ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ
THERMAL POWER STATION

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях.
Известна тепловая электрическая станция по патенту РФ №2350760, содержащая конденсатор паровой турбины, декарбонизатор с воздуховодом, в который включены воздухоподогреватель и вентилятор, систему оборотного водоснабжения, включающую градирню, водоприемный колодец, самотечный водовод, циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины и сливной напорный трубопровод к градирне, состоящей из вытяжной башни и водосборного бассейна, соединенного самотечным перепускным каналом с водоприемным колодцем, при этом вытяжная башня градирни снабжена водораспределительным лотком с разбрызгивающими соплами, оросительным устройством и водоуловителем.
Недостатком при использовании известной тепловой электрической станции является то, что тепловая электрическая станция обладает пониженной экономичностью, так как на тепловой электрической станции не используется теплота конденсации отработавшего в турбине пара, а отводится в окружающую среду с атмосферным воздухом, нагретым и насыщенным водяными парами в процессе тепло- и массообмена при непосредственном контакте с циркуляционной водой в градирне башенного типа.
Технический результат - повышение экономичности тепловой электрической станции.
Это достигается тем, что тепловая электрическая станция, содержащая конденсатор паровой турбины, декарбонизатор с воздуховодом, в который включены воздухоподогреватель и вентилятор, систему оборотного водоснабжения, включающую градирню, водоприемный колодец, самотечный водовод, циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины и сливной напорный трубопровод к градирне, состоящей из вытяжной башни и водосборного бассейна, соединенного самотечным перепускным каналом с водоприемным колодцем, при этом вытяжная башня градирни снабжена водораспределительным лотком с разбрызгивающими соплами, оросительным устройством и водоуловителем, дополнительно снабжена системой оборотного водоснабжения градирни, соединенные между собой гидравлическими контурами приготовления и потребления воды, при этом градирни имеют раздельные гидравлические контуры приготовления и потребления воды, содержащий корпус, в нижней части которого расположены, по крайней мере, два бака для сбора воды, которые соединены между собой компенсационной трубой, обеспечивающей гидравлическую независимость контуров приготовления рабочей воды и ее потребления, при этом один бак соединен с насосом, который подает охлажденную в градирне воду потребителю, которая снова поступает через вентиль по трубопроводу во второй бак, из которого нагретая вода насосом через фильтр и вентиль подается по трубопроводу в коллектор с форсунками, размещенными в верхней части корпуса градирни, форсунка коллектора, размещенного в верхней части корпуса градирни, содержит полый корпус с соплом и центральным сердечником, корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную, жестко связанную с корпусом втулку с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с центральным цилиндрическим сердечником, имеющим сквозное внутреннее центральное отверстие с звихрителем.
На фиг. 1 представлена схема тепловой электрической станции, на фиг. 2 - схема системы оборотного водоснабжения градирни, на фиг. 3 - схема форсунки коллектора 23, размещенного в верхней части корпуса градирни 19.
Тепловая электрическая станция (фиг. 1) содержит систему оборотного водоснабжения градирни 1, декарбонизатор 2 с воздуховодом 3, в который включены воздухоподогреватель 4 и вентилятор 5, систему оборотного водоснабжения, включающую градирню, водоприемный колодец 6, самотечный водовод 7, циркуляционный насос 8, напорный трубопровод 9 к конденсатору 1 паровой турбины и сливной напорный трубопровод 10 к градирне, состоящей из вытяжной башни 11 и водосборного бассейна 12, соединенного самотечным перепускным каналом 13 с водоприемным колодцем 6, трубопровод 14, соединяющий вытяжную башню 11 градирни с всасывающим коробом вентилятора 5 для подачи подогретого и насыщенного водяными парами воздуха под насадку декарбонизатора 2, при этом вытяжная башня 11 градирни снабжена водораспределительным лотком 15 с разбрызгивающими соплами 16, оросительным устройством 17 и водоуловителем 18.
Система оборотного водоснабжения с применением градирен содержит градирни, соединенные между собой гидравлическими контурами приготовления и потребления воды. Для одного потребителя (фиг. 2) система включает в себя корпус 19 градирни, в нижней части которой расположен бак 20 для сбора воды с системой подпитки 21 воды, затрачиваемой на испарение. Бак 20 соединен с насосом 24, который подает охлажденную в градирне воду потребителю 26 через фильтр 25. На участке между фильтром 25 и потребителем 26 установлена система контроля гидравлического сопротивления фильтра, состоящая из манометра 27 и вентиля 28. После нагрева воды в потребителе 8 она снова поступает через вентиль 29 по трубопроводу 22 в коллектор 23 с форсунками, размещенными в верхней части корпуса градирни. Вода охлаждается встречным потоком воздуха, поступающего противотоком снизу, и цикл тепломассообменного процесса повторяется.
Форсунка (фиг. 3) коллектора 23, размещенного в верхней части корпуса градирни 19, содержит цилиндрический полый корпус 30 с каналом 32 для подвода жидкости и соосную и жестко связанную с корпусом втулку 31 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 33, верхняя цилиндрическая ступень 35 которой соединена посредством резьбового соединения с центральным цилиндрическим сердечником 36, имеющим сквозное внутреннее центральное отверстие 39, и установленным с кольцевым зазором 38 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 33. Кольцевой зазор 38 соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 34, выполненными в двухступенчатой втулке 33, соединяющими его с кольцевой полостью 37, образованной внутренней поверхностью втулки 31 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 35, причем кольцевая полость 37 связана с каналом 32 корпуса 30 для подвода жидкости.
В нижней части центрального цилиндрического сердечника 36 закреплен полый конический завихритель 40, коническая обечайка которого фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц 41, закрепленных одним концом на конической обечайке завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке (на чертеже не показано), выполненной на внутренней поверхности центрального цилиндрического сердечника 36. На внешней поверхности полого конического завихрителя 11 выполнена винтовая нарезка.
Работа форсунки осуществляется следующим образом.
Жидкость под давлением подается в полость 32 корпуса форсунки 30 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 37 через радиальные каналы 34 в кольцевой зазор 38 между соплом и центральным сердечником 36.
Второе направление, по которому поступает жидкость - через канал 32 для подвода жидкости в полость центрального отверстия 39 центрального сердечника 36, а затем в нижнюю часть центрального цилиндрического сердечника 36 и через конический завихритель 40 выходит наружу и встречается с потоком первого направления, образуя мелкодисперсный поток жидкости.
Использование мелкодисперсного распылителя описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа. Работа тепловой электрической станции осуществляется следующим образом.
Охлажденная в градирне вода циркуляционным насосом 8 по напорному трубопроводу 9 подается в конденсатор 1 паровой турбины. В конденсаторе 1 циркуляционная вода нагревается за счет теплоты конденсации (парообразования) отработавшего в турбине пара и подается по сливному напорному трубопроводу 10 в водораспределительный лоток 15 вытяжной башни 11.
Из водораспределительного лотка 15 вода поступает в разбрызгивающие сопла 16. С помощью сопел 16 поток воды разбрызгивается и в форме струй и капель падает на оросительное устройство 17, а затем стекает в виде дождя в водосборный бассейн 12. В вытяжной башне 11 градирни навстречу потоку воды движется атмосферный воздух. В процессе непосредственного контакта теплоносителей осуществляется тепло- и массообмен между водой и воздухом, при этом вода охлаждается, а воздух подогревается и насыщается водяными парами. Затем воздух проходит водоуловитель 18, где из него отделяется капельная влага и через вытяжную башню 11 градирни отводится в атмосферу.
3
2
Эффект охлаждения в градирне достигается за счет испарения 1% циркулирующей через градирню воды, которая разбрызгивается форсунками и в виде пленки стекает в бак через сложную систему каналов оросителя навстречу потоку охлаждающего воздуха, нагнетаемого вентиляторами (на чертеже не показано). Эффективный каплеотделитель позволяет снизить потери воды в результате капельного уноса. Количество капельной влаги, уносимое потоком воздуха, зависит от плотности орошения и при максимальном значении 25 м/(час⋅м) не превышает 0,1% от величины объемного расхода охлаждаемой воды через градирню.
Часть общего потока подогретого и насыщенного водяными парами в вытяжной башне градирни атмосферного воздуха по трубопроводу 14 направляется во всасывающий короб вентилятора 5 и подается под насадку декарбонизатора 2. Исходная химически очищенная вода подается в декарбонизатор 2, где декарбонизируется встречным потоком воздуха, подаваемого под насадку декарбонизатора из вытяжной башни 11 градирни по трубопроводу 14 вентилятором 5. Декарбонизированная вода направляется в деаэратор, откуда подается, например, на подпитку системы теплоснабжения. В случае, когда температура воздуха, подаваемого из вытяжной башни 11 градирни, недостаточна для осуществления процесса декарбонизации воды, то его направляют в воздухоподогреватель 4, в котором догревают и вентилятором 5 подают под насадку декарбонизатора 2.
Из водосборного бассейна 12 охлажденная вода по самотечному перепускному каналу 13 поступает в водоприемный колодец 6 и в самотечный водовод 7, откуда циркуляционным насосом 8 снова подается в напорный трубопровод 9.
Снабжение тепловой электрической станции системой оборотного водоснабжения градирни уменьшает количество воды, испаряемой в воздух в процессе тепло- и массообмена в насадке декарбонизатора и отводимой с воздухом в атмосферу, что дополнительно повышает экономичность тепловой электрической станции за счет снижения потерь химически очищенной воды с выпаром декарбонизатора.