×
16.05.2019
219.017.5256

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002687382
Дата охранного документа
13.05.2019
Аннотация: Изобретение относится к электроэнергетике и может быть применено на тепловых электростанциях с паротурбинным циклом Ренкина, например на конденсационных электростанциях - КЭС, на парогазовых электростанциях - ПГУ, использующих топливо - традиционный природный газ. Применение предлагаемого способа позволяет достичь поставленной технической задачи в повышении эффективности и надежности электростанции, так как при любых режимах, в том числе нормальных и аварийных, в энергосистеме собственные нужды и подогрев сетевой воды всегда энергообеспечены. Технический результат заключается в увеличении выдачи электроэнергии в энергосистему на величину потребления собственных нужд и за счет повышения термического КПД станции. Достигается это тем, что в способе работы тепловой электрической станции с собственными нуждами, по которому сетевую воду, поступающую от потребителей через теплообменник, нагревают в сетевых подогревателях от отборов рабочей среды турбины, электрическую станцию снабжают энергоустановкой на топливных элементах для питания собственных нужд, снижают отборы рабочей среды турбины на сетевые подогреватели и пропорционально, перед нагревом сетевой воды в сетевых подогревателях, повышают ее температуру в теплообменнике, в котором по греющей среде используют продукты реакций в энергоустановке на топливных элементах. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам работы тепловой электрической станции, и может быть использовано на тепловых электрических станциях.

Аналогом заявляемого способа является способ работы тепловой электрической станции (см. патент №2269013, МПК F01K 17/02, опуб. 27.01.2006 г.), по которому сетевую воду, поступающую от потребителей, подают в испаритель теплонасосной установки в качестве низкопотенциального источника теплоты, нагревают в конденсаторе теплонасосной установки и в сетевых подогревателях теплофикационных турбин. Подогрев всего потока сетевой воды в конденсаторе теплонасосной установки производят после нагрева воды в сетевых подогревателях теплофикационных турбин.

Недостатком данного способа является значительный расход электрической энергии.

Прототипом заявляемого способа является способ работы тепловой электрической станции (см. патент №2406830, МПК F01K 17/02, опубл. 20.12.2010 г. Бюл. №35), по которому сетевую воду, поступающую от потребителей, нагревают в сетевых подогревателях теплофикационной турбины, при этом перед нагревом сетевой воды в сетевых подогревателях производят снижение ее температуры в теплообменнике, по греющей среде установленном в сетевую установку перед сетевыми подогревателями теплофикационной турбины, а по нагреваемой в питательный тракт турбины, имеющей конденсатор, после конденсационного насоса.

Недостатком способа-прототипа является то, что для его реализации необходимы на тепловой электрической станции турбины двух разных типов - теплофикационной и конденсационной. Кроме того, дополнительный подогрев рабочей среды конденсационной турбины теплом возвратной сетевой воды снижает отборы конденсационной турбины на свои регенеративные подогреватели, что, в свою очередь, снижает термический КПД конденсационной турбины (см. стр. 128-130 в книге: Бальян. С.В. Техническая термодинамика и тепловые двигатели. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л., «Машиностроение», 1973, 304 с.).

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении эффективности и надежности электростанции.

Технический результат заключается в увеличении выдачи электроэнергии в энергосистему на величину потребления собственных нужд и за счет повышения термического КПД станции, а также в сохранении электроснабжения собственных нужд электростанции при любых нормальных и аварийных режимах в энергосистеме и на самой электростанции.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе работы тепловой электрической станции с собственными нуждами, по которому сетевую воду, поступающую от потребителей через теплообменник, нагревают в сетевых подогревателях от отборов рабочей среды турбины, электрическую станцию снабжают энергоустановкой на топливных элементах для питания собственных нужд, снижают отборы рабочей среды турбины на сетевые подогреватели и пропорционально, перед нагревом сетевой воды в сетевых подогревателях, повышают ее температуру в теплообменнике, в котором по греющей среде используют продукты реакций в энергоустановке на топливных элементах.

В части устройства техническая задача решается тем, что в известном устройстве, содержащем паровой котел, вход которого подсоединен к системе газоснабжения электростанции, а выход соединен с турбиной с электрогенераторы на валу, статорные обмотки которого соединены с энергосистемой и через трансформатор с шинами собственных нужд тепловой электростанции, выход турбины через конденсатор и питательный насос соединен со входом парового котла, отбор пара турбины соединен с регенеративным подогревателем и сетевым подогревателем, перед которым подключен теплообменник, шины собственных нужд электростанции, согласно изобретению, тепловая электрическая станция снабжена инвертором и энергоустановкой на топливных элементах, вход которой соединен с системой газоснабжения станции, выход по продуктам реакций соединен со входом греющей среды теплообменника, а выход по электроэнергии соединен через инвертор с шинами собственных нужд.

На чертеже изображена принципиальная схема простой тепловой электрической станции, реализующей предлагаемый способ работы тепловой электрической станции с циклом Ренкина.

Тепловая электрическая станция, использующей газовое топливо, например природный газ, содержит контур рабочего тела в виде паротурбинного цикла Ренкина (Теплотехника. Учебник для вузов / А.П. Баскаков, Б.В. Берг, О.К. Витт и др.; Под ред. А.П. Баскакова. - М.: Энергоиздат, 1982, стр. 65-71) с паровым котлом 1 с пароперегревателем 2, по входу подсоединенного к системе 3 газоснабжения электростанции, а по выходу соединенного с паровой турбиной 4 с электрогенераторм 5 на валу, выводы статорных обмоток которого подсоединены к энергосистеме 6 и через трансформатор 7 к шинам 8 собственных нужд электростанции, а также энергоустановку 9 на топливных элементах (Коровин Н.В. Топливные элементы и электрохимические энергоустановки. - М.: Издательство МЭИ, 2005. - 280 с.: ил.), вход которой подсоединен также к указанной системе 3 газоснабжения, а электрический выход через инвертор 10 подсоединен к шинам 8 собственных нужд. При этом выход турбины 4 по рабочему телу цикла Ренкина соединен через конденсатор 11 и питательный насос 12 с паровым котлом 1, а отбор 13 пара турбины 4 соединен с регенеративным подогревателем 14 и сетевым подогревателем 15, перед которым по тракту сетевой воды подсоединен теплообменник 16, по греющей среде подсоединенный к тракту 17 продуктов реакций в энергоустановке 9 на топливных элементах. К шинам 8 собственных нужд электростанции также подключены электроприемники 18 собственных нужд. Кроме того, на Фиг. 1 обозначены: 19, 20 - выключатели в электрических цепях соединений элементов схемы; 21 - циркуляционный насос подачи охлаждающей воды в конденсатор 11; 22РП, 23СП - управляемые клапаны в трактах отборов теплоносителя; 24-конденсатный насос. ПМ25 и ОМ26 - соответственно прямая (подачи) и обратная магистрали сетевой воды.

Согласно Фиг. 1 тепловая электрическая станция по предлагаемому способу работает следующим образом. В паровой котел 1 подают газ из системы 3 газоснабжения электростанции, а через выход подают пар в турбину 4 с электрогенератором 5 на валу. От электрогенератора 5 электроэнергию подают в энергосистему 6 и через трансформатор 7 к шинам 8 собственных нужд тепловой электростанции. Отработавший пар с выхода турбины 4 через конденсатор 11 питательным насосом 12 возвращают в виде конденсата в паровой котел 1. Производят отбор 13 пара турбины 4 в регенеративный подогреватель 14 и сетевой подогреватель 15. При этом одновременно снижают отбор 13 пара турбины 4 на сетевые подогреватели 15 с помощью управляемого клапана 23 и пропорционально, перед нагревом в сетевых подогревателях 15, повышают температуру сетевой воды в теплообменнике 16, в котором по греющей среде через тракт 17 используют продукты реакций в энергоустановке 9 на топливных элементах. При работе в режиме электропитания электроприемников 18 собственных нужд от энергоустановки 9 на топливных элементах выключатель 20 включают, а выключатель 19 выключают, на вход блока 9 топливных элементов подают газ из той же системы 3 газоснабжения. Электроэнергию на постоянном токе с выхода энергоустановки 9 на топливных элементах подают через инвертор 10 преобразованным в переменный ток на шины 8 собственных нужд, от которых питают электроприемники 18 собственных нужд.

Был произведен термодинамический анализ, позволивший получить для схемы Фиг 1 следующую формулу взаимосвязи потоков энтальпий отборов рабочей среды турбины:

,

где: hi - энтальпии соответственно в выделенных четырех индексных точках "a", "b", "c" и "d" схемы Фиг. 1; - коэффициент общей доли отбора пара в сечении "a" паровой турбины 4; - коэффициент доли отбора пара в сечении "a" на регенеративный подогреватель 14 через управляемый клапан 22 в канале теплоносителя; - коэффициент доли отбора пара в сечении "a" на сетевой подогреватель 15 через управляемый клапан 23 в канале теплоносителя.

Из формулы следует, что при заданном массовом расходе пара D в установке с увеличением коэффициента α, т.е. с увеличением одновременного отбора пара в точке "a" для регенеративного подогревателя β и сетевого подогревателя γ, мощность турбины NT падает, так как соответственно возрастают доли отбора пара DРП и DСП, которые, не совершают полезной работы в турбине на участке между точками "a" и "c". Однако при заданном коэффициенте α одновременно с увеличением коэффициента β снижается и подведенная к рабочему телу теплота QT (тепловая мощность топлива), т.е. снижается расход топлива в установке. При этом возрастет термический КПД цикла, так как согласно Фиг. 1 всегда соблюдается условие (ha-hd)>(ha-hc).

При заданном коэффициенте β увеличение коэффициента γ (т.е. увеличение доли отбора пара в точке "a" для сетевого подогревателя 15) ведет к снижению мощности турбины, и, соответственно, к снижению термического КПД цикла, и наоборот - снижение коэффициента γ ведет к росту термического КПД цикла.

Расчетами обосновано, что для применения энергоустановок на топливных элементах для электропитания собственных нуждах тепловой электростанции является выполнение условия , т.е. КПД энергоустановок на топливных элементах должен быть больше или, по крайней мере, равным КПД-нетто тепловой электростанции. Например, при использовании энергоустановок 9 на топливных элементах одновременно для электропитания нагрузок 18 собственных нужд тепловой электростанции и для дополнительного подогрева сетевой воды в теплообменнике 16 блока мощностью 300 МВт с турбоустановкой К-300-240 повышает КПД - нетто станции на 0.7%, а, например, при использовании энергоустановок 9 на топливных элементах только для дополнительного подогрева сетевой воды в теплообменнике 16 повышает КПД - нетто станции на 0.3%, что эквивалентно повышению мощности блока на 0.9 МВт.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет достичь поставленной технической задачи в повышении эффективности и надежности электростанции, так как при любых режимах, в том числе нормальных и аварийных, в энергосистеме собственные нужды и подогрев сетевой воды всегда энергообеспечены. Кроме того, увеличивается выдача электроэнергии в энергосистему на величину потребления собственных нужд и за счет повышения термического КПД станции.


СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 131-140 из 208.
14.05.2019
№219.017.5184

Лимитер

Изобретение относится к оборудованию для оснащения термоядерных реакторов типа токамак. Лимитер содержит емкость 1, заполненную литием 2 и имеющую тепловой контакт с оммическим или СВЧ-нагревателями 3, кольцо 4, зафиксированное вращающимися опорами 5, неподвижно закрепленными на корпусе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687292
Дата охранного документа: 13.05.2019
20.05.2019
№219.017.5d0a

Способ многослойной электронно-лучевой сварки

Изобретение относится к способу многослойной лучевой сварки. Осуществляют создание непосредственно в узком зазоре между свариваемыми деталями над сварочной ванной переменного отклоняющего магнитного поля электромагнитной системой, с катушкой индуктивности и разомкнутым магнитопроводом, имеющим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688033
Дата охранного документа: 17.05.2019
26.05.2019
№219.017.6190

Маховик переменного момента инерции

Изобретение относится к области машиностроения. Маховик переменного момента инерции содержит камеру (1) цилиндрической формы. На внутренних торцевых поверхностях камеры соосно с ней жестко закреплены цилиндр малого диаметра (5) и цилиндр большого диаметра (6), расположенные коаксиально. Во...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689051
Дата охранного документа: 23.05.2019
04.06.2019
№219.017.72f9

Спинтронное устройство генерирования сверхвысокочастотных колебаний

Изобретение относится к устройствам генерирования и формирования СВЧ радиосигналов. Технический результат - увеличение мощности и стабильности выходных колебаний. Для этого в устройство генерирования СВЧ колебаний, содержащее спин-трансферный генератор 1, состоящий из последовательно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690217
Дата охранного документа: 31.05.2019
04.06.2019
№219.017.7356

Трехфазное симметрирующее устройство

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – повышение точности работы устройства и снижение потерь электроэнергии, обусловленных несимметрией, и как следствие повышение качества электрической энергии. Трехфазное симметрирующее устройство выполнено с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690370
Дата охранного документа: 03.06.2019
04.06.2019
№219.017.7361

Внутритрубный упругий микроробот с управляемой пьезоактюатором формой

Изобретение относится к робототехнике, а именно к мобильным миниатюрным роботам, предназначенным для осуществления работ в трубчатых каналах различных типов. Внутритрубный упругий микроробот выполнен в виде гибкого многоопорного неразрезного стержня, опорами которого служат шарнирно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690258
Дата охранного документа: 31.05.2019
07.06.2019
№219.017.74ff

Фильтрокомпенсирующая установка

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение уровня необратимых потерь электроэнергии, уменьшение массогабаритов, повышение коэффициента мощности и снижение коэффициентов гармонических составляющих напряжения электрической сети. Фильтрокомпенсирующая установка,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690689
Дата охранного документа: 05.06.2019
07.06.2019
№219.017.7508

Ротор асинхронного электродвигателя

Изобретение относится к электротехнике и электромашиностроению, предназначено для применения в асинхронных электродвигателях мощностью более 100 кВт и направлено на повышение надежности работы электродвигателя и сопряженных с ним питающей сети и технологического оборудования за счет улучшения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690680
Дата охранного документа: 05.06.2019
04.07.2019
№219.017.a4d8

Бестопливная тригенерационная установка

Изобретение относится к детандер-генераторным агрегатам для производства электроэнергии и устройствам для производства тепла и холода за счет разделения газового потока. Между газопроводом высокого давления и газопроводом низкого давления, разделенными дросселем, установлена линия подачи газа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693352
Дата охранного документа: 02.07.2019
04.07.2019
№219.017.a514

Инвертная пылегазовая призматическая топка

Изобретение относится к области тепловой энергетики и может быть использовано на паровых котлах ТЭС. Пылегазовая призматическая топка содержит экранированные вертикальные стены, верхнее торцевое ограждение и скаты холодной воронки, пылеугольные горелки, а также воздушные сопла, установленные на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693281
Дата охранного документа: 02.07.2019
Показаны записи 11-16 из 16.
29.12.2017
№217.015.f61d

Устройство управления теплосиловой установкой

Изобретение относится к энергетике. В теплосиловой установке, содержащей контур рабочего тела паротурбинного цикла Ренкина, включающий, соответственно, паровой котел с каналами подачи воздуха и топлива в камеру сгорания котла, конденсатор , питательный насос и паровую турбину, выходной вал...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637345
Дата охранного документа: 04.12.2017
09.11.2018
№218.016.9b89

Устройство электроснабжения собственных нужд энергоблока электростанции

Изобретение относится к областям электротехники и электроэнергетики и может быть применено на тепловых электростанциях с паротурбинным циклом Ренкина (например, конденсационные электростанции - КЭС), с газотурбинным циклом Брайтона (например, электростанции с газотурбинными установками - ПТУ,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002671821
Дата охранного документа: 07.11.2018
29.06.2019
№219.017.a143

Способ управления ветроэнергетической установкой и устройство для его реализации

Изобретения относятся к области ветроэнергетики. Способ управления ветроэнергетической установкой характеризуется тем, что формируют сигнал о скорости ветра на высоте оси вращения ветроколеса, сигнал задания общего угла установки лопастей ветроколеса и сигнал об угле установки каждой лопасти...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002444646
Дата охранного документа: 10.03.2012
10.07.2019
№219.017.b1a6

Способ регулирования ветроэнергетической установки и устройство для его реализации

Способ регулирования ветроэнергетической установкой и устройство для его реализации относятся к области ветроэнергетики. В способе, основанном на том, что формируют сигнал о скорости ветра на высоте оси вращения ветроколеса и по нему формируют сигнал задания скорости вращения вала ветроколеса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002468251
Дата охранного документа: 27.11.2012
18.12.2019
№219.017.ee3d

Солнечная башенная электростанция

Изобретение относится к энергетике, более конкретно - к возобновляемым источникам энергии на основе солнечных башенных электростанций (гелиотермических электростанций), реализующих термодинамический цикл, например, Ренкина или Стирлинга. В солнечной башенной электростанции, содержащей блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002709007
Дата охранного документа: 13.12.2019
24.07.2020
№220.018.370d

Ветроэнергетическая установка с двумя ветроколесами

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при управлении ветроэнергетической установкой (ВЭУ) с двумя ветроколесами. Ветроэнергетическая установка с двумя ветроколесами содержит лопасти ветроколес, ступицы и общий вал ветроколес, электрогенератор, энергосистему. Общий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727276
Дата охранного документа: 21.07.2020
+ добавить свой РИД