WO2015187064A2

WO2015187064A2 - Всережимная парогазовая установка

Info

Publication number: WO2015187064A2
Application number: PCT/RU2015/000418
Authority: WO
Inventors: Максим Юрьевич АЛТУХОВ; Павел Андреевич БЕРЕЗИНЕЦ; Андрей Михайлович БОЧАРОВ; Владислав Фролович ГУТОРОВ; Александр Георгиевич ЗАРЕВСКИЙ; Ирина Николаевна КРЫЛОВА; Игорь Анатольевич ЛОБАЧ; Вероника Николаевна МАРКИНА; Игорь Иванович ПУШКАРЕВ; Галина Евгеньевна ТЕРЁШИНА; Петр Петрович ТРУСЕНКОВ; Анатолий Григорьевич ТУМАНОВСКИЙ
Original assignee: Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ"
Priority date: 2014-06-04
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2015-12-10
Also published as: WO2015187064A3

Abstract

Изобретение предназначено для использования на электрических станциях с теплофикационными установками. Схема комбинированной парогазовой установки может быть также применена при реконструкции устаревших ТЭЦ и на вновь строящихся автономных источниках тепло- и электроснабжения. Теплофикационная парогазовая энергетическая установка содержит по меньшей мере одну газовую турбину, в выхлопном газовом тракте которой установлен котел-утилизатор, устройство для дополнительного сжигания топлива вне камеры сгорания газовой турбины, по меньшей мере одну паровую турбину, подключенную к по меньшей мере одному котлу-утилизатору, а также газовый подогреватель конденсата паровой турбины, установленный в газоходе указанного выхлопного газового тракта за каждым котлом-утилизатором. Отличие: устройство для дополнительного сжигания топлива выполнено в виде двух камер сгорания, одна из которых установлена в газоходе на входе в котел-утилизатор, а вторая - в газоходе после котла-утилизатора перед газовым подогревателем конденсата. Установка может работать в трех режимах: в базовом режиме, в режиме снятия пиковых нагрузок, в режиме частичной нагрузки. Изобретение позволяет повысить маневренность, экономичность и надежность в работе ПТУ.

Description

ВСЕРЕЖИМНАЯ ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА

Область техники

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использова- но на электрических станциях с теплофикационными установками.

Предшествующий уровень техники

Известна парогазовая установка (ПТУ) ("Энергомашиностроение", 1978, N 4, с. 5-7) с высокотемпературной газовой турбиной (ГТ), в которой генерация пара осуществляется как за счет теплоты отходящих газов после турбины, так и за счет подачи топлива в дополнительную камеру сгорания (КС). Для охлаждения проточной части ГТ часть пара отбирается из соответствующей по давлению ступени паровой турбины (ПТ). Пройдя охлаждающий тракт ГТ, пар смешивается с основным потоком пара в камере смешения, установ- ленной между цилиндром высокого давления и цилиндром низкого давления ПТ. Указанная схема не позволяет в широком диапазоне регулировать как тепловую, так и электрическую мощность, так как в дополнительную КС вводится лишь небольшая масса топлива.

Раскрытие изобретения

Техническими результатами настоящего изобретения являются повышение маневренности ПТУ при выработке как тепловой, так и электрической энер- гии, а также повышение экономичности ПТУ.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в теплофикацион- ной парогазовой энергетической установке, содержащей по меньшей мере одну ГТ, в выхлопном газовом тракте которой установлен котел-утилизатор (КУ), устройство для дополнительного сжигания топлива вне КС газовой турбины, по меньшей мере одну ПТ, подключенную к по меньшей мере од- ному КУ, а также газовый подогреватель конденсата (ГПК) паровой турбины, установленный в газоходе указанного выхлопного газового тракта за каждым КУ согласно изобретению устройство для дополнительного сжигания топли- ва выполнено в виде двух КС, одна из которых установлена в газоходе на входе в КУ, а вторая - в газоходе после КУ перед ГПК.

Пароперегреватель связан трубопроводом с входом ПТ, выход которой со- единен с теплофикационной установкой и конденсатором.

Причинно-следственная связь между отличительными признаками изобрете- ния и достигаемыми техническими результатами состоит в следующем.

Всережимность ПТУ обеспечивается независимым регулированием электри- ческой мощности и отпуском тепловой энергии, возможностью глубокой разгрузки по электрической мощности ( до 25-30 % от номинального значе- ния) и нагружением до пикового значения (120 % от номинального значе- ния), возможностью изменения при этом отпуска тепла в соответствии с гра- фиком отопительной нагрузки (от пикового значения до её отсутствия). Эта проблема решается применением одно- или двухступенчатого сжигания до- полнительного топлива в КС КУ. Перед КУ установлена КС первой ступени, а перед ГПК - КС второй ступени.

Отсутствие жесткой связи между отпуском тепла и электроэнергии допускает участие ПТУ в регулировании частоты и мощности в энергосистеме.

Технические преимущества предлагаемой ПТУ по сравнению с известными заключается в том, что установка имеет высокую маневренность при выра- ботке как тепловой, так и электрической энергии, так как способна работать в трех режимах:

- в базовом;

- в режиме снятия пиковых нагрузок;

- в режиме частичной нагрузки. Схема КУ с камерами дополнительного сжигания топлива - КС до котла и КС после котла перед ГПК - позволяет значительно поднять температуру га- зов в тракте котла, оптимизировать различные режимы работы ГТУ и паро- вой турбины и повысить в целом экономичность ПТУ при работе на всех режимах.

Краткое описание фигур чертежа На чертеже изображена принципиальная схема ПТУ.

Подробное описание изобретения

Выхлопные газы ГТ 1 поступают в КУ 2 и последовательно проходят паро- перегреватель высокого давления (ПеВД), испаритель высокого давления (ИВД), экономайзер высокого давления (ЭВД), перегреватель низкого давле- ния (ПеНД), испаритель низкого давления (ИНД), газовый подогреватель конденсата (ГПК), после которого выбрасываются в атмосферу. В КУ преду- сматривается устройство для дополнительного сжигания топлива в потоке выхлопных газов ГТУ, выполненное в виде двух камер - КС-1 и КС-2 (две ступени дополнительного сжигания). Камера КС-1 расположена на входе в КУ перед ПеВД, вторая камера КС-2 расположена в основном газоходе после КУ перед ГПК 3. Камера КС-1 предназначена для повышения параметров вырабатываемого пара, камера КС-2 - для увеличения тепловой нагрузки во- до-водяного теплообменника (ВВТО) 8 и отпуска тепла внешним потребите- лям. Пар высокого и низкого давления из КУ поступает в ПТ 4. Конденсаци- онная установка, предназначенная для конденсации отработавшего пара, со- стоит из конденсатора 5, вакуумного насоса (ВН), конденсатных насосов (КН) и вакуумного деаэратора (ВД) 6. Конденсат с помощью КН через ВД подаётся непосредственно в ГПК. Для исключения кислородной коррозии последних рядов труб ГПК температура конденсата перед ним поддержива- ется не ниже 60°С посредством ВД или рециркуляционных насосов (РН) 7.

з После ГПК конденсат направляется в барабан низкого давления (БНД), кото- рый имеет встроенное деаэрационное устройство, испаряется в ИНД, а полу- ченный пар затем перегревается в ПеНД и направляется в ПТ 4. Питательная вода из барабана низкого давления питательными насосами ПН высокого давления подается в ЭВД, где подогревается, а затем поступает в барабан вы- сокого давления БВД. После БВД вода испаряется в ИВД, полученный пар перегревается в ПеВД и направляется в ПТ 4. Теплофикационная установка состоит из парового бойлера, подключенного к теплофикационному отбору ПТ, и ВВТО, находящегося в линии рециркуляции ГПК.

Рассмотрим основные режимы работы теплофикационной парогазовой энер- гетической установки.

Базовый режим

Наиболее экономичными режимами работы ПТУ являются режимы без до- полнительного сжигания топлива в КС- 1 и КС-2. Электрическая мощность в этом случае изменяется нагрузкой ГТУ и ПТ, а отпуск тепла - изменением расхода пара в отопительный отбор и расхода конденсата через ВВТО.

Режим снятия пиковых нагрузок

Максимальная электрическая мощность достигается при сжигании дополни- тельного топлива в КС первой ступени, отпуск тепла при этом обеспечивает- ся, как и в предыдущем случае, изменением расхода пара в отопительный от- бор и расхода конденсата через ВВТО. Увеличение отпуска тепла может до- стигаться при сжигании дополнительного топлива в КС второй ступени и со- ответствующем увеличении расхода воды через ВВТО.

Режим частичной нагрузки

Предельный отпуск тепла и минимальная электрическая мощность обеспечи- ваются при включенных обеих камерах сжигания дополнительного топлива и отключении ПТ. В этом случае весь расход пара, вырабатываемый в КУ, ис- пользуется в подогревателе сетевой воды, а через ВВТО прокачивается симальный расход воды.

Claims

Формула изобретения

Теплофикационная парогазовая энергетическая установка, содержащая по меньшей мере одну газовую турбину, в выхлопном газовом тракте которой установлен котел-утилизатор, устройство для дополнительного сжигания топлива вне камеры сгорания газовой турбины, по меньшей мере одну паро- вую турбину, подключенную к по меньшей мере одному котлу-утилизатору, а также газовый подогреватель конденсата паровой турбины, установленный в газоходе указанного выхлопного газового тракта за каждым котлом- утилизатором, отличающаяся тем, что устройство для дополнительного сжигания топлива выполнено в виде двух камер сгорания, одна из которых установлена в газоходе на входе в котел-утилизатор, а вторая - в газоходе после котла-утилизатора перед газовым подогревателем конденсата.