ПАРОТУРБИННАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Паротурбинный снособ нолучения электроэнергни и паротурбинная электростанння.
Изобретение относится к области энергетики, в частности, к системам получения электроэнергии, может быть использовано в качестве резервного источника энергии в зимнее время, когда температура воздуха опускается ниже -10...-15°С.
Паротурбинный способ получения электроэнергии известен: (см. Политехнический словарь, изд. Сов. энциклопедия, М. 1976, с. 346). Известный способ заключается в том, что воду с помощью парового котла превращают в пар и пропускают его через турбину, соединенную с электрогенератором.
Недостатком данного способа является больщой выброс образовавшихся продуктов в атмосферу.
Известен паротурбинный способ превращения теплоты в электроэнергию, при котором рабочую жидкость подают в паровой котел, в топке котла сжигают топливо, доводят жидкость до кипения и полученный пар пропускают через пароперегреватель и подают на турбину, соединенную с электрогенератором, а затем отработанный пар подают в конденсационную установку и превращают его в жидкость, которую возвращают в котел (см. Теплотехника, Учебник для вузов, М. Энергоиздат,1982, с.66, прототип).
Недостатком прототипа так же является загрязнение атмосферы отработанными газами из топки котла.
Данное изобретение устраняет недостатки аналога и прототипа за счет реализации замкнутого цикла и замены горючих веществ, таких как нефть, газ или уголь, на воду.
подают в паровой котел, превращают ее в пар, полученный пар пропускают через пароперегреватель и подают на турбину, соединенную с электрогенератором, затем отработанный пар подают в конденсатор пара и конденсируют его за счет охлаждения, в качестве рабочей жидкости используют хладоагент, у которого температура конденсации ниже -10°С а испарение рабочей жидкости в паровом котле производят с помощью теплообменника, через который пропускают воду из естественного водоема, а также тем, что в паротурбинной электростанции, содержащей паровой котел, пароперегреватель, турбину с электрогенератором, конденсатор пара с системой охлаждения и насос для подачи конденсата в котел, в паровом котле размещен теплообменник с циркулярным насосом для подачи воды из водоема, пароперегреватель выполнен в виде теплового насоса, а в качестве рабочей жидкости выбран хладогент с температурой конденсации от  до -40°С.
Сущность способа заключается в том, что в зимних условиях, когда температура атмосферного воздуха опускается ниже -10...-15°С, использование в качестве рабочей жидкости хладоагента с температурой кипения в диапазоне от  до - 40°С, удается весь паротурбинный цикл превращения тепла в работу построить на естественном перепаде температуры. Между холодным воздухом (ниже 10...) и теплой водой (температура воды в глубине водоемов даже в самые сильные морозы имеет температуру не ниже +4°С). Переход хладоагента из жидкого состояния в пар происходит за счет теплоты, которую он отбирает у воды, в результате чего вода охлаждается. Переход хладоагента в жидкое состояние в конденсаторе пара происходит за счет отдачи тепла атмосферному воздуху, при этом воздух нагревается. Иных воздействий, кроме охлаждения
водоема и нагрева атмосферного воздуха, на окружающую среду превращения тепла в электроэнергию по данному способу нет.
Данное изобретение найдет широкое применение в ряде регионов России не только как резервный источник электроэнергии, но и как основной, т.к. Россия является одной из самых холодных стран мира. На фиг. 1 в качестве иллюстрации приведена карта распределения температуры в различных регионах России (см. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник, М., Энергоиздат, 1983,с.315).
Техническим результатом изобретения является полное устранение загрязнения атмосферы и повышение экономичности при получении электроэнергии.
Разработана газотурбинная электростанция, которая может быть использована как резервная для зимних условий, как стационарная в холодных регионах, так и передвижная.
В качестве хладогента могут быть использованы озонобезопасные фреоны R-22, R-134, R-142 с температурой конденсации от -10 Сдо-40.
Сущность изобретения поясняется на фиг.2, где приведена блок-схема паросиловой электростанции, предназначенной для работы в условиях умеренных морозов (-20...-25°С).
Электростанция содержит паровой котел 1 с теплообменником 2, циркуляционный насос 3 для подачи в теплообменник воды из водоема, пароперегреватель 4 с теплообменником, который соединен с тепловым насосом 5, турбину 6, соединенную с электрогенератором 7, конденсаторную установку 8 с воздуходувкой 9 для охлаждения ее окружающим воздухом, и питательный насос 10 для подачи сконденсированной жидкости в паровой котел. Тепловой насос 5
содержит испаритель 11, циркуляционный насос 12 для подачи в испаритель воды из водоема, например, из того же, из которого питается теплообменник парового котла, компрессор 13, конденсатор 14 и дроссель 15.
Устройство работает следующим образом:
Жидкий фреон подается в паровой котел 1, в теплообменник 2 подается вода из водоема с температурой от +4V до + 10V с помощью циркуляционного насоса 3. Войдя в контакт с теплообменником, жидкий фреон превращается в пар, давление в котле возрастает до давления насыщающих паров (2-5 атм.). Далее пар поступает в пароперегреватель 4 и дополнительно нагревается на 15-20°С с помощью теплового насоса 5. Полученный перегретый пар поступает в турбину 6, которая вращает электрогенератор 7 и производит полезную работу. Отработанный пар подается в конденсаторную установку 8, в которз ю с помощью воздуходувки 9 подается холодный атмосферный воздух. Из конденсаторной установки жидкий фреон с помощью питательного насоса 10 возвращается в паровой котел 1, и цикл преобразования теплоты в работу замыкается.
Тепловой насос работает следующим образом. В испаритель 11 с помощью циркулярного насоса 12 поступает вода из естественного водоема. За счет охлаждения этой воды в испарителе 11 происходит кипение хладоагента, пары которого поступают в компрессор 13, где происходит их сжатие с повышением температуры. Сжатые пары хладоагента затем конденсируются в конденсаторе 14, отдавая тепло воды пароперегревателю 4. Термодинамический цикл завершается дросселированием охлажденного хладоагента в дросселе 15 с последующим его возвратом в испаритель 11.
При умеренных морозах на каждый килограмм испаренного фреона можно получить 20-25 кДж полезной работы. Полезная работа будет резко расти с понижением температуры окружающего воздуха.
Такая электростанция имеет следующие характеристики блоков:
-паровой котел с давлением 5 атм и объёмом 1 м имеет теплообменник с каналами для протекания воды общей поверхностью 20 м и расходом воды 30 л/мин.
-конденсационная установка с объемом 5 м снабжена теплообменником площадью 50 м с расходом воздуха 100 л/мин.
-тепловой насос имеет расход воды в испарителе 5 л/мин. При перегреве пара на 20°С необходимая мощность компрессора теплового насоса составит около 5 кВт. Полезная мощность, которую будет вырабатывать электростанция составит 30-35 кВт. Без перегрева пара мощность электростанции упадет вдвое.