Паротурбинная установка

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Олешкевич Марк Михайлович Олешкевич Вячеслав Маркович Макоско Юрий Валерьевич(72) Авторы Олешкевич Марк Михайлович Олешкевич Вячеслав Маркович Макоско Юрий Валерьевич(73) Патентообладатели Олешкевич Марк Михайлович Олешкевич Вячеслав Маркович Макоско Юрий Валерьевич(57) Паротурбинная установка, содержащая парогенератор, соединенный паропроводом с паровой турбиной, на одном валу с которой находится электрогенератор, при этом выход турбины с помощью паропровода отработанного пара соединен с пароконденсатором,конденсатный и питательный насосы, деаэратор и подогреватели конденсата, отличающаяся тем, что содержит тепловой насос, включающий компрессор, испаритель и конденсаторы,причем испаритель совмещен с пароконденсатором, последовательно соединенным посредством конденсатопровода с конденсатным насосом, одним подогревателем конденсата, совмещенным с соответствующим конденсатором, деаэратором, питательным насосом и другим подогревателем конденсата, совмещенным с соответствующим конденсатором, и парогенератором, при этом конденсаторы с испарителем соединены теплопроводом конденсата теплоносителя, содержащим терморегулируемый расширительный вентиль с дросселирующим отверстием, а испаритель с компрессором и с конденсаторами соединены теплопроводом парообразного теплоносителя. 17801 1 2013.12.30 Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для выработки электрической энергии на тепловых электрических станциях, в частности на конденсационных электрических станциях. Известные конструкции паротурбинных установок, предназначенных для получения электрической и тепловой энергии на тепловых электрических станциях, содержат парогенератор, теплофикационную паровую турбину, пароконденсатор, конденсатный и питательный насосы, деаэратор и подогреватель конденсата. Паротурбинная установка содержит паровую турбину с теплофикационным отбором, теплофикационные подогреватели, соединенные трубопроводами с сетями подвода охлажденного и отвода нагретого теплоносителя, последовательно установленные в сети отвода нагретого теплоносителя циркуляционный насос и пиковый котел с обводной магистралью, периодически включающийся в работу при повышенной тепловой нагрузке в периоды стояния низкой температуры окружающей среды, и снабжена управляющими клапанами, соединенными с системой автоматического управления, и бойлером для приготовления горячей воды. Паротурбинные установки с теплофикационными турбинами имеют высокий общий КПД (70-80 ) только при полной тепловой нагрузке. При сезонном снижении тепловой нагрузки паротурбинные установки переводятся в конденсационный режим с понижением КПД до величины, равной КПД конденсационной электрической станции (30-40 ), или снижают выработку электроэнергии. Недостатки данного технического решения связаны с низким КПД установки при сезонных снижениях тепловой нагрузки в тех случаях, когда станция вынуждена переходить в конденсационный режим, или недоотпуск электроэнергии при поддержании постоянным соотношения между количеством вырабатываемой тепловой и электрической энергии. Известна паротурбинная установка, предназначенная для получения электрической энергии на тепловых электрических станциях, содержащая парогенератор, соединенный паропроводом с паровой турбиной, на одном валу с которой находится электрогенератор,при этом выход турбины с помощью паропровода отработанного пара соединен с пароконденсатором, конденсатный и питательный насосы, деаэратор и подогреватели конденсата, (1 - прототип). Недостатком этого технического решения является низкий КПД установки из-за отсутствия потребителей тепловой энергии и необходимости сброса тепла отработанного пара из конденсатора в пруд-охладитель, градирню или водохранилище. Задачей, решаемой изобретением, является повышение КПД установки. Поставленная задача решается тем, что в паротурбинной установке, предназначенной для получения электрической энергии на тепловых электрических станциях, содержащей парогенератор, соединенный паропроводом с паровой турбиной, на одном валу с которой находится электрогенератор, при этом выход турбины с помощью паропровода отработанного пара соединен с пароконденсатором, конденсатный и питательный насосы, деаэратор и подогреватели конденсата, устанавливают тепловой насос, включающий компрессор, испаритель и конденсаторы, причем испаритель совмещен с пароконденсатором,последовательно соединенным посредством конденсатопровода с конденсатным насосом,одним подогревателем конденсата, совмещенным с соответствующим конденсатором, деаэратором, питательным насосом и другим подогревателем конденсата, совмещенным с соответствующим конденсатором, и парогенератором, при этом конденсаторы с испарителем соединены теплопроводом конденсата теплоносителя, содержащим терморегулируемый расширительный вентиль с дросселирующим отверстием, а испаритель с компрессором и с конденсаторами соединены теплопроводом парообразного теплоносителя. Изобретение поясняется фигурой, где показана тепловая схема паротурбинной установки. Паротурбинная установка содержит парогенератор 1, соединенный паропроводом 2 с паровой турбиной 3, на одном валу с которой находится электрогенератор 4. Выход тур 2 17801 1 2013.12.30 бины 3 с помощью паропровода 5 отработанного пара соединен с пароконденсатором 6,конденсатопроводом 8, конденсатным 9 и питательным 13 насосами, деаэратором 12 и подогревателями 10 и 14 конденсата. Паротурбинная установка содержит тепловой насос,включающий компрессор 16, испаритель 7 и конденсаторы 11 и 15. Испаритель 7 совмещен с пароконденсатором 6, последовательно соединенным посредством конденсатопровода 8 с конденсатным насосом 9, одним подогревателем конденсата 10, совмещенным с соответствующим конденсатором 11, деаэратором 12, питательным насосом 13 и другим подогревателем 14 конденсата, совмещенным с соответствующим конденсатором 15, и парогенератором 1. Конденсаторы 11 и 15 с испарителем 7 соединены теплопроводом 18 конденсата теплоносителя, содержащим терморегулируемый расширительный вентиль с дросселирующим отверстием, а испаритель 7 с компрессором 16 и с конденсаторами 11 и 15 соединены теплопроводом 17 парообразного теплоносителя. При работе паротурбинной установки свежий (острый) пар из парогенератора 1 по паропроводу 2 попадает на рабочие лопатки паровой турбины 3. При расширении кинетическая энергия пара превращается в механическую энергию вращения ротора турбины,который расположен на одном валу с электрическим генератором 4. Отработанный пар из турбины по паропроводу 5 направляется в пароконденсатор 6 паротурбинной установки,совмещенный с испарителем 7 теплового насоса. В конденсаторе 6 отработанный пар охлаждается и конденсируется путем теплообмена с совмещенным испарителем 7 теплового насоса. Далее полученный конденсат проходит по конденсатопроводу 8, через конденсатный насос 9, подогреватель 10, совмещенный с конденсатором 11 теплового насоса, деаэратор 12,питательный насос 13, второй подогреватель 14, совмещенный с конденсатором 15 теплового насоса. Отданное пароконденсатором 6 паротурбинной установки испарителю 7 теплового насоса, совмещенного с ним, тепло приводит к испарению теплоносителя (например,аммиака) теплового насоса и по теплопроводу 17 парообразного теплоносителя (например, аммиака) теплового насоса направляется в конденсаторы 11 и 15, где передается подогревателям 10 и 14 конденсата паротурбинной установки. Нагретый в подогревателях 10 и 14 конденсат опять подается в парогенератор 1. Компрессор 16 теплового насоса засасывает из испарителя 7 теплового насоса, совмещенного с конденсатором паротурбинной установки, теплоноситель (например, аммиак) в виде пара, сжимает его (при этом температура теплоносителя повышается) и выталкивает по теплопроводу 17 в конденсаторы 11 и 15 теплового насоса, совмещенные с подогревателями 10 и 14 паротурбинной установки. В конденсаторах 11 и 15 теплового насоса нагретый в результате сжатия теплоноситель теплового насоса остывает, отдавая тепло конденсату паротурбинной установки в подогревателях 10 и 14, и при этом конденсируется, то есть превращается в жидкость, поступающую через дросселирующее отверстие трубопровода 18 в испаритель 7 теплового насоса, где за счет резкого уменьшения давления происходит испарение жидкости и превращение ее в пар. При этом теплоноситель (например, аммиак) отнимает тепло у внутренних стенок испарителя 7 теплового насоса, за счет чего происходит охлаждение внутреннего пространства конденсатора 6 паротурбинной установки. Таким образом, в конденсаторах 11 и 15 теплового насоса теплоноситель под воздействием высокого давления конденсируется и переходит в жидкое состояние, выделяя тепло, а в испарителе 7 теплового насоса под воздействием низкого давления вскипает и переходит в газообразное состояние, поглощая тепло. Дросселирующее отверстие терморегулируемого расширительного вентиля теплопровода 18 конденсата теплоносителя теплового насоса создает необходимую разность давлений между конденсатором и испарителем, при которой происходит цикл теплопередачи. Таким образом, пароконденсатор 6 паротурбинной установки, совмещенный с испарителем 7 теплового насоса, при конденсации пара паротурбинной установки обеспечивает передачу теплаиспарителю теплового насоса. Это тепло передается тепловым насосом в конденсаторы 11 и 15 теплового насоса, совмещенные с подогревателями 10 и 14 паро 3 17801 1 2013.12.30 турбинной установки, и расходуется на нагрев конденсата паротурбинной установки. С помощью теплового насоса тепло, снимаемое в конденсаторе паротурбинной установки,возвращается конденсату в подогревателях паротурбинной установки. Паротурбинная установка может найти применение на конденсационных электрических станциях, а также на теплофикационных электрических станциях при сезонных снижениях тепловой нагрузки в тех случаях, когда станция вынуждена переходить в конденсационный режим. Поскольку тепло, отбираемое в конденсаторе паротурбинной установки при конденсации пара, через тепловой насос возвращается в контур паротурбинной установки, а не сбрасывается в пруд-охладитель, градирню или водохранилище, электрический КПД установки может достигать величины, равной КПД теплофикационной электрической станции при полной тепловой нагрузке. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4