ВСЕРЕЖИМНАЯ ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА

Область использования
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на электрических станциях с теплофикационными установками
Уровень техники
Известна парогазовая установка (ПТУ) (“Энергомашиностроение”, 1978, N 4, с. 5-7) с высокотемпературной газовой турбиной (ГТ), в которой генерация пара осуществляется как за счет теплоты отходящих газов после турбины, так и за счет подачи топлива в дополнительную камеру сгорания (КС). Для охлаждения проточной части ГТ часть пара отбирается из соответствующей по давлению ступени паровой турбины (ПТ). Пройдя охлаждающий тракт ГТ, пар смешивается с основным потоком пара в камере смешения, установленной между цилиндром высокого давления и цилиндром низкого давления ПТ. Указанная схема не позволяет в широком диапазоне регулировать как тепловую, так и электрическую мощность, так как в дополнительную КС вводится лишь небольшая масса топлива.
Раскрытие полезной модели
Технической задачей настоящей полезной модели является повышение маневренности ПГУ как по тепловой, так и по электрической энергии, а также повышение экономичности ПТУ.
Указанная техническая задача достигается тем, что в теплофикационной парогазовой энергетической установке, содержащей по меньшей мере одну ГТ, в выхлопном газовом тракте которой установлен котел-утилизатор (КУ), устройство для дополнительного сжигания топлива вне КС газовой турбины, по меньшей мере одну ПТ, подключенную к по меньшей мере одному КУ, а также газовый подогреватель конденсата (ГПК) паровой турбины, установленный в газоходе указанного выхлопного газового тракта за каждым КУ согласно полезной модели устройство для дополнительного сжигания топлива выполнено в виде двух КС, одна из которых установлена в газоходе на входе в КУ, а вторая - в газоходе после КУ перед ГПК.
Пароперегреватель связан трубопроводом с входом ПТ, выход которой соединен с теплофикационной установкой и конденсатором.
Причинно-следственная связь между отличительными признаками полезной модели и достигаемым техническим результатом состоит в следующем.
Всережимность ПТУ обеспечивается независимым регулированием электрической мощности и отпуском тепловой энергии, возможностью глубокой разгрузки по электрической мощности (до 25-30% от номинального значения) и нагружением до пикового значения (120% от номинального значения), возможностью изменения при этом отпуска тепла в соответствии с графиком отопительной нагрузки (от пикового значения до ее отсутствия). Эта проблема решается применением одно- или двухступенчатого сжигания дополнительного топлива в КС КУ. Перед КУ установлена КС первой ступени, а перед ГПК - КС второй ступени.
Отсутствие жесткой связи между отпуском тепла и электроэнергии допускает участие ПТУ в регулировании частоты и мощности в энергосистеме.
Технические преимущества предлагаемой ПТУ по сравнению с известными заключается в том, что установка имеет высокую маневренность при выработке как тепловой, так и электрической энергии, так как способна работать в трех режимах:
- в базовом;
- в режиме снятия пиковых нагрузок;
- в режиме частичной нагрузки.
Схема КУ с камерами дополнительного сжигания топлива - КС до котла и КС после котла перед ГПК - позволяет значительно поднять температуру газов в тракте котла, оптимизировать различные режимы работы ГТУ и паровой турбины и повысить в целом экономичность ПТУ при работе на всех режимах.
Краткое описание чертежа На чертеже изображена принципиальная схема ПТУ.
Подробное описание схемы и работы ИГУ
Выхлопные газы ГТ (1) поступают в КУ (2) и последовательно проходят пароперегреватель высокого давления (ПеВД), испаритель высокого давления (МВД), экономайзер высокого давления (ЭВД), перегреватель низкого давления (ПеНД), испаритель низкого давления (ИНД), газовый подогреватель конденсата (ГПК), после которого выбрасываются в атмосферу. В КУ предусматривается устройство для дополнительного сжигания топлива в потоке выхлопных газов ГТУ, выполненное в виде двух камер - КС-1 и КС-2 (две ступени дополнительного сжигания). Камера КС-1 расположена на входе в КУ перед ПеВД, вторая камера КС-2 расположена в основном газоходе после КУ перед ГПК (3). Камера КС-1 предназначена для повышения параметров вырабатываемого пара, камера КС-2 - для увеличения тепловой нагрузки водо-водяного теплообменника (ВВТО) (8) и отпуска тепла внешним потребителям. Пар высокого и низкого давления из КУ поступает в ПТ (4). Конденсационная установка, предназначенная для конденсации отработавшего пара, состоит из конденсатора (5), вакуумного насоса (ВН), конденсатных насосов (КН) и вакуумного деаэратора (ВД) (6). Конденсат с помощью КН через ВД подается непосредственно в ГПК. Для исключения кислородной коррозии последних рядов труб ГПК температура конденсата перед ним поддерживается не ниже 60°С посредством ВД или рециркуляционных насосов (РН) (7). После ГПК конденсат направляется в барабан низкого давления (БНД), который имеет встроенное деаэрационное устройство, испаряется в ИНД, а полученный пар затем перегревается в ПеНД и направляется в ПТ (4). Питательная вода из барабана низкого давления питательными насосами ПН высокого давления подается в ЭВД, где подогревается, а затем поступает в барабан высокого давления БВД. После БВД вода испаряется в ИВД, полученный пар перегревается в ПеВД и направляется в ПТ (4). Теплофикационная установка состоит из парового бойлера, подключенного к теплофикационному отбору ПТ, и ВВТО, находящегося в линии рециркуляции ГПК.
Рассмотрим основные режимы работы теплофикационной парогазовой энергетической установки.
1. Базовый режим.
Наиболее экономичными режимами работы ПГУ являются режимы без дополнительного сжигания топлива в КС-1 и КС-2. Электрическая мощность в этом случае изменяется нагрузкой ГТУ и ПТ, а отпуск тепла - изменением расхода пара в отопительный отбор и расхода конденсата через ВВТО.
2. Режим снятия пиковых нагрузок.
Максимальная электрическая мощность достигается при сжигании дополнительного топлива в КС первой ступени, отпуск тепла при этом обеспечивается, как и в предыдущем случае, изменением расхода пара в отопительный отбор и расхода конденсата через ВВТО. Увеличение отпуска тепла может достигаться при сжигании дополнительного топлива в КС второй ступени и соответствующем увеличении расхода воды через ВВТО.
3. Режим частичной нагрузки.
Предельный отпуск тепла и минимальная электрическая мощность обеспечиваются при включенных обеих камерах сжигания дополнительного топлива и отключении ПТ. В этом случае весь расход пара, вырабатываемый в КУ, используется в подогревателе сетевой воды, а через ВВТО прокачивается максимальный расход воды.