ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ С ТЕПЛОНАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ

Предлагаемая полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована на тепловых электрических станциях.
Известна тепловая электрическая станция, содержащая паровую турбину с отопительными отборами пара, сетевые подогреватели, включенные по нагреваемой среде в сетевой трубопровод и подключенные по греющей среде к отопительным отборам, пиковый водогрейный котел, подпиточный трубопровод теплосети, подключенный к сетевому трубопроводу (трубопровод обратной сетевой воды) до сетевых подогревателей и тракт питательной воды, включающий трубопровод основного конденсата турбины с регенеративными подогревателями низкого давления и трубопровод питательной воды с регенеративными подогревателями высокого давления (Ионина А.А. и др. Теплоснабжение. - М.:Стройиздат, 1982, рис.12.2, с.274-276).
Недостатком аналога являются: наличие пикового водогрейного котла, снижающего регулировочный диапазон турбины, так как возможно регулирование только температуры прямой сетевой воды, что влечет к снижению эффективности работы тепловых электрических станций.
Известна тепловая электрическая станция установка (патент РФ №2159336, опубл. 20.11.2000), содержащая паровую турбину с отопительными отборами пара, сетевые подогреватели, включенные по нагреваемой среде в сетевой трубопровод и подключенные по греющей среде к отопительным отборам, пиковый водогрейный котел, подпиточный трубопровод теплосети, подключенный к трубопроводу обратной сетевой воды до сетевых подогревателей и тракт питательной воды, включающий трубопровод основного конденсата турбины с регенеративными подогревателями низкого давления и трубопровод питательной воды с регенеративными подогревателями высокого давления. После сетевых подогревателей установлен поверхностный водо-водяного теплообменник, включенный по греющей среде в трубопроводы замкнутого контура водогрейного котла, трубопровод подпиточной воды которого подключен к трубопроводу добавочной питательной воды и трубопроводам замкнутого контура перед циркуляционным насосом этого контура.
Недостатком данной ТЭС можно считать снижение тепловой экономичности установки ввиду использования пикового водогрейного котла (стороннего источника тепловой мощности) для покрытия части графика тепловой нагрузки и наличие дополнительного водо-водяного теплообменника в схеме, а также снижение регулировочного диапазона паровой турбины, так как возможно регулирование только температуры прямой сетевой воды.
Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, состоит в повышении экономичности работы тепловых электрических станций (ТЭС), улучшении покрытия графика потребления тепловой энергии и повышении маневренности установки в связи с расширением регулировочного диапазона паровой турбины, а также в повышения экологичности.
Технический результат, заключающийся в дополнительном подогреве прямой сетевой воды за счет отвода низкопотенциальной теплоты от обратной сетевой воды в теплонасосной установке и расширении регулировочного диапазона турбины за счет снижения температуры обратной сетевой воды, достигается тем, что в известной тепловой электрической станции, содержащей, по крайней мере, одну паровую турбину с отопительными отборами пара, сетевые подогреватели, включенные по нагреваемой среде в сетевой трубопровод и подключенные по греющей среде к отопительным отборам, пиковый водогрейный котел, подпиточный трубопровод теплосети, подключенный к трубопроводу обратной сетевой воды до сетевых подогревателей и тракт питательной воды, включающий трубопровод основного конденсата турбины с регенеративными подогревателями низкого давления и трубопровод питательной воды с регенеративными подогревателями высокого давления согласно полезной модели, схема теплофикации снабжена парокомпрессионной теплонасосной установкой, подключенной входом к трубопроводу обратной сетевой воды, выходом к трубопроводу сетевой воды перед сетевыми подогревателями.
На чертеже изображена функциональная схема теплофикации ТЭС с предлагаемой схемой подогрева прямой сетевой воды.
Тепловая электрическая станция, содержит, по крайней мере, одну паровую турбину 1 с отопительными отборами пара 2, сетевые подогреватели 3, включенные по сетевой воде входом к трубопроводу 4 обратной сетевой воды и выходом к трубопроводу прямой сетевой воды 5 и подключенные к отопительным отборам 2. К отборам турбины присоединены регенеративные подогреватели низкого давления 6 и регенеративные подогреватели высокого давления 7. К регенеративным подогревателям низкого давления 6 присоединен трубопровод основного конденсата турбины 8. К регенеративным подогревателям высокого давления 7 присоединен трубопровод питательной воды 9. Пиковый водогрейный котел либо пиковый источник тепловой мощности 10 подключен к трубопроводу прямой сетевой воды 11 к потребителю.
Подпиточный трубопровод теплосети 12, подключен к трубопроводу обратной сетевой воды 4 до сетевых подогревателей 3. Трубопровод подвода обратной сетевой воды (от потребителя) 4 соединен с трубопроводом 13 подвода обратной сетевой воды на сетевые подогреватели 3.
Схема теплофикации 14, включающая в себя по крайней мере, сетевые подогреватели 3 и пиковый водогрейный котел 10, снабжена парокомпрессионной теплонасосной установкой (ТНУ) 15, подключенной входом к трубопроводу обратной сетевой воды 13, выходом к трубопроводу сетевой воды перед сетевыми подогревателями 3.
Парокомпрессионная теплонасосная установка 15 состоит из последовательно соединенных элементов: испарителя ТНУ 16, устройства повышения давления теплоносителя - компрессора - 17 к компрессору присоединен привод 18, конденсатора ТНУ 19 и устройства понижающего давление - дросселирующего устройства 20.
К трубопроводу подвода обратной сетевой воды 13 на сетевые подогреватели 3 присоединен трубопровод 21 подвода обратной сетевой воды в испаритель теплонасосной установки 16. Выход испарителя ТНУ присоединен по трубопроводу отвода сетевой воды 22. На трубопроводе 13 установлено устройство 23 для отключения испарителя 16 теплонасосной установки от трубопровода подачи обратной сетевой воды. К трубопроводу 4 подвода обратной сетевой воды от потребителя присоединен трубопровод 24 подвода обратной сетевой воды, присоединенный к конденсатору 19 теплонасосной установки 15. К конденсатору теплонасосной установки 19 присоединен трубопровод 25 отвода сетевой воды из конденсатора теплонасосной установки 19. К трубопроводу 25 присоединен пиковый водогрейный котел 10. К пиковому водогрейному котлу 10 присоединен трубопровод прямой сетевой воды 26 после пикового водогрейного котла 10 к потребителю.
Работа предлагаемой схемы подогрева сетевой воды с использованием теплонасосоной установки осуществляется следующим образом.
Обратная сетевая вода, поступающая от потребителя по трубопроводу 4 направляется к схеме теплофикации. Часть потока по трубопроводу 21 направляется в испаритель теплонасосной установки 16, где происходит отвод низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды. Парокомпрессионная теплонасосная установка состоит из испарителя ТНУ 16, компрессора 17, привода компрессора 18, конденсатора ТНУ 19 и дросселирующего устройства 20. Контур теплонасосоной установки замкнут, по контуру циркулирует хладагент. Низкопотенциальное тепло, отведенное в испарителе 16 передается хладагенту, циркулирующему по внутреннему контуру ТНУ, в процессе испарения. Хладагент в газообразном состоянии направляется компрессор 17 ТНУ 15, где его давление и температура повышаются, приводом компрессора 17 является электродвигатель либо энергогенерирующее устройство 18 типа газовой турбины или двигателя внутреннего сгорания. Далее хладагент направляется в конденсатор ТНУ 19, где происходит отвод теплоты от хладагента сетевой воде, поступающей в конденсатор ТНУ 19 по трубопроводу 24. Хладагент в контуре ТНУ направляется на дросселирующее устройство 20 с целью восстановления первоначального давления и температуры. Цикл работы ТНУ осуществляется при наличии работы компрессора 17. Обратная сетевая вода, не используемая в испарителе 16 теплонасосной установки по трубопроводу 13 направляется на сетевые подогреватели 3, где происходит ее подогрев паром отборов 2 паровой турбины ТЭС. Вода из испарителя ТНУ по трубопроводу 22 направляется к сетевым подогревателям 3. Сетевая вода после сетевых подогревателей 3 направляется в трубопровод прямой сетевой воды 5. Сетевая вода после конденсатора ТНУ по трубопроводу 25 направляется на пиковый источник теплоты 10. В пиковом источнике 10 в случае необходимости покрытия графика происходит дальнейший подогрев сетевой воды. Прямая сетевая вода по трубопроводу 26 направляется к потребителю.
Поставленная техническая задача повышения эффективности ТЭС решается тем, что в предлагаемой схеме теплофикации используется парокомпрессионная теплонасосная установка. Благодаря наличию парокомпрессионной теплонасосной установки в схеме ТЭС осуществляется снижение температуры обратной сетевой воды на входе в сетевые подогреватели, в связи с этим снижается давление в отборах паровой турбины и растет выработка электрической мощности на тепловом потреблении, низкопотенциальное тепло обратной сетевой воды передается на подогрев прямой сетевой воды в конденсаторе ТНУ.
Поставленная техническая задача повышения экологичности ТЭС заключается в повышений коэффициента использования теплоты топлива за счет использования теплонасосной установки для утилизации низкопотенциальной теплоты обратной сетевой воды.
Благодаря наличию использования низкопотенциального тепла, увеличивается коэффициент использования теплоты топлива, растет эффективности использования органического топлива, применяющегося на ТЭС, и, как следствие повышается экологичность установки. Поставленная техническая задача улучшения покрытия графика потребления тепловой энергии заключается в использовании дополнительного источника тепловой энергии в схеме ТЭС, не относящегося к стороннему источнику типа пикового водогрейного котла. Благодаря наличию дополнительного источника теплоты в схеме ТЭС, снижается потребность использования сторонних источников подогрева сетевой воды, улучшается график покрытия потребности в тепловой энергии. Благодаря наличию возможности изменения температуры охлаждающей воды на входе в сетевые подогреватели, расширяется регулировочный диапазон работы ТЭС.