RU48364U1

RU48364U1 - CLOSED STEAM TURBINE INSTALLATION ON LOW-BOILING SUBSTANCES

Info

Publication number: RU48364U1
Application number: RU2005114140/22U
Authority: RU
Inventors: А.Н. Киченков
Original assignee: Киченков Александр Николаевич
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2005-10-10

Abstract

Полезная модель относится к теплосиловым установкам, в частности, к паросиловым, работающим на холодных парах двуокиси углерода. Задачей полезной модели является повышение эффективности паротурбинной установки. Это достигается тем, что турбина через паропровод последовательно соединена с отделителем жидкости, с компрессором, с конденсатором-теплообменником, с насосом, с подогревателем и с паровым котлом, кроме того, параллельно паропроводу отделитель жидкости дополнительно соединен через трубопровод с насосом, с конденсатором-теплообменником, с подогревателем и с паровым котлом. Таким образом, эффективный КПД паротурбинной установки, работающей на холодных парах двуокиси углерода, может быть повышен за счет охлаждения окружающей среды, то есть воздуха или воды.The utility model relates to heat power plants, in particular to steam power plants operating on cold carbon dioxide vapors. The objective of the utility model is to increase the efficiency of a steam turbine installation. This is achieved by the fact that the turbine through the steam line is connected in series with the liquid separator, with the compressor, with the condenser-heat exchanger, with the pump, with the heater and with the steam boiler, in addition, in parallel with the steam line, the liquid separator is additionally connected through the pipeline with the pump, with the condenser-heat exchanger , with a heater and with a steam boiler. Thus, the effective efficiency of a steam turbine plant operating on cold carbon dioxide vapors can be increased by cooling the environment, i.e. air or water.

Description

Полезная модель относится к теплосиловым установкам, в частности, к паросиловым, работающим на холодных парах двуокиси углерода.The utility model relates to heat power plants, in particular to steam power plants operating on cold carbon dioxide vapors.

Известна теплосиловая установка, в которой осуществляется бинарный ртутно-водяной цикл, содержащая ртутный котел, ртутную турбину, конденсатор-испаритель, перегреватель, паровую турбину, конденсатор, электрогенераторы и насосы (см., например, в книге В.А.Кирилин, В.В.Сычев, А.Е.Шейндлин. Техническая термодинамика. Москва. Энергоатомиздат. 1983 г, стр.320-323).A heat power plant is known in which a binary mercury-water cycle is carried out, containing a mercury boiler, mercury turbine, condenser-evaporator, superheater, steam turbine, condenser, electric generators and pumps (see, for example, the book by V.A. Kirilin, V. V. Sychev, AE Sheindlin. Technical thermodynamics. Moscow. Energoatomizdat. 1983, p. 320-323).

Однако бинарные циклы не получили распространения. Это объясняется главным образом техническими трудностями, кроме того, недостатком этой установки является высокая стоимость и ядовитость ртутного пара.However, binary cycles are not widespread. This is mainly due to technical difficulties, in addition, the disadvantage of this installation is the high cost and toxicity of mercury vapor.

Известна также паросиловая установка с регенерацией теплоты, содержащая паровой котел, перегреватель, паровой двигатель, электрогенератор, конденсатор-теплообменник, насосы и регенеративные теплообменники (см., например, в книге В.А.Кирилин, В.В.Сычев, А.Е.Шейндлин. Техническая термодинамика. Москва. Энергоатомиздат. 1983 г, стр.316-320).A steam recovery unit with heat recovery is also known, containing a steam boiler, superheater, steam engine, electric generator, condenser-heat exchanger, pumps and regenerative heat exchangers (see, for example, the book by V.A. Kirilin, V.V.Sychev, A.E. Sheindlin, Technical Thermodynamics, Moscow, Energoatomizdat, 1983, pp. 316-320).

Однако коэффициент полезного действия (КПД) этой установки меньше КПД цикла Карно, осуществляемого в том же интервале температур.However, the efficiency (Efficiency) of this installation is less than the efficiency of the Carnot cycle, carried out in the same temperature range.

Ближайшим аналогом, принятым за прототип, является замкнутая паротурбинная установка на низкокипящих веществах, содержащая турбину, компрессор, установленный между регенеративными подогревателями, трубопровод, конденсатор, насос, котел и электрогенератор (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №182739, F 01 K 25/10,1966 г).The closest analogue adopted for the prototype is a closed steam turbine installation on low-boiling substances, containing a turbine, a compressor installed between regenerative heaters, a pipeline, a condenser, a pump, a boiler and an electric generator (see, for example, the description of the invention to the USSR copyright certificate No. 182739, F 01 K 25 / 10.1966 g).

Однако эта установка не обеспечивает достижения высокого коэффициента полезного действия.However, this installation does not ensure the achievement of a high efficiency.

Задачей полезной модели является повышение эффективности паротурбинной установки.The objective of the utility model is to increase the efficiency of a steam turbine installation.

Это достигается тем, что турбина через паропровод последовательно соединена с отделителем жидкости, с компрессором, с конденсатором-теплообменником, с насосом, с подогревателем и с паровым котлом, кроме того, параллельно паропроводу отделитель жидкости дополнительно соединен через трубопровод с насосом, с конденсатором-теплообменником, с подогревателем и с паровым котлом.This is achieved by the fact that the turbine through the steam line is connected in series with the liquid separator, with the compressor, with the condenser-heat exchanger, with the pump, with the heater and with the steam boiler, in addition, in parallel with the steam line, the liquid separator is additionally connected through the pipeline with the pump, with the condenser-heat exchanger , with a heater and with a steam boiler.

На фиг.1 представлена схема замкнутой паротурбинной установки, работающей на холодных парах двуокиси углерода.Figure 1 presents a diagram of a closed steam turbine unit operating on cold vapors of carbon dioxide.

Замкнутая паротурбинная установка содержит паровой котел 1, связанный последовательно через паропровод 2 с турбиной 3, с отделителем жидкости 4, с компрессором 5, с конденсатором-теплообменником 6, с насосом 7, с подогревателем 8 и вновь с паровым котлом 1. Кроме того, отделитель жидкости 4 дополнительно соединен через трубопровод 9 с насосом 10, с конденсатором-теплообменником 6, с подогревателем 8 и с паровым котлом 1, и цикл замыкается. При этом вал турбины 3 связан с валом электрогенератора 11.The closed steam turbine installation comprises a steam boiler 1 connected in series through a steam line 2 with a turbine 3, with a liquid separator 4, with a compressor 5, with a condenser-heat exchanger 6, with a pump 7, with a heater 8 and again with a steam boiler 1. In addition, the separator liquid 4 is additionally connected through a pipe 9 to a pump 10, to a condenser-heat exchanger 6, to a heater 8 and to a steam boiler 1, and the cycle closes. The shaft of the turbine 3 is connected with the shaft of the generator 11.

Замкнутая паротурбинная установка на низкокипящих веществах работает следующим образом. Влажный пар двуокиси углерода, имеющий начальные параметры: давление p₁=73,8 бар, температуру T₁=304°K, удельный объем ###U973₁=2,13 6 дм³ /кг, из парового котла 1 по паропроводу 2 подают в паровую турбину 3, где пар частично конденсируется и адиабатно расширяется, вырабатывая электроэнергию с помощью электрогенератора 11, вал которого соединен с валом паровой турбины 3. При адиабатном расширении влажного пара в 6 раз и показателе адиабаты 1,45-2,23, давление пара на выходе из турбины будет примерно в 14 раз меньше, чем в котле, а удельный объем в 33 раза больше, и составят p₂=5,2 бар, ###U973₁=72,464 дм³/кг при Т₂=217°К, то есть масса жидкости на выходе будет примерно в 4,5 раза больше массы пара. Затем пар и конденсат в одном потоке направляют в отделитель жидкости 4, где поток разделяют на пар и жидкость. Далее пар сжимают компрессором 5 и нагнетают в конденсатор-теплообменник 6. Там пар полностью конденсируется при постоянном давлении и насосом 7 с одновременным повышением давления перемещается в подогреватель 8, где подогревается теплотой из окружающей среды, то есть воздухом или водой. Из подогревателя 8 жидкость вновь поступает в паровой котел 1. На выходе из компрессора Closed steam turbine installation on low-boiling substances works as follows. Wet carbon dioxide vapor having the initial parameters: pressure p ₁ = 73.8 bar, temperature T ₁ = 304 ° K, specific volume ### U973 ₁ = 2.13 6 dm ³ / kg, from steam boiler 1 via steam line 2 served in a steam turbine 3, where the steam partially condenses and expands adiabatically, generating electricity using an electric generator 11, the shaft of which is connected to the shaft of the steam turbine 3. When the steam is adiabatically expanded 6 times and the adiabatic index is 1.45-2.23, the pressure the steam leaving the turbine will be about 14 times less than in the boiler, and the specific volume is 33 times more, amount p ₂ = 5.2 bar, ### U973 72.464 = ₁ dm ³ / kg at T ₂ = 217 ° K, i.e. liquid mass at the outlet will be about 4.5 times more steam mass. Then the steam and condensate in one stream are sent to the liquid separator 4, where the stream is divided into steam and liquid. Next, the steam is compressed by compressor 5 and pumped into the condenser-heat exchanger 6. There, the steam completely condenses at constant pressure and, with a simultaneous increase in pressure, moves the pump 7 to the heater 8, where it is heated by heat from the environment, i.e., air or water. From the heater 8, the liquid again enters the steam boiler 1. At the outlet of the compressor

пар имеет давление примерно р₃=20 бар, при температуре Т₃=350°К и степени сжатия ε=2,5. Конденсат из отделителя жидкости 4 нагнетают насосом 10 по трубопроводу 9 в конденсатор-теплообменник 6 с одновременным повышением давления. В конденсаторе-испарителе 6 жидкость подогревается примерно до температуры 250°К и подается в подогреватель 8, где снова подогревается теплотой из окружающей среды, а затем направляется в паровой котел, цикл замыкается. При этом для увеличения термического КПД цикла, число ступеней сжатия может быть увеличено.the vapor has a pressure of approximately p ₃ = 20 bar, at a temperature of T ₃ = 350 ° K and a compression ratio of ε = 2.5. The condensate from the liquid separator 4 is pumped by the pump 10 through the pipe 9 into the condenser-heat exchanger 6 with a simultaneous increase in pressure. In the condenser-evaporator 6, the liquid is heated to approximately 250 ° K and fed to the heater 8, where it is again heated by heat from the environment, and then sent to the steam boiler, the cycle closes. Moreover, to increase the thermal efficiency of the cycle, the number of compression stages can be increased.

Таким образом, эффективный КПД паротурбинной установки, работающей на холодных парах двуокиси углерода, может быть повышен за счет охлаждения окружающей среды, то есть воздуха или воды.Thus, the effective efficiency of a steam turbine plant operating on cold carbon dioxide vapors can be increased by cooling the environment, i.e. air or water.

Claims

A closed steam turbine installation on low-boiling substances, containing a steam boiler connected through a steam pipe to a steam turbine, with a compressor and a pump, characterized in that the steam turbine through a steam pipe is connected in series with a liquid separator, with a compressor, with a heat exchanger condenser, with a pump, s a heater and a steam boiler, in addition, in parallel with the steam line, the liquid separator is additionally connected via a pipeline to the pump, with a condenser-heat exchanger, a heater and a steam boiler m.