Установка для выработки электрической и тепловой энергии

Полезная модель относится к области теплоэнергетики. Предложена установка для выработки электрической и тепловой энергии, включающая котел, соединенный паропроводом с противодавленческой турбиной, связанной с электрогенератором, а также турбину низкокипящего теплоносителя, например, бутана, связанную с электрогенератором и соединенную трубопроводами с испарителем низкокипящего теплоносителя и с конденсатором низкокипящего теплоносителя, и питательный насос низкокипящего теплоносителя, при этом она дополнительно содержит теплофикационный бойлер, а выхлоп противодавленческой турбины соединен паропроводами с теплофикационным бойлером и с испарителем низкокипящего теплоносителя. Кроме того, между питательным насосом низкокипящего теплоносителя и испарителем низкокипящего теплоносителя может быть установлен инжектор. Заявляемое решение позволяет ликвидировать жесткую связь между выработкой электроэнергии и тепла, а также при любых температурах окружающего воздуха в течение всего года обеспечить максимальную выработку электроэнергии, оптимизировать режим эксплуатации турбин, повысить их надежность и экономичность.

Полезная модель относится к области теплоэнергетики.

Известна геотермальная электростанция с комбинированным циклом, содержащая сообщенные транспортирующими трубопроводами продуктивную скважину, сепаратор, турбогенератор и скважину закачки сепарата, связанную трубопроводом сепарата с сепаратором, при этом на трубопроводе сепарата размещены подогреватель и испаритель бинарного цикла выработки электроэнергии, включающего дополнительный турбогенератор, воздушный конденсатор и насос, сообщенные трубопроводами, заполненными органическим теплоносителем, в которой использованы низкокипящие теплоносители с целью повышения эффективности паротурбинных ТЭС (RU. Свидетельство на полезную модель №6205, МПК F 03 G 7/00, опубликовано 1998.03.16; О.В.Бритвин, О.Д.Поваров, Е.Ф.Клочков и др. «Верхнемутновская геотермальная станция». Теплоэнергетика, 1999, №2, С.2-8).

Недостатком известной электростанции является сложность и дороговизна ее применения для целей теплофикации, что связано с необходимостью введения в схему дополнительного водяного контура.

Известна теплоэнергетическая установка, использующая низкокипящие теплоносители для замещения конденсационной части паровых турбин при понижении температуры окружающей среды в зимнее время, включающая котел, соединенный паропроводом с противодавленческой турбиной, связанной с электрогенератором, турбину низкокипящего теплоносителя, связанную с электрогенератором, испаритель низкокипящего теплоносителя, конденсатор низкокипящего теплоносителя и питательный насос низкокипящего теплоносителя. (А.И.Андрющенко

«Основы термодинамики циклов теплоэнергетических установок», М., Высшая школа, 1985, с.319).

По совокупности признаков эта известная установка является наиболее близкой к заявляемой и принимается за прототип.

Недостатком известной установки, принятой за прототип, является то, что экономия топлива достигается лишь в зимний период, так как в течение года температура циркуляционной воды и окружающего воздуха, а также их соотношение значительно меняются. При применении указанной установки для теплофикации эффективность использования низкокипящего теплоносителя значительно снижается.

Заявляемое решение позволяет ликвидировать жесткую связь между выработкой электроэнергии и тепла, а также при любых температурах окружающего воздуха в течение всего года обеспечить максимальную выработку электроэнергии, оптимизировать режим эксплуатации турбин, повысить их надежность и экономичность.

Предложена установка для выработки электрической и тепловой энергии, включающая котел, соединенный паропроводом с противодавленческой турбиной, связанной с электрогенератором, а также турбину низкокипящего теплоносителя, например бутана, связанную с электрогенератором и соединенную трубопроводами с испарителем низкокипящего теплоносителя и с конденсатором низкокипящего теплоносителя, и питательный насос низкокипящего теплоносителя, при этом она дополнительно содержит теплофикационный бойлер, а выхлоп противодавленческой турбины соединен паропроводами с теплофикационным бойлером и с испарителем низкокипящего теплоносителя. Кроме того, между питательным насосом низкокипящего теплоносителя и испарителем низкокипящего теплоносителя может быть установлен инжектор.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображена схема предлагаемой установки, на фиг.2 - один из вариантов схемы.

Установка для выработки электрической и тепловой энергии включает паровой котел 1, соединенный паропроводом с противодавленческой турбиной 2, связанной с электрогенератором 3, а также турбину низкокипящего теплоносителя 4, например, бутана, связанную с электрогенератором 5 и соединенную трубопроводами с испарителем низкокипящего теплоносителя бис конденсатором низкокипящего теплоносителя 7, и питательный насос низкокипящего теплоносителя 8. Установка дополнительно содержит теплофикационный бойлер 9, при этом выхлоп противодавленческой турбины 2 соединен паропроводами с теплофикационным бойлером 9 и с испарителем низкокипящего теплоносителя 6. Между питательным насосом низкокипящего теплоносителя 8 и испарителем низкокипящего теплоносителя 6 может быть установлен инжектор 10.

Установка работает следующим образом. В зимний период, когда температура окружающей среды является достаточно низкой, весь пар, поступающий из котла 1 в противодавленческую турбину 2, после выхода из турбины подается в теплофикационный бойлер 9. В этот период пар не поступает в испаритель 6 и турбина низкокипящего теплоносителя 4 не работает и приводом электрогенератора 3 является лишь паровая турбина 2. С ростом температуры окружающей среды появляются излишки пара, которые поступают в испаритель низкокипящего теплоносителя б и начинает работать турбина низкокипящего теплоносителя 4. Пар низкокипящего теплоносителя, прошедший через турбину 4, попадает в конденсатор 7 и после конденсации подается питательным насосом 8 обратно в испаритель 6.

При работе установки с использованием инжектора 10 часть конденсата низкокипящего теплоносителя подается в инжектор 10, где смешивается с паром низкокипящего теплоносителя и подается в испаритель 6. В этой схеме инжектор 10 выполняет роль как насоса высокого давления,

так и смешивающего подогревателя, в результате чего достигается дополнительное повышение эффективности установки.

Применение предлагаемой установки совместно с паровой турбиной Р-6 при параметрах острого пара 40 Ата и 450°С для климатических условий Европейской территории России позволяет удвоить суммарную выработку электроэнергии. При этом, чем ниже начальные параметры пара, тем больше увеличивается выработка электроэнергии.

1. Установка для выработки электрической и тепловой энергии, включающая котел, соединенный паропроводом с противодавленческой турбиной, связанной с электрогенератором, а также турбину низкокипящего теплоносителя, например, бутана, связанную с электрогенератором и соединенную трубопроводами с испарителем низкокипящего теплоносителя и с конденсатором низкокипящего теплоносителя, и питательный насос низкокипящего теплоносителя, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит теплофикационный бойлер, при этом выхлоп противодавленческой турбины соединен паропроводами с теплофикационным бойлером и с испарителем низкокипящего теплоносителя.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что между питательным насосом низкокипящего теплоносителя и испарителем низкокипящего теплоносителя установлен инжектор.