Паросиловая установка

Полезная модель относится к тепловым установкам, в частности, к паросиловым установкам. Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности цикла паросиловой установки. Это достигается тем, что паровой двигатель через паропровод последовательно соединен с отделителем жидкости, с компрессором первой ступени, с конденсатором-испарителем, с компрессором второй ступени, с дополнительным конденсатором-испарителем, с насосом и с паровым котлом, кроме того, параллельно паропроводу отделитель жидкости дополнительно соединен через трубопровод с насосом, с конденсаторами-испарителями и с паровым котлом, при этом для увеличения термического КПД цикла число ступеней сжатия может быть увеличено. Таким образом, вся теплота из парового двигателя поступает в паровой котел, при этом на привод компрессора затрачивается примерно 45% мощности турбины, поэтому эффективный КПД паросиловой установки может быть повышен.

Полезная модель относится к тепловым установкам, в частности, к паросиловым установкам.

Известна паросиловая установка, в которой осуществляется цикл Ренкина с перегретым паром, содержащая паровой котел, перегреватель, паровой двигатель, электрогенератор, конденсатор и питательный насос (см., например, в книге В.А.Кузовлев. Техническая термодинамика и основы теплопередачи. Москва, Высшая школа, 1983, стр.210-213).

Однако даже самые лучшие паротурбинные установки превращают в полезную работу только до 42% подводимой теплоты, а потери в конденсаторе при этом составляют до 70%.

Известна также теплофикационная установка, содержащая паровой котел, перегреватель, паровую турбину, электрогенератор, подогреватель-теплообменник и питательный насос (см., например, в книге В.А.Кирилин, В.В.Сычев, А.Е.Шейндлин Техническая термодинамика. Москва, Энергоатомиздат, 1983 г, стр.323-325).

Недостатком теплофикационной установки является то, что летом нельзя полезно использовать теплоту для отопления зданий.

Ближайшим аналогом, принятым за прототип, является паросиловая установка, в которой осуществляется цикл Карно на влажном паре, содержащая паровой котел, паровой двигатель, электрогенератор, конденсатор-теплообменник и компрессор (см., например, в книге В.А.Кирилин, В.В.Сычев, А.Е.Шейндлин. Техническая термодинамика. Москва, Энергоатомиздат, 1983 г, стр.293-295).

Однако условия работы на влажном паре проточных частей турбин и компрессоров оказываются тяжелыми. Вследствие этого внутренние абсолютные КПД циклов Карно и Ренкина будут примерно одинаковыми. При этом компрессор для сжатия пара с большими давлениями и большими объемами представляет собой весьма громоздкое, неудобное в эксплуатации устройство, на привод которого затрачивается чрезмерно большая энергия. По этим причинам цикл Карно, осуществляемый на влажном паре, не нашел практического применения.

Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности цикла паросиловой установки.

Это достигается тем, что паровой двигатель через паропровод последовательно соединен с отделителем жидкости, с компрессором первой ступени, с конденсатором-испарителем, с компрессором второй ступени, с дополнительным конденсатором-испарителем, с насосом и с паровым котлом, кроме того, параллельно паропроводу отделитель жидкости дополнительно соединен через трубопровод с насосом, с конденсаторами-испарителями и с паровым котлом, при этом для увеличения термического КПД цикла число ступеней сжатия может быть увеличено.

На фиг.1 представлена схема паросиловой установки.

Паросиловая установка содержит паровой котел 1, связанный последовательно через паропровод 2 с паровым двигателем 3, с отделителем жидкости 4, с компрессором первой ступени 5, с конденсатором-испарителем 6, с компрессором второй ступени 7, с дополнительным конденсатором-испарителем 8, с насосом 9 и вновь с паровым котлом 1. Кроме того параллельно паропроводу 2 отделитель жидкости 4 дополнительно соединен через трубопровод 10 с насосом 11, с конденсаторами-испарителями 6 и 8 и с паровым котлом 1, и цикл замыкается. При этом вал парового двигателя 3 связан с валом электрогенератора 12.

Паросиловая установка работает следующим образом. Влажный пар, имеющий начальные параметры: давление p₁=20 МПа, температуру T ₁=367°C и плотность p₁=170,9 кг/м³, из парового котла 1 по паропроводу 2 подают в паровой двигатель 3, где пар частично конденсируется и адиабатно расширяется, вырабатывая электроэнергию с помощью электрогенератора 12, вал которого соединен с валом парового двигателя 3. При адиабатном расширении влажного пара в 32 раза и показателе адиабаты 1,28-1,3, давление и плотность пара на выходе из парового двигателя будут примерно в 100-150 раз меньше, чем в котле и составят р₂=0,2 МПа, р ₂=1,13 кг/м³ при Т ₂=120°С, то есть масса воды на выходе из парового двигателя будет примерно в четыре раза больше массы пара. Затем пар и воду в одном потоке направляют в отделитель жидкости 4, где поток разделяют на пар и воду. Далее пар сжимают компрессором первой ступени 5 и нагнетают в конденсатор-испаритель 6. На выходе из компрессора первой ступени 5 пар имеет давление 0,85 МПа при

температуре 300°С и степени сжатия =3. Затем пар сжимается компрессором второй ступени 7 и нагнетается в дополнительный конденсатор-испаритель 8. Там пар полностью конденсируется при постоянном давлении и насосом 9 с одновременным повышением давления перемещается в котел 1. На выходе из компрессора второй ступени 7 пар имеет давление примерно Р₃=3,4 МПа, при температуре Т ₃=350°С и степени сжатия =3. Воду из отделителя жидкости 4 нагнетают насосом 11 по трубопроводу 10 в конденсатор-испаритель бив дополнительный конденсатор-испаритель 8 с одновременным повышением давления. Из дополнительного конденсатора-испарителя ее подают в паровой котел. При этом для увеличения термического КПД цикла, число ступеней сжатия может быть увеличено.

Таким образом, вся теплота из парового двигателя поступает в паровой котел, при этом на привод компрессора затрачивается примерно 45% мощности турбины, поэтому эффективный КПД паросиловой установки может быть повышен.

Паросиловая установка, содержащая паровой котел, соединенный через паропровод с паровым двигателем и с компрессором, отличающаяся тем, что паровой двигатель последовательно соединен с отделителем жидкости, с компрессором первой ступени, с конденсатором-испарителем, с компрессором второй ступени, с дополнительным конденсатором-испарителем, с насосом и с паровым котлом, кроме того, параллельно паропроводу отделитель жидкости дополнительно подключен через трубопровод с насосом, с конденсаторами-испарителями и с паровым котлом.