×
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 151-160 из 208.
13.12.2019
№219.017.ec9e

Способ стабилизации скорости подачи присадочной проволоки и устройство для его реализации

Изобретение относится к области сварочного оборудования. Устройство содержит фотоэлектрический датчик фактической скорости подачи присадочной проволоки, связанный с вычислительным устройством, выполненным с возможностью соединения своим выходом с двигателем механизма подачи присадочной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002708867
Дата охранного документа: 11.12.2019
14.12.2019
№219.017.ed9a

Мультигенерирующий комплекс с комбинированным топливом при дополнительном производстве водорода и кислорода

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для производства электроэнергии и тепла с использованием комбинированного топлива для производства водорода и кислорода. Мультигенерирующий комплекс с комбинированным топливом при дополнительном производстве водорода и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002708936
Дата охранного документа: 12.12.2019
18.12.2019
№219.017.ee2b

Маховик переменного момента инерции

Изобретение относится к машиностроению. Маховик переменного момента инерции содержит жестко закрепленную на нижней и верхней полуосях внутреннюю камеру цилиндрической формы. В полости камеры расположен поршень, жестко скрепленный со штоком управления. Шток расположен в отверстии верхней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002709080
Дата охранного документа: 13.12.2019
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
27.12.2019
№219.017.f2db

Тепловая паротурбинная электростанция с парогенерирующей водородно-кислородной установкой

Изобретение относится к паросиловым энергетическим установкам, а именно к тепловым электрическим станциям (ТЭС) с паровыми турбинами и системами обеспечения экологичности и восстановления их работоспособности. Технический результат, заключающийся в создании тепловой паротурбинной электростанции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710326
Дата охранного документа: 25.12.2019
21.01.2020
№220.017.f7bc

Способ корреляционной защиты трехфазной сети с изолированной нейтралью от однофазных замыканий на землю

Использование: в области электроэнергетики для защиты электрических сетей 6-35 кВ с изолированной нейтралью от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ). Технический результат - повышение селективности и чувствительности действия защиты при ОЗЗ. Согласно способу корреляционной защиты трехфазной сети...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711296
Дата охранного документа: 16.01.2020
21.01.2020
№220.017.f7cf

Фазоповоротное устройство

Использование: в области электротехники и электроэнергетики для гибкого регулирования и стабилизации напряжения в электрической сети, повышения пропускной способности существующих линий и повышения динамической устойчивости энергетической системы. Технический результат - увеличение количества...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711365
Дата охранного документа: 16.01.2020
01.02.2020
№220.017.fc3d

Способ формирования трибологического покрытия

Изобретение может быть использовано в машиностроении и микромеханике для уменьшения трения и износа в подшипниках скольжения. Сначала подготавливают рабочую поверхность изделий 1 путём полировки, обезжиривания в ультразвуковой ванне, обработки бензино-спиртовой смесью и термообработки в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712661
Дата охранного документа: 30.01.2020
05.02.2020
№220.017.fe7c

Устройство определения степени неоднородности электропроводимости немагнитных металлов вихретоковым методом

Использование: для оценки степени неоднородности поверхностных слоев немагнитных металлов, возникающей при закалке, отпуске и воздействии жидких или газообразных агрессивных сред. Сущность изобретения заключается в том, что устройство определения степени неоднородности электропроводимости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713031
Дата охранного документа: 03.02.2020
06.02.2020
№220.017.feda

Бесконтактный стабилизированный по напряжению генератор переменного тока с комбинированным возбуждением

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении генераторов переменного и постоянного тока для систем электропитания автономных объектов, прежде всего, для летательных аппаратов, где требуются минимально возможная масса, габариты и бесконтактность, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713470
Дата охранного документа: 05.02.2020
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