RU82774U1

RU82774U1 - COAL-HYDROGEN FUEL POWER PLANT

Info

Publication number: RU82774U1
Application number: RU2008144313/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Федоров; Олег Ошеревич Мильман; Денис Владимирович Федоров
Original assignee: Владимир Алексеевич Федоров; Олег Ошеревич Мильман; Денис Владимирович Федоров
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2009-05-10

Abstract

Электростанция, содержащая паровой котел с углеводородным топливом, высокотемпературную паровую турбину высокого давления с электрогенератором, высокотемпературную паровую турбину среднего давления с электрогенератором, конденсационную паровую турбину с электрогенератором, высокотемпературный водородный пароперегреватель перед высокотемпературной паровой турбиной высокого давления, высокотемпературный водородный пароперегреватель перед высокотемпературной паровой турбиной среднего давления, конденсатор водяного пара, парогенератор, регуляторы расходов рабочего тела, регенеративный подогреватель, водяные насосы, дополнена тем, что выход парогенератора по греющему пару соединен трубопроводом с промежуточным вводом в конденсационную паровую турбину, вход которой соединен с выходами из парогенератора по вторичному пару и пару из парового котла, причем высокотемпературные паровые турбины имеют свой питательный насос, а конденсационная паровая турбина имеет свой питательный насос, на вход которых поступает конденсат из конденсатора от конденсатного насоса и регенеративного подогревателя питательной воды, установленного на входе в паровой котел, причем пар на нагрев питательной воды поступает по паропроводу из отбора конденсационной паровой турбины.A power plant comprising a steam boiler with hydrocarbon fuel, a high temperature high pressure steam turbine with an electric generator, a high temperature medium pressure steam turbine with an electric generator, a condensing steam turbine with an electric generator, a high temperature hydrogen superheater in front of a high temperature medium pressure high temperature steam turbine, a high temperature high temperature steam superheater , steam condenser, steam the generator, flow rate regulators of the working fluid, regenerative heater, water pumps, is supplemented by the fact that the steam generator output via a heating steam is connected by a pipe with an intermediate input to a condensing steam turbine, the input of which is connected to the steam generator outputs through a secondary steam and steam from a steam boiler, and high-temperature steam turbines have their own feed pump, and the condensing steam turbine has their own feed pump, the input of which is condensed from the condenser from the condensate pump and a regenerative feedwater heater installed at the inlet of the steam boiler, the steam being supplied to the feedwater heating via a steam line from a condensing steam turbine.

Description

Полезная модель относится к области энергомашиностроения и предназначено для электроэнергетики.The utility model relates to the field of power engineering and is intended for the electric power industry.

Известно устройство (Патент РФ на изобретение №2311540 от 31.01.2006 г. Высокотемпературная паровая турбина Шифрин Б.А., Мильман O.O., Федоров В.А., Токарь Р.А.), содержащее паровой котел, камеру сгорания водорода с кислородом, конденсатор пара, паротурбинную установку из нескольких последовательно соединенных турбин, роторы которых вращаются с разными скоростями.A device is known (RF Patent for the invention No. 2311540 dated January 31, 2006. High-temperature steam turbine Shifrin B.A., Milman OO, Fedorov V.A., Tokar R.A.), containing a steam boiler, a chamber for burning hydrogen with oxygen, steam condenser, steam turbine unit of several series-connected turbines, the rotors of which rotate at different speeds.

К его недостаткам относится то, что в нем отсутствует система регенерации тепловой энергии и промежуточный перегрев пара.Its disadvantages include the fact that it lacks a thermal energy recovery system and intermediate steam overheating.

Известно устройство (см. A Vision for Thermal Power-Plant Technology Development in Japan. Energy and Technology; Sustaining World Development Into the next Millenium // Hisa Sh. at all // 17 Congress of the World Energy Counsil, Houston, Texas, September 13-18, 1998. Vol.2. P.25-38.), включающее в себя парогенератор, водородные выскотемпературные пароперегреватели, паротурбинную установку, содержащую четыре турбины, конденсатор отработавшего пара, насосы.A device is known (see A Vision for Thermal Power-Plant Technology Development in Japan. Energy and Technology; Sustaining World Development Into the next Millenium // Hisa Sh. At all // 17 Congress of the World Energy Counsil, Houston, Texas, September 13-18, 1998. Vol.2. P.25-38.), Which includes a steam generator, high-temperature hydrogen superheaters, a steam turbine installation containing four turbines, an exhaust steam condenser, and pumps.

Его недостатком является то, что в цикле используется только водородное топливо, а выход вторичного пара из парогенератора направлен на вход первой турбины с максимальным давлением в цикле. Последнее обстоятельство существенно уменьшает объемный расход пара на входе в турбину высокого Its disadvantage is that only hydrogen fuel is used in the cycle, and the output of the secondary steam from the steam generator is directed to the inlet of the first turbine with the maximum pressure in the cycle. The latter circumstance significantly reduces the volumetric flow rate of steam at the entrance to the high turbine

давления и снизит ее эффективность за счет парциального подвода пара и малой высоты лопаток.pressure and reduce its effectiveness due to the partial supply of steam and the low height of the blades.

Наиболее близким по технической сущности является устройство (Патент РФ на полезную модель №64699 от 19.03.2007 Электрогенерирующее устройство с высокотемпературной паровой турбиной. Фаворский О.Н., Леонтьев А.И., Федоров В.А., Мильман O.O.), содержащее паровой котел, высокотемпературный водородный пароперегреватель, паровую турбину с электрогенератором и конденсатором и т.д.The closest in technical essence is the device (Patent of the Russian Federation for utility model No. 64699 dated 03/19/2007 Electric generating device with a high-temperature steam turbine. Favorsky ON, Leontyev AI, Fedorov VA, Milman OO) containing steam boiler, high-temperature hydrogen superheater, steam turbine with electric generator and condenser, etc.

Недостатком данного устройства является то, что на выходе турбины при высокой температуре пара на входе в нее может существовать перегретый отработавший пар, что неизбежно приводит к снижению его эффективностиThe disadvantage of this device is that at the exit of the turbine at a high temperature of steam at the inlet of it, there may be superheated exhaust steam, which inevitably leads to a decrease in its efficiency

Цель полезной модели - создание высокоэффективной электростанции с несколькими паровыми турбинами, имеющими системы промежуточного перегрева пара и регенерации тепловой энергии, при использовании углеводородного и водородного топлива.The purpose of the utility model is to create a highly efficient power plant with several steam turbines having systems for intermediate steam overheating and heat recovery using hydrocarbon and hydrogen fuels.

Техническая сущность электростанции, содержащей паровой котел с углеводородным топливом, высокотемпературную паровую турбину высокого давления с электрогенератором, высокотемпературную паровую турбину среднего давления с электрогенератором, конденсационную паровую турбину с электрогенератором, высокотемпературный водородный пароперегреватель перед высокотемпературной паровой турбиной высокого давления, высокотемпературный водородный пароперегреватель перед высокотемпературной паровой турбиной среднего давления, конденсатор водяного пара, парогенератор, регуляторы расходов рабочего тела, регенеративный подогреватель, водяные насосы, заключается в том, что выход парогенератора по греющему пару соединен трубопроводом с промежуточным вводом в конденсационную паровую турбину, вход которой соединен с выходами из парогенератора по вторичному пару и пару из парового котла, причем высокотемпературные паровые турбины имеют свой питательный насос, а конденсационная паровая турбина имеет свой питательный насос, на вход которых поступает конденсат из конденсатора от конденсатного насоса и регенеративного подогревателя питательной воды, установленного на входе в паровой котел, причем пар на нагрев питательной воды поступает по паропроводу из отбора конденсационной паровой турбины.The technical essence of a power plant containing a steam boiler with hydrocarbon fuel, a high-temperature high-pressure steam turbine with an electric generator, a high-temperature medium-pressure steam turbine with an electric generator, a condensing steam turbine with an electric generator, a high-temperature hydrogen superheater in front of a high-temperature high-pressure steam turbine, high-temperature high-temperature high-temperature steam medium pressure condensate water steam, a steam generator, flow rate controllers, a regenerative heater, water pumps, consists in the fact that the steam generator output via a heating steam is connected by a pipeline with an intermediate input to a condensing steam turbine, the input of which is connected to the steam generator outputs through a secondary steam and steam from steam boiler, and high-temperature steam turbines have their own feed pump, and the condensation steam turbine has its own feed pump, the input of which comes condensate from the condenser and from a condensate pump and a regenerative feed water heater installed at the inlet to the steam boiler, the steam for heating the feed water coming from the selection of the condensing steam turbine through the steam line.

Использование устройства для непрерывного производства электроэнергии предусматривает одновременное применение углеводородного и водородного топлива. Это позволяет использовать более дешевое углеводородное топливо для нагрева питательной воды и получение водяного пара, а водородное топливо (водород и кислород) только для перегрева пара, например, более 600°С.The use of a device for the continuous production of electricity involves the simultaneous use of hydrocarbon and hydrogen fuels. This allows you to use cheaper hydrocarbon fuel for heating feed water and producing water vapor, and hydrogen fuel (hydrogen and oxygen) only for overheating steam, for example, more than 600 ° C.

Это позволит повысить не только финансовую эффективность от использования устройства, но и энергетическую, т.к. для получения водорода и использования его на электростанции требуются дополнительные затраты углеводородного топлива либо на конверсию, либо на хранение и транспортировку.This will increase not only the financial efficiency of using the device, but also energy, because To obtain hydrogen and use it in power plants, additional costs of hydrocarbon fuel are required either for conversion, or for storage and transportation.

Использование парогенератора на выходе их высокотемпературной паровой турбины среднего давления для генерации вторичного пара позволяет передать частично энергию высокотемпературного пара низкого давления (0,1÷0,15) МПа в энергию высокотемпературного вторичного пара среднего (4 МПа) или высокого давления (более 10 МПа). Последнее позволит эффективно использовать энергию рабочего тела в конденсационной паровой турбине и исключить перегрев пара на выходе из нее.Using a steam generator at the outlet of their medium-pressure high-temperature steam turbine to generate secondary steam allows partially transferring the energy of low-pressure high-temperature steam (0.1 ÷ 0.15) MPa to the energy of medium-high-temperature secondary steam (4 MPa) or high pressure (more than 10 MPa) . The latter will make it possible to efficiently use the energy of the working fluid in a condensing steam turbine and to exclude steam overheating at the outlet of it.

Охлажденный в парогенераторе пар направляется в промежуточный ввод конденсационной паровой турбины.The steam cooled in the steam generator is sent to the intermediate inlet of the condensing steam turbine.

Подача пара от котла с углеводородным топливом на вход паровой конденсационной турбины параллельно с вторичным паром из парогенератора позволит обеспечить широкое регулирование ее мощности и регенерацию тепла внутри цикла на низкотемпературном уровне температур, что обеспечит повышение обратимости цикла.The steam supply from the boiler with hydrocarbon fuel to the input of the steam condensing turbine in parallel with the secondary steam from the steam generator will allow for wide control of its power and heat recovery inside the cycle at a low temperature level, which will increase the cycle reversibility.

Электростанция с угольно-водородным топливом (далее - устройство) представлено в виде схемы.Power plant with carbon-hydrogen fuel (hereinafter referred to as the device) is presented in the form of a diagram.

Электростанция содержит паровой котел 1 с углеводородным топливом, высокотемпературную паровую турбину высокого давления с электрогенератором 2, высокотемпературную паровую турбину среднего давления с электрогенератором 3, конденсационную паровую турбину с электрогенератором 4, высокотемпературный водородный пароперегреватель 5 перед турбиной 2, высокотемпературный водородный пароперегреватель 6 перед турбиной 3, парогенератор 7, конденсатор водяного пара 8,, водяные насосы 9-12, регуляторы расходов рабочего тела 13-16, регенеративный подогреватель 17.The power plant comprises a steam boiler 1 with hydrocarbon fuel, a high temperature high pressure steam turbine with an electric generator 2, a high temperature medium pressure steam turbine with an electric generator 3, a condensing steam turbine with an electric generator 4, a high temperature hydrogen superheater 5 in front of the turbine 2, a high temperature hydrogen superheater 6 before the steam turbine 6 steam generator 7, water vapor condenser 8 ,, water pumps 9-12, flow rate regulators of the working fluid 13-16, regenerative heat registers 17.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Из парового котла 1 пар поступает по паропроводу в высокотемпературную паровую турбину высокого давления 2. В ней происходит снижение давления и температуры пара, а также преобразование механической энергии в электрическую. В высокотемпературном водородном пароперегревателе происходит дополнительный перегрев водяного пара и увеличение его расхода. Далее пар поступает в высокотемпературную паровую турбину среднего давления 3 и после нее в парогенератор 7. В этой турбине происходит снижение температур, например до 500÷600°С, и абсолютных давлений, например, до 0,12÷0,15 МПа. В парогенераторе 4 происходит снижение температуры пара, например, до 110÷120°С и далее он поступает в промежуточный ввод паровой конденсационной турбины 4.From the steam boiler, 1 steam is supplied via the steam line to the high-temperature high-pressure steam turbine 2. In it, the pressure and temperature of the steam decrease, as well as the conversion of mechanical energy into electrical energy. In a high-temperature hydrogen superheater there is an additional overheating of water vapor and an increase in its flow rate. Next, the steam enters the high-temperature steam turbine of medium pressure 3 and after it to the steam generator 7. In this turbine, temperatures, for example, drop to 500–600 ° C, and absolute pressures, for example, down to 0.12–0.15 MPa. In the steam generator 4, the steam temperature decreases, for example, to 110 ÷ 120 ° C and then it enters the intermediate input of the steam condensing turbine 4.

Полученный в парогенераторе вторичный пар направляется на вход турбины 4. На вход турбины 4 также может подаваться пар от парового котла 1. Это позволит регулировать ее мощность и расходы пара в отборах, в частности, на регенеративный подогреватель 17, в широком диапазоне режимов.Received in the steam generator, the secondary steam is sent to the input of the turbine 4. Steam can also be supplied to the input of the turbine 4 from the steam boiler 1. This will allow controlling its power and steam consumption in the selections, in particular, to the regenerative heater 17, in a wide range of modes.

С выхода турбины 4 пар (пароводяная смесь) поступает в конденсатор 8 и далее в конденсатный насос 9. Далее конденсат поступает в питательные насосы 10 и 11. К этим же насосам поступает конденсат из регенеративного подогревателя 17. Регулирование расходов пара и воды осуществляется регуляторами расходов 13-16.From the turbine exit, 4 pairs (steam-water mixture) enters the condenser 8 and then to the condensate pump 9. Next, the condensate enters the feed pumps 10 and 11. Condensate from the regenerative heater 17 also comes to the same pumps. -16.

Достоинством предложенного устройства является то, что оно использует углеводородное и водородное топливо для непрерывного высокоэффективного производства электроэнергии.The advantage of the proposed device is that it uses hydrocarbon and hydrogen fuels for continuous highly efficient power generation.

Claims

A power plant comprising a steam boiler with hydrocarbon fuel, a high temperature high pressure steam turbine with an electric generator, a high temperature medium pressure steam turbine with an electric generator, a condensing steam turbine with an electric generator, a high temperature hydrogen superheater in front of a high temperature medium pressure high temperature steam turbine, a high temperature high temperature steam superheater , steam condenser, steam the generator, flow rate regulators of the working fluid, regenerative heater, water pumps, is supplemented by the fact that the steam generator output via a heating steam is connected by a pipe with an intermediate input to a condensing steam turbine, the input of which is connected to the steam generator outputs through a secondary steam and steam from a steam boiler, and high-temperature steam turbines have their own feed pump, and the condensing steam turbine has their own feed pump, the input of which is condensed from the condenser from the condensate pump and a regenerative feedwater heater installed at the inlet of the steam boiler, the steam being supplied to the feedwater heating via a steam line from a condensing steam turbine.