×
20.11.2015
216.013.932a

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ, ВЫРАБАТЫВАЕМОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИЕЙ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на тепловых электрических станциях для дополнительной выработки электрической энергии за счет утилизации высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора. Пар отопительных параметров из отборов паровой турбины поступает в паровое пространство верхнего и нижнего сетевых подогревателей, а отработавший пар поступает из паровой турбины в паровое пространство конденсатора паровой турбины и конденсируется на поверхности конденсаторных трубок, при этом конденсат направляют в систему регенерации. Утилизацию высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора осуществляют при помощи теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина. Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного действия тепловых электрических станций за счет дополнительной выработки электрической энергии. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на тепловых электрических станциях (ТЭС) при утилизации высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора для дополнительной выработки электрической энергии.

Аналогом является способ работы тепловой электрической станции, по которому весь поток обратной сетевой воды, возвращаемый от потребителей, нагревают паром отборов турбины в нижнем и в верхнем сетевых подогревателях, а также в конденсаторе теплонасосной установки теплотой, отведенной от обратной сетевой воды в испарителе теплонасосной установки, после чего направляют потребителям, при этом весь поток сетевой воды последовательно нагревают в нижнем сетевом подогревателе, конденсаторе теплонасосной установки и верхнем сетевом подогревателе (патент RU №2275512, МПК F01K 17/02, 27.04.2006).

Прототипом является способ работы тепловой электрической станции, содержащей теплофикационную турбину с отопительными отборами пара, подающий и обратный трубопроводы теплосети, сетевые подогреватели, включенные по нагреваемой среде между подающим и обратным трубопроводами теплосети и подключенные по греющей среде к отопительным отборам, теплонасосную установку с испарителем, включенным в обратный трубопровод теплосети, и конденсатором, при этом конденсатор теплонасосной установки включен в подающий трубопровод теплосети после сетевых подогревателей (патент RU №2269014, МПК F01K 17/02, 27.01.2006).

В известном способе возвращаемая от потребителей по обратному трубопроводу теплосети сетевая вода подается сетевым насосом в испаритель теплонасосной установки, где отдает часть теплоты хладагенту теплонасосной установки и охлаждается, затем сетевая вода поступает в сетевые подогреватели, где нагревается паром отопительных отборов турбины. Перед подачей потребителям сетевая вода дополнительно нагревается в конденсаторе теплонасосной установки за счет теплоты хладагента, циркулирующего в контуре теплонасосной установки. Благодаря последовательному включению испарителя теплонасосной установки в обратный трубопровод теплосети до сетевых подогревателей, а конденсатора в подающий трубопровод теплосети после сетевых подогревателей достигается максимальное охлаждение обратной сетевой воды.

Таким образом, в известном способе работы тепловой электрической станции, включающем направление пара отопительных параметров из отборов паровой турбины в паровое пространство верхнего и нижнего сетевых подогревателей, связанных с подающим и обратным трубопроводами сетевой воды, а отработавший пар из паровой турбины направляют в паровое пространство конденсатора паровой турбины для конденсации на поверхности конденсаторных трубок, при этом полученный конденсат с помощью конденсатного насоса конденсатора паровой турбины направляют в систему регенерации.

Основным недостатком аналога и прототипа является относительно низкий коэффициент полезного действия ТЭС по выработке электрической энергии, обусловленный затратами электрической мощности на привод теплонасосной установки.

Задачей изобретения является разработка способа утилизации теплоты ТЭС, в котором устранены указанные недостатки аналога и прототипа.

Техническим результатом является повышение коэффициента полезного действия ТЭС за счет исключения затрат электрической мощности на привод теплонасосной установки и дополнительной выработки электрической энергии.

Технический результат достигается тем, что в способе утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией, включающем направление пара отопительных параметров из отборов паровой турбины в паровое пространство верхнего и нижнего сетевых подогревателей, связанных с подающим и обратным трубопроводами сетевой воды, а отработавший пар из паровой турбины направляют в паровое пространство конденсатора паровой турбины для конденсации на поверхности конденсаторных трубок, при этом полученный конденсат с помощью конденсатного насоса конденсатора паровой турбины направляют в систему регенерации, согласно настоящему изобретению, дополнительно используют конденсационную установку, состоящую из последовательно соединенных паровой турбины с производственным отбором пара и с электрогенератором, конденсатора и конденсатного насоса, при этом дополнительно осуществляют утилизацию высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора при помощи теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина, в котором в качестве охлаждающей жидкости используют низкокипящее рабочее тело, циркулирующее в замкнутом контуре, и который состоит из последовательно соединенных турбодетандера с электрогенератором, теплообменника-конденсатора и конденсатного насоса, при этом низкокипящее рабочее тело сжимают в конденсатном насосе теплового двигателя, испаряют и перегревают в конденсаторе паровой турбины с производственным отбором пара, расширяют в турбодетандере теплового двигателя и конденсируют в теплообменнике-конденсаторе теплового двигателя с помощью сетевой воды из верхнего сетевого подогревателя.

В качестве низкокипящего рабочего тела используют сжиженный этанол C2H6O.

Таким образом, технический результат достигается за счет утилизации высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора из паровой турбины с производственным отбором пара для дополнительной выработки электрической энергии, которую осуществляют путем нагрева и испарения в конденсаторе паровой турбины с производственным отбором пара низкокипящего рабочего тела (сжиженного этанола C2H6O) теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой представлена предлагаемая тепловая электрическая станция, имеющая тепловой двигатель с теплообменником-конденсатором и конденсационную установку.

На фиг.1 цифрами обозначены:

1 - паровая турбина,

2 - конденсатор паровой турбины,

3 - конденсатный насос конденсатора паровой турбины,

4 - основной электрогенератор,

5 - тепловой двигатель с замкнутым контуром циркуляции,

6 - турбодетандер,

7 - электрогенератор,

8 - теплообменник-конденсатор,

9 - конденсатный насос,

10 - верхний сетевой подогреватель,

11 - нижний сетевой подогреватель,

12 - подающий трубопровод сетевой воды,

13 - обратный трубопровод сетевой воды,

14 - конденсационная установка,

15 - паровая турбина с производственным отбором пара,

16 - электрогенератор паровой турбины с производственным отбором пара,

17 - конденсатор паровой турбины с производственным отбором пара,

18 - конденсатный насос конденсатора паровой турбины с производственным отбором пара.

Тепловая электрическая станция включает последовательно соединенные паровую турбину 1, конденсатор 2 паровой турбины и конденсатный насос 3 конденсатора паровой турбины, а также основной электрогенератор 4, соединенный с паровой турбиной 1, которая соединена по греющей среде с верхним 10 и нижним 11 сетевыми подогревателями, включенными по нагреваемой среде между подающим 12 и обратным 13 трубопроводами сетевой воды.

В тепловую электрическую станцию введены конденсационная установка 14 и тепловой двигатель 5 с замкнутым контуром циркуляции, работающий по органическому циклу Ренкина.

Конденсационная установка 14 содержит последовательно соединенные паровую турбину 15 с производственным отбором пара, имеющую электрогенератор 16, конденсатор 17 паровой турбины с производственным отбором пара и конденсатный насос 18 конденсатора паровой турбины с производственным отбором пара.

Замкнутый контур циркуляции теплового двигателя 5 выполнен в виде контура с низкокипящим рабочим телом, содержащим турбодетандер 6 с электрогенератором 7, теплообменник-конденсатор 8, включенный по нагреваемой среде в подающий трубопровод 12 сетевой воды после верхнего сетевого подогревателя 10, и конденсатный насос 9, причем выход конденсатного насоса 9 соединен по нагреваемой среде с входом конденсатора 17 паровой турбины с производственным отбором пара, выход конденсатора 17 паровой турбины с производственным отбором пара соединен по нагреваемой среде с входом турбодетандера 6, выход турбодетандера 6 соединен по греющей среде с теплообменником-конденсатором 8, выход которого соединен по нагреваемой среде с входом конденсатного насоса 9, образуя замкнутый контур охлаждения.

Способ утилизации тепловой энергии, вырабатываемой тепловой электрической станцией, осуществляют следующим образом.

Способ включает в себя направление пара отопительных параметров из отборов паровой турбины 1 в паровое пространство верхнего 10 и нижнего 11 сетевых подогревателей, связанных с подающим 12 и обратным 13 трубопроводами сетевой воды, а отработавший пар из паровой турбины 1 направляют в паровое пространство конденсатора 2 паровой турбины 1 для конденсации на поверхности конденсаторных трубок, при этом полученный конденсат с помощью конденсатного насоса 3 конденсатора паровой турбины 1 направляют в систему регенерации.

Отличием предлагаемого способа является то, что дополнительно используют конденсационную установку 14, состоящую из последовательно соединенных паровой турбины 15 с производственным отбором пара и с электрогенератором 16, конденсатора 17 и конденсатного насоса 18, при этом дополнительно осуществляют утилизацию высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора при помощи теплового двигателя 5 с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина, в котором в качестве охлаждающей жидкости используют низкокипящее рабочее тело, циркулирующее в замкнутом контуре, и который состоит из последовательно соединенных турбодетандера 6 с электрогенератором 7, теплообменника-конденсатора 8 и конденсатного насоса 9, при этом низкокипящее рабочее тело сжимают в конденсатном насосе 9 теплового двигателя 5, испаряют и перегревают в конденсаторе 17 паровой турбины 15 с производственным отбором пара, расширяют в турбодетандере 6 теплового двигателя и конденсируют в теплообменнике-конденсаторе 8 теплового двигателя с помощью сетевой воды из верхнего 10 сетевого подогревателя.

В качестве низкокипящего рабочего тела используют сжиженный этанол C2H6O.

Пример конкретного выполнения

Отработавший пар, поступающий из паровой турбины 1 в паровое пространство конденсатора 2, конденсируется на поверхности конденсаторных трубок. При этом образующийся конденсат с помощью конденсатного насоса 3 конденсатора паровой турбины направляют в систему регенерации. Мощность паровой турбины 1 передается соединенному на одном валу основному электрогенератору 4.

Пар, поступающий из отопительных отборов паровой турбины 1 в паровое пространство верхнего 10 и нижнего 11 сетевых подогревателей, конденсируется на поверхности подогреваемых трубок, внутри которых протекает сетевая вода.

Преобразование высокопотенциальной тепловой энергии пара производственного отбора из паровой турбины 15 в механическую и, далее, в электрическую происходит в замкнутом контуре циркуляции теплового двигателя 5, работающего по органическому циклу Ренкина.

Таким образом, утилизацию высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора из паровой турбины 15 с производственным отбором пара осуществляют путем нагрева в конденсаторе 17 паровой турбины с производственным отбором пара низкокипящего рабочего тела (сжиженного этанола C2H6O) теплового двигателя 5 с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина.

Весь процесс начинается с сжатия в конденсатном насосе 9 сжиженного этанола C2H6O, который направляют на испарение и перегрев в конденсатор 17 паровой турбины с производственным отбором пара, куда поступает пар производственного отбора из паровой турбины 15 при температуре около 573 K.

Пар, поступающий из производственного отбора паровой турбины 15 в паровое пространство конденсатора 17, конденсируется на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость (сжиженный этанол C2H6O). Мощность паровой турбины 15 передается соединенному на одном валу основному электрогенератору 16.

Конденсация пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования, которая отводится при помощи охлаждающей жидкости. Образующийся конденсат с помощью конденсатного насоса 18 конденсатора паровой турбины с производственным отбором пара направляют в систему регенерации.

В процессе конденсации пара производственного отбора в конденсаторе 17 паровой турбины происходит нагрев сжиженного этанола C2H6O свыше критической температуры 513,9 K, при котором происходит его интенсивное испарение, и дальнейший его перегрев до сверхкритической температуры от 513,9 K до 550 K при сверхкритическом давлении от 6,148 МПа до 9,3 МПа. Далее перегретый газообразный этанол C2H6O направляют на расширение в турбодетандер 6.

Процесс настроен таким образом, что в турбодетандере 6 не происходит конденсации газообразного этанола C2H6O в ходе срабатывания теплоперепада. Мощность турбодетандера 6 передается соединенному на одном валу электрогенератору 7. На выходе из турбодетандера 6 газообразный этанол C2H6O имеет температуру около 404,71 K с влажностью, не превышающей 12% при давлении 0,6 МПа.

Далее, при снижении температуры газообразного этанола C2H6O происходит его сжижение в теплообменнике-конденсаторе 8, охлаждаемого сетевой водой из верхнего сетевого подогревателя 10 в температурном диапазоне от 343,15 K до 363,15 K.

При этом сетевая вода перед подачей потребителям дополнительно нагревается в теплообменнике-конденсаторе 8 теплового двигателя за счет выделяемой теплоты в процессе конденсации газообразного этанола C2H6O, циркулирующего в замкнутом контуре теплового двигателя 5.

После теплообменника-конденсатора 8 в сжиженном состоянии этанол C2H6O направляют для сжатия в конденсатный насос 9 теплового двигателя 5.

Далее органический цикл Ренкина на основе низкокипящего рабочего тела повторяется.

Использование предлагаемого способа работы тепловой электрической станции позволит, по сравнению с прототипом, повысить коэффициент полезного действия ТЭС за счет утилизации высокопотенциальной теплоты пара производственного отбора для дополнительной выработки электрической энергии.


СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ, ВЫРАБАТЫВАЕМОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИЕЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 11-20 из 164.
27.12.2013
№216.012.9189

Способ голографической визуализации обтекания движущегося тела

Способ реализуют посредством двухлучевого интерферометра с оптической системой для формирования опорного и объектного пучков, системой зеркал, установленных вдоль опорной и объектной ветвей, рабочей зоной, проекционным объективом и узлом регистрации голограммы. Голограмму регистрируют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502950
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.01.2014
№216.012.957f

Способ определения места повреждения на линиях электропередачи по спектру переходного процесса

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано в устройствах защиты для определения дальности до места повреждения в трехфазных распределительных сетях среднего класса напряжений с изолированной, компенсированной или заземленной через резистор нейтралью....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503965
Дата охранного документа: 10.01.2014
27.01.2014
№216.012.9d16

Регулируемое акустоэлектронное устройство

Изобретение относится к области акустоэлектроники и может быть использовано в составе регулируемых устройств, а именно регулируемой ультразвуковой линии задержки в частотном диапазоне 10-1000 МГц с применением в различных радиоэлектронных системах обработки информации. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505920
Дата охранного документа: 27.01.2014
27.02.2014
№216.012.a731

Теплообменная труба

Предлагаемое изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на транспорте, в химической технологии и других отраслях техники. В теплообменной трубе, канал которой выполнен с выступами и канавками, согласно заявляемому изобретению, канал образован гладкими участками трубы и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508516
Дата охранного документа: 27.02.2014
10.04.2014
№216.012.b0d0

Цифроаналоговый преобразователь

Изобретение относится к области электроники, а именно к цифроаналоговым преобразователям. Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение быстродействия цифроаналогового преобразователя при сохранении точности преобразования за счет формирования двухполярного выходного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510979
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b3f2

Горелка для сжигания газа

Изобретение относится к технологии сжигания газообразного топлива в топках котлов и печах. Задачей изобретения является повышение качества сжигания топлива на всех режимах работы горелки. Технический результат достигается тем, что в горелку для сжигания газа, содержащую цилиндрический корпус,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511783
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b43c

Теплообменная труба

Предлагаемое изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на транспорте, в химической технологии и других отраслях техники. В теплообменной трубе канал образован гладкими участками трубы и выступами, при этом выступы выполнены с дополнительным интенсификатором...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511859
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b497

Газотурбинный двигатель со свободнопоршневым генератором газа

Газотурбинный двигатель со свободнопоршневым генератором газа (СПГГ) состоит из связанных между собой СПГГ, газосборника и газовой турбины. СПГГ содержит рабочий цилиндр двигателя, рабочие поршни двигателя, поршни компрессора, синхронизирующий механизм движения рабочих поршней двигателя и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511952
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.05.2014
№216.012.c0d9

Способ измерения пористости хлебобулочного изделия и устройство для осуществления

Изобретение относится к области технологического контроля пористости хлебобулочных изделий в процессе их производства и может быть использовано при отработке оптимального режима технологии получения заданной пористости в цеховых лабораторных условиях. В способе измерения пористости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515118
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c0dc

Способ определения допустимых величины и длительности перегрузки силового маслонаполненного трансформаторного оборудования

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к автоматизированным системам управления и диагностики трансформаторного оборудования электрических подстанций. Технический результат: повышение эксплуатационной надежности трансформаторного оборудования за счет более достоверного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515121
Дата охранного документа: 10.05.2014
Показаны записи 11-20 из 179.
27.05.2013
№216.012.442d

Алюмокремниевый флокулянт

Изобретение может быть использовано для осветления природной воды в теплоэнергетике. Кремнийорганическая жидкость «Силор» образуется в процессе химической деструкции отходов кремнийорганических резиновых смесей и изделий на основе силиконовых каучуков. Кремнийорганическую жидкость «Силор»...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483030
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.454a

Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов

Изобретение относится к области электроизмерительной. Осуществляют пассивный прием электромагнитным и акустическим приемниками одновременно электромагнитного и акустического излучений от частичных разрядов, индикацию и совместную компьютерную обработку сигналов, согласно предлагаемому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483315
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.45cc

Система беспроводной атмосферной оптической связи на объектах с высоким уровнем электромагнитных помех

Изобретение относится к области оптической связи, в частности к атмосферным системам передачи информации. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости и вероятности гарантированной связи на объектах, имеющих высокий уровень помех и шумов, как в радиодиапазоне, так и в оптической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483445
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.06.2013
№216.012.492c

Гидравлический таран

Изобретение относится к гидротаранным установкам. В гидравлическом таране напорный колпак 11 выполнен составным из жестко закрепленных между собой верхней, средней и нижней частей. Верхняя часть выполнена в виде корпуса возвратного клапана 14, в полости которого размещен подпружиненный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484312
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4b6c

Применение шлама, образующегося на водоподготовительной установке, в качестве сорбента при очистке газовых выбросов тэс

Изобретение относится к области производства сорбентов. В качестве сорбента для очистки газов предложен шлам, образующийся при совместной коагуляции и известковании сырой воды на водоподготовительной установке тепловых электрических станций. Шлам имеет химический состав:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484890
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4bb4

Устройство для сварки полимерных трубчатых элементов

Изобретение относится к сварке термопластов путем их электрического нагрева и последующего сжатия между собой, а именно к устройствам для сварки полимерных трубчатых элементов, в частности фитинга и трубы. Оно может найти применение в системах отопления, водоснабжения, газоснабжения при монтаже...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484962
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.07.2013
№216.012.5482

Устройство для обработки призабойной зоны скважины и способ обработки призабойной зоны скважины

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения эффективности обработки призабойной зоны скважины. Устройство для обработки призабойной зоны скважины, содержащее воздушную камеру с атмосферным давлением, выполненную длиной 20-50 м и соединенную при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487237
Дата охранного документа: 10.07.2013
27.09.2013
№216.012.7035

Способ информационного квч воздействия на живой организм

Способ информационного КВЧ воздействия на живой организм относится к области биологии и медицины и может быть использован для стимуляции жизнедеятельности живых организмов или растений, в частности для лечения ряда заболеваний человека и животных. Технический результат - упрощение процесса и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494376
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.09.2013
№216.012.70bc

Способ контроля провиса провода линии электропередачи

Изобретение относится к электротехнике. Способ включает размещение на проводе подвесного датчика температуры, а под проводом - контрольного устройства. При помощи первого и второго ультразвуковых приемопередатчиков осуществляют посредством контрольного устройства совместно с подвесным датчиком...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494511
Дата охранного документа: 27.09.2013
20.10.2013
№216.012.76cc

Теплообменная труба

Изобретение относится к энергетике. Теплообменная труба, у которой канал выполнен с выступами и канавками, причем канал выполнен с геометрическими соотношениями: h/Д=0,03, l=(90-100)/h, l=(90-100)h, где h - высота выступа, мм, Д - внутренний диаметр теплообменной трубы, мм, l - длина выступа,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496072
Дата охранного документа: 20.10.2013
+ добавить свой РИД