Электростанция на базе водогрейной котельной
POWER PLANT BASED ON A HOT WATER BOILER

Изобретение относится к водогрейным котельным, служащим для подачи тепла к муниципальным объектам (жилой фонд, торговые и другие предприятия), которые могут быть оснащены электрогенераторами для обслуживания собственного электропотребления.
Известны мини теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), предназначенные для производства или утилизации бросовой или низкопотенциальной тепловой энергии, в которых в качестве теплоносителя применяется не водяной пар, как в традиционной паротурбинной технологии, а так называемые низкокипящие рабочие тела (НКРТ). Работа таких ТЭЦ происходит по так называемому органическому циклу Ренкина. При этом в качестве рабочего тела используются органические жидкости: пентан, углеводороды (бутан, пропан), хладоны, аммиак, толуол и др.
Например известна тепловая электрическая станция(патент РФ № 146393, МПК F01K17/02, опубликовано 10.10.2014г.), включающая последовательно соединенные паровую турбину, конденсатор паровой турбины и конденсатный насос конденсатора паровой турбины, основной электрогенератор, соединенный с паровой турбиной, которая соединена по греющей среде с верхним и нижним сетевыми подогревателями, которые между собой соединены по нагреваемой среде, конденсационная установка, содержащая последовательно соединенные паровую турбину с производственным отбором пара, имеющую электрогенератор, конденсатор паровой турбины с производственным отбором пара и конденсатный насос конденсатора паровой турбины с производственным отбором пара, а также тепловой двигатель с замкнутым контуром циркуляции, работающий по органическому циклу Ренкина, при этом замкнутый контур циркуляции теплового двигателя выполнен в виде контура с НКРТ, В качестве НКРТ используют сжиженный пропан C3H8.
Известна комбинированная тепло- и электрогенерирующая энергоустановка (патент РФ № 151465, МПК F01K17/02, опубликовано 10.04.2015г.), состоящая из водогрейного котла районной тепловой станции (РТС), подключенного к контуру сетевой воды, включающему тракт первичной горячей сетевой воды, связанный с тепловыми потребителями, и тракт обратной сетевой воды, связанный с насосом сетевой воды, и к контуру с НКРТ, включающему энергоустановку, турбину, электрогенератор, конденсатор, парогенератор, питательный насос, причем установка снабжена дополнительно, по крайней мере, одним водогрейным котлом, который подключен параллельно водогрейному котлу РТС, соединен с тепловыми потребителями контура сетевой воды и подключен к тракту обратной сетевой воды.
Недостатком вышеописанных электрогенерирующих машин является их сложная конструктивная реализация и токсичность применяемых рабочих тел, а в некоторых случаях взрывоопасность и сложность в предотвращении утечек в процессе эксплуатации.
Известна паросиловая установка для генерирования электрической энергии(патент РФ № 2481477, МПК F01K7/34, опубликовано 10.05.2013г.), содержащая паровую турбину, парогенератор и конденсатор, а также трубопровод свежего пара, который соединяет с возможностью прохождения потока паровую турбину с парогенератором, трубопровод отработавшего пара, который соединяет с возможностью прохождения потока паровую турбину с конденсатором, и обводной трубопровод, который соединяет с возможностью прохождения потока трубопровод свежего пара с трубопроводом отработавшего пара.
Недостатком данной установки является ее сложная конструктивная реализация.
Задачей изобретения является упрощение конструкции и обеспечение экологической безопасности электростанции на базе водогрейной котельной.
Техническим результатом изобретения является повышение экономичности и эффективности работы электростанции на базе водогрейной котельной за счет использования части сетевой воды, участвующей в процессе передачи потребителям тепловой энергии, путем перегрева ее до парообразного состояния.
Задача изобретения решается и технический результат достигается электростанцией на базе водогрейных котельных, содержащей водогрейный котел, подключенный к контуру сетевой воды, включающему тракт первичной горячей сетевой воды, связанный с тепловыми потребителями, и тракт обратной сетевой воды, включающий  паровой котел, соединенный с паровым двигателем, кинематически связанным с электрогенератором, причем паровой двигатель соединен обводным трубопроводом через эжектор и насос с водогрейным котлом с возможностью передачи отработанного водяного пара на вход воды в него.
Согласно изобретению паровой двигатель может быть выполнен в виде паровой турбины.
Согласно изобретению паровой двигатель может быть выполнен в виде паровой винтовой машины.
Сущность изобретения поясняется принципиальной схемой электростанции на базе водогрейной котельной (см. чертеж).
Электростанция содержит водогрейный котел 1, соединенный трубопроводом по тракту обратной сетевой воды с паровым котлом 2, паровым двигателем3, кинематически связанным с электрогенератором 4. Паровой двигатель 3 соединен обводным трубопроводом через эжектор 5 и насос 6 с водогрейным котлом 1 для передачи отработанного водяного пара на вход воды в него. По тракту первичной горячей сетевой воды водогрейный котел связан с тепловыми потребителями 7.
Электростанция работает следующим образом.
Сетевую воду разогревают в водогрейном котле1 перед подачей тепловому потребителю 7, часть разогретой сетевой воды подают в паровой котел 2, где сжигают часть топлива 8, и доводят питательную воду до парообразного состояния. Пар проходит через паровой двигатель 3, отдает часть энергии для преобразования в электрическую энергию в электрогенераторе 4, которая может быть использована для собственных нужд (освещение, питание насоса 6 и др.), а также может быть подана потребителям наряду с теплом, что существенно снизит финансовую нагрузку и повысит эффективность работы котельной. Отработанный водяной пар через эжектор 5 и насос 6 подают на вход воды в водогрейный котел 1, что позволит повысить КПД электростанции, так как потери тепла при этом будут минимальными.
Таким образом, предлагаемая конструкция электростанции на базе водогрейной котельной позволит повысить экономичность и эффективность ее работы за счет использования части сетевой воды, участвующей в процессе передачи потребителям тепловой энергии, путем перегрева до парообразного состояния.