Тепло-электрогенерирующая установка

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Коротинский Виктор Андреевич Гаркуша Карина Эдуардовна Зайцева Наталья Константиновна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Тепло-электрогенерирующая установка, содержащая источник теплоты и парогенератор, выходной патрубок пара которого через паропроводы с задвижками соединен с входным патрубком пара турбоагрегата, вал вращения турбины которого соединен с валом ротора электрогенератора, и паропроводом, соединяющим выхлопной патрубок турбоагрегата с расположенным в деаэраторе-подогревателе нагревателем, выход которого соединен с патрубком подачи пара в основной конденсатор, собирающий коллектор конденсата которого соединен через основной конденсатный насос и деаэратор-подогреватель с входным 12948 1 2010.02.28 патрубком парогенератора, отличающаяся тем, что содержит дополнительные конденсатор и конденсатный насос, охладитель пара основного конденсатора соединен через сетевой насос с основными обратным и подающим трубопроводами теплотрассы, а источник теплоты выполнен в виде водогрейной и паровой с пароперегревателем котельных установок, при этом выходной патрубок пара паровой котельной соединен с расположенным в парогенераторе нагревателем, выход которого соединен с патрубком подачи пара в дополнительный конденсатор, собирающий коллектор конденсата которого соединен через дополнительный конденсатный насос с входом паровой котельной, а его охладитель пара с выходом сетевого насоса и основным подающим трубопроводом теплотрассы, с дополнительными подающим и обратным трубопроводами которой соединены соответственно вход и выход водогрейной котельной установки. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что водогрейная и паровая котельные установки выполнены с возможностью работы на природном газе или каменном угле, или мазуте, или биомассе. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что парогенератор выполнен с возможностью использования в качестве рабочего тела маслянистой жидкости с высоким молекулярным весом, например солярового масла. Предлагаемое техническое решение относится к установкам, вырабатывающим тепловую и электрическую энергию для производственных и жилищно-коммунальных потребителей. Известна конструкция установки, вырабатывающая тепловую и электрическую энергию 1. Известная конструкция установки содержит паровую котельную, паротурбинный агрегат, конденсатор пара с выхода паротурбинного агрегата, деаэратор-подогреватель, конденсатный, питательный и сетевой насосы, электрогенератор, вал ротора которого присоединен к валу вращения турбины. Работает известная установка следующим образом. Паровая котельная вырабатывает перегретый пар, который через входной патрубок подается в паротурбинный агрегат и приводит во вращение паровую турбину, которая вращает ротор электрогенератора и последний вырабатывает электрическую энергию, которая подается потребителям. С выхлопного патрубка паротурбинного агрегата отработавший в турбине пар поступает в конденсатор, где конденсируется и конденсатным насосом подается в деаэраторподогреватель, в который также подается подпиточная добавочная вода, компенсирующая потери пара и конденсата при работе установки. С выхода деаэратора-подогревателя питательная вода насосом подается в котлоагрегат котельной, где преобразуется в перегретый пар теплотой топлива, сжигаемого в топке котлоагрегата. Для конденсации пара в конденсаторе используется сетевая вода, проходящая через охлаждающий контур конденсатора, где нагревается и сетевым насосом подается потребителем горячей воды. К недостаткам известной конструкции установки, вырабатывающей тепловую и электрическую энергию для потребителей, следует отнести низкие коэффициенты преобразования тепловой энергии в электрическую (3538 ) и использования теплоты топлива. Низкий коэффициент преобразования тепловой энергии в электрическую обусловлен низким термическим КПД цикла, по которому происходит преобразование тепловой энергии в электрическую и конструкцией паротурбинного агрегата. Низкий коэффициент использования теплоты топлива обусловлен сезонным уменьшением тепловой нагрузки и необходимостью передачи части теплоты, выделяющейся в конденсаторе, окружающей среде для обеспечения нормальной работы паротурбинного агрегата. 2 12948 1 2010.02.28 Наиболее близкой к заявляемой конструкции тепло-электрогенерирующей установки является установка, содержащая котельную и комбинированный агрегат, преобразующей часть тепловой энергии котельной установки в электрическую энергию и затрачивающий вторую часть тепловой энергии котельной на нагрев сетевой воды, подаваемой потребителям 2. Недостатками известной тепло-электрогенерирующей установки являются пониженные надежность и эффективность работы. Пониженная надежность работы обусловлена пожароопасностью нагрева диатермического масла в котлоагрегате огневой котельной. Пониженная эффективность работы установки обусловлена низким коэффициентом использования тепловой энергии котельной при сезонном уменьшении тепловой нагрузки. Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности и надежности работы тепло-электрогенерирующей установки. Задача решается тем, что известная тепло-электрогенерирующая установка, содержащая источник теплоты и парогенератор, выходной патрубок пара которого через паропроводы с задвижками соединен с входным патрубком пара турбоагрегата, вал вращения турбины которого соединен с валом ротора электрогенератора, и паропроводом, соединяющим выхлопной патрубок турбоагрегата с расположенным в деаэратореподогревателе нагревателем, выход которого соединен с патрубком подачи пара в основной конденсатор, собирающий коллектор конденсата которого соединен через основной конденсатный насос и деаэратор-подогреватель с входным патрубком парогенератора, содержит дополнительные конденсатор и конденсаторный насос, охладитель пара основного конденсатора соединен через сетевой насос с основными обратным и подающим трубопроводами теплотрассы, а источник теплоты выполнен в виде водогрейной и паровой с пароперегревателем котельных установок, при этом выходной патрубок пара паровой котельной соединен с расположенным в парогенераторе нагревателем, выход которого соединен с патрубком подачи пара в дополнительный конденсатор, собирающий коллектор конденсата которого соединен через дополнительный конденсатный насос с входом паровой котельной, а его охладитель пара - с выходом сетевого насоса и основным подающим трубопроводом теплотрассы, с дополнительными подающим и обратным трубопроводами которой соединены соответственно вход и выход водогрейной котельной установки. Водогрейная и паровая котельные установки выполнены с возможностью работы на природном газе или каменном угле, или мазуте, или биомассе. Для повышения термического КПД турбоагрегата, предотвращения коррозии металлических поверхностей и лопастей турбины парогенератор выполнен с возможностью использования в качестве рабочего тела маслянистой жидкости с высоким молекулярным весом, например солярового масла. Сущность предлагаемого изобретения поясняется тепловой схемой тепло-электрогенерирующей установки, которая приведена на фигуре. Тепло-электрогенерирующая установка содержит источник теплоты 1, парогенератор 2 маслянистого пара, снабженный нагревателем 3 и входным 4 и выходным 5 патрубками соответственно для конденсата и пара, паропроводы 6, 7 с задвижками 8, 9,турбоагрегат 10 с входным патрубком 11, выхлопным патрубком 12 и турбиной 13 электрогенератор 14 деаэратор-подогреватель 15 с нагревателем 16 и входным 17 и выходным 18 патрубками для конденсата основной конденсатор 19 с входным патрубком 20 пара, собирающим коллектором конденсата 21 и охладителем пара 22, основной конденсатный насос 23 сетевой насос 24 и основные 25, 26 трубопроводы теплотрассы. Тепло-электрогенерирующая установка дополнительно снабжена дополнительными трубопроводами 27, 28 теплотрассы конденсатором 29 с входным патрубком 30 водяного пара, собирающим коллектором 31 конденсата и охладителем 32 водяного пара конденсатным насосом 33 а источник теплоты выполнен в виде паровой котельной 34 с паропе 3 12948 1 2010.02.28 регревателем, которая оборудована входным 35 и выходным 36 патрубками, и водогрейной котельной 37 с входным 38 и выходным 39 патрубками. К выходному патрубку 5 пара парогенератора 2 через паропроводы 6, 7 с задвижками 8, 9 присоединены входной патрубок 11 пара турбоагрегата 10, вал вращения турбины 13 которого соединен с валом ротора электрогенератора 14, и паропровод, соединяющий выхлопной патрубок 12 турбоагрегата 10 с расположенным в деаэраторе-подогревателе 15 нагревателем 16, выход которого присоединен к патрубку 20 подачи пара в основной конденсатор 19, собирающий коллектор 21 конденсата и охладитель пара 22 которого соответственно присоединены к входному патрубку 4 парогенератора 2 через основной конденсатный насос 23 и деаэратор-подогреватель 15 и к основным обратному 25 и подающему 26 трубопроводам теплотрассы через сетевой насос 24, при этом к выходному патрубку 36 паровой котельной, которая оборудована пароперегревателем, присоединен расположенный в парогенераторе 2 нагреватель 3, выход которого присоединен к патрубку 30 подачи водяного пара в дополнительный конденсатор 29, собирающий коллектор 31 и охладитель 32 водяного пара которого соответственно присоединены ко входу 35 паровой котельной 34 через дополнительный конденсатный насос 33 и к выходу сетевого насоса 24 и основному подающему трубопроводу 26 теплотрассы, дополнительные подающий 27 и обратный 28 трубопроводы которой присоединены соответственно ко входу 38 и выходу 39 водогрейной котельной 37. Работает заявляемая тепло-электрогенерирующая установка следующим образом. При работе паровой котельной 34 осуществляется комбинированный процесс выработки установкой тепловой и электрической энергии для производственных технологических процессов, характеризующихся постоянным тепло-электропотреблением в течение года. В этом случае перегретый водяной пар (350400 С) с выхода 36 паровой котельной 34 поступает в расположенный в парогенераторе 2 нагреватель 3, за счет теплоты которого происходит преобразование в перегретый пар солярового масла, подаваемого в парогенератор 2 из собирающего коллектора 21 конденсата основного конденсатора 19 основным насосом 23 через деаэратор-подогреватель 15. С выхода нагревателя 3 водяной пар поступает в дополнительный конденсатор 29, где конденсируется, отдавая теплоту части сетевой воде, циркулирующей через охладитель 32 при помощи сетевого насоса 24. Затем конденсат из собирающего коллектора 31 дополнительным конденсатным насосом 33 подается в паровую котельную 34, а нагретая сетевая вода - в основной подающий трубопровод 26 теплотрассы. Перегретый пар из выходного патрубка 5 парогенератора 2 через паропровод 6 с задвижкой 8 и через входной патрубок 11 поступает в турбоагрегат 10, в котором происходит преобразование тепловой энергии пара в механическую энергию турбины,приводящей во вращение ротор электрогенератора 14, вырабатывающего электроэнергию,которая подается потребителем. Кроме того, перегретый пар из парогенератора 2 через паропровод 7 с задвижкой 9 подается в паропровод, соединяющий выхлопной патрубок 12 турбоагрегата 10 с расположенным в деаэраторе-подогревателе 15 нагревателем 16, где смешивается с отработанным паром турбоагрегата 10 и смешенный пар через нагреватель 16 деаэратора-подогревателя 15 поступает в основной конденсатор 19, где происходит процесс конденсации пара путем его охлаждения частью сетевой воды, подаваемой в охладитель пара 22 сетевым насосом 24 из основного обратного трубопровода 25 и поступающей в основной подающий трубопровод 26 теплотрассы. Перед поступлением паровой смеси в основной конденсатор 19 часть ее тепловой энергии затрачивается нагревателем 16 деаэратора-подогревателя 15 для нагрева и удаления из конденсата, подаваемого в парогенератор 2 насосом 23, растворенных в нем газов с целью предотвращения коррозии металлических поверхностей турбоагрегата 10. Наличие задвижек 8 и 9 на паропроводах 6 и 7 позволяет обеспечить требуемый расход перегретого пара через турбоагрегат 10. При 4 12948 1 2010.02.28 работе паровой котельной 34 и при постоянной теплой нагрузке потребителей коэффициент использования тепловой энергии топлива достигает 0,950,97, при этом термический КПД котлоагрегата достигает 85 . При появлении сезонной тепловой нагрузки и непрерывной работе паровой котельной 34 в работу вводят водогрейную котельную 37, ко входу 38 и выходу 39 которой присоединены соответственно дополнительные обратный 27 и подающий 28 трубопроводы теплотрассы, при помощи которых подается тепловая энергия сезонным потребителям теплоты. При одновременной работе паровой 34 и водогрейной 37 котельных установок обеспечивается максимальное полезное использование тепловой энергии топлива, сжигаемого в котельных. Повышение надежности работы тепло-электрогенерирующей установки достигнуто применением в установке котельной 34, вырабатывающей перегретый водяной пар, который подается в нагреватель парогенератора 2, вырабатывающего перегретый пар солярового масла, используемого в установке в качестве рабочего тела. Повышение эффективности работы тепло-электрогенерирующей установки достигнуто выполнением источника теплоты в виде водогрейной и паровой котельных, работающих как одновременно, так и раздельно в зависимости от вида тепловой нагрузки потребителей теплоты, в результате чего обеспечивается максимальное полезное использование теплоты топлива, сжигаемого в котельных. Таким образом, заявляемая конструкция тепло-электрогенерирующей установки имеет повышенную эффективность и надежность работы, так как обеспечивает максимальное полезное использование теплоты топлива, сжигаемого в котельных и предотвращает выход из строя паровой котельной, вырабатывающей тепловую энергию для парогенератора установки. Источники информации 1. Баскаков А.П. и др. Теплотехника Учебник для вузов. - М. Энергоиздат, 1982. С. 216. 2.2007. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5