ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
THERMAL POWER STATION

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях.
Известна тепловая электрическая станция по патенту РФ №2469196, 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.
Технический результат - повышение экономичности тепловой электрической станции.
Это достигается тем, что тепловая электрическая станция, содержащая конденсатор паровой турбины, декарбонизатор с форсунками и 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, ороситель градирни выполняют в виде модуля из слоев полимерных ячеистых труб, трубы выполнены цилиндрическими, размещены во всех слоях параллельно друг другу и сварены по торцам модуля между собой в местах соприкосновения, при этом полости каждой из труб и межтрубное пространство заполнено полыми полимерными шарами, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки труб.
На фиг.1 представлена схема тепловой электрической станции, на фиг.2 - продольный разрез форсунки декарбонизатора, на фиг.3 представлен ороситель градирни в аксонометрии, на фиг.4, 5 и 6 - варианты выполнения полимерных ячеистых труб.
Тепловая электрическая станция (фиг.1) содержит систему оборотного водоснабжения градирни 1, декарбонизатор 2 с форсунками и 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, оросителем 17 и водоуловителем 18.
Форсунка декарбонизатора 2 (фиг.2) состоит из корпуса 19 и соосно расположенного с ним в верхней части штуцера 20, в котором выполнен расширяющийся канал 21 для подвода жидкости в цилиндрическое отверстие 22, выполненное осесимметрично корпусу 19. Цилиндрическое отверстие 22 плавно переходит в соосное с ним фигурное отверстие 23, выполненное в форме сопла Лаваля. В отверстии 22 корпуса, осесимметрично ему, установлена цилиндрическая вставка-завихритель 24, имеющая внешние периферийные винтообразные нарезные каналы 25. По оси вставки-завихрителя 24 выполнено центральное осевое отверстие 26 с винтовой нарезкой на внутренней поверхности, обратной направлению нарезки каналов 25. Внешние винтообразные нарезные каналы 25 и винтовая нарезка на внутренней поверхности осевого отверстия 26 могут быть выполнены с переменным шагом. Вставка-завихритель 24 устанавливается в корпусе 19 через упругие прокладки 27 и 28 и поджимается штуцером 20 посредством резьбового соединения корпус-штуцер.
Система оборотного водоснабжения с применением градирен содержит градирни, соединенные между собой гидравлическими контурами приготовления и потребления воды. Для одного потребителя (на чертеже не показано) система включает в себя корпус градирни, в нижней части которой расположен бак для сбора воды с системой подпитки воды, затрачиваемой на испарение. Бак соединен с насосом, который подает охлажденную в градирне воду потребителю через фильтр.
Ороситель градирни 17 (фиг.3) выполнен в виде модуля из слоев 29 полимерных ячеистых труб 30. Трубы ориентированы во всех слоях 29 параллельно друг другу и спаяны по торцам 31 модуля между собой в местах 32 соприкосновения. Полости каждой из труб и межтрубное пространство заполнено полыми полимерными шарами 33, причем диаметр шаров на 5÷10% больше максимального размера ячейки труб 30. Это дает возможность избежать просадки слоев оросителя, т.е. обеспечить при монтаже и сохранить в процессе эксплуатации оптимальную геометрию изогнутых ячеистых поверхностей труб для создания по всему объему оросителя тонкой водяной пленки без каплеобразования. Так достигается равномерность тепломассообмена и, следовательно, повышается охлаждающая способность оросителя и снижается его материалоемкость. Дополнительную жесткость конструкции придает заполнение труб и межтрубного пространства полыми полимерными шарами 33.
Ячеистые полимерные трубы 30 получают методом экструзии, нарезают на секции, длина которых соответствует длине боковой стороны модуля, и укладывают в кондуктор, соблюдая необходимое направление укладки, т.е. располагая трубы 30 параллельно друг другу. После накопления в кондукторе необходимого количества труб 30 к их торцам подводят нагревательные элементы и сваривают их между собой в местах 32 соприкосновения. За счет этого по торцам модуля оросителя образуются диафрагмы жесткости, позволяющие ему в процессе эксплуатации сохранить исходную оптимальную геометрию своих элементов. Дополнительную жесткость конструкции придает более плотная укладка труб в шахматном порядке в смежных слоях.
Трубы в модуле могут быть расположены наклонно (фиг.4). Трубы могут быть выполнены извилистыми (фиг.5). Трубы могут быть собраны из гофрированных листов (фиг.6), которые сварены по краям гофр, причем структура каналов может быть как прямой, извилистой, наклонной, так и состоящей из комбинаций этих форм.
Материал оросителя ПВХ (поливинилхлорид) с добавкой, обеспечивающей высокопрочный, химически стойкий пластик, не поддерживающий горения и сохраняющий свои эксплуатационные свойства при температуре наружного воздуха от -60°C до +55°C. Вентилятор градирни выполнен с пластиковым рабочим колесом, а также с односкоростным или многоскоростным электродвигателем, позволяющим в процессе работы в зависимости от погодных условий менять производительность градирни за счет изменения расхода воздуха. Возможна конструкция со специальным частотным приводом регулирования оборотов вращения вентилятора, что обеспечит более чем двукратную экономию потребления электроэнергии. Градирня имеет аэродинамически выверенную конфигурацию проточной части корпуса, что повышает равномерность распределения потока воздуха через ороситель 20 градирни и увеличивает равномерность и степень охлаждения воды в градирне.
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 форсунками декарбонизатора 2.
Форсунка декарбонизатора работает следующим образом.
Жидкость в корпус 19 поступает через канал 21 подвода жидкости в штуцере 20, а затем в центральное цилиндрическое отверстие 22. Жидкость начинает свою закрутку в периферийных каналах вставки-завихрителя 24 и одновременно во внутренних каналах центрального осевого отверстия 26 с обратным направлением. Такой поток жидкости на выходе из фигурного отверстия 23 в форме сопла Лаваля хорошо раскрывается за счет центробежных сил, возникающих от вращения жидкости, и мелкодисперсно распределяется внутри конусообразного факела за счет турбулентного течения по оси сопла 23.
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.