Тепловая электрическая станция с абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машиной, работающей в режиме теплового насоса

Тепловая электрическая станция с абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машиной (АБХМ), работающей в режиме теплового насоса Полезная модель относится к области электроэнергетики, а именно к тепловой электрической станции (ТЭС) с включенной в ее технологическую схему абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машиной, эксплуатация которой осуществляется в режиме теплового насоса. Тепловая электрическая станция, содержащая абсорбционную бромисто-литиевую холодильную машину 1, соединенную с контуром теплоносителя 2, контуром хладоносителя 7, соединенным с внутренними и внешними потребителями холода 9 и 10, отличающаяся тем, что абсорбционная бромисто-литиевая холодильная машина выполнена с контуром охладителя 11, совмещенным с контуром подготовки воды для системы теплоснабжения потребителей ТЭС и собственных нужд ТЭС. Технический результат заключается в обеспечении стабильного круглогодичного режима работы систем охлаждения технологического оборудования ТЭС с минимальными потерями тепла в окружающую среду, что в свою очередь, ведет к устранению технологических ограничений на выработку мощности и электроэнергии как в зимний, так и в летний период, улучшению показателей эффективности работы ТЭС в целом.

Полезная модель относится к области электроэнергетики, а именно к тепловой электрической станции (ТЭС) с включенной в ее технологическую схему абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машиной, эксплуатация которой осуществляется в режиме теплового насоса.

Известна тепловая электрическая станция с абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машиной, содержащая абсорбционную бромисто-литиевую холодильную машину, подключенную к конденсатору паровой турбины тепловой электрической станции (см. заявку JP 2007322028, кл. F25B 15/00, 13.12.2007). Данная тепловая электрическая станция с абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машиной практически не использует возможности по утилизации низкопотенциального тепла ТЭС.

Близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является тепловая электрическая станция, содержащая абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машиной, соединенную с контуром теплоносителя с дополнительным нагревом теплоносителя паром и разомкнутым контуром охладителя, соединенным с циркуляционным контуром системы технического водоснабжения тепловой электрической станции (см. патент на полезную модель RU 62166, кл. F01K 19/10, 27.03.2007). Данная тепловая электрическая станция с абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машиной также не в полной мере использует тепловую энергию ТЭС, что сужает ее возможности.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) предлагаемой полезной модели является тепловая электрическая станция, содержащая абсорбционную бромисто-литиевую холодильную машину с контуром теплоносителя, замкнутым контуром хладоносителя и промежуточным контуром охлаждения, включенными в технологическую схему ТЭС (см. патент на полезную модель RU 119394, кл. F01К 17/06, F25B 27/02 от 07.03.2012). Недостатком данной модели является наличие открытого контура охладителя, соединенного с атмосферой через градирню, что не позволяет в полной мере реализовать потенциал от интеграции абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машины в технологическую схему ТЭС в части сокращения тепловых выбросов ТЭС, а также обеспечить круглогодичную эффективную эксплуатацию абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машины, ограничивая период ее использования летним периодом.

Цель полезной модели - повышение надежности и эффективности функционирования ТЭС за счет интеграции абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машины в технологическую схему ТЭС.

Предложенная модель позволяет получить двойной эффект, который заключается не только в обеспечении стабильного режима работы систем охлаждения вне зависимости от климатических условий, что позволяет снять существующие технологические ограничения на выработку электрической мощности и электроэнергии в зимний и летний периоды, но и в полезном использовании тепловой энергии, сбрасываемой в системы охлаждения технологического оборудования (работа в режиме теплового насоса).

Задачи, решаемые с применением полезной модели, состоят в повышении эффективности использования абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машины на ТЭС, что достигается за счет крайне высокой степени использования сбросного тепла и возможности экономически обоснованной эксплуатации схем, сформированных на базе данной модели, в течение всего года.

Технический результат заключается в обеспечении стабильного круглогодичного режима работы систем охлаждения технологического оборудования ТЭС с минимальными потерями тепла в окружающую среду, что в свою очередь, ведет к устранению технологических ограничений на выработку мощности и электроэнергии как в зимний, так и в летний период, улучшению показателей эффективности работы ТЭС в целом. Минимизация потерь тепла в окружающую среду достигается за счет полезного использования сбросного тепла систем охлаждения оборудования ТЭС для подготовки (нагрева) воды для систем теплоснабжения потребителей от ТЭС и собственных нужд ТЭС (в частности, для систем горячего водоснабжения, отопления, подготовки питательной воды и т.п.).

Задачи решаются, а технический результат достигается за счет того, что тепловая электрическая станция содержит абсорбционную бромисто-литиевую холодильную машину 1, соединенную с контуром теплоносителя 2, соединенную с контуром хладоносителя 7, соединенным с внутренними и внешними потребителями холода 9 и 10, соединенную с контуром охладителя 11, соединенным с контуром подготовки (нагрева) воды для систем теплоснабжения потребителей от ТЭС и собственных нужд ТЭС.

При этом контур хладоносителя 7 может быть соединен с теплообменниками потребителей холода 9 и 10 тепловой электрической станции по зависимой схеме (через теплообменник 8) или по независимой схеме. В целях обеспечения надежного и бесперебойного охлаждения потребителей холода 9 и 10 схема предусматривает возможность использования в качестве резервной штатной станционной системы технического водоснабжения 6, соединенной со станционной градирней 13. Применяемый подход позволяет рассматривать предложенную схему как комплексное системное решение, направленное на повышение эффективности работ систем охлаждения с улучшением показателей их надежности.

В качестве контура охладителя абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машиной 1 используется контур подготовки воды для системы теплоснабжения (горячее водоснабжение, отопление, вентиляция) потребителей от ТЭС и собственных нужд ТЭС 11.

Предложенная модель позволяет получить значительное повышение эффективности ТЭС за счет полезного использования тепла, выделяемого технологическим оборудованием в процессе его работы и отводимого в системы охлаждения данного оборудования, которое в традиционных схемах выбрасывается в атмосферу. Используя возможности работы абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машины в режиме теплового насоса, данное тепло передается в системы подготовки воды для теплоснабжения (горячее водоснабжение, отопление, вентиляция) потребителей от ТЭС или собственных нужд ТЭС. Данный эффект характерен как в период высоких, так и низких температур наружного воздуха, что позволяет эксплуатировать абсорбционную бромисто-литиевую холодильную машину круглогодично. С учетом возврата конденсата греющего абсорбционную бромисто-литиевую холодильную машину пара в теплоэнергетический цикл ТЭС, эффективность работы предложенной модели крайне высока, что обусловлено минимальными потерями тепла в окружающую среду (только через поверхности трубопроводов и оборудования).

Одним из отличительных признаков модели является ее универсальность, которая обеспечивается за счет способности абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машины работать в широком диапазоне регулирования холодопроизводительности с различными температурными уровнями теплоносителя, хладоносителя и охладителя. Данный признак позволяет настроить присоединенные к абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машине контуры охлаждения для достижения оптимальной температуры охлаждающей воды. Настройка осуществляется с помощью современных систем автоматического управления (включая, контроллер, регулирующую арматуру, измерительные приборы и датчики, прочие средства автоматики).

В этой связи, не менее значимым эффектом предложенной модели является возможность поддержания оптимального режима систем охлаждения технологического оборудования ТЭС за счет обеспечения требуемых параметров охлаждающей среды вне зависимости от климатических условий. Учитывая, что данные требования отличаются для каждого из типов оборудования, соединенного с общестанционными системами технического водоснабжения, штатные общестанционные системы технического водоснабжения, соединенные с окружающей средой через градирни, не позволяют устанавливать индивидуальные параметры охлаждающей среды (в первую очередь, ее температуру) для охладителей различных типов оборудования, что существенно снижает эффективность и надежность работы технологического оборудования как в зимнее, так и в летнее время.

Предложенная модель позволяет обеспечить оптимальный круглогодичный режим работы каждого типа охлаждаемого оборудования, за счет возможности секционирования общестанционной системы технического водоснабжения и более гибкого регулирования параметров хладоносителя на входе в системы охлаждения различного технологического оборудования (маслоохладители, охладители генераторов, конденсатор и пр.).

Так, например, предусмотренное моделью выделение независимых систем охлаждения, позволяет снизить температуру охлаждающей воды в общестанционной системе технического водоснабжения в зимнее время ниже предельных значений, определяемых требованиями эксплуатации охладителей турбогенератора, и получить максимальный вакуум в конденсаторах турбин, что в свою очередь ведет к увеличению мощности турбин.

В летнее время при высоких температурах наружного воздуха и снижении мощности общестанционной системы технического водоснабжения указанное выше секционирование также позволяет не только исключить ограничения на выработку мощности и электроэнергии турбоагрегатов по причине недостаточного охлаждения технологического оборудования ТЭС, но и получить выработку дополнительной электроэнергии за счет уменьшения нагрузки на станционную систему технического водоснабжения и, как следствие, снижения температуры охлаждающей воды в ней, увеличения вакуума в конденсаторах и увеличения мощности турбин.

Кроме того, предложенная схема позволяет исключить неэффективные затраты ТЭС в летний период на вынужденную подпитку системы технического водоснабжения водопроводной водой, имеющей, как правило, более низкую температуру.

Краткое описание чертежа

1 - абсорбционная бромисто-литиевая холодильная машина (АБХМ); 2 - контур теплоносителя АБХМ; 3 - паропроводы продувки энергетических котлов; 4 - паропроводы отборов паровых турбин; 5 - конденсат греющего пара в технологическую систему ТЭС; 6 - циркуляционный контур системы технического водоснабжения ТЭС; 7 - контур хладоносителя АБХМ; 8 - промежуточный теплообменник; 9 - теплообменники внутренних потребителей холода; 10 - теплообменники внешних потребителей холода; 11 - контур подготовки воды для системы теплоснабжения потребителей от ТЭС и собственных нужд ТЭС; 12 - конденсатор турбоустановки; 13 - станционная градирня.

Подробное описание установки

Тепловая электрическая станция с абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машиной содержит абсорбционную бромисто-литиевую холодильную машину 1, соединенную с контуром теплоносителя 2 с нагревом паром из отборов паровых турбин (паром продувки котлов) и контуром хладоносителя 7, соединенным с потребителями холода 9 и 10.

Абсорбционная бромисто-литиевая холодильная машина 1 включена в технологическую схему ТЭС:

- по контуру теплоносителя 2 подключена к паропроводам ТЭС 3 (отборы паровых турбин, паропроводы продувки энергетических котлов и пр.). Конденсат пара 5 отводится в станционную систему сбора конденсата;

- по контуру хладоносителя 7 может быть подключена как к промежуточному теплообменнику 8, так и непосредственно к местным системам охлаждения оборудования ТЭС 9 и внешним системам охлаждения 10. Резервирование систем охлаждения 9 и 10 осуществляется от циркуляционного контура 6 системы технического водоснабжения ТЭС и станционной градирни 13;

- по контуру охладителя 11 к системе подготовки воды для системы теплоснабжения потребителей от ТЭС и собственных нужд ТЭС.

При работе тепловой электростанции поток воды для системы теплоснабжения потребителей от ТЭС и собственных нужд ТЭС направляют в абсорбционную бромисто-литиевую холодильную машину 1, где он подогревается в конденсаторе и в абсорбере. В контуре теплоносителя 2 последний нагревают тепловой энергией пара от паропроводов ТЭС 3 и 4. Конденсат пара 5 отводится в станционную систему сбора конденсата

Одновременно с помощью замкнутого контура хладоносителя 7 циркулирующий в нем хладоноситель охлаждают в абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машине 1 и направляют охлажденный хладоноситель к внешним и внутренним потребителям холода.

Таким образом, ТЭС с абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машиной обеспечивает решение двух задач одновременно - снабжения холодом за счет охлаждения технологических потоков хладагентом, полученным на абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машине и нагрева воды для систем теплоснабжения (ГВС, отопление, вентиляция) или собственных нужд ТЭС.

Технический результат заключается в повышении надежности и эффективности функционирования ТЭС за счет интеграции абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машины в технологическую схему ТЭС, интенсификации работы внутренних систем охлаждения и полезного использования сбросного тепла, отведенного в контур охладителя в системах подготовки воды для теплоснабжения потребителей от ТЭС и собственных нужд ТЭС. Последнее может привести к пересмотру подходов, применяемых при проектировании не только систем охлаждения технологического оборудования, но и систем кондиционирования воздуха в административно-бытовых и служебных помещениях ТЭС. Предусмотренная моделью возможность полезного использования сбросного тепла из систем кондиционирования позволяет говорить о многократном превышении показателей их эффективности в сравнении с традиционными (на базе парокомпрессионных холодильных машин).

Также к результатам применения полезной модели относится использование элементов уже существующей технологической схемы ТЭС и исключение охлаждающей градирни, предусмотренной традиционными схемами с использованием, что влечет за собой снижение капиталоемкости проектов интеграции абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машины в технологическую схему ТЭС и повышение показателей эффективности соответствующих инвестиционных проектов.

1. Тепловая электрическая станция, содержащая абсорбционную бромисто-литиевую холодильную машину 1, соединенную с контуром теплоносителя 2, контуром хладоносителя 7, соединенным с внутренними и внешними потребителями холода 9 и 10, отличающаяся тем, что абсорбционная бромисто-литиевая холодильная машина выполнена с контуром охладителя 11, совмещенным с контуром подготовки воды для системы теплоснабжения потребителей ТЭС и собственных нужд ТЭС.

2. Станция по п.1, отличающаяся тем, что контур хладоносителя 7 предусматривает возможность соединения с теплообменниками внутренних потребителей холода 9 и 10 тепловой электрической станции как по зависимой, так и по независимой схемам.