ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ
THERMAL POWER PLANT

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях.
Известен аналог - тепловая электрическая станция (см. патент РФ №2350761, БИ №9, 2009), содержащая конденсатор паровой турбины, систему оборотного водоснабжения, включающую два поверхностных водоводяных теплообменника предварительного подогрева исходной воды перед подачей ее на химводоочистку, градирню, состоящую из вытяжной башни и водосборного бассейна, самотечный перепускной канал, соединяющий водосборный бассейн градирни с водоприемным колодцем, самотечный водовод, циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины, сливной напорный трубопровод к водосборному бассейну градирни и сливной напорный трубопровод к вытяжной башне, снабженной водораспределительным лотком с разбрызгивающими соплами, оросительным устройством и водоуловителем, при этом греющий тракт первого по ходу движения циркуляционной воды поверхностного водоводяного теплообменника подключен к напорному трубопроводу к конденсатору паровой турбины, а греющий тракт второго теплообменника включен в сливной напорный трубопровод к водосборному бассейну градирни, причем нагреваемые тракты теплообменников включены последовательно в трубопровод исходной воды перед подачей ее на химводоочистку. Данный аналог принят за прототип.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известной тепловой электрической станции, принятой за прототип, относится то, что известная тепловая электрическая станция обладает пониженной эффективностью работы, поскольку не осуществляется непрерывное регулирование расхода циркуляционной воды, подаваемой в конденсатор паровой турбины по напорному трубопроводу к конденсатору и по сливному напорному трубопроводу к водосборному бассейну градирни, в зависимости от температуры пара в конденсаторе. В процессе работы тепловой электрической станции температура циркуляционной воды, подаваемой в конденсатор паровой турбины, может изменяться. Так, при повышении температуры атмосферного воздуха степень охлаждения циркуляционной воды в вытяжной башне градирни снижается, следовательно, температура циркуляционной воды на выходе из градирни возрастает. Это приводит к повышению температуры пара в конденсаторе паровой турбины, а следовательно, к уменьшению вакуума в нем и снижению коэффициента полезного действия тепловой электрической станции. Кроме того, при увеличении расхода отработавшего в турбине пара в конденсатор будет повышаться температура пара в конденсаторе, а следовательно, повышаться давление в нем, то есть уменьшаться вакуум. В этом случае, для поддерживания заданной температуры пара в конденсаторе, равной температуре насыщения пара при заданном давлении в конденсаторе, необходимо понижать температуру подаваемой в него циркуляционной воды или увеличивать ее расход.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Для повышения эффективности работы тепловой электрической станции целесообразно осуществлять автоматическое регулирование расхода циркуляционной воды, подаваемой по напорному трубопроводу к конденсатору паровой турбины и по сливному напорному трубопроводу к водосборному бассейну градирни, в зависимости от температуры пара в конденсаторе. Для этого предлагается установить в системе оборотного водоснабжения с градирней тепловой электрической станции регулятор расхода циркуляционной воды, связанный с датчиком температуры пара в конденсаторе паровой турбины, регулирующим органом, установленным на напорном трубопроводе к конденсатору паровой турбины, и регулирующим органом, установленным на сливном напорном трубопроводе к водосборному бассейну градирни перед первым по ходу движения циркуляционной воды поверхностным водоводяным теплообменником предварительного подогрева исходной воды.
Технический результат - повышение эффективности работы тепловой электрической станции путем поддерживания заданной температуры пара в конденсаторе паровой турбины, а тем самым заданного вакуума в нем за счет изменения расхода циркуляционной воды, подаваемой по напорному трубопроводу к конденсатору паровой турбины и по сливному напорному трубопроводу к водосборному бассейну градирни.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известная тепловая электрическая станция содержит конденсатор паровой турбины, систему оборотного водоснабжения, включающую два поверхностных водоводяных теплообменника предварительного подогрева исходной воды перед подачей ее на химводоочистку, градирню, состоящую из вытяжной башни и водосборного бассейна, самотечный перепускной канал, соединяющий водосборный бассейн градирни с водоприемным колодцем, самотечный водовод, циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины, сливной напорный трубопровод к водосборному бассейну градирни и сливной напорный трубопровод к вытяжной башне, снабженной водораспределительным лотком с разбрызгивающими соплами, оросительным устройством и водоуловителем, при этом греющий тракт первого по ходу движения циркуляционной воды поверхностного водоводяного теплообменника подключен к напорному трубопроводу к конденсатору паровой турбины, а греющий тракт второго теплообменника включен в сливной напорный трубопровод к водосборному бассейну градирни, причем нагреваемые тракты теплообменников включены последовательно в трубопровод исходной воды перед подачей ее на химводоочистку. Особенность заключается в том, что система оборотного водоснабжения с градирней тепловой электрической станции снабжена регулятором расхода циркуляционной воды, связанным с датчиком температуры пара в конденсаторе паровой турбины, регулирующим органом, установленным на напорном трубопроводе к конденсатору паровой турбины, и регулирующим органом, установленным на сливном напорном трубопроводе к водосборному бассейну градирни перед первым по ходу движения циркуляционной воды поверхностным водоводяным теплообменником предварительного подогрева исходной воды.
На чертеже представлена схема тепловой электрической станции.
Тепловая электрическая станция содержит конденсатор 1 паровой турбины, систему оборотного водоснабжения, включающую поверхностные водоводяные теплообменники 2 и 3 предварительного подогрева исходной воды перед подачей ее на химводоочистку, градирню, состоящую из вытяжной башни 4 и водосборного бассейна 5, самотечный перепускной канал 6, водоприемный колодец 7, самотечный водовод 8, циркуляционный насос 9, напорный трубопровод 10 к конденсатору 1 паровой турбины, сливной напорный трубопровод 11 к водосборному бассейну 5 градирни и сливной напорный трубопровод 12 к вытяжной башне 4, снабженной водораспределительным лотком 13 с разбрызгивающими соплами 14, оросительным устройством 15 и водоуловителем 16, при этом греющий тракт теплообменника 2 подключен к напорному трубопроводу 10 к конденсатору 1 паровой турбины, а греющий тракт теплообменника 3 включен в сливной напорный трубопровод 11 к водосборному бассейну 5 градирни, причем нагреваемые тракты теплообменников 2 и 3 включены последовательно в трубопровод 17 исходной воды перед подачей ее на химводоочистку, регулятор 18 расхода циркуляционной воды, связанный с датчиком 19 температуры пара в конденсаторе 1 паровой турбины, регулирующим органом 20, установленным на напорном трубопроводе 10 к конденсатору 1 паровой турбины, и регулирующим органом 21, установленным на сливном напорном трубопроводе 11 к водосборному бассейну 5 градирни перед теплообменником 2.
Работа тепловой электрической станции осуществляется следующим образом.
Охлажденная в вытяжной башне 4 градирни и в поверхностном теплообменнике 3 циркуляционная вода из водоприемного колодца 7 циркуляционным насосом 9 по напорному трубопроводу 10 подается в конденсатор 1 паровой турбины. При этом общий поток циркуляционной воды перед подачей его в конденсатор 1 паровой турбины разделяется на два потока. Один поток направляется непосредственно в конденсатор 1 паровой турбины, а второй - в греющий тракт поверхностного теплообменника 2, где циркуляционная вода более глубоко охлаждается и подается в один из встроенных пучков конденсатора 1 паровой турбины. В конденсаторе 1 циркуляционная вода нагревается за счет теплоты конденсации (парообразования) отработавшего в турбине пара. Поток циркуляционной воды, который был направлен непосредственно в конденсатор 1 паровой турбины по сливному напорному трубопроводу 12 подается в водораспределительный лоток 13 вытяжной башни 4 градирни, а другой поток циркуляционной воды, который был направлен в греющий тракт поверхностного теплообменника 2 по сливному напорному трубопроводу 11 подается в греющий тракт поверхностного теплообменника 3. Охлажденная в поверхностном теплообменнике 3 циркуляционная вода направляется в водосборный бассейн 5, минуя вытяжную башню 4 градирни. В поверхностных теплообменниках 2 и 3 циркуляционной водой осуществляется подогрев исходной воды перед подачей ее на химводоочистку.
Из водораспределительного лотка 13 вода поступает в разбрызгивающие сопла 14. С помощью сопел 14 поток воды разбрызгивается и в форме струй и капель падает на оросительное устройство 15, а затем стекает в виде дождя в водосборный бассейн 5. В вытяжной башне 4 градирни навстречу потоку воды движется холодный атмосферный воздух. В процессе непосредственного контакта теплоносителей осуществляется тепло- и массообмен между водой и воздухом, при этом вода охлаждается, а воздух подогревается и насыщается водяными парами. Затем воздух проходит водоуловитель 16, где из него отделяется капельная влага, и отводится в атмосферу.
Из водосборного бассейна 5 охлажденная циркуляционная вода по самотечному перепускному каналу 6 поступает в водоприемный колодец 7, а затем в самотечный водовод 8, откуда циркуляционным насосом 9 снова подается в напорный трубопровод 10.
В процессе работы тепловой электрической станции осуществляется непрерывное измерение температуры пара в конденсаторе 1 паровой турбины датчиком 19. Сигнал от датчика 19 температуры пара в конденсаторе 1 поступает на вход регулятора 18 расхода циркуляционной воды. Регулятор 18 расхода циркуляционной воды имеет два выхода, один из которых связан с регулирующим органом 20, установленным на напорном трубопроводе 10 к конденсатору 1 паровой турбины, а второй - с регулирующим органом 21, установленным на сливном напорном трубопроводе 11 к водосборному бассейну 5 градирни перед теплообменником 2.
При возникновении ситуации, когда температура пара в конденсаторе 1 превысит заданное значение, соответствующее значению температуры насыщения пара при заданном давлении в конденсаторе 1, по сигналу от датчика 19 регулятором 18 одновременно вырабатываются два командных сигнала на уменьшение и увеличение расхода циркуляционной воды, подаваемой в конденсатор 1 соответственно по трубопроводу 10 и 11. Причем командный сигнал, вырабатываемый регулятором 18 на уменьшение расхода циркуляционной воды, воздействует на регулирующий орган 20, которым и осуществляется уменьшение расхода циркуляционной воды, подаваемой в конденсатор 1 по напорному трубопроводу 10. А командный сигнал, вырабатываемый регулятором 18 на увеличение расхода циркуляционной воды, воздействует на регулирующий орган 21, которым осуществляется увеличение расхода циркуляционной воды, подаваемой в конденсатор 1 по сливному напорному трубопроводу 11 к водосборному бассейну 5 градирни после теплообменника 2. Таким образом, одновременным уменьшением и увеличением расхода циркуляционной воды, подаваемой в конденсатор 1 паровой турбины соответственно по трубопроводу 10 и 11, добиваются снижения температуры пара в конденсаторе 1 до заданного значения, то есть добиваются получения в конденсаторе 1 требуемого вакуума.
При возникновении обратной ситуации, когда измеряемая датчиком 19 температура пара в конденсаторе 1 паровой турбины будет ниже заданного значения системой автоматического регулирования осуществляется увеличение и уменьшение расхода циркуляционной воды, подаваемой в конденсатор 1 соответственно по трубопроводу 10 и 11. Этим добиваются снижения в конденсаторе 1 вакуума до требуемого значения.
Таким образом, установка в системе оборотного водоснабжения с градирней тепловой электрической станции регулятора расхода циркуляционной воды, связанного с датчиком температуры пара в конденсаторе паровой турбины, регулирующим органом, установленным на напорном трубопроводе к конденсатору паровой турбины, и регулирующим органом, установленным на сливном напорном трубопроводе к водосборному бассейну градирни, позволяет осуществлять автоматическое регулирование расхода циркуляционной воды, подаваемой по напорному трубопроводу к конденсатору паровой турбины и по сливному напорному трубопроводу к водосборному бассейну градирни, для обеспечения заданной температуры пара в конденсаторе паровой турбины, то есть для получения в нем требуемого вакуума, что повышает эффективность работы тепловой электрической станции.