ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ТЕПЛОУТИЛИЗАЦИОННАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к области энергетики, в частности к энергетическим установкам замкнутого цикла.

Известны теплоутилизационные энергетические установки, например, на базе органического цикла Ренкина, состоящие из парогенератора с пароперегревателем, турбиной, конденсатора с конденсатосборником и питательным насосом (см. «Геотермальная энергетика», серия 3 «Возобновляемая энергетика» из библиотеки энергоэффективность и энергосбережение, М. Теплоэнергетика, 2015 г., стр. 78).

Основной недостаток этих установок - проблема регулирования при наличии двух свободных уровней (парогенератор и конденсатосборник) при изменении тепловой нагрузки и связанной с ним изменением массы рабочего тела в объеме замкнутой установки.

Известны блочные энергетические установки замкнутого цикла, содержащие парогенератор с пароперегревателем, турбину, конденсатор с конденсатосборником, питательный насос и редукционно-охладительную установку, связывающую парогенератор с конденсатором. (См. «Тепловые и атомные электростанции» Справочник т. 3 под ред. А.В. Клименко, A.M. Зорина, Москва, МЭИ, 2013 г., с. 481-483)

Недостаток этой схемы применительно к утилизационной энергетической установке в том, что ее мощность регулируется изменением расхода топлива в парогенераторе, что невозможно для теплоутилизационных установок.

Преодоление этого недостатка возможно, если регулирование теплоутилизационной установкой будет основано на поддержании температуры перегретого пара за парогенератором за счет воздействия на питательный клапан.

Энергетическая установка состоит из следующих элементов: 1 - парогенератор, 2 - турбина с генератором, 3 - конденсатор с конденсатосборником, 4 - конденсатно-питательный насос, 5 - питательный клапан, 6 - регулятор температуры с линией воздействия на питательный клапан, 7 - регулятор давления пара до себя с линией воздействия на редукционное устройство, 8 - регулятор уровня в конденсатосборнике с клапаном трубопровода подвода - отвода рабочего тела. Все элементы соединены последовательно трубопроводом - 9 связи элементов энергетической установки.

Энергетическая установка работает следующим образом.

При изменении теплового потока Q в парогенераторе 1 изменяется температура перегретого пара t фиксируемая регулятором 6, который должен находиться в диапазоне t=t_s+Δt, где t_s - температура насыщения при давлении Р. Для поддержании температуры в заданном интервале Δt регулятор 6 воздействует на питательный клапан 5, изменяя расход рабочего тела в соответствии с изменением теплового потока Q. Одновременно регулятор давления 7 поддерживает давление Р до себя на заданном уровне за счет уменьшения или увеличения расхода пара через редукционную установку в конденсатор. При изменении нагрузки турбины с системой регуляции и генератором 2 и изменением потребления пара под воздействием ее системы регулирования регулятор 7 перераспределяет потоки пара между турбиной и редукционным устройством, поддерживая давление Р на заданном уровне.

При изменении теплового потока Q изменяется режим кипения в парогенераторе 1 и следовательно изменяется масса и объем рабочего тела в контуре энергетической установки. Это в свою очередь изменяет уровень конденсата в конденсатосборнике конденсатора 3. Регулятор уровня 8 выдает импульс на клапан трубопровода подвода - отвода рабочего тела, восстанавливая уровень конденсата в допустимом диапазоне.

Трубопроводы 9 обеспечивают циркуляцию рабочего тела между элементами энергетической установки.

Принятая система регулирования обеспечивает соответствие между потоком подведенного тепла и теплопотреблением энергетической теплоутилизационной установки, а также надежную ее работу.