance of a nuclear power electrical generation system |
RU70312U1 (en) * | 2007-10-26 | 2008-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | INSTALLATION FOR ENSURING MANEUVERABILITY OF ATOMIC ELECTRIC STATIONS |
RU2529508C1 (en) * | 2013-04-09 | 2014-09-27 | Валерий Евгеньевич Юрин | Method of improvement of manoeuvrability of atomic power plants |
RU2604208C1 (en) * | 2015-12-09 | 2016-12-10 | Вячеслав Михайлович Батенин | Method to increase npp cyclic load capability and safety |
RU2709783C1 (en) * | 2019-06-07 | 2019-12-20 | Рашид Зарифович Аминов | Method of hydrogen heating of feed water to npp |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2401849T3 (en) | Storage of electrical energy with heat accumulator and return energy production through a thermodynamic circuit process | |
EP0754266A1 (en) | Split stream boiler for combined cycle power plants | |
RU2335642C1 (en) | Electric power generator with high-temperature steam turbine | |
RU2786709C1 (en) | Method for increasing the maneuverability of a nuclear power plant | |
US11313252B2 (en) | Enhanced HRSG for repowering a coal-fired electrical generating plant | |
RU2409746C2 (en) | Steam-gas plant with steam turbine drive of compressor and regenerative gas turbine | |
US6467273B1 (en) | Method for producing electrical power | |
RU2529508C1 (en) | Method of improvement of manoeuvrability of atomic power plants | |
RU165520U1 (en) | DEVICE FOR INCREASING EFFICIENCY AND MANEUVERABILITY OF STEAM-GAS PLANT | |
Sergeev et al. | A gas-generator combined-cycle plant equipped with a high-head heat-recovery boiler | |
RU64699U1 (en) | ELECTRIC GENERATING DEVICE WITH HIGH-TEMPERATURE STEAM TURBINE | |
RU2533601C2 (en) | Power plant with combined-cycle plant | |
RU2328045C2 (en) | Method of operating atomic steam-turbine power generating system and equipment for implementing method | |
RU2773410C1 (en) | Combined cycle gas plant | |
RU2709783C1 (en) | Method of hydrogen heating of feed water to npp | |
RU2272914C1 (en) | Gas-steam thermoelectric plant | |
RU2261337C1 (en) | Power and heating plant with open power and heat supply system | |
RU2707182C1 (en) | Method to increase power of double circuit npp by combining with hydrogen cycle | |
Taganov et al. | Some Specifications of the PGU-800 Combined-Cycle Power Unit of the Perm TPP | |
RU2324823C1 (en) | Method of working of thermal electrical station | |
RU2802113C1 (en) | Power plant with combined production of electricity, heat and hydrogen | |
RU2784570C1 (en) | Combined maneuverable power plant | |
RU2775732C1 (en) | Oxygen-fuel power plant | |
RU2416131C1 (en) | Control method of power of turbine plant of nuclear station | |
RU2768325C1 (en) | Thermal power plant |