RU87247U1

RU87247U1 - AIR COOLING UNIT FOR COOLING RETAIL WATER

Info

Publication number: RU87247U1
Application number: RU2009115986/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Малинин; Станислав Константинович Коротаев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Совасатом-М"
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2009-09-27

Abstract

Полезная модель относится к области энергетики и может быть использована в энергетических установках с целью улучшения их экономических и экологических показателей. Предложена воздушно-охладительная установка для охлаждения оборотной воды, включающая сухой конденсатор или сухую градирню 1, компрессор 2, трубу Ранка-Хильша 3 с входным тангенциальным 4, центральным выходным 5 и периферийным 6 выходным патрубками и газовую турбину 7, установленную на одном валу с электрогенератором 8. Причем входной патрубок трубы Ранка-Хильша соединен с выходом компрессора, центральный выходной патрубок трубы Ранка-Хильша соединен с входом в сухой конденсатор или с входом в сухую градирню, а периферийный выходной патрубок трубы Ранка-Хильша соединен с входом в газовую турбину. 1 з.п. ф-лы, 1 илл. The utility model relates to the field of energy and can be used in power plants in order to improve their economic and environmental indicators. An air-cooling installation for cooling circulating water is proposed, including a dry condenser or dry cooler 1, compressor 2, Rank-Hils pipe 3 with tangential inlet 4, central outlet 5 and peripheral 6 outlet pipes and a gas turbine 7 mounted on the same shaft with an electric generator 8. Moreover, the inlet pipe of the Rank-Hills pipe is connected to the output of the compressor, the central output pipe of the Rank-Hills pipe is connected to the entrance to the dry condenser or to the entrance to the dry cooling tower, and the peripheral output pipe a Hilsch-Ranque tube is connected to the input of the gas turbine. 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области энергетики и может быть использована в энергетических установках с целью улучшения их экономических и экологических показателей.The utility model relates to the field of energy and can be used in power plants in order to improve their economic and environmental indicators.

Известно, что для охлаждения и конденсации пара в конденсаторах паровых турбин на АЭС и ТЭС используется замкнутая система охлаждения с ограниченным количеством «оборотной» воды. Ограниченное количество воды в системе охлаждения приводит к повышению температура, что ухудшает эффективность охлаждения конденсатора и, как следствие, к снижению к.п.д. энергетической установки. Для охлаждения воды в системе циркуляции традиционно используют «башенные охладители» (градирни), где охлаждение воды происходит встречным потоком воздуха за счет естественной тяги или с помощью вентиляторов /Краткий политехнический словарь. Государственное издательство технико-теоретической литературы. М. 1955/It is known that for cooling and condensation of steam in condensers of steam turbines at nuclear power plants and thermal power plants, a closed cooling system with a limited amount of “reverse” water is used. A limited amount of water in the cooling system leads to an increase in temperature, which degrades the cooling efficiency of the condenser and, as a result, to a decrease in the efficiency power plant. Traditionally, “tower coolers” (cooling towers) are used to cool water in the circulation system, where water is cooled by an oncoming air stream due to natural draft or using fans / Brief Polytechnical Dictionary. State publishing house of technical and theoretical literature. M. 1955 /

По механизму охлаждения воды градирни разделяют на: «мокрые», в которых охлаждение воды происходит за счет испарения при контакте с встречным потоком воздуха, и «сухие», в которых охлаждение воды происходит за счет контакта с охлаждающим воздухом через стенку теплообменника. Охлаждение воды в «мокрых» градирнях приводит к безвозвратным потерям воды на испарение и требует постоянного пополнения ее из естественных источников при соответствующих затратах энергии. Согласно элементарным расчетам для охлаждения на 6°С необходимо испарить 1% охлаждаемой воды. Кроме того, установлено, что наличие «парникового эффекта» в среднем на 78% определяется содержанием в атмосфере водяного пара и только на 22% углекислого газа /АЭС виновны в парниковом эффекте. Независимая газета. 08.04.2008/. Поэтому актуальным становится вопрос о принятии дополнительных мер по более эффективному и экологически чистому использованию существующих охлаждающих устройств или применению иных способов охлаждения циркуляционной воды.According to the mechanism of water cooling, the cooling towers are divided into: “wet”, in which water is cooled due to evaporation upon contact with an oncoming air stream, and “dry”, in which water is cooled due to contact with cooling air through the wall of the heat exchanger. Water cooling in “wet” cooling towers leads to irretrievable losses of water due to evaporation and requires constant replenishment of it from natural sources at appropriate energy costs. According to elementary calculations, for cooling at 6 ° C it is necessary to evaporate 1% of the cooled water. In addition, it was found that the presence of the “greenhouse effect” on average is determined by 78% of the content of water vapor in the atmosphere and only by 22% of carbon dioxide / nuclear power plants are guilty of the greenhouse effect. Independent newspaper. 04/08/2008 /. Therefore, the issue of taking additional measures for a more efficient and environmentally friendly use of existing cooling devices or the use of other methods of cooling circulating water becomes relevant.

В связи с этим признано более целесообразным применение сухих градирен, где испарение воды в атмосферу практически исключается, что снимает все замечания по воздействию АЭС, ТЭС, ТЭЦ и др. на окружающую среду. Предполагается, что к 2020 году на всех строящихся АЭС произойдет переход на воздушное охлаждение. Могут применяться также и «сухие» конденсаторы, в которых отработанный пар в турбине конденсируется в воздушных теплообменниках без применения промежуточного теплоносителя /В.Болдырев. «Сухие» градирни на тепловых и атомных электростанциях как средство снижения антропогенных выбросов. «Промышленные ведомости» №3-4, март, апрель 2008/.In this regard, the use of dry cooling towers, where the evaporation of water into the atmosphere is practically eliminated, is recognized as more appropriate, which removes all comments on the environmental impact of nuclear power plants, thermal power plants, thermal power plants, etc. It is assumed that by 2020, all nuclear power plants under construction will undergo a transition to air cooling. “Dry” condensers can also be used, in which the exhaust steam in the turbine is condensed in air heat exchangers without the use of an intermediate heat transfer medium / V. Boldyrev. “Dry” cooling towers in thermal and nuclear power plants as a means of reducing anthropogenic emissions. "Industrial Sheets" No. 3-4, March, April 2008 /.

Известна воздушно-конденсационная установка для конденсации отработавшего в паровой турбине пара Сочинской ТЭС, принятая в данном случае за прототип и представляющая собой непрямую систему «сухого» охлаждения. Она работает в комплексе с поверхностным конденсатором (КП-1200), в котором пар конденсируется на трубках, охлаждаемых циркуляционной водой, возвращающейся из «сухой» градирни. Нагретая в конденсаторе вода подается насосами в «сухую» градирню и охлаждается в оребренных трубах воздушных теплообменников прогоняемым через теплообменники воздухом. Воздух «просасывается» через теплообменники в каждой секции одним осевым вентилятором, расположенным в верхней части «градирни».A well-known air-condensing installation for condensation of steam spent in a steam turbine of the Sochi Thermal Power Plant, adopted in this case as a prototype and is an indirect system of "dry" cooling. It works in conjunction with a surface condenser (KP-1200), in which steam condenses on tubes cooled by circulating water returning from a “dry” cooling tower. The water heated in the condenser is pumped to the “dry” tower and cooled in the finned tubes of the air heat exchangers by the air driven through the heat exchangers. Air “sucks” through heat exchangers in each section with one axial fan located in the upper part of the “tower”.

Недостатком данного устройства является то, что нижний предел температуры охлаждающего воздуха зависит от многих факторов таких, например, как: атмосферные условия, времена года, время суток и т.д. Все это напрямую оказывает влияние на интенсивность охлаждения оборотной воды и, в конечном итоге, на вакуум в конденсаторе и к.п.д. энергоустановки, а также значительно снижает среднегодовую выработку электрической энергии энергоустановкой.The disadvantage of this device is that the lower limit of the temperature of the cooling air depends on many factors such as, for example, atmospheric conditions, seasons, time of day, etc. All this directly affects the cooling rate of the circulating water and, ultimately, the vacuum in the condenser and the efficiency power plants, and also significantly reduces the average annual electricity generation by a power plant.

Решаемая задача - создание воздушно-конденсационной установки для конденсации отработавшего в паровой турбине пара, лишенной указанного недостатка.The problem to be solved is the creation of an air-condensation unit for condensing the steam spent in a steam turbine devoid of this drawback.

Технический результат предлагаемой воздушно-конденсационной установки заключается в повышении эффективности работы воздушного теплообменника, т.н. «сухой градирни» за счет снижения температуры воды, охлаждающей конденсатор паровой турбины, и снятия зависимости охлаждения циркуляционной воды от внешних условий.The technical result of the proposed air-condensing installation is to increase the efficiency of the air heat exchanger, the so-called “Dry cooling tower” by lowering the temperature of the water cooling the condenser of the steam turbine, and removing the dependence of the cooling of the circulating water on external conditions.

Для решения поставленной задачи и достижения указанного технического результата предлагается воздушно-охладительная установка для охлаждения оборотной воды, включающая сухой конденсатор или сухую градирню, компрессор, трубу Ранка-Хильша с входным тангенциальным, центральным выходным и периферийным выходным патрубками и газовую турбину, установленную на одном валу с электрогенератором. Причем входной патрубок трубы Ранка-Хильша соединен с выходом компрессора, центральный выходной патрубок трубы Ранка-Хильша соединен с входом в сухой конденсатор или с входом в сухую градирню, а периферийный выходной патрубок трубы Ранка-Хильша соединен с входом в газовую турбину.To solve the problem and achieve the technical result, an air-cooling installation for cooling circulating water is proposed, including a dry condenser or dry cooler, compressor, Rank-Hills pipe with tangential inlet, central outlet and peripheral outlet pipes and a gas turbine mounted on one shaft with an electric generator. Moreover, the inlet pipe of the Rank-Hills pipe is connected to the compressor outlet, the central outlet pipe of the Rank-Hills pipe is connected to the inlet to the dry condenser or to the entrance to the dry cooling tower, and the peripheral outlet pipe of the Rank-Hills pipe is connected to the entrance to the gas turbine.

Дополнительно предлагается на линии, соединяющей периферийный выходной патрубок трубы Ранка-Хильша с газовой турбиной установить камеру сгорания, соединенную с топливным насосом.Additionally, it is proposed to install a combustion chamber connected to the fuel pump on the line connecting the peripheral outlet pipe of the Rank-Hills pipe to a gas turbine.

Включение в технологическую схему компрессора, трубы Ранка-Хильша и газовой турбины с электрогенератором позволяет понизить температуру охлаждающей циркуляционной воды и тем самым повысить среднегодовую выработку электрической энергии энергоустановкой в целом, а также снять вопросы экологии и частично скомпенсировать затраты электроэнергии на охлаждение циркуляционной воды.The inclusion of a compressor, Rank-Hilsh pipe and a gas turbine with an electric generator in the technological scheme allows to lower the temperature of the cooling circulating water and thereby increase the average annual electricity production by the power plant as a whole, as well as remove environmental issues and partially compensate for the cost of electricity for cooling the circulating water.

На прилагаемой иллюстрации представлена схема заявляемой установки, где 1 - сухая градирня, 2 - компрессор, 3 - труба Ранка-Хильша с входным тангенциальным 4, центральным выходным 5 и периферийным выходным 6 патрубками, 7 - газовая турбина, установленную на одном валу с электрогенератором 8, 9 - линия, соединяющая периферийный выходной патрубок трубы Ранка-Хильша с газовой турбиной, 10 - камера сгорания, 11 - топливный насос.The attached illustration shows a diagram of the inventive installation, where 1 is a dry cooling tower, 2 is a compressor, 3 is a Rank-Hils pipe with tangential inlet 4, central outlet 5 and peripheral outlet 6 nozzles, 7 is a gas turbine mounted on one shaft with an electric generator 8 9 - a line connecting the peripheral outlet pipe of the Rank-Hills pipe with a gas turbine, 10 - a combustion chamber, 11 - a fuel pump.

Установка работает следующим образом. Воздух с помощью компрессора 2 предварительно поступает в трубу Ранка-Хильша 3, где он разделяется на два потока: горячий и холодный. Холодный поток воздуха, (около 25-30%) от общего количества, поступающего от компрессора 8, подается на охлаждение воды и проходит через теплообменник, расположенный в «сухой» градирне 1, а затем удаляется в атмосферу. Горячий поток (70-75%), поступает на лопатки газовой турбины 7, на валу которой расположен электрогенератор 8. Получаемый от электрогенератора ток преобразуется с помощью преобразователя или трансформатора и направляется в сеть. Работа камеры сгорания 10, в которую с помощью топливного насоса 11 подается жидкое или газообразное топливо позволяет поднять КПД газовой турбины 7, поскольку работа топливного насоса 11 синхронизируется с вращением вала газовой турбины 7. Данная установка может работать непрерывно или включаться в работу периодически, по необходимости, что делает предлагаемое устройство экономически оправданным.Installation works as follows. Air with the help of compressor 2 is preliminarily supplied to the Rank-Hilsch pipe 3, where it is divided into two flows: hot and cold. A cold air stream (about 25-30%) of the total amount coming from compressor 8 is supplied to cool the water and passes through a heat exchanger located in the “dry” cooling tower 1, and then removed to the atmosphere. The hot stream (70-75%) enters the blades of the gas turbine 7, on the shaft of which the electric generator 8 is located. The current received from the electric generator is converted using a converter or transformer and sent to the network. The operation of the combustion chamber 10, into which liquid or gaseous fuel is supplied using the fuel pump 11, makes it possible to increase the efficiency of the gas turbine 7, since the operation of the fuel pump 11 is synchronized with the rotation of the shaft of the gas turbine 7. This installation can operate continuously or be switched on periodically, if necessary , which makes the proposed device economically viable.

Claims

1. An air-cooling installation for cooling circulating water, including a dry condenser or dry cooler, compressor, Rank-Hills pipe with tangential inlet, central outlet and peripheral outlet pipes and a gas turbine mounted on the same shaft as an electric generator, with the Rank pipe inlet pipe -Hilsha is connected to the compressor outlet, the central outlet pipe of the Rank-Hils pipe is connected to the entrance to the dry condenser or to the entrance to the dry cooling tower, and the peripheral output pipe of the Rank-Hil pipe sha is connected to the entrance to the gas turbine.

2. Installation according to claim 1, characterized in that a combustion chamber connected to the fuel pump is installed on a line connecting the peripheral outlet pipe of the Rank-Hills pipe to the gas turbine.