Паротурбінна установка з вузлом парової турбіни і споживачем технологічного пара і спосіб її

СИМЕНС АКЦІЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Винахід відноситься до енергетики. Паротурбінна установка містить, щонайменше, один вузол парової турбіни і один споживач технологічного пара, причому споживач технологічного пара оснащений теплообмінником, а вузол парової турбіни з'єднаний з теплообмінником через лінію відбору. До лінії відбору з боку першого контуру підключений Пароохолоджувач, тому відібраний через лінію відбору від вузла парової турбіни технологічну пару можна кондиционировать допомогою пароохолоджувача до умов здійснення процесу споживачем технологічного пара і, крім того, відібрану в пароохолоджувача енергію можна знову підводити до паротурбінної установки. Винахід дозволяє знизити втрати енергії. 2 н.п. ф-ли, 1 мул.

Винахід відноситься до паротурбінної установки з вузлом парової турбіни і споживачем технологічної пари, зокрема з уловлює пристроєм для двоокису вуглецю в якості споживача технологічної пари. Крім того, винахід відноситься до способу експлуатації паротурбінної установки з вузлом парової турбіни і споживачем технологічної пари.

Двигуни установки (DKW) для виробництва електричної енергії складаються, по суті, з вузла парової турбіни і нагрівається котла, або у виконанні газо- паротурбінної установки (GuD) - з газотурбінного вузла з послідовно підключеними парогенератором відпрацьованого тепла і вузлом парової турбіни. Як правило, у таких енергетичних установок пар або енергію для вторинних процесів, безпосередньо не пов'язаних з виробництвом електроенергії, відбирають з відповідних місць. Зокрема, послідовно підключений до котроїсь із енергетичних установок пристрій очищення газоподібних продуктів згоряння, наприклад пристрій, вловлюють вуглекислий газ, призводять в дію за допомогою технологічної пари, що відбирається у вузлі парової турбіни на проміжній ступені вузла парової турбіни.

Іншим прикладом відбору технологічної пари з вузла парової турбіни є централізоване теплопостачання. Внаслідок цього маса відібраного пара залежить від режиму споживача технологічної пари або вловлює пристрої для вуглекислого газу. При цьому маса відібраного пара призводить до скорочення плинної маси пара, якій не вистачає після відбору для наступних ступенів турбіни вузла парової турбіни. Як правило, для споживачів технологічного пара, таких як, наприклад, пристрій, вловлюють вуглекислий газ, потрібно технологічний пар відповідного рівня тиску і температури.

Для існуючих в даний час рішень щодо уловлюють пристроїв для двоокису вуглецю необхідна велика кількість теплової енергії, для чого технологічний пар потрібно відбирати з пароводяного контуру енергетичної установки. Теплову енергію доставляють в десорбціонную блок вловлює пристрої для двоокису вуглецю при конденсації технологічного пара. В результаті технологічний пар має мінімальний тиск, що знаходиться між 2 і 4 бар. До того ж в сучасних енергетичних установках, з проміжним перегрівом і високими температурами пара, пара, що знаходиться на цьому рівні тиску, ще більш сильно перегрітий. Енергію такого сильно перегрітої пари не можна досить використовувати при звичайній тепловіддачі в теплообмінниках.

Тому рівень температури відібраного технологічного пара в відомих енергетичних установках знижують за допомогою впорскування води, а внаслідок цього пар трохи перегрітий. Говорячи про впорскується воді, мова йде, як правило, про конденсаті з пароводяного контуру енергетичної установки. Це не дає ніяких переваг для десорбційної процесу. Недоліком цього відомого способу, зокрема, є те, що енергію, одержувану від перегріву пара, оптимально не використовують. Крім того, відбір конденсату з пароводяного контуру енергетичної установки для впорскування в якості охолоджуючої середовища в сильно перегрітий пар є трудомістким процесом.

Загальним недоліком паротурбінних установок з споживачами технологічної пари, відомих з рівня техніки, є втрати електроенергії, що виникають із-за того, що з вузла парової турбіни відбирають високоякісний технологічний пар, наприклад сильно перегрітий пар, хоча для споживачів технологічного пара достатній злегка перегріта пара.

Тому задачею винаходу є створення паротурбінної установки з вузлом парової турбіни і споживачем технологічної пари, в якій відібраний з вузла парової турбіни пар кращий в енергетичному плані і може використовуватися в значній мірі повністю. Інше завдання винаходу полягає в створенні способу експлуатації паротурбінної установки з вузлом парової турбіни і споживачем технологічної пари, при якому конденсацію відібраного в процесі експлуатації паротурбінної електростанції технологічного пара здійснюють переважно в енергетичному плані для споживача технологічної пари.

Поставлена ​​задача вирішена за допомогою паротурбінної установки, щонайменше, з одним вузлом парової турбіни і одним споживачем технологічної пари, причому споживач технологічного пара містить теплообмінник, а вузол парової турбіни з'єднаний з теплообмінником через лінію відбору, причому в лінію відбору з боку першого контуру підключений Пароохолоджувач .

При цьому в основі винаходу лежить ідея досягти кондиціонування відібраного для споживача з вузла парової турбіни технологічного пара за допомогою пароохолоджувача. Пароохолоджувач дає можливість доведення технологічного пара до оптимізованого для споживача технологічної пари рівня температури. Завдяки цьому Пароохолоджувач дозволяє в подальшому використовувати енергію, відібрану з технологічної пари. Такі пароохолоджувачі можуть бути виконані як теплообмінники, при цьому Пароохолоджувач приймає енергію з боку першого контуру і віддає її в середовище з боку другого контуру. Крім того, використання пароохолоджувача дозволяє теоретично відмовитися від інших заходів за погодженням рівня температури, таких, як, наприклад, впорскування води або конденсату. Внаслідок цього винахід робить можливим використання відібраної пароохолоджувача енергії при одночасному кондиціонуванні технологічного пара для послідовно підключеного споживача технологічної пари, завдяки чому значно збільшується загальний коефіцієнт корисної дії паротурбінної установки. Крім того, винахід можна реалізувати також з більш короткими шляхами трубопроводів в порівнянні з відомими сполуками, що знижує вартість паротурбінної установки.

У кращому вдосконаленому варіанті виконання паротурбінна установка містить, крім того, пароводяної контур з головною конденсатной магістраллю і лінією рециркулюючого конденсату, причому Пароохолоджувач підключений з боку другого контуру в лінію рециркулюючого конденсату. Цей вид з'єднання робить можливим вигідно використовувати відведену пароохолоджувача з технологічної пари енергію для попереднього підігріву конденсату в пароводяному контурі паротурбінної установки. Участь пароохолоджувача в попередньому прогріванні конденсату розвантажує послідовно приєднаний до пароохолоджувача з боку другого контуру підігрівач для попереднього прогріву конденсату. Завдяки цьому можна зменшити кількість необхідного для цього підігрівача відібраного пара з вузла парової турбіни, що збільшує частку робочого пара в вузлі парової турбіни. Однак охолодження технологічного пара в пароохолоджувача вимагає більшу кількість пара для подачі в Пароохолоджувач, щоб мати можливість надавати в розпорядження споживачеві технологічного пара однакову кількість теплоти у вигляді технологічної пари. Таким чином, при використанні пароохолоджувача відбувається, зокрема, переміщення мас пара, що хоча і знижує масу котрий має вищий рівень тиску пара, а внаслідок цього ціннішого відібраного пара, але дає завдяки цьому підвищення коефіцієнта корисної дії паротурбінної установки. Крім того, використання конденсату в якості охолоджуючої середовища для пароохолоджувача дає можливість уникати трудомісткого відбору основного конденсату в пароводяному контурі. Це зменшує кількість місць стикування і спрощує технологічні врізки.

В особливо кращому варіанті виконання паротурбінної установки споживачем технологічної пари є вловлюють пристрій для двоокису вуглецю з газоподібних продуктів згоряння. Такі пристрої, що вловлюють вуглекислі газ, мають потребу у великій кількості теплової енергії, неминуче відібраної у вигляді технологічної пари з пароводяного контуру установки паротурбінної електростанції. При цьому відібраний технологічний пар необхідний, зокрема, для десорбції або регенерації розчинника. Процес абсорбційної очистки газоподібних продуктів згоряння вимагає мінімального рівня температури, внаслідок чого при тепловіддачі при конденсації згідно із сучасним рівнем знань мінімальний тиск технологічної пари становить від 2 до 4 бар. При звичайному процесі роботи електростанції з проміжним перегрівом і високими температурами пара, пара, що знаходиться на цьому рівні тиску, ще сильно перегрітий. Енергію перегрітої пари можна тільки в недостатній мірі використовувати в десорбувати процесі без попереднього охолодження перегрітої пари, так як для транспортування тепла важливий тільки рівень насиченого технологічного пара.

Переважно, якщо лінія відбору приєднана до перепускному трубопроводу вузла парової турбіни. Пропускний трубопровід з'єднує турбіну середнього тиску з турбіною низького тиску. Відбір технологічного пара в перепускному трубопроводі можна здійснювати конструктивно простіше, ніж відбір технологічного пара між ступенями парових турбін.

Винахід дає можливість відбирати необхідний для споживача технологічної пари пар зі зручного місця вузла парової турбіни і підводити переважно в енергетичному плані до споживача технологічної пари. Відповідний винаходу Пароохолоджувач дозволяє переважно використовувати отриману частку перегріву технологічної пари в іншому місці паротурбінної установки.

Поставлена ​​задача вирішена також за допомогою паротурбінної установки з вузлом парової турбіни і споживачем технологічної пари, причому з вузла парової турбіни на першому місці процесу відбирають перегрітий пар, а на другому ступені процесу перегрітий пар охолоджують, причому тепло відтягують з перегрітої пари і утворюють кілька перегрітий пар, і причому злегка перегріта пара підводять до споживача технологічної пари.

При цьому, відповідно до винаходу, надається в розпорядження споживача технологічної пари пар у вигляді злегка перегрітої пари, відібраного раніше на першому місці процесу з вузла парової турбіни у вигляді перегрітої пари і охолодженого на другому ступені процесу.

У кращому варіанті виконання паротурбінна установка містить, крім того, пароводяної контур, причому відведений від перегрітої пари тепло підводять до конденсату пароводяного контуру паротурбінної установки. Внаслідок цього відведену пароохолоджувача енергію можна використовувати для попереднього прогріву конденсату в пароводяному контурі паротурбінної установки. Приєднаний з боку другого контуру до пароохолоджувача підігрівач розвантажується для попереднього прогріву конденсату завдяки участі пароохолоджувача в попередньому прогріванні конденсату. Відібраний пар з вузла парової турбіни, необхідний для цього підігрівача, можна скоротити, внаслідок чого збільшується частка робочого пара в вузлі парової турбіни.

При особливому удосконалення паротурбінного циклу злегка перегрітий або кондиційованих пар використовують в споживача технологічної пари для осадження двоокису вуглецю. При цьому кондиційоване пар використовують, зокрема, для десорбції або регенерації розчинника.

Переважно, якщо перегрітий пар вузла парової турбіни відбирають з перепускного трубопроводу між ступенем середнього тиску і ступенем нижнього тиску. Відбір технологічного пара в перепускному трубопроводі можна здійснювати конструктивно простіше, ніж відбір технологічного пара між ступенями парових турбін.

Винахід пояснюється за допомогою єдиного креслення, на якому представлена ​​паротурбінна установка.

На зображеної на кресленні паротурбінної установки 1 показані, по суті, вузол 2 парової турбіни і споживач 3 технологічної пари, а також Пароохолоджувач 6.

У вузлі 2 парової турбіни показані турбіна 9 середнього тиску і турбіна 10 низького тиску, з'єднані один з одним перепускним трубопроводом 11. Таким чином, при експлуатації паротурбінної установки 1 виходить з турбіни 9 середнього тиску перегріта пара переводять в турбіну 10 низького тиску. До перепускному трубопроводу 11 приєднана лінія 5 відбору. Частина перегрітої пари може відгалужується з перепускного трубопроводу 11 за допомогою лінії 5 відбору.

Лінія 5 відбору з'єднана, крім того, з підбиттям в першому контурі, з пароохолоджувача 6. Пароохолоджувач 6 з'єднаний зі споживачем 3 технологічної пари з відведенням в першому контурі. За допомогою пароохолоджувача 6 відводять тепло від направляється в лінії 5 відбору перегрітої пари. Кілька перегрітий пар виходить з пароохолоджувача з відведенням з першого контуру.

Споживач 3 технологічної пари представлений на кресленні тільки схематично. Істотним місцем стикування споживача 3 технологічної пари з вузлом парової турбіни є, зокрема, теплообмінник 4, що містить споживач 3 технологічної пари. Утворений при відведенні тепла в пароохолоджувача 6 насичений пар підводять до теплообмінника 4 споживача 3 технологічної пари. При цьому тепло насиченої пари віддають споживачеві технологічного пара, причому насичений пар конденсують.

Потім рециркулюючий конденсат від споживача 3 технологічної пари підводять з вторинним підведенням до пароохолоджувача по лінії 13 рециркулюючого конденсату. При цьому конденсат нагрівають і відводять вдруге з пароохолоджувача 6. При цьому відведення здійснюють в головну конденсатні магістраль 8 пароводяного контуру 7 паротурбінної установки 1. Конденсат призначений для повторного випаровування і надходження в вузол 2 парової турбіни.

Підігрівач 12а розвантажують за допомогою нагрівання конденсату з споживача 3 технологічної пари в пароохолоджувача 6. Завдяки розвантаженню підігрівача 12а з вузла 2 парової турбіни відбирають меншу кількість пара для попереднього прогріву конденсату. Внаслідок цього збільшується частка робочого пара в вузлі 2 парової турбіни, що підвищує коефіцієнт корисної дії паротурбінної установки 1.

1. Паротурбінна установка (1), що містить вузол (2) парової турбіни, пароводяної контур (7) і споживач (3) технологічного пара, причому
- вузол (2) парової турбіни складається, щонайменше, з однієї турбіни середнього тиску (9) і, щонайменше, однієї турбіни низького тиску (10), при цьому турбіна середнього тиску (9) і турбіна низького тиску (10) з'єднані між собою одним або декількома пропускними трубопроводами (11),
- пароводяної контур (7) містить головну конденсатні магістраль (8) і лінію рециркулюючого конденсату (13),
споживачем (3) технологічного пара є вловлюють пристрій для двоокису вуглецю з газоподібних продуктів згоряння, є теплообмінник (4), а вузол (2) парової турбіни з'єднаний з теплообмінником (4) через лінію (5) відбору,
відрізняється тим, що лінія (5) відбору відгалужується від перепускного трубопроводу (11), при цьому в лінію відбору (5) підключений з боку першого контуру Пароохолоджувач (6), причому Пароохолоджувач (6) підключений з боку другого контуру в лінію рециркулюючого конденсату.

2. Спосіб експлуатації паротурбінної установки з, щонайменше, одним вузлом парової турбіни, що включає в себе уловлювання двоокису вуглецю, причому
- з вузла парової турбіни відбирають перегрітий пар на першому місці циклу з перепуску між середньою ступенем тиску і низької ступенем тиску, на другому ступені циклу перегрітий пар охолоджують, при цьому від перегрітої пари відбирають тепло і утворюють злегка перегріта пара,
- кондиційоване пар використовують в процесі осадження двоокису вуглецю,
- паротурбінна установка містить пароводяної контур, при цьому відведений від перегрітої пари тепло підводять до конденсату пароводяного контуру паротурбінної установки.