МАНЕВРЕННАЯ ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА С МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ПАРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫМИ УЗЛАМИ

Область использования
Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована при разработке маневренных парогазовых установок (ПГУ), в том числе с теплофикационными паровыми турбинами (ПТ).
Уровень техники
Известна принятая в качестве прототипа заявляемой полезной модели маневренная ПГУ, содержащая две соединенные каждая со своим электрогенератором (ЭГ) газотурбинные установки (ГТУ), два котла-утилизатора (КУ), каждый из которых сообщен на входе с выхлопом соответствующей ГТУ, а на выходе - с отдельной дымовой трубой, соединенную со своим ЭГ главную ПТ с цилиндрами высокого, среднего и низкого давления (ЦВД, ЦСД, ЦНД), расположенную в компоновочном отношении между указанными ГТУ, а также со стороны каждого КУ питательный насос (ПН) с приводом от вспомогательной ПТ, систему промежуточного перегрева пара с холодной и горячей нитками и по меньшей мере два быстродействующих редукционно-охладительных устройства (БРОУ) (Мельников Ю.В., Мошкарин А.В. Анализ работы блоков ПГУ-325 на частичных нагрузках // Труды Ивановского Государственного Энергетического Университета им. В.И. Ленина, вып. IX, «Повышение эффективности работы энергосистем», 2009 г, с. 36-43).
К недостаткам технического решения согласно указанному прототипу следует отнести неспособность оперативного набора или сброса электрической нагрузки и небольшой регулировочный диапазон ее изменения из-за низких маневренных качеств (высокой степени инерционности) элементов КУ и паропроводов.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является повышение маневренности ПГУ без существенного снижения экономичности, а достигаемым техническим результатом - обеспечение оперативного набора или сброса электрической нагрузки и расширение регулировочного диапазона.
Решение указанной задачи и достижение указанных технических результатов обеспечиваются тем, что маневренная ПГУ, содержащая две соединенные каждая со своим ЭГ ГТУ, два КУ, каждый из которых сообщен на входе с выхлопом соответствующей ГТУ, а на выходе - с отдельной дымовой трубой, соединенную со своим ЭГ главную ПТ с ЦВД, ЦСД и ЦНД, расположенную в компоновочном отношении между указанными ГТУ, а также со стороны каждого КУ ПН с приводом от вспомогательной ПТ, систему промежуточного перегрева пара с холодной и горячей нитками и по меньшей мере два БРОУ, согласно полезной модели со стороны каждого из КУ она дополнительно содержит многофункциональный парораспределительный узел высокого давления, выполненный с тремя паровыми отводами, один из которых подключен через стопорно-регулирующий клапан (СРК) ко входу ЦВД главной ПТ, второй - через БРОУ к холодной нитке системы промежуточного перегрева пара, а третий - через СРК ко входу вспомогательной ПТ привода ПН. При этом выхлоп каждой ГТУ через шиберный затвор дополнительно соединен байпасным газоходом с дымовой трубой соответствующего КУ.
Причинно-следственная связь между отличительными признаками полезной модели и достигаемым техническим результатом состоит в том, что ПТ привода обоих ПН обеспечивают охлаждение КУ при работе ПГУ в режимах провала электрической нагрузки, а также останове главной ПТ. При этом все подводящие паропроводы острого пара и пара промежуточного перегрева прогреваются, что улучшает маневренные характеристики всего энергоблока.
Соединение выхлопа ПГУ байпасным газоходом через шиберный затвор выхлоп каждой ГТУ с дымовой трубой соответствующего КУ позволяет увеличить регулировочный диапазон работы энергоблока за счет обеспечения возможности работы ГТУ при отключенной главной ПТ.
Краткое описание чертежа
На чертеже изображен один из возможных примеров принципиальной тепловой схемы маневренной ПГУ согласно полезной модели.
Условные обозначения элементов схемы
ГТУ - газотурбинная установка,
КУ - котел-утилизатор,
ПН - питательный насос;
ПТ - паровая турбина,
ЦВД - цилиндр высокого давления,
ЦСД - цилиндр среднего давления,
ЦНД - цилиндр низкого давления,
ЭГ - электрогенератор,
Перечень позиций чертежа
1.1, 1.2 - ГТУ; 2.1, 2.2 - ЭГ ГТУ; 3.1, 3.2 - КУ; 4.1, 4.2 - дымовая труба; 5.1 - ЦВД; 5.2 - ЦСД; 5.3 - ЦНД; 5.4 - конденсатор главной ПТ; 5.5 - общий валопровод; 6 - ЭГ главной ПТ; 7.1, 7.2 - паропроводы острого пара; 8.1, 8.2 - парогенерирующая система КУ; 9.1, 9.2 - ПН; 10.1, 10.2 - вспомогательная ПТ привода ПН; 11.1, 11.2, 12.1, 12.2 - холодная и горячая нитки системы промежуточного перегрева пара; 13.1, 13.2 - многофункциональный парораспределительный узел высокого давления; 14.1, 14.2, 15.1, 15.2, 16.1, 16.2 - отводы парораспределительного узла; 17.1, 17.2 - СРК на входе в ЦВД главной ПТ; 18.1, 18.2 - БРОУ к холодной нитке системы промежуточного перегрева; 19.1, 19.2 - СРК на входе вспомогательной ПТ; 20.1, 20.2 - дренажный трубопровод от парораспределительного узла; 21.1, 21.2 - СРК среднего давления на горячих нитках промежуточного перегрева пара; 22.1, 22.2 - БРОУ среднего давления на тех же нитках; 23.1, 23.2 - шиберный затвор на байпасном газоходе; 24.1, 24.2 - байпасный газоход в обход КУ.
Подробное описание полезной модели
Маневренная парогазовая установка согласно полезной модели содержит две ГТУ 1.1, 1.2, соединенные каждая со своим ЭГ 2.1, 2.2; два КУ 3.1, 3.2, каждый из которых сообщен на входе с выхлопом соответствующей ГТУ, а на выходе - с отдельной дымовой трубой 4.1, 4.2 и главную ПТ с ЦВД 5.1, ЦСД 5.2, ЦНД 5.3 и конденсатором 5.4 пара. В компоновочном отношении ПТ расположена между ГТУ 1.1 и ГТУ 1.2. Валы роторов ЦВД 5.1, ЦСД 5.2 и ЦНД 5.3 объединены муфтовыми соединениями (не показаны) в общий валопровод 5.5, соединенный с отдельным ЭГ 6. Вход ЦВД 5.1 соединен паропроводами 7.1 и 7.2 острого пара с выходами парогенерирующих систем 8.1, 8.2, входящих в состав соответствующих КУ 3.1, 3.2 и включающих в себя испарительные поверхности, барабаны нескольких давлений и пароперегреватели (не показаны). Со стороны каждого КУ 3.1, КУ 3.2 установлены ПН 9.1, 9.2 с приводом от вспомогательных турбин 10.1, 10.2. ПГУ оборудована системой промежуточным перегревом пара с холодной и горячей нитками соответственно 11.1, 11.2 и 12.1, 12.2. Кроме того, со стороны каждого из КУ 3.1, 3.2 ПГУ дополнительно содержит многофункциональный парораспределительный узел в виде вертикально расположенного коллектора 13.2 высокого давления с тремя паровыми отводами 14.1, 14.2, 15.1, 16.1, 16.2, причем отвод 16.1, 16.2 подключен через СРК 17.1, 17.2 высокого давления ко входу ЦВД 5.1 главной ПТ, отвод 14.1, 14.2 - через БРОУ 18.1, 18.2 - к холодной нитке 11.1, 11.2 системы промежуточного перегрева пара, что нужно для прогрева системы промежуточного перегрева перед пуском установки из горячего резерва, а отвод 15.1, 15.2 - через СРК 19.1, 19.2 ко входу вспомогательной ПТ 10.1, 10.2 привода ПН 9.1, 9.2. К нижней части коллектора 13.1, 13.2 многофункционального парораспределительного узла подключен дренажный трубопровод 20.1, 20.2, отводящий скапливающуюся воду в дренаж или в конденсатор 5.4 главной ПТ. На паропроводах горячих ниток 12.1, 12.2 системы промежуточного перегрева установлены СРК 21.1, 21.2 и БРОУ 22.1, 22.2 среднего давления. Выхлоп каждой ГТУ 1.1,1.2 через шиберный затвор 23.1, 23.2 дополнительно соединен байпасным газоходом 24.1, 24.2 с дымовой трубой 4.1, 4.2 в обход соответствующего КУ. Выхлоп ЦСД 5.2 соединен перепускными трубопроводами с ЦНД 5.3, из которого пар по трубам 25.1, 25.2 поступает в конденсатор основной турбины 5.4, куда направляются все дренажи и пар от приводных турбин 10.1, 10.2. Вода из конденсатора 5.4 через конденсатные 26.1, 26.2 и питательные 9.1, 9.2 насосы по трубам 27.1, 27.2 поступает в котлы-утилизаторы 3.1, 3.2. На линиях 28.1, 28.2 после ГТ установлены шибера 23.1, 23.2 позволяющие байпасировать дымовые газы по трубопроводам 24.1, 24.2 в обвод котлов-утилизаторов в дымовые трубы 4.1, 4.2.
Для малорасходных режимов предусмотрены байпасы питательных насосов 29.1, 29.2. Приводные турбины 10.1, 10.2 соединены между собой и со своими питательными насосами 9.1, 9.2 общим валопроводом 30.
Работа маневренной парогазовой установки
ПГУ согласно полезной модели работает следующим образом. Для участия в графике покрытия электрической нагрузки необходим широкий диапазон работы энергоблока. В период провала нагрузки тепловая схема ПГУ согласно полезной модели позволяет разгрузить обе газовые турбины и отключить паровую турбину по пару, сохранив при этом температуру подводящих паропроводов 7.1, 7.2 острого пара путем пропускания его через БРОУ 18.1, 18.2 в холодные нитки 11.1 11.2 системы промежуточного перегрева пара и во вспомогательные ПТ 10.1, 10.2 привода ПН 9.1, 9.2, подающих питательную воду на охлаждение КУ 3.1, 3.2. Данная тепловая схема предусматривает возможность разгрузки энергоблока до технологического минимума ГТУ. Это осуществляется путем отключения одной из ГТУ 1.1, 1.2 с полным перекрытием подачи в оба КУ выхлопных газов из работающей ГТУ и сброса их через байпасный газоход 24.1, 24.2 в дымовую трубу 4.1, 4.2.