ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ
THERMAL POWER PLANT

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях.
Известны аналоги - тепловые электрические станции, содержащие парогазовую установку с газовой турбиной, компрессором газотурбинной установки, камерой сгорания, котлом-утилизатором, паровой турбиной с конденсатором, к которому подключены трубопроводы охлажденной и нагретой циркуляционной воды (см. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций: Учебное пособие для вузов / С.В. Цанев, В.Д. Буров, А.Н. Ремезов; под ред. С.В. Цанева - М.: Издательский дом МЭИ, 2009, рис. 8.5, с. 274). Данный аналог принят в качестве прототипа.
Недостатком прототипа и аналогов является пониженная экономичность и надежность тепловой электрической станции из-за отсутствия использования теплоты нагретой циркуляционной воды при ограниченности мощности устройств для охлаждения нагретой циркуляционной воды после конденсатора паровой турбины (например, градирен в системе технического водоснабжения), невозможности поддержания оптимальной мощности газотурбинной установки в следствии суточных и сезонных колебания температуры атмосферного воздуха, а также из-за возможности обледенения входной части компрессора газотурбинной установки в холодный период года.
Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение экономичности и надежности тепловой электрической станции за счет снижения потерь теплоты нагретой циркуляционной охлаждающей воды конденсатора паровой турбины, уменьшения мощности устройств для охлаждения нагретой циркуляционной воды конденсатора паровой турбины, постоянного поддержания оптимальный температуры циклового атмосферного воздуха для газотурбинной установки, а также исключения возможности обледенения входной части компрессора газотурбинной установки в холодный период года.
Для достижения этого результата предложена тепловая электрическая станция, содержащая парогазовую установку с газовой турбиной, компрессором газотурбинной установки, камерой сгорания, котлом-утилизатором, паровой турбиной с конденсатором, к которому подключены трубопроводы охлажденной и нагретой циркуляционной воды.
Особенность заключается в том, что в трубопровод нагретой циркуляционной воды включен основной испаритель ТНУ, дополнительный испаритель ТНУ включен в воздуховод циклового атмосферного воздуха перед компрессором газотурбинной установки. Основной конденсатор ТНУ включен в трубопровод основного конденсата паровой турбины, дополнительный конденсатор ТНУ включен в воздуховод циклового атмосферного воздуха перед компрессором газотурбинной установки.
Включение в схему новых элементов позволяет повысить экономичность и надежность тепловой электрической станции за счет эффективного использования теплоты нагретой циркуляционной воды после конденсатора паровой турбины при одновременном уменьшении мощности устройств для охлаждения нагретой циркуляционной воды конденсатора паровой турбины, постоянного поддержания оптимальный температуры циклового атмосферного воздуха для газотурбинной установки, а также исключения возможности обледенения входной части компрессора газотурбинной установки в холодный период года.
Далее рассмотрим сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением искомого технического результата.
На чертеже изображена принципиальная схема тепловой электрической станции.
Схема содержит парогазовую установку с газотурбинной установкой 1, состоящей из газовой турбины, компрессора газотурбинной установки, камеры сгорания и электрогенератора, котел-утилизатор 2, паровую турбину 3 с конденсатором 4, к которому подключены трубопроводы нагретой 5 и охлажденной 6 циркуляционной воды, воздуховод атмосферного воздуха 7 с воздухозаборным устройством 8 и воздухоподготовительной установкой 9. Станция снабжена теплонасосной установкой, состоящей из компрессора 10, основного конденсатора 11, дополнительного конденсатора 12, дросселирующего устройства 13, основного испарителя 14 и дополнительного испарителя 15. Так же схема содержит запорную арматуру 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 и шиберные заслонки 26, 27, 28.
Вышеописанная схема парогазовой установки работает следующим образом. Отработавший в паровой турбине 3 пар конденсируется в конденсаторе 4, к которому подключены трубопроводы нагретой 5 и охлажденной 6 циркуляционной воды. Необходимый для газовой турбины атмосферный воздух забирается воздухозаборным устройством 8 и по воздуховоду 7 подается в компрессор газотурбинной установки 1. Далее схема может работать в двух режимах.
Первый режим работы осуществляется в случае, если атмосферный воздух, необходимый для работы газотурбинной установки 1, имеет температуру выше оптимальной, и, следовательно, ему требуется предварительное охлаждение. В этом случае после очистки воздуха в воздухоподготовительной установке 9 предварительное охлаждение атмосферного воздуха перед компрессором газотурбинной установки 1 осуществляется в дополнительном испарителе ТНУ 15, а теплота отобранная в нем у атмосферного воздуха, а также теплота, отбираемая основным испарителем 14 от нагретой циркуляционной воды из трубопровода 5, передается основным конденсатором ТНУ 11 основному конденсату паровой турбины, поступающему в котел-утилизатор 2. В данном режиме используется располагаемая охлаждающая мощность градирни для предварительного отвода тепловой энергии из цикла тепловой электростанции, следовательно, арматура 16 находится в открытом состоянии, а арматура 17 в закрытом. Использование градирни позволяет снизить температуру циркуляционный воды на 10°С перед основным испарителем 14 и, соответственно, обеспечить поддержание необходимой температуры рабочего тела ТНУ, при котором возможно предварительное охлаждение атмосферного воздуха в перед компрессором ГТУ в дополнительном испарителе ТНУ 15. В данном режиме работы запорная арматура 21 и 22 будет находиться в закрытом состоянии, а запорная арматура 20 и 23 будет находиться в открытом состояние. Шиберные заслонки 26 будут находиться в открытом состоянии, а шиберные заслонки 27 и 28 будут находиться в закрытом состоянии.
Второй режим работы осуществляется в случае, если атмосферный воздух, необходимый для работы газотурбинной установки 1 имеет температуру ниже оптимальной, и, следовательно, ему требуется предварительный подогрев. В этом случае после очистки воздуха в воздухоподготовительной установке 9 предварительный подогрев атмосферного воздуха перед компрессором газотурбинной установки осуществляется в дополнительном конденсаторе ТНУ 12 теплотой, отбираемой основным испарителем ТНУ 14 от нагретой циркуляционной воды из трубопровода 5. Так же данный режим работы предусматривает осуществление подогрева в основном конденсаторе ТНУ 11, основного конденсата паровой турбины, поступающего в котел-утилизатор 2, теплотой, отбираемой основным испарителем ТНУ 14 от нагретой циркуляционной воды из трубопровода 5. В данном режиме работы запорная арматура 20 и 23 будет находиться в закрытом состоянии, а запорная арматура 21 и 22 будет находиться в открытом состоянии. Шиберные заслонки 27 будут находиться в открытом состоянии, а шиберные заслонки 26 и 28 будут находиться в закрытом состоянии.
Таким образом, предложенная схема тепловой электрической станции позволяет повысить экономичность и надежность ее работы благодаря эффективному использованию теплоты нагретой циркуляционной воды, уменьшению мощности устройств для охлаждения нагретой циркуляционной воды конденсатора паровой турбины, постоянному поддержанию оптимальной температуры циклового атмосферного воздуха для газотурбинной установки, а также исключению возможности обледенения входной части компрессора газотурбинной установки в холодный период года.