RU9482U1

RU9482U1 - THERMAL POWER PLANT

Info

Publication number: RU9482U1
Application number: RU96121290/20U
Authority: RU
Inventors: С.Р. Березин; С.С. Белобородов; В.И. Ведайко; Б.И. Левин
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Независимая Энергетика"
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 1999-03-16

Abstract

1. Тепловая электростанция, содержащая источник рабочей среды в виде острого пара и расширительную машину, с выходным валом которой связан электрогенератор, причем выход источника острого пара сообщен со входом расширительной машины, отличающаяся тем, что она снабжена последовательно соединенными конденсационным устройством, конденсатным насосом, подогревателем, деаэратором и питательным насосом, расширительная машина выполнена в виде паровой винтовой машины, а в качестве источника служит парогенератор острого влажного пара, используемого в качестве рабочей среды для паровой винтовой машины, при этом выход питательного насоса сообщен с парогенератором острого влажного пара, а вход конденсационного устройства сообщен с выходом пара из паровой винтовой машины.2. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что средой для приготовления пара служит вода, не подвергнутая химической обработке.1. Thermal power plant containing a source of the working medium in the form of sharp steam and an expansion machine, with an output shaft of which an electric generator is connected, and the output of the source of sharp steam is connected to the input of the expansion machine, characterized in that it is equipped with a condensing device, a condensate pump, a heater connected in series , deaerator and feed pump, the expansion machine is made in the form of a steam screw machine, and the source is an acute wet steam generator, using used as a working medium for a steam screw machine, while the output of the feed pump is in communication with the steam generator of sharp wet steam, and the input of the condensing device is connected with the output of steam from the steam screw machine. 2. The power plant according to claim 1, characterized in that the medium for the preparation of steam is water not subjected to chemical treatment.

Description

ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯTHERMAL POWER PLANT

Полезная модель относится к энергетическому машиностроению, в частности к малогабаритным мобильным теплоэлектростанциям, преимущественно малой мощности до 6 Мвт.The utility model relates to power engineering, in particular to small-sized mobile thermal power plants, mainly of low power, up to 6 MW.

Известна тепловая электростанция, имеющая в своем составе паровую винтовую машину (ПВМ) см. патент СССР №1838632,1991 г, В этом случае габариты и вес электростанции значительно сокращаются. Недостатками этой электростанции являются конструктивная сложность, больщие габариты и вес. Применяемая в качестве расширительной мащины паровая турбина не позволяет использовать установку для работы на остром влажном паре со степенью сухости от 1 до 0,6, находящемуся под низким давлением Рпара 5-20 атм., ввиду эрозионного износа лопаток. Кроме этого, известное устройство не позволяет получить высокий 1СПД в связи с неполным использованием тепловой энергии рабочей среды, обусловленньш её конструктивным выполнением. Использование паровой турбины в энергетических установках малой мощности экономически не оправдано, поскольку она обладает сложной и небезопасной конструкцией. Последнее обстоятельство обусловлено возможностью отрыва лопаток в процессе работы при разгоне ротора.Known thermal power plant, incorporating a steam screw machine (FDA), see USSR patent No. 1838632,1991 g. In this case, the dimensions and weight of the power plant are significantly reduced. The disadvantages of this power plant are structural complexity, large dimensions and weight. The steam turbine used as an expansion machine does not allow the unit to be used for operation on sharp wet steam with a degree of dryness from 1 to 0.6, which is at a low pressure of Rpa 5-20 atm., Due to erosive wear of the blades. In addition, the known device does not allow to obtain a high 1SPD due to the incomplete use of thermal energy of the working environment, due to its structural implementation. The use of a steam turbine in low-power power plants is not economically justified because it has a complex and unsafe design. The latter circumstance is due to the possibility of separation of the blades during operation during acceleration of the rotor.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является увеличение КПД установки за счет применения паровой винтовой машины (ПВМ) и, соответственно, повьштения выходной электрической мощности теплоэлектростанции, а также повьппение эксплуатационной надежности и долговечности.The task to which the present utility model is directed is to increase the efficiency of the installation through the use of a steam screw machine (FDA) and, accordingly, increase the output electric power of a thermal power plant, as well as increase operational reliability and durability.

Указанньш вьщге технический результат достигается тем, что тепловая электростанция, содержащая источник рабочей среды в виде острого пара и расширительную машину, с выходным валом которой связан электрогенератор, причем выход источника острого пара сообщен со входом расширительной машины, снабжена последовательно соединенными конденсационным устройством, конденсатным насосом, подогревателем, деаэратором и питательным насосом, а расширительная машина вьшолнена в виде паровой винтовой машины, использующей в качестве рабочей среды острый влажныйThe technical result indicated is achieved by the fact that a thermal power plant containing a source of the working medium in the form of sharp steam and an expansion machine, with an electric generator connected to the output shaft, the output of the source of sharp steam in communication with the input of the expansion machine, equipped with a condensing device, a condensate pump connected in series, a heater, a deaerator and a feed pump, and the expansion machine is implemented as a steam screw machine using three wet

MraCFOlK 9/00,13/00 MraCFOlK 9 / 00.13 / 00

пар, при этом выход питательного иасоса сообщен с источником острого пара, а вход конденсациоиного устройства сообщен с выходом пара из расширительной машины.steam, while the output of the nutrient pump is in communication with a source of sharp steam, and the input of the condensation device is connected with the output of steam from the expansion machine.

Кроме этого, средой для приготовления пара может служить вода, не подвергнутая химической обработке.In addition, water that has not been chemically treated can serve as a medium for cooking steam.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема тепловой электростанций.In FIG. 1 shows a schematic diagram of a thermal power plant.

На фиг. 2 - P-V диаграмма рабочего процесса ПВМ.In FIG. 2 - P-V diagram of the FDA workflow.

Тепловая электростанция малой мощности, содержит источник 1 (фигЛ) рабочей среды, в качестве которой используется острый влажный пар.A low-power thermal power plant contains a source 1 (figL) of a working medium, which uses sharp wet steam.

В качестве источника 1 может быть использован парогенератор, например без пароперегревателя, поскольку для работы установки применяют влажный пар. Выход источника 1 рабочей среды сообщен посредством линии подачи 2, оборудованной управляемым регулятором 3 подачи пара, с входом паровой винтовой машины 4, сообщенной своим выходом с линией 5 возврата конденсата. ПВМ 4 - содержит ведущий и ведомый роторы в виде шнеков, имеющие соответственно четыре выпуклых и шесть вогнутых зубов. Роторы находятся в зацеплении и имеют шестерни связи (на чертежах не показаны), благодаря которым исключается взаимное касание роторов во время работы.As a source 1, a steam generator can be used, for example, without a superheater, since wet steam is used for the operation of the installation. The output of the source 1 of the working medium is communicated by means of a supply line 2 equipped with a controlled steam supply regulator 3, with the input of a steam screw machine 4, connected by its output to the condensate return line 5. FDA 4 - contains the leading and driven rotors in the form of screws having four convex and six concave teeth, respectively. The rotors are meshed and have communication gears (not shown in the drawings), due to which mutual contact of the rotors during operation is excluded.

В линии 5 возврата конденсата последовательно установлены конденсационное устройство 6, конденсатный насос 7, подогреватель S, деаэратор 9 и питательный насос 10, при этом выход последнего сообщен с источником 1 острого влажного пара, а вход конденсационного устройства 6 сообщен с выходом пара из ПВМ 4.In the condensate return line 5, a condensation device 6, a condensate pump 7, a heater S, a deaerator 9 and a feed pump 10 are sequentially installed, while the output of the latter is connected to the source 1 of sharp wet steam, and the input of the condensation device 6 is connected to the steam output from the FDA 4.

Кроме этого, установка может быть снабжена конденсатным баком 11, позволяющим осуществлять подпитку системы рабочей средой. С целью отвода пара потребителю ПВМ 4 вьшолнена с дополнительным каналом 12, расположенным на корпусе машины между входом и выходом машины и сообщенным с потребителем 13.In addition, the installation can be equipped with a condensate tank 11, allowing the system to be fed with a working medium. In order to divert the steam to the consumer, the FDA 4 is executed with an additional channel 12 located on the machine body between the inlet and outlet of the machine and communicated with the consumer 13.

Подогрев конденсата в линии возврата конденсата может осуществляться паром из редукциошю-охладительного устройства 14 или из дополнительного канала 12. Для эффективности работы конденсационного устройства 6 оно снабжено рециркуляционным насосом 15.Condensate heating in the condensate return line can be carried out by steam from a reduction-cooling device 14 or from an additional channel 12. For the efficiency of the condensing device 6 it is equipped with a recirculation pump 15.

Работа тепловой электростанции происходит следующим образом. Источник 1 генерирует острый пар с давлением, например атм. Острый пар через управляемый регулятор- заслонку 3 поступает через впускные окна, расположенные в корпусе ПВМ с одного торца роторов. После заполнения очередной винтовой канавки междуThe operation of a thermal power plant is as follows. Source 1 generates sharp steam with pressure, for example atm. Acute steam through a controlled regulator-damper 3 enters through inlets located in the FDA housing from one end of the rotors. After filling the next helical groove between

зубами 1ФОИСХОДИТ отсечка пара, и при дальнейшем вращении роторов в канавке происходит объемное расширение порции пара с геометрической степенью расппфения 8, например , равной . В момент окончания расширения давления пара в ПВМ 4 геометрическая степень расширения составляет (фиг.2) атм. При открытии вьшускного канала ПВМ 4 давление пара стравливается с PC до давления Pk в конденсационном устройстве б, которое меньше атмосферного. Рабочий процесс ПВМ 4 в этом случае соответствует циклу Маера (фиг.2) с конденсацией пара.With teeth 1, the steam is cut off, and with further rotation of the rotors in the groove, a volume expansion of the portion of steam occurs with a geometric degree of expansion 8, for example, equal. At the end of the expansion of the vapor pressure in the FDA 4, the geometric degree of expansion is (Fig. 2) atm. When opening the inlet duct of the FDA 4, the vapor pressure is vented from PC to a pressure Pk in the condensation device b, which is less than atmospheric. The workflow of FDA 4 in this case corresponds to the Maer cycle (figure 2) with steam condensation.

Попадая в конденсационное устройство 6, пар конденсируется с понижением давления Pk ниже атмосферного до значений Pk 0.03...0.6 атм. Из термодинамики известно, что работа цикла паровой машины в этом случае равна численно плошади фигуры abcdea (фиг.2). Если бь1 конденсационное устройство 6 отсутствовало, и вьшуск пара происходил бы в атмосферу, то давление Pk равнялось бы атмосферному, и работа цикла уменьшилась бы на величину заштрихованной плошади фигуры gfdeg (фиг.2).Once in the condensation device 6, the steam condenses with a decrease in pressure Pk below atmospheric to values Pk 0.03 ... 0.6 atm. From thermodynamics it is known that the operation of the steam engine cycle in this case is numerically equal to the area of the figure abcdea (figure 2). If there was no condensation device 6, and the vapor escaped into the atmosphere, then the pressure Pk would be equal to atmospheric, and the work of the cycle would decrease by the value of the hatched area of the figure gfdeg (figure 2).

Теплота пара из конденсационного устройства 6 уносится водой под действием рециркуляционного насоса 15. Образовавшийся в конденсационном устройстве 6 конденсат под действием конденсатного насоса 7 поступает сначала в подогреватель 8 конденсата, затем в деаэратор 9, затем под давлением - в источник 1 рабочей среды. Учитьшая, что часть воды в цикле теряется, то недостающее количество воды поступает в систему из конденсатного бака 11.The heat of steam from the condensing device 6 is carried away by water under the action of the recirculation pump 15. The condensate formed in the condensing device 6 under the action of the condensate pump 7 is first supplied to the condensate heater 8, then to the deaerator 9, then under pressure to the source 1 of the working medium. Having learned that part of the water in the cycle is lost, the missing amount of water enters the system from the condensate tank 11.

В процессе расширения в ПВМ 4 часть пара в случае необходимости через дополнительный канал 12 может отводится потребителю 13. Канал 12 находится в боковой стенке корпуса винтов и соединяется с внутренней полостью винтов (на чертежах не показано). Пар, попадающий в канал 12 имеет промежуточное давление Р пбора причем РЬ Ротбора PC, где РЬ - давление пара на выходе ПВМ 4. Наличие дополнительного канала 12 отбора пара в ПВМ 4 позволяет в ряде случаев удовлетворить потребности потребителя 13 паром нужного давления.In the process of expansion in FDA 4, if necessary, part of the steam can be diverted to the consumer 13 through an additional channel 12. Channel 12 is located in the side wall of the screw housing and is connected to the internal cavity of the screws (not shown in the drawings). The steam entering the channel 12 has an intermediate pressure P of the intake, and Rb of the Rotor PC, where Pb is the steam pressure at the exit of the FDA 4. The presence of an additional channel 12 of the steam extraction in the FDA 4 allows in some cases to satisfy the needs of the consumer 13 with the desired pressure steam.

С целью снижения энергетических затрат, связанных с термоподготовкой рабочей среды, в качестве теплоносителя дня подогрева конденсата в деаэраторе 9 и подогревателе 8, а также для подогрева воды, предназначенного для приготовления рабочей среды, применяют пар, подаваемый через редукционно-охладительное устройство 14 или из дополнительного канала 12 отбора пара. Однако, рабочая среда, поступающая в ПВМ 4, не должна бьпъ перегретой. Это обусловлено тем, что её температура при заданном давлении РЬ на входе в ПВМ 4, должна быть минимальной и, тем самьш, не вызывать чрезмерного температурного расширения деталей ПВМ 4 и выхода её из строя ввиду заклинивания её роторов. Кроме того, влажный пар способствует повышению КПД паровой винтовой машины 4.In order to reduce the energy costs associated with the thermal treatment of the working medium, steam supplied through a reduction-cooling device 14 or from an additional channel 12 selection of steam. However, the working environment entering the FDA 4 should not be overheated. This is due to the fact that its temperature at a given pressure Pb at the inlet to the FDA 4 should be minimal and, therefore, should not cause excessive temperature expansion of the FDA 4 parts and its failure due to jamming of its rotors. In addition, wet steam improves the efficiency of the steam screw machine 4.

Применяемая конструкция тепловой электростанции позволяет использовать не очищенную воду, в том числе природную воду. Конструкция ПВМ позволяет использовать в качестве воды, гфедназначенной для приготовления пара, без опасения отложения солей на роторах. Кроме этого, образующаяся в процессе расппфения вода, затекает в зазоры между роторами и корпусом ПВМ 4 и уменьшает утечки пара, повьш1ая тем самьш КДЦ.The applied design of the thermal power plant allows the use of untreated water, including natural water. The design of FDA allows you to use it as water intended for the preparation of steam, without fear of salt deposits on the rotors. In addition, the water generated during the decomposition process flows into the gaps between the rotors and the housing of the FDA 4 and reduces the steam leakage, which is thereby increased by the CDC itself.

Таким образом проявляемые предлагаемой тепловой электростанцией свойства способствуют повьппению её КПД в широком диапазоне режимов работы ПВМ. Кроме того энергетическая установка обладает высокой эксплуатационной надежностью, в частности возможное попадание в проточную часть продуктов коррозии и других твердых частиц не приводит к заклиниванию или разрушению деталей ПВМ. Машина нечувствительна к наличию конденсата в паре. При возможном разгоне роторов отсутствует риск её разрушения, а вращение их в противоположные стороны исключает силовое воздействие ПВМ на фундамент. Применение установки позволяет повысить ресурс ввиду отсутствия эрозионного и механического износа винтовых роторов и невысокой частоты вращения.Thus, the properties shown by the proposed thermal power plant contribute to its efficiency in a wide range of FDA operation modes. In addition, the power plant has high operational reliability, in particular, possible ingress of corrosion products and other solid particles into the flow part does not lead to jamming or destruction of FDA parts. The machine is insensitive to condensation in the steam. With the possible acceleration of the rotors, there is no risk of its destruction, and their rotation in opposite directions eliminates the force impact of the FDA on the foundation. The use of the installation allows to increase the resource due to the lack of erosion and mechanical wear of screw rotors and a low speed.

Полезная модель соответствует условию охраноспособности промьшшенная применимость, поскольку осуществимо с использованием существующих средств производства и с использованием известных технологий.The utility model meets the eligibility condition of industrial applicability, since it is feasible using existing means of production and using well-known technologies.

Применение предложенной тепловой электростанции, обладающей малым весом и габаритами, обеспечивает повышение выходной электрической мощности. Кроме этого, установка обладает повьппенным КПД, эксплуатационной надежностью и долговечностью независимо от качества воды, применяемой для производства рабочей среды.The application of the proposed thermal power plant, which has a low weight and dimensions, provides an increase in the output electric power. In addition, the installation has improved efficiency, operational reliability and durability, regardless of the quality of the water used to produce the working environment.

Claims

1. Thermal power plant containing a source of the working medium in the form of sharp steam and an expansion machine, with an output shaft of which an electric generator is connected, and the output of the source of sharp steam is connected to the input of the expansion machine, characterized in that it is equipped with a condensing device, a condensate pump, a heater connected in series , deaerator and feed pump, the expansion machine is made in the form of a steam screw machine, and the source is an acute wet steam generator, using used as a working medium for a steam screw machine, while the output of the feed pump is communicated with a steam generator of wet wet steam, and the input of the condensing device is connected with the output of steam from the steam screw machine.

2. The power plant according to claim 1, characterized in that the medium for the preparation of steam is water, not subjected to chemical treatment.