Результат интеллектуальной деятельности: Тепловая электрическая станция

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам для выработки электрической энергии, и может быть использовано в тепловых электростанциях.

Известна тепловая электрическая станция содержащая по меньшей мере две паровые турбоустановки с патрубками отборов, регенеративными подогревателями высокого и низкого давления, деаэраторами и конденсаторами, причем одна из турбоустановок снабжена промежуточным перегревателем, при этом с целью повышения экономичности и надежности, по меньшей мере один регенеративный подогреватель высокого давления турбоустановки с промежуточным перегревателем подключен к патрубку отбора соответствующего давления другой турбоустановки, а по меньшей мере один подогреватель низкого давления последней подключен к патрубку отбора соответствующего давления турбоустановки с промежуточным перегревателем [Ах. СССР SU №775357 от 30.10.80 г.].

Недостатком известной тепловой электрической станции является низкий коэффициент полезного действия в виду более низкой температуры подвода теплоты и повышенных потерь энергии вызванных высокой влажностью пара в цилиндре низкого давления турбоустановки без промежуточного пароперегревателя.

Известна тепловая электрическая станция с вытеснением потока высокотемпературного перегретого пара на подогреватель высокого давления паротурбинной установки с промежуточным перегревом потоком низкотемпературного перегретого пара от паротурбинной установки без промежуточного перегрева [А.с. СССР SU №1802177 от 15.03.93 г.]. Эта тепловая электрическая станция содержит в своем составе по меньшей мере две паровые турбоустановки с патрубками отборов, регенеративными подогревателями высокого и низкого давления, деаэраторами, конденсаторами и конденсатными насосами, причем одна из турбоустановок имеет промежуточный перегреватель, по крайней мере один из ее регенеративных подогревателей высокого давления подключен к патрубку отбора соответствующего давления другой турбоустановки, куда дополнительно посредством трубопроводов с редукционными клапанами подсоединен деаэратор турбоустановки с промежуточным перегревателем, при этом, по крайней мере, один из ее подогревателей низкого давления другой установки подключен к патрубку отбора соответствующего давления турбоустановки с промежуточным перегревателем, куда дополнительно подключен сетевой пароводяной теплообменник, при этом с целью повышения экономичности и надежности, конденсатный насос паротурбинной установки без промежуточного перегревателя посредством трубопровода с запорным устройством дополнительно подсоединен к конденсату турбоустановки с промежуточным: перегревателем пара, а регенеративный подогреватель низкого давления последней, включенный перед ее деаэратором, посредством трубопровода с запорно-регулирующим устройством дополнительно подключен к деаэратору турбоустановки без промежуточного перегревателя.

Недостатком известной тепловой электрической станции является низкий коэффициент полезного действия в виду более низкой температуры подвода теплоты и повышенных потерь энергии вызванных высокой влажностью пара в цилиндре низкого давления турбоустановки без промежуточного пароперегревателя.

Задачей изобретения является усовершенствование тепловой электрической станции, позволяющее повысить электрический коэффициент полезного действия тепловой электрической станции и увеличить срок ее эксплуатации.

Технический результат заключается в повышении термодинамической эффективности и надежности тепловой электрической станции.

Технический результат достигается тем, что тепловая электрическая станция содержит паротурбинный блок, состоящий из парового котла, связанного через пароперегреватель с цилиндром высокого давления паротурбинного блока, который механически связан с цилиндром низкого давления паротурбинного блока, цилиндр высокого давления паротурбинного блока связан, в свою очередь, с промежуточным пароперегревателем, с третьим и первым подогревателями высокого давления по горячей стороне, деаэратором и четвертым подогревателем низкого давления по горячей стороне через отборы, а также с цилиндром низкого давления паротурбинного блока, который является приводом для электрогенератора паротурбинного блока, промежуточный пароперегреватель связан с цилиндром высокого давления паротурбинного блока, цилиндр низкого давления паротурбинного блока связан с первым, вторым и третьим подогревателями низкого давления по горячей стороне через отборы и конденсатором паротурбинного блока, конденсатор паротурбинного блока связан с конденсатным насосом паротурбинного блока, конденсатный насос паротурбинного блока связан с первым подогревателем низкого давления по холодной стороне, первый, второй, третий и четвертый подогреватели низкого давления последовательно связаны друг с другом по холодной стороне, четвертый подогреватель низкого давления по холодной стороне связан с деаэратором, деаэратор через питательный насос паротурбинного блока связан с первым подогревателем высокого давления по холодной стороне, первый подогреватель высокого давления по горячей стороне связан с деаэратором, а по холодной - со вторым подогревателем высокого давления, второй подогреватель высокого давления по горячей стороне связан с первым подогревателем высокого давления, а по холодной - с третьим подогревателем высокого давления, третий подогреватель высокого давления по горячей стороне связан со вторым подогревателем высокого давления, а по холодной - с паровым котлом, при этом второй подогреватель высокого давления по горячей стороне также связан с барабаном среднего давления парогазового блока, а конденсатный насос паротурбинного блока также связан с конденсатным насосом парогазового блока, состоящего из компрессора, связанного через камеру сгорания с газовой турбиной, которая является приводом для первого электрогенератора парогазового блока, газовая турбина связана с котлом-утилизатором, который, в свою очередь, состоит из пароперегревателя высокого давления, связанного по горячей стороне с испарителем высокого давления, а по холодной - с цилиндром высокого давления парогазового блока, который механически связан с цилиндром среднего давления парогазового блока, испаритель высокого давления по горячей стороне связан с пароперегревателем среднего давления, а по холодной - с барабаном высокого давления парогазового блока, пароперегреватель среднего давления по горячей стороне связан с испарителем среднего давления, а по холодной -с цилиндром среднего давления парогазового блока, который механически связан с цилиндром низкого давления парогазового блока, испаритель среднего давления по горячей стороне связан с пароперегревателем низкого давления, а по холодной - с барабаном среднего давления парогазового блока, пароперегреватель низкого давления по горячей стороне связан с экономайзером высокого давления, а по холодной - с цилиндром среднего давления парогазового блока, экономайзер высокого давления по горячей стороне соединен с экономайзером среднего давления, а по холодной - с барабаном высокого давления парогазового блока, экономайзер среднего давления по горячей стороне связан с испарителем низкого давления, а по холодной - с барабаном среднего давления парогазового блока, испаритель низкого давления по горячей стороне связан с газовым подогревателем конденсата, а по холодной - с барабаном низкого давления парогазового блока, газовый подогреватель конденсата по горячей стороне связан с атмосферой, а по холодной - с барабаном низкого давления парогазового блока, барабан низкого давления парогазового блока по водяному пространству связан с испарителем низкого давления и через питательные насосы среднего и высокого давлений парогазового блока с экономайзерами среднего и высокого давлений соответственно, а по паровому пространству -с пароперегревателем низкого давления, барабан среднего давления парогазового блока по водяному пространству связан с испарителем среднего давления, а по паровому - с пароперегревателем среднего давления, барабан высокого давления парогазового блока по водяному пространству связан с испарителем высокого давления, а по паровому с пароперегревателем высокого давления, цилиндр высокого давления парогазового блока связан с пароперегревателем среднего давления, цилиндр среднего давления парогазового блока связан с цилиндром низкого давления парогазового блока, цилиндр низкого давления парогазового блока, который является приводом для второго электрогенератора парогазового блока, связан с конденсатором парогазового блока, конденсатор парогазового блока связан с конденсатным насосом парогазового блока, конденсатный насос парогазового блока связан с газовым подогревателем конденсата.

Введение в схему тепловой электрической станции дополнительного парогазового блока, который сообщен со вторым подогревателем высокого давления паротурбинного блока через барабан среднего давления парогазового блока и с конденсатным насосом паротурбинного блока через конденсатный насос парогазового блока, позволяет повысить термодинамическую эффективность и надежность, что приводит к повышению электрического коэффициента полезного действия тепловой электрической станции и увеличению срока ее эксплуатации.

Полезный эффект заключается в повышении термодинамической эффективности электростанции за счет применения парогазового блока вместо паротурбинного блока без промежуточного перегрева. Это позволяет повысить электрический коэффициент полезного действия тепловой электрической станции.

За счет снижения массового расхода пара в пароперегревателе среднего давления температура пара на его выходе возрастает. Это приводит к увеличению располагаемого теплоперепада в цилиндрах среднего и низкого давлений парогазового блока, а также повышает степень сухости пара в выходных ступенях цилиндра низкого давления парогазового блока. Оба эти фактора окажут положительное влияние на коэффициент полезного действия паровой турбины парогазового блока, а значит и на КПД электрической станции в целом. Кроме того, возрастание степени сухости пара в последних ступенях цилиндра низкого давления парогазового блока приводит к снижению эрозионного воздействия частиц влаги на его лопатки, что повышает срок их службы и надежность работы парогазового блока.

На фигуре изображена тепловая электрическая станция, которая состоит из паротурбинного блока, состоящего из парового котла 1, связанного через пароперегреватель 2 с цилиндром высокого давления паротурбинного блока 3, который механически связан с цилиндром низкого давления паротурбинного блока 10. Цилиндр высокого давления паротурбинного блока 3 связан, в свою очередь, с промежуточным пароперегревателем 5, с третьим 6 и первым 7 подогревателями высокого давления по горячей стороне, деаэратором 8 и четвертым подогревателем низкого давления 9 по горячей стороне через отборы, а также с цилиндром низкого давления паротурбинного блока 10, который является приводом для электрогенератора паротурбинного блока 4. Промежуточный пароперегреватель 5 связан с цилиндром высокого давления паротурбинного блока 3. Цилиндр низкого давления паротурбинного блока 10 связан с первым 13, вторым 12 и третьим 11 подогревателями низкого давления по горячей стороне через отборы и конденсатором паротурбинного блока 14. Конденсатор паротурбинного блока 14 связан с конденсатным насосом паротурбинного блока 15. Конденсатный насос паротурбинного блока связан с первым подогревателем низкого давления 13 по холодной стороне. Первый 13, второй 12, третий 11 и четвертый 9 подогреватели низкого давления последовательно связаны друг с другом по холодной стороне. Четвертый подогреватель низкого давления 9 по холодной стороне связан с деаэратором 8. Деаэратор 8 через питательный насос паротурбинного блока 16 связан с первым подогревателем высокого давления 7 по холодной стороне. Первый подогреватель высокого давления 7 по горячей стороне связан с деаэратором 8, а по холодной - со вторым подогревателем высокого давления 17. Второй подогреватель высокого давления 17 по горячей стороне связан с первым подогревателем высокого давления 7, а по холодной - с третьим подогревателем высокого давления 6. Третий подогреватель высокого давления 6 по горячей стороне связан со вторым подогревателем высокого давления 17, а по холодной - с паровым котлом 1. Второй подогреватель высокого давления 17 по горячей стороне также связан с барабаном среднего давления парогазового блока 18, а конденсатный насос паротурбинного блока 15 также связан с конденсатным насосом парогазового блока 19. Парогазовый блок состоит из компрессора 20, связанного через камеру сгорания 21 с газовой турбиной 22, которая является приводом для первого электрогенератора парогазового блока 23. Газовая турбина 22 связана с котлом-утилизатором 24, который, в свою очередь, состоит из пароперегревателя высокого давления 25, связанного по горячей стороне с испарителем высокого давления 26, а по холодной - с цилиндром высокого давления парогазового блока 27, который механически связан с цилиндром среднего давления парогазового блока 32, испаритель высокого давления 26 по горячей стороне связан с пароперегревателем среднего давления 29, а по холодной - с барабаном высокого давления парогазового блока 30, пароперегреватель среднего давления 29 по горячей стороне связан с испарителем среднего давления 31, а по холодной - с цилиндром среднего давления парогазового блока 32, который механически связан с цилиндром низкого давления парогазового блока 41, испаритель среднего давления 31 по горячей стороне связан с пароперегревателем низкого давления 33, а по холодной - с барабаном среднего давления парогазового блока 18, пароперегреватель низкого давления 33 по горячей стороне связан с экономайзером высокого давления 34, а по холодной - с цилиндром среднего давления парогазового блока 32, экономайзер высокого давления 34 по горячей стороне соединен с экономайзером среднего давления 35, а по холодной - с барабаном высокого давления парогазового блока 30, экономайзер среднего давления 35 по горячей стороне связан с испарителем низкого давления 36, а по холодной - с барабаном среднего давления парогазового блока 18, испаритель низкого давления 36 по горячей стороне связан с газовым подогревателем конденсата 37, а по холодной - с барабаном низкого давления парогазового блока 38, газовый подогреватель конденсата 37 по горячей стороне связан с атмосферой, а по холодной - с барабаном низкого давления парогазового блока 38, барабан низкого давления парогазового блока 38 по водяному пространству связан с испарителем низкого давления 36 и через питательные насосы среднего 39 и высокого 40 давлений парогазового блока с экономайзерами среднего 35 и высокого 34 давлений соответственно, а по паровому пространству - с пароперегревателем низкого давления 33, барабан среднего давления парогазового блока 18 по водяному пространству связан с испарителем среднего давления 31, а по паровому - с пароперегревателем среднего давления 29, барабан высокого давления парогазового блока 30 по водяному пространству связан с испарителем высокого давления 26, а по паровому с пароперегревателем высокого давления 25. Цилиндр высокого давления парогазового блока 27 связан с пароперегревателем среднего давления 29. Цилиндр среднего давления парогазового блока 32 связан с цилиндром низкого давления парогазового блока 41. Цилиндр низкого давления парогазового блока 41, который является приводом для второго электрогенератора парогазового блока 28, связан с конденсатором парогазового блока 42. Конденсатор парогазового блока 42 связан с конденсатным насосом парогазового блока 19. Конденсатный насос парогазового блока 19 связан с газовым подогревателем конденсата 37.

Тепловая электрическая станция работает следующим образом. В паровом котле 1 образуется сухой насыщенный водяной пар, который перегревается в пароперегревателе 2. Из пароперегревателя 2 пар подается на вход цилиндра высокого давления паротурбинного блока 3, который является приводом для электрогенератора паротурбинного блока 4. После частичного расширения в цилиндре высокого давления паротурбинного блока 3 пар возвращается в паровой котел 1, а именно в промежуточный пароперегреватель 5, где повторно перегревается. Часть этого потока отбирается в третий подогреватель высокого давления 6 для подогрева питательной воды перед паровым котлом 1, при этом происходит его конденсация. Конденсат отборного пара из третьего подогревателя высокого давления 6 направляется во второй подогреватель высокого давления 17, где вскипает и смешивается с паром из барабана среднего давления парогазового блока 18. Основной поток пара паротурбинного блока из промежуточного пароперегревателя 5 вновь подается в цилиндр высокого давления паротурбинного блока 3. По ходу его движения в цилиндре высокого давления паротурбинного блока 3 устроен ряд нерегулируемых отборов. Отбор на второй подогреватель высокого давления 17 не используется. Пар из следующего нерегулируемого отбора цилиндра высокого давления паротурбинного блока 3 направляется в первый подогреватель высокого давления 7 и деаэратор 8. В первом подогревателе высокого давления 7 он используется для подогрева питательной воды. Здесь он смешивается с потоком пара, образовавшимся при вскипании конденсата из второго подогревателя высокого давления 17, конденсируется и направляется в деаэратор 8. В деаэраторе 8 отборный пар используется для очистки потока основного конденсата, подаваемого из конденсатора паротурбинного блока 14 конденсатным насосом паротурбинного блока 15 через первый 13, второй 12, третий 11 и четвертый 9 подогреватели низкого давления, от кислорода и других неконденсируемых газов. Последний по ходу движения нерегулируемый отбор пара из цилиндра высокого давления паротурбинного блока 3 используется для подачи отборного пара в четвертый подогреватель низкого давления 9 для подогрева потока основного конденсата. Основной поток пара из цилиндра высокого давления паротурбинного блока 3 подается в цилиндр низкого давления паротурбинного блока 10, который является приводом для электрогенератора паротурбинного блока 4. По ходу движения пара в цилиндре низкого давления паротурбинного блока 10 устроен ряд нерегулируемых отборов. Отборный пар направляется в третий 11, второй 12 и первый 13 подогреватели низкого давления, где используется для подогрева основного потока конденсата из конденсатора паротурбинного блока 14. Основной поток пара из цилиндра низкого давления паротурбинного блока 10 подается в конденсатор паротурбинного блока 14, где конденсируется, отдавая свою теплоту охлаждающей воде. Основной поток конденсата из конденсатора паротурбинного блока 14 конденсатным насосом паротурбинного блока 15 направляется в деаэратор 8, последовательно проходя первый 13, второй 12, третий Ни четвертый 9 подогреватели низкого давления. Часть основного потока конденсата направляется на вход конденсатного насоса парогазового блока 19 для сохранения массового баланса. Из деаэратора 8 питательная вода питательным насосом паротурбинного блока 16 подается в паровой котел 1, последовательно проходя первый подогреватель высокого давления 7, второй подогреватель высокого давления 17 и третий подогреватель высокого давления 6, где подогревается за счет теплоты, отданной отборным паром. Воздух, сжатый в компрессоре 20, подается в камеру сгорания 21, в которой сжигается газообразное топливо. Из камеры сгорания 21 продукты сгорания попадают в газовую турбину 22, являющуюся приводом для компрессора 20 и первого электрогенератора парогазового блока 23. Выхлопные газы, из газовой турбины 22, поступают котел-утилизатор 24. Здесь они отдают свою теплоту на перегрев пара в пароперегревателе высокого давления 25, на кипение котловой воды в испарителе высокого давления 26, на перегрев пара в пароперегревателе среднего давления 29, на кипение котловой воды в испарителе среднего давления 31, на перегрев пара в пароперегревателе низкого давления 33, на подогрев питательной воды в экономайзере высокого давления 34, на подогрев питательной воды в экономайзере среднего давления 35, на кипение котловой воды в испарителе низкого давления 36, на подогрев потока основного конденсата парогазового блока в газовом подогревателе 37. Из котла-утилизатора 24 продукты сгорания направляются в атмосферу. Основной поток конденсата парогазового блока из конденсатора парогазового блока 42 смешивается с конденсатом из паротурбинного блока и поступает на вход конденсатного насоса парогазового блока 19. Далее основной поток конденсата парогазового блока конденсатным насосом парогазового блока 19 направляется в газовый подогреватель конденсата 37, где подогревается за счет теплоты уходящих газов. Из газового подогревателя конденсата 37 основной поток конденсата парогазового блока подается в барабан низкого давления парогазового блока 38, который надстроен деаэрационной головкой, где очищается от кислорода и других неконденсируемых газов и смешивается с его котловой водой. Из барабана низкого давления парогазового блока 38 часть котловой воды направляется в испаритель низкого давления 36, где происходит кипение за счет теплоты продуктов сгорания. Из испарителя низкого давления 36 сухой насыщенный пар подается в паровое пространство барабана низкого давления парогазового блока 38. Другая часть котловой воды из барабана низкого давления парогазового блока 38 питательными насосами среднего 39 и высокого 40 давлений направляется в экономайзеры среднего 35 и высокого 34 давлений соответственно. Сухой насыщенный пар из барабана низкого давления парогазового блока 38 подается в пароперегреватель низкого давления 33, где перегревается за счет теплоты продуктов сгорания. Из пароперегревателя низкого давления 33 перегретый пар направляется в цилиндр среднего давления парогазового блока 32, который является приводом для второго электрогенератора парогазового блока 28, где смешивается с частично отработавшим потоком основного пара парогазового блока. Из экономайзера среднего давления 35 питательная вода подается в барабан среднего давления парогазового блока 18, где смешивается с его котловой водой. Из барабана среднего давления парогазового блока 18 котловая вода направляется в испаритель среднего давления 31, где происходит кипение за счет теплоты продуктов сгорания. Из испарителя среднего давления 31 сухой насыщенный пар подается в паровое пространство барабана среднего давления парогазового блока 18. Часть сухого насыщенного пара из барабана среднего давления парогазового блока 18, предварительно смешавшись с потоком основного пара из цилиндра высокого давления парогазового блока 27, подается в пароперегреватель среднего давления 29, где перегревается за счет теплоты продуктов сгорания. Другая часть сухого насыщенного пара из барабана среднего давления парогазового блока 18 подается во второй подогреватель высокого давления 17, где смешивается с потоком пара, образовавшимся при вскипании конденсата из третьего подогревателя высокого давления 6, конденсируется и направляется в первый подогреватель высокого давления 7. Из экономайзера высокого давления 34 питательная вода подается в барабан высокого давления парогазового блока 30, где смешивается с его котловой водой. Из барабана высокого давления парогазового блока 30 котловая вода направляется в испаритель высокого давления 26, где происходит кипение за счет теплоты продуктов сгорания. Из испарителя высокого давления 26 сухой насыщенный пар подается в паровое пространство барабана высокого давления парогазового блока 30. Из барабана высокого давления парогазового блока 30 сухой насыщенный пар направляется в пароперегреватель высокого давления 25, где перегревается за счет теплоты продуктов сгорания. Из пароперегревателя высокого давления 25 перегретый пар подается в цилиндр высокого давления парогазового блока 27, который является приводом для второго электрогенератора парогазового блока 28. Из цилиндра высокого давления парогазового блока 27 поток основного пара парогазового блока направляется в пароперегреватель среднего давления 29, где к нему подмешивается часть пара из барабана среднего давления парогазового блока 18, и перегревается за счет теплоты продуктов сгорания. Из пароперегревателя среднего давления 29 перегретый пар подается на вход цилиндра среднего давления парогазового блока 32, который является приводом для второго электрогенератора парогазового блока 28. Из цилиндра среднего давления парогазового блока 32 поток основного пара парогазового блока направляется в цилиндр низкого давления парогазового блока 41, который является приводом для второго электрогенератора парогазового блока 28. Из цилиндра низкого давления парогазового блока 41 поток основного пара парогазового блока подается в конденсатор парогазового блока 42, где конденсируется, отдавая свою теплоту охлаждающей воде.

Таким образом, изобретение позволит повысить термодинамическую эффективность и надежность производства электроэнергии на тепловой электрической станции за счет вытеснения потока высокотемпературного перегретого пара идущего на подогреватель высокого давления после промежуточного пароперегревателя паротурбинного блока сухим насыщенным паром соответствующего давления из барабана среднего давления парогазового блока и возврата конденсата после конденсатного насоса паротурбинного блока в точку смешения перед конденсатным насосом парогазового блока.