ТУРБОВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА

Полезная модель относится к тепло и электроэнергетике и может быть использована для получения электрической и тепловой энергии для нужд промышленных предприятий, общественных и жилых зданий.
Известна энергоустановка, состоящая из парогенератора, пароперегревателя, паровой турбины, генератора электрической энергии, находящегося на одном валу с турбиной, конденсатора паровой турбины, двух насосов и регенеративных теплообменных аппаратов (РТА), соединенных между собой последовательно [1]. Недостатками известной энергоустановки является высокое потребление органического топлива, что влечет за собой высокие выбросы вредных веществ в окружающую среду при одинаковых параметрах вырабатываемой электроэнергии.
Полезная модель направлена на экономию топлива, потребляемого энергоустановкой, и снижение вредных выбросов в окружающую среду путем внедрения дополнительных элементов. Это достигается тем, что в известную энергоустановку к РТА подключается дополнительная энергетическая система. Тем самым, в РТА происходит подогрев питательной воды, поступающей в парогенератор, что снижает потребление органического топлива.
На фиг. представлена турбоводородная энергоустановка, которая содержит парогенератор 1, пароперегреватель 2, паровую турбину 3, генератор электрической энергии 4, находящийся на одном валу с паровой турбиной, конденсатор паровой турбины 5, регенеративные теплообменные аппараты РТА 6, два насоса 7 соединенные между собой последовательно и дополнительную энергетическую установку. Дополнительно энергетическая установка содержит водородный парогенератор 8, паровую турбину 9, генератор электрической энергии 10, находящийся на одном валу с водородной турбиной, теплофикационный подогреватель 11, водяной бак-аккумулятор 12, три насоса 7, электролизер 13, бак-аккумулятор 14 и баки-аккумуляторы водорода 15 и кислорода 16.
Турбоводородная энергоустановка работает следующим образом.
В часы пиковых нагрузок по электрической энергии водородный парогенератор 8 вырабатывает водяной пар высоких параметров (p=7 МПа, t≈800-1200 К), который поступает в паровую турбину 9, соединенную с валом электрогенератора 10. Вырабатываемая электроэнергия поступает внешнему потребителю для покрытия пиковой нагрузки. Пар, отработавший в водородной турбине, нагревает сетевую воду через теплофикационный подогреватель 11 для теплофикации и горячего водоснабжения внешнего потребителя, затем пар направляется в регенеративные теплообменные аппараты 6, где конденсируется. Для исключения перебоев с горячей водой устанавливается бак-аккумулятор 14. Пар, конденсируясь в регенеративных теплообменных аппаратах 6, нагревает питательную воду для парогенератора 1, после чего конденсат подается в водяной бак-аккумулятор 12, откуда осуществляется питание подготовленной водой водородного парогенератора 8 и электролизера 13.
В ночное время, когда потребность в электроэнергии снижается, дополнительная энергетическая установка отключается. Но ТЭС продолжает вырабатывать невостребованную «провальную электроэнергию», которая может использоваться в электролизере для получения водорода и кислорода с последующим аккумулированием в баках-аккумуляторах (15 и 16). При наступлении очередного пикового режима водород и кислород из баков-аккумуляторов подается в водородный парогенератор 8 и цикл повторяется.
Энергетическая эффективность данной схемы заключается в следующем:
- достаточно высокий КПД турбоводородной энергоустановки (η=0,7);
- утилизация теплоты конденсирующегося пара после водородной турбины для подогрева питательной воды парогенератора, что приводит к уменьшению расхода органического топлива и, соответственно, вредных выбросов в окружающую среду;
2
2
- полезное использование «провальной электроэнергии» для получения топлива (H и O) для водородного парогенератора.
Источники информации
1. Тепловые и атомные электростанции. Под общ. ред.чл.-корр. РАН Клименко А.В и проф. Зорина В.М. Теплоэнергетика и теплотехника; Кн.3. 2003 г. 648 с.