Энергетическая установка

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Цубанов Александр Григорьевич Коротинский Виктор Андреевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(56) БАСКАКОВ А.П. и др. Теплотехника Учебник для вузов. - М. Энергоиздат,1982. - С. 216.669 1, 1995.7984 1, 2006.2269655 1, 2006.2295643 1, 2007.(57) 1. Энергетическая установка, содержащая котельную, ко входу и выходу которой через питательный насос присоединен нагреватель парогенератора, к выходному патрубку перегретого пара которого через паропроводы с задвижками присоединены входной патрубок турбоагрегата, вал вращения турбины которого соединен с валом вращения ротора электрогенератора, и паропровод, соединяющий выхлопной патрубок турбоагрегата с расположенным в деаэраторе-подогревателе нагревателем, выход которого подсоединен к 13490 1 2010.08.30 входному патрубку пара конденсатора, собирающий коллектор конденсата и охладитель пара которого соответственно присоединены к входному патрубку парогенератора через конденсатный насос и деаэратор-подогреватель и к обратному и подающему трубопроводам теплосети через сетевой насос, отличающаяся тем, что снабжена рекуперативным теплообменником с входными и выходными патрубками соответственно для теплоносителя с выхода котельной и сетевой воды, при этом входной и выходной патрубки рекуперативного теплообменника для теплоносителя присоединены к выходу котельной и ко входу питательного насоса, а входной и выходной патрубки рекуперативного теплообменника для сетевой воды присоединены к выходу сетевого насоса и подающему трубопроводу теплосети. 2. Энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве теплоносителя использован жидкометаллический теплоноситель, содержащий 77 мас.калия и 23 мас.натрия. Предлагаемое техническое решение относится к энергетическим установкам, вырабатывающим тепловую и электрическую энергию для производственных и жилищнокоммунальных потребителей. Известна конструкция энергетической установки для одновременной выработки тепловой и электрической энергии для потребителей 1. Установка содержит паровой котел, паровую турбину, электрогенератор, конденсаторподогреватель, сетьевой и конденсатный насосы, подающий и обратный трубопроводы теплосети. К недостаткам известной энергетической установки следует отнести низкий коэффициент преобразования установкой тепловой энергии в механическую и пониженную надежность работы. Низкий коэффициент преобразования тепловой энергии в механическую обусловлен низким термическим коэффициентом полезного действия установки, работающей по термодинамическому циклу Ренкина для перегретого пара и необходимостью использования в установке турбины с противодавлением. Наиболее близкой с заявляемой конструкции энергетической установки является установка, содержащая котельную, ко входу и выходу которой через питательный насос присоединен нагреватель парогенератора, к выходу перегретого пара которого через паропроводы с задвижками присоединены входной патрубок турбоагрегата, вал вращения турбины которого соединен с валом вращения ротора электрогенератора, и паропровод,соединяющий выхлопной патрубок турбоагрегата с расположенным в диаэратореподогревателе нагревателем, выход которого подсоединен в входному патрубку пара конденсатора, собирающий коллектор конденсата и охладитель пара которого соответственно присоединены ко входу парогенератора через конденсатный насос и диаэраторподогреватель и к обратному и подающему трубопроводам теплосети через сетьевой насос 2. Недостатком известной энергетической установки является пониженная надежность работы. Пониженная надежность работы обусловлена пожароопасностью нагрева диатермического масла в котлоагрегате огневой котельной, которое используется в качестве теплоносителя для передачи теплоты, получаемой в котлоагрегате от сжигания в нем топлива,энергетическому модулю, вырабатывающему одновременно тепловую и электрическую энергию для потребителей. Кроме того, установка прекращает выработку тепловой и электрической энергии при выходе из строя любого звена энергетического модуля. Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы энергетической установки. 2 13490 1 2010.08.30 Поставленная задача решается тем, что энергетическая установка, содержащая котельную, ко входу и выходу которой через питательный насос присоединен нагреватель парогенератора, к выходному патрубку перегретого пара которого через паропроводы с задвижками присоединены входной патрубок турбоагрегата, вал вращения турбины которого соединен с валом вращения ротора электрогенератора, и паропровод, соединяющий выхлопной патрубок турбоагрегата с расположенным в деаэраторе-подогревателе нагревателем, выход которого подсоединен к входному патрубкупара конденсатора, собирающий коллектор конденсата и охладитель пара которого соответственно присоединены к входному патрубку парогенератора через конденсатный насос и деаэратор-подогреватель и к обратному и подающему трубопроводам теплосети через сетьевой насос, снабжена рекуперативным теплообменником с входными и выходными патрубками соответственно для теплоносителя с выхода котельной и сетьевой воды, при этом входной и выходной патрубки рекуперативного теплообменника для теплоносителя присоединены к выходу котельной и ко входу питательного насоса, а входной и выходной патрубки рекуперативного теплообменника для сетьевой воды присоединены к выходу сетьевого насоса и подающему трубопроводу теплосети. Для повышения надежности работы огневой котельной в качестве теплоносителя использован жидкометаллический теплоноситель, содержащий 77 мас.калия и 23 мас.натрия. Сущность предлагаемого изобретения поясняется тепловой схемой заявляемой энергетической установки, которая приведена на рис. 1. Энергетическая установка содержит огневую котельную 1, оборудованную входным 2 и выходным 3 патрубками для теплоносителя, парогенератор 4 перегретого пара органической жидкости, снабженный нагревателем 5 и входным 6 и выходным 7 патрубками для конденсата и перегретого пара, паропроводы 8, 9 с задвижками 10, 11, турбоагрегат 12 с входным патрубком 13, выхлопным патрубком 14 и турбиной 15, электрогенератор 16 деаэратор-подогреватель 17 с нагревателем 18 и входным 19 и выходным 20 патрубками для конденсата конденсатор 21 с входным патрубком 22 пара, собирающим коллектором конденсата 23 и охладителем пара 24, конденсатный 25, сетьевой 26 и питательный 27 насосы, обратный 28 и подающий 29 трубопроводы теплосети. Энергетическая установка дополнительно снабжена рекуперативным теплообменником 30 с входным 31 и выходным 32 патрубками для жидкометаллического калийнатриевого теплоносителя и входным 33 и выходным 34 патрубками для сетьевой воды. К выходному патрубку 7 перегретого пара парогенератора 4 через паропроводы 8, 9 с задвижками 10, 11 присоединены входной патрубок 13 пара турбоагрегата 12, вал вращения турбины 15 которого соединен с валом ротора электрогенератора 16, и паропровод,соединяющий выхлопной патрубок 14 турбоагрегата 12 с расположенным в деаэратореподогревателе 17 нагревателем 18, выход которого присоединен к патрубку 22 подачи пара в конденсатор 21, собирающий коллектор 23 конденсата и охладитель 24 пара которого соответственно присоединены ко входному патрубку 6 парогенератора 4 через конденсатный насос 25, входной 19 и выходной 20 патрубки деаэратора-подогревателя 17 и к обратному 28 и подающему 29 трубопроводам теплосети через сетьевой насос 26, а к выходному патрубку 3 и входному 2 котельной 1 присоединен нагреватель 5 парогенератора 4 через питательный насос 27, при этом входной 31 и выходной 32 патрубки теплообменника 30 для жидкометаллического калийнатриевого теплоносителя соответственно присоединены к выходному патрубку 3 котельной 1 и входу питательного насоса 27, а входной 33 и выходной 34 патрубки теплообменника 30 для сетьевой воды присоединены к выходу сетьевого насоса 26 и подающему трубопроводу 29 теплосети. Работает заявляемая энергетическая установка следующим образом. При сжигании топлива в котельной 1 осуществляется нагрев жидкометаллического теплоносителя (температура кипения 784 С и температура плавления - 12,3 С) до темпе 3 13490 1 2010.08.30 ратуры 350400 С и циркуляция его через нагреватель 5 парогенератора 4 при помощи питательного насоса 27. За счет теплоты нагревателя 5 происходит преобразование в перегретый пар солярового масла, подаваемого в парогенератор 4 из собирающего коллектора 23 конденсатора 21 конденсатным насосом 25 через деаэратор-подогреватель 17. Перегретый пар из выходного патрубка 7 парогенератора 4 через паропровод 8 с задвижкой 10 поступает через входной патрубок 13 в турбоагрегат 12, в котором происходит преобразование тепловой энергии пара в механическую энергию турбины, приводящей во вращение ротор электрогенератора 16, вырабатывающего электроэнергию, которая подается потребителем. Кроме того, перегретый пар из пароперегревателя 4 подается через паропровод 9 с задвижкой 11 в паропровод, соединяющий выхлопной патрубок 14 турбоагрегата 12 с расположенным в деаэраторе-подогревателе 17 нагревателем 18, где смешивается с отработанным паром из турбоагрегата 12 и смешанный пар через нагреватель 18 поступает в конденсатор 21, где происходит процесс конденсации пара путем его охлаждения частью сетьевой воды, подаваемой в охладитель 24 сетьевым насосом 26 из обратного трубопровода 28 и поступающей в подающий трубопровод 29 теплосети. Перед поступлением паровой смеси в конденсатор 21 часть ее тепловой энергии затрачивается при помощи нагревателя 18 на нагрев и удаление из конденсата, подаваемого насосом 25 в парогенератор 4, растворенных в нем газов с целью предотвращения коррозии металлических поверхностей турбоагрегата 12. Наличие задвижек 10 и 11 на паропроводах 8, 9 позволяет обеспечить требуемый расход перегретого пара через турбоагрегат 12,термический коэффициент полезного действия которого достигает 85 . Основной нагрев сетьевой воды осуществляется в рекуперативном теплообменнике 30,выходной 31 и выходной 32 патрубки которого для жидкометаллического теплоносителя присоединены к патрубку 3 котельной 1 и входу насоса 27, при этом сетьевая вода поступает в теплообменник 30 через патрубок 33, который присоединен к выходу сетьевого насоса 26, нагревается в нем теплотой жидкометаллического теплоносителя и через патрубок 32 поступает в подающий трубопровод 29 теплосети. Таким образом, заявляемая энергетическая установка одновременно вырабатывает тепловую и электрическую энергию для потребителей. Повышение надежности работы энергетической установки достигнуто использованием в качестве теплоносителя жидкометаллического калийнатриевого теплоносителя, в результате чего повышается безопасность эксплуатации огневой котельной оборудованием установки рекуперативным теплообменником для нагрева сетьевой воды, в результате чего резко уменьшаются тепловые мощности парогенератора, деаэратора-подогревателя,конденсатора и электрическая мощность конденсатного насоса, что приводит к повышению надежности работы турбо-генераторного модуля, вырабатывающего электрическую энергию. Кроме того, при выходе из строя турбо-генераторного модуля котельная энергетической установки обеспечивает теплоснабжение производственных и жилищнокоммунальных потребителей. Таким образом, заявляемая конструкция энергетической установки имеет повышенную надежность работы, так как за счет использования жидкометаллического теплоносителя обеспечивается безопасная эксплуатация котельной, а за счет оборудования установки рекуперативным теплообменником повышается надежность работы турбогенераторного модуля установки. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4