ТЕПЛОФИКАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
COGENERATION POWER PLANT

Изобретение относится к области энергомашиностроения, конкретно, к устройству паросиловых энергоустановок малой мощности на базе паровых винтовых машин (ПВМ).
Известна теплофикационная электростанция, содержащая последовательно гидравлически связанные питательный насос, парогенератор, ПВМ, на валах которой установлены концевые уплотнения, сетевой подогреватель и конденсатный бак (см., например, Тепловая электростанция, свидетельство на полезную модель №9482 от 30.10.1996 г.).
Недостатком данной энергоустановки являются повышенные потери тепла, которые, в основном, происходят при охлаждении концевых уплотнений ПВМ и безвозвратно теряются. Величина этих потерь по опытным данным достигает 30-40% от выходной электрической мощности установки.
Целью изобретения является уменьшение указанных безвозвратных потерь тепла в рабочем цикле и, следовательно, повышение полного КПД электростанции.
Указанная цель достигается тем, что в теплофикационной электростанции, содержащей последовательно гидравлически связанные питательный насос, парогенератор, ПВМ, на валах которой установлены концевые уплотнения, сетевой подогреватель и конденсатный бак, концевые уплотнения выполнены в виде двойных торцовых уплотнений с подводящими и отводящими каналами для затворной воды, а электростанция дополнительно снабжена водяным подкачивающим насосом, связывающим конденсатный бак с подводящими каналами уплотнений, отводящие каналы которых подключены ко входу питательного насоса.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана схема электростанции, а на фиг. 2 - конструкция двойного торцового уплотнения.
Электростанция (фиг. 1) включает в себя последовательно связанные между собой питательный насос 1, парогенератор 2, ПВМ 3, которая подсоединена к электрогенератору 4. На выходе ПВМ установлен сетевой подогреватель 5. Конденсат, образующийся в подогревателе 5, сливается в конденсатный бак 6.
На двух валах ПВМ установлены четыре двойных торцовых уплотнения 7. Каждое двойное торцовое уплотнение(фиг. 2) состоит из твердосплавного кольца 8 с полированными торцами, установленного неподвижно на валу 9, двух аксиально подвижных графитовых колец 10 и 11 с полированными поясками, подпружиненных к вращающемуся кольцу 8 при помощи пружин 12. Пара колец 8/10 герметизирует внутреннюю полость уплотнения 7 от давления пара, а пара колец 8/11 - от давления атмосферы.
Во внутреннюю полость уплотнения 7 производится подача затворной воды, которая поступает через подводящий канал 13 под давлением от подкачивающего насоса 14, связанного с конденсатным баком 6. Через отводящий канал 15 затворная вода поступает на вход питательного насоса 1.
Работа станции происходит следующим образом. Питательный насос 1 повышает давление воды и подает ее в парогенератор 2. В парогенераторе 2 вода превращается в пар высокого давления, который подается на вход ПВМ 3 и приводит ее вал во вращение. Вращение передается электрогенератору 4, где происходит выработка электроэнергии.
Отработанный пар низкого давления после ПВМ 3 направляется в подогреватель 5 для нагрева сетевой воды, предназначенной для отопления.
В сетевом подогревателе 5 из пара образуется конденсат, который сливается в конденсатный бак 6. Вода из конденсатного бака 6 при помощи подкачивающего насоса 14 подается внутрь торцовых уплотнений 7 и охлаждает трущиеся пары колец 8/10 и 8/11. Кроме того, вода поглощает тепло, передающееся по валу 9 ПВМ от горячих бочек роторов. Давление затворной воды внутри уплотнений, т.е. давление, которое создает подкачивающий насос 14, приблизительно на 0,5 ат выше, чем давление со стороны уплотняемого пара и приблизительно на 3 ат выше атмосферного давления.
Трущиеся пары колец 8/10 и 8/11 не могут быть абсолютной преградой для затворной воды. Вода, которая просачивается через кольца 8/11 в сторону атмосферы, сливается в конденсатный бак 6, а вода, просачивающаяся через кольца 8/10 в сторону паровой полости ПВМ, испаряется. Важно отметить, что в данном случае притечки воды не изменяют состав рабочего тела внутри ПВМ, что благоприятно для протекания рабочего процесса и для эксплуатации оборудования станции.
Нагретая вода при помощи питательного насоса 1 под давлением подается в парогенератор 2. Далее цикл повторяется.
Таким образом, теплота охлаждения в торцовых уплотнениях не отбирается от рабочего тела и безвозвратно теряется, а остается в цикле. Это ведет к повышению общего КПД теплоэлектростанции.