RU2804173C1 - Combined heat and power generation plant - Google Patents
Combined heat and power generation plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2804173C1 RU2804173C1 RU2023104977A RU2023104977A RU2804173C1 RU 2804173 C1 RU2804173 C1 RU 2804173C1 RU 2023104977 A RU2023104977 A RU 2023104977A RU 2023104977 A RU2023104977 A RU 2023104977A RU 2804173 C1 RU2804173 C1 RU 2804173C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- network water
- heat
- circuit
- water path
- nkrt
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Изобретение относится к области энергетики и может быть применено для обеспечения топливной экономичности комбинированных систем электроснабжения и теплоснабжения, использующих теплоту, генерируемую в водогрейных котельных агрегатах, МПК F01K 17/02.The invention relates to the field of energy and can be used to ensure fuel efficiency of combined power supply and heat supply systems using heat generated in water heating boiler units, IPC F01K 17/02.
Уровень техникиState of the art
Известные комбинированные тепло- и электроснабжающие установки, состоят из водогрейного котла районной тепловой станции (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, работающей по органическому циклу Ренкина (ОЦР) на низкокипящем рабочем теле (НКРТ), включающей испаритель (парогенератор), турбину с электрогенератором, насос и конденсатор-подогреватель, причем испаритель через запорно-регулирующие задвижки подключен к тракту первичной горячей сетевой воды, а конденсатор-подогреватель - к тракту обратной сетевой воды. В указанных установках НКРТ на выходе из испарителя обычно представляет собой слабоперегретый или насыщенный пар. В случае ОЦР с выходом из испарителя влажного пара НКРТ требуемого паросодержания известны установки (Features Design of Organic Rankine Cycle Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, 2019, 12(6), 733-745 Denis I. Karabarin and Sergei A. Mihailenko; Узел генерации пара для органического цикла Ренкина. Авторы А.В. Дмитренко, А.В. Костин. Патент на полезную модель №213839, от 30/09/2022), в которых после испарителя добавляется сепаратор для отделения пара НКРТ от его жидкой фазы и последующей подачей пара в турбину.Known combined heat and power supply installations consist of a hot water boiler of a district thermal station (RTS) connected to a network water circuit, including a primary hot network water path connected to heat consumers, and a return network water path connected to a network water pump, and power plant operating according to the organic Rankine cycle (ORC) on a low-boiling working fluid (LBWF), including an evaporator (steam generator), a turbine with an electric generator, a pump and a condenser-heater, and the evaporator is connected through shut-off and control valves to the primary hot network water circuit, and condenser-heater - to the return network water path. In these installations, the LCRT at the exit from the evaporator usually represents slightly superheated or saturated steam. In the case of ORC with the output of wet steam NKRT from the evaporator of the required steam content, the settings are known (Features Design of Organic Rankine Cycle Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, 2019, 12(6), 733-745 Denis I. Karabarin and Sergei A. Mihailenko ; Steam generation unit for the organic Rankine cycle. Authors A.V. Dmitrenko, A.V. Kostin. Utility model patent No. 213839, dated 09/30/2022), in which a separator is added after the evaporator to separate the NKRT steam from its liquid phase and subsequent supply of steam to the turbine.
Наиболее близким аналогом является комбинированная тепло-электрогенерирующая энергоустановка (Патент на полезную модель №151465. Авторы Безруких П.Л., Поливода Ф.А. и др. от 10/04/2015), состоящая из минимум двух параллельно соединенных водогрейных котлов районной тепловой станции (РТС), один из которых является пиковым, подключенных к контуру сетевой воды, включающему тракт первичной горячей сетевой воды, связанный с тепловыми потребителями, и тракт обратной сетевой воды, связанный с насосом (насосами) сетевой воды и к контуру с низкокипящим рабочим телом (НКРТ), включающему энергоустановку, турбину, электрогенератор, конденсатор, парогенератор, питательный насос. Пиковый котел подключен к тракту обратной сетевой воды через управляемый автоматический регулятор расхода, соединенный с конденсатором, а конденсатор размещен в тракте обратной сетевой воды.The closest analogue is a combined heat and power generating power plant (Utility model patent No. 151465. Authors Bezrukikh P.L., Polivoda F.A. et al. dated April 10, 2015), consisting of at least two parallel-connected water heating boilers of a district heating stations (RTS), one of which is a peak one, connected to the network water circuit, including a primary hot network water path connected to heat consumers, and a return network water path connected to the network water pump(s) and to a circuit with a low-boiling working fluid (NKRT), including a power plant, turbine, electric generator, condenser, steam generator, feed pump. The peak boiler is connected to the return network water path through a controlled automatic flow regulator connected to a condenser, and the condenser is located in the return network water path.
Недостатком данной установки является ее невысокая тепловая эффективность и маневренность. Генерация пара в испарителе энергоустановки осуществляется за счет теплоты первичной сетевой воды только при ее пиковой температуре от пикового водогрейного котла.The disadvantage of this installation is its low thermal efficiency and maneuverability. Steam generation in the evaporator of the power plant is carried out using the heat of the primary network water only at its peak temperature from the peak hot water boiler.
Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention
Технической задачей изобретения является увеличение тепловой эффективности РТС, а также повышение маневренности и надежности работы энергоустановки.The technical objective of the invention is to increase the thermal efficiency of the RTS, as well as to increase the maneuverability and reliability of the power plant.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение температуры сетевой воды на входе в котел и возможность работы турбины ОЦР как в стационарном режиме, так и при переменной нагрузке.The technical result achieved by using the invention is an increase in the temperature of the network water at the inlet to the boiler and the ability to operate the ORC turbine both in stationary mode and at variable load.
Указанный технический результат достигается добавлением в установку автоматического регулятора расхода НКРТ, обеспечивающего в сочетании с регулятором расхода сетевой воды выход из испарителя влажного пара НКРТ требуемой величины паросодержания и расхода, необходимого для работы турбины как при переменной нагрузке, так и в стационарном режиме, а также добавлением поверхностного теплообменника, последовательно установленного за конденсатором по ходу движения обратной сетевой воды обеспечивающего ее дополнительный подогрев НКРТ в жидкой фазе при температуре кипения НКРТ в испарителе.The specified technical result is achieved by adding to the installation an automatic flow regulator NKRT, which, in combination with the network water flow regulator, ensures that the wet steam output from the NKRT evaporator of the required value of steam content and flow rate necessary for turbine operation both at variable load and in stationary mode, as well as by adding a surface heat exchanger installed in series behind the condenser along the direction of return network water, providing its additional heating of the NKRT in the liquid phase at the boiling point of the NKRT in the evaporator.
Краткое описание чертежаBrief description of the drawing
На фиг. 1 представлена принципиальная схема комбинированной тепло- и электрогенерирующей энергоустановки.In fig. Figure 1 shows a schematic diagram of a combined heat and electricity generating power plant.
1 - водогрейный котел;1 - hot water boiler;
2 - тракт первичной сетевой воды;2 - primary network water path;
3 - потребители теплоты;3 - heat consumers;
4 - тракт обратной сетевой воды;4 - return network water path;
5 - насос сетевой воды;5 - network water pump;
6 - испаритель (парогенератор) ОЦР;6 - evaporator (steam generator) ORC;
7 - турбина ОЦР;7 - ORC turbine;
8 - электрогенератор;8 - electric generator;
9 - питательный насос ОЦР;9 - ORC feed pump;
10 - конденсатор ОЦР;10 - ORC capacitor;
11 - сепаратор;11 - separator;
12 - поверхностный теплообменник;12 - surface heat exchanger;
13, 14, 15 - запорно-регулирующие задвижки;13, 14, 15 - shut-off and control valves;
16 - автоматический регулятор расхода НКРТ;16 - automatic flow regulator NKRT;
17 - автоматический регулятор расхода сетевой воды.17 - automatic regulator of network water flow.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Работа комбинированной тепло- и электрогенерирующей энергоустановки осуществляется следующим образом.The operation of a combined heat and electricity generating power plant is carried out as follows.
Горячая сетевая вода из котла 1 при закрытой задвижке 13 и открытой задвижке 14 поступает к испарителю (парогенератору) ОЦР 6, где отдает часть своей теплоты на генерацию пара НКРТ. Далее, частично охлажденная сетевая вода по тракту 2 подается к потребителям теплоты 3. После потребителей, использованная обратная сетевая вода по тракту 4, поступает к сетевому насосу 5, и затем в конденсатор ОЦР 10, где подогревается паром НКРТ, прошедшим турбину. Далее, подогретая обратная сетевая вода поступает в поверхностный теплообменник 12, где дополнительно нагревается НКРТ в жидкой фазе, после чего направляется на вход в котел 1.Hot network water from
Циркулирующее в контуре энергоустановки НКРТ нагревается от горячей сетевой воды в испарителе 6, закипает и выходит из него в состоянии влажного пара требуемого паросодержания. Далее, влажный пар поступает в сепаратор 11, в котором происходит отделение паровой фазы от жидкой. Насыщенный пар из сепаратора направляется в турбину 7, где расширяясь, производит полезную работу. Турбина 7 снабжена электрогенератором 8, вырабатывающим электроэнергию для покрытия собственных нужд РТС и сторонних потребителей. После турбины, отработанный пар НКРТ поступает в конденсатор, где нагревает обратную сетевую воду и конденсируется. Жидкая фаза НКРТ, имеющая температуру выше температуры отработанного пара НКРТ, после сепаратора направляется в поверхностный теплообменник 12, где дополнительно нагревает обратную сетевую воду, поступающую в котел. После теплообменника 12 охлажденное НКРТ смешивается с НКРТ из конденсатора 10 и возвращается в испаритель 6.The NKRT circulating in the circuit of the power plant is heated by hot network water in the
Дополнительный нагрев обратной сетевой воды в теплообменнике 12 позволяет поднять ее температуру на входе в котел и тем самым повысить тепловую эффективность работы котла. Автоматические регуляторы расхода сетевой воды 17 и НКРТ 16 позволяют увеличить маневренность энергоустановки изменением как расхода сетевой воды через испаритель, так и расхода НКРТ через контур ОЦР, обеспечивая тем самым работу турбины, как с переменной нагрузкой, так и в стационарном режиме.Additional heating of return network water in
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2804173C1 true RU2804173C1 (en) | 2023-09-26 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2300636C1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Энергосберегающие технологии" | Combination heat and power generating plant |
RU151465U1 (en) * | 2014-07-10 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" | COMBINED HEAT AND ELECTRIC POWER PLANT |
RU2633979C1 (en) * | 2016-11-16 | 2017-10-20 | Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" | Combined heat and electrogenerated unit |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2300636C1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Энергосберегающие технологии" | Combination heat and power generating plant |
RU151465U1 (en) * | 2014-07-10 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" | COMBINED HEAT AND ELECTRIC POWER PLANT |
RU2633979C1 (en) * | 2016-11-16 | 2017-10-20 | Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" | Combined heat and electrogenerated unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ahmadi et al. | Efficiency improvement of a steam power plant through solar repowering | |
RU2643910C1 (en) | Optimized integrated system for hybrid energy generation based on solar energy and biomass energy | |
Rashid et al. | Dynamic simulation, control, and performance evaluation of a synergistic solar and natural gas hybrid power plant | |
WO2020181677A1 (en) | Flexible hybrid solar/coal-fired power generation system and operation method | |
US20130152586A1 (en) | Integrated Solar Combined Cycle Power Generation System and Integrated Solar Combined Cycle Power Generation Method | |
CN203670119U (en) | Gas-steam combined cycle power device | |
RU2538994C2 (en) | Method of once-through steam generator operation at steam temperature over 650-c, and once-through steam generator | |
AU2010237404A1 (en) | Steam power plant having solar collectors | |
KR101462803B1 (en) | Power generation and heating apparatus | |
EP2871359B1 (en) | Auxiliary steam supply system in solar power plants | |
US10883390B2 (en) | Cogeneration system for integration into solar water heating systems | |
Matjanov et al. | Solar repowering existing steam cycle power plants | |
Palenzuela et al. | Operational improvements to increase the efficiency of an absorption heat pump connected to a multi-effect distillation unit | |
CN102966495B (en) | Tower type solar energy-steam combustion gas combined cycle power generation system | |
RU2804173C1 (en) | Combined heat and power generation plant | |
RU151465U1 (en) | COMBINED HEAT AND ELECTRIC POWER PLANT | |
WO2020110473A1 (en) | Boiler system, power generation plant, and boiler system operation method | |
Chantasiriwan | The improvement of energy efficiency of cogeneration system by replacing desuperheater with steam–air preheater | |
CN113623032B (en) | Coal-fired boiler flue gas heat storage and power generation integrated system and operation method | |
KR20150132046A (en) | Power generation system using the steam and air and hydraulic | |
Shagdar et al. | Comparative performance assessment of 300 MW solar‐coal hybrid power generation system under different integration mechanisms | |
NO760980L (en) | ||
RU2300636C1 (en) | Combination heat and power generating plant | |
RU2599722C1 (en) | Steam-turbine nuclear power plant with power modulation | |
RU2633979C1 (en) | Combined heat and electrogenerated unit |