Комбинированная теплосиловая установка (варианты)
Комбинированная теплосиловая установка (варианты) относится к теплоэнергетике. Она содержит замкнутый паросиловой контур, работающий на воде, замкнутый контур низкокипящей жидкости и незамкнутый контур подвода воды. В паросиловой контуре последовательно соединены парогенератор, паровая турбина с генератором, конденсатор и насос. Контур низкокипящей жидкости содержит компрессор, теплообменник-конденсатор, включенный в паросиловой контур после конденсатора, устройство понижающее давление хладагента, теплообменник-испаритель. Теплообменные поверхности контура подвода воды установлены в конденсаторе паросилового контура и теплообменнике-испарителе. По первому варианту в качестве устройства понижающего давление используется дроссель, а по второму варианту - турбодетандер, соединенный кинематически с компрессором или с генератором. Технический результат направлен на увеличение кпд и экономичности установки. (2 ил.)
Полезная модель относится к энергетике и может быть использована на тепловых и атомных электростанциях, применяющих в качестве рабочих тел водяной пар и низкокипящую жидкость.
Известна паротурбинная тепловая электростанция, включающая котел, пароперегреватель, турбину с генератором, конденсатор и конденсатный насос. Конденсацию пара производят охлаждающей водой из внешнего источника, которая потом сбрасывается. Недостатком является недостаточно высокий кпд (см. Основы энергетики под общей редакцией А.В.Мошкарина, Иваново, 2005).
Из описания изобретения к авторскому свидетельству SU 1377420 «Способ работы бинарной конденсационной электростанции» известна теплосиловая установка, содержащая замкнутый паросиловой контур и замкнутый контур, работающий на низкокипящей жидкости. Паросиловой контур включает котел, турбину с генератором, конденсаторы-пароперегреватели, включенные в контур низкокипящей жидкости после испарителя, и насос. Контур, работающий на низкокипящей жидкости, также включает турбину с генератором, конденсатор, питательный насос, дроссель, испаритель. Недостатком электростанции является недостаточно высокий кпд, так как конденсация пара пароводяного контура производится подогретым паром низкокипящей жидкости, а при конденсации низкокипящей жидкости выделяемая теплота выбрасывается в атмосферу.
Технический результат направлен на увеличение кпд и повышение экономичности теплосиловой установки за счет использования теплоты, полученной при конденсации водяного пара и конденсации низкокипящей жидкости.
По первому варианту технический результат достигается тем, что комбинированная теплосиловая установка содержит замкнутый паросиловой контур, работающий на воде, который включает последовательно соединенные парогенератор, паровую турбину с генератором, конденсатор и насос, а также замкнутый контур, работающий на низкокипящей жидкости, который включает компрессор, теплообменник-конденсатор, устройство понижающее давление и теплообменник-испаритель. Согласно полезной модели в паросиловой контур включен пароперегреватель, установленный перед турбиной, при этом установка дополнительно снабжена незамкнутым водяным контуром, теплообменные поверхности которого размещены в конденсаторе паросилового контура и в теплообменнике-испарителе контура низкокипящей жидкости, теплообменник-конденсатор установлен в паросиловой контур после конденсатора, а в качестве устройства, понижающего давление, используется дроссель.
По второму варианту технический результат достигается тем, что комбинированная теплосиловая установка, содержит замкнутый паросиловой контур, работающий на воде, который включает последовательно соединенные, парогенератор, паровую турбину с генератором, конденсатор и насос, а также замкнутый контур, работающий на низкокипящей жидкости, который включает компрессор, теплообменник-конденсатор, устройство понижающее давление и теплообменник-испаритель. Согласно полезной модели в паросиловой контур включен пароперегреватель, установленный перед турбиной, при этом установка дополнительно снабжена незамкнутым водяным контуром, теплообменные поверхности которого размещены в конденсаторе паросилового контура и в теплообменнике-испарителе контура низкокипящей жидкости, теплообменник-конденсатор установлен в паросиловой контур после конденсатора, а в качестве устройства понижающего давление используется турбодетандер, который кинематически связан с компрессором.
Согласно полезной модели турбодетандер кинематически связан с генератором.
На фиг.1 показана схема комбинированной теплосиловой установки с дросселем в контуре низкокипящей жидкости
На фиг.2 показана схема комбинированной теплосиловой установки с турбодетандером в контуре низкокипящей жидкости.
Установка включает три контура: замкнутый паросиловой контур, работающий на воде, замкнутый контур, работающий на низкокипящей жидкости и незамкнутый контур подвода воды от внешнего источника, например водоема или градирни. Паросиловой контур включает парогенератор 1, пароперегреватель 2, паровую турбину 3 с генератором 4, конденсатор 5 и водяной насос 6. Контур низкокипящей жидкости включает компрессор 7, теплообменник-конденсатор 8, одна полость которого является конденсатором контура низкокипящей жидкости, а другая полость - подогревателем конденсата паросилового контура, устройство понижающее давление - дроссель 9, теплообменник-испаритель 10, Контур подвода воды от внешнего источника включает теплообменные поверхности 11 и 12, установленные соответственно в конденсаторе 5 и теплообменнике-испарителе 10. Во втором варианте в качестве устройства понижающего давление хладагента используется турбодетандер 13 (фиг.2), установленный на вал компрессора 7 или соединенный с генератором (на фиг. не показано).
Теплосиловая установка работает следующим образом.
Пар, полученный в парогенераторе 1 и перегретый в пароперегревателе 2, поступает на турбину 3, которая совместно с генератором 4 преобразует тепловую энергию в электрическую. Далее пар поступает в конденсатор 5, где охлаждается на теплообменной поверхности 11, конденсируется и передает теплоту охлаждающей его воде. Далее полученный конденсат поступает в теплообменник-конденсатор 8, где он подогревается за счет теплоты, выделяемой при конденсации низкокипящей жидкости, и насосом 6 подается в парогенератор 1. Компрессор 7 сжимает хладагент и подает его в теплообменник-конденсатор 8, где хладагент конденсируется. Далее, проходя через дроссель 9, хладагент теряет давление, расширяется и частично переходит в газообразное состояние, затем поступает в теплообменник-испаритель 10, где за счет отбора теплоты с теплообменных поверхностей 12 контура подвода воды, происходит его дальнейшее испарение. На этом контур низкокипящей жидкости замыкается. По второму варианту хладагент из теплообменника-конденсатора 8 поступает на турбодетандер 13, установленный на вал компрессора 7. В турбодетандере 13 хладагент не только охлаждается и расширяется, но часть его тепловой энергии совершает механическую работу, которая передается на вал компрессора 7, что позволяет частично уменьшить потребление электроэнергии в компрессоре 7. Соединение турбодетандера 13 с генератором позволяет получить дополнительную электроэнергию.
Установка позволяет использовать теплоту, выделяемую при конденсации водяного пара на испарение низкокипящей жидкости, а также использовать теплоту, выделяемую низкокипящей жидкостью при конденсации на предварительный подогрев конденсата паросилового контура.
1. Комбинированная теплосиловая установка, содержащая замкнутый паросиловой контур, работающий на воде и включающий последовательно соединенные парогенератор, паровую турбину с генератором, конденсатор и насос, а также замкнутый контур, работающий на низкокипящей жидкости и содержащий компрессор, теплообменник-конденсатор, устройство, понижающее давление, и теплообменник-испаритель, отличающаяся тем, что в паросиловой контур включен пароперегреватель, установленный перед турбиной, при этом установка дополнительно снабжена незамкнутым водяным контуром, теплообменные поверхности которого размещены в конденсаторе паросилового контура и в теплообменнике-испарителе контура низкокипящей жидкости, теплообменник-конденсатор установлен в паросиловой контур после конденсатора, а в качестве устройства понижающего давление используется дроссель.
2. Комбинированная теплосиловая установка, содержащая замкнутый паросиловой контур, работающий на воде и включающий последовательно соединенные парогенератор, паровую турбину с генератором, конденсатор и насос, а также замкнутый контур, работающий на низкокипящей жидкости и содержащий компрессор, теплообменник-конденсатор, устройство, понижающее давление, и теплообменник-испаритель, отличающаяся тем, что в паросиловой контур включен пароперегреватель, установленный перед турбиной, при этом установка дополнительно снабжена незамкнутым водяным контуром, теплообменные поверхности которого размещены в конденсаторе паросилового контура и в теплообменнике-испарителе контура низкокипящей жидкости, теплообменник-конденсатор установлен в паросиловой контур после конденсатора, а в качестве устройства, понижающего давление, используется турбодетандер, который связан кинематически с компрессором.
3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что турбодетандер кинематически связан с генератором.
