ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ С ТЕПЛОНАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ

Предлагаемая полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована на тепловых электрических станциях.
Известны тепловые электрические станции - аналоги, содержащие паровую турбину с отопительными отборами пара, сетевые подогреватели, включенные по нагреваемой среде в сетевой трубопровод и подключенные по греющей среде к отопительным отборам, подпиточный трубопровод теплосети, подключенный к сетевому трубопроводу (трубопровод обратной сетевой воды) до сетевых подогревателей, и тракт питательной воды, включающий трубопровод основного конденсата турбины с регенеративными подогревателями низкого давления и трубопровод питательной воды с регенеративными подогревателями высокого давления (см. кн. Ионина А.А. и др. Теплоснабжение. - М.: Стройиздат, 1982, рис.12.2 на с.274 и описание к нему на с.274-276).
Недостатком прототипа являются: наличие пикового водогрейного котла, снижающего эффективность работы тепловой электрической станции и регулировочный диапазон турбины, так как возможно регулирование только температуры прямой сетевой воды, и повышенные выбросы вредных оксидов в атмосферу. Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в повышении экономичности работы и повышении экологичности тепловых электрических станций (ТЭС), оптимизация покрытия графика потребления тепловой энергии и повышении маневренности установки.
Технический результат, заключающийся в дополнительном подогреве прямой сетевой воды за счет отвода низкопотенциальной теплоты от обратной технической воды в теплонасосной установке и расширении регулировочного диапазона турбины за счет уменьшения доли отбора пара на сетевые подогреватели, достигается тем, что известная тепловая электрическая станция, содержащая по крайней мере одну паровую турбину с отопительными отборами пара, схему теплофикации, сетевые подогреватели, включенные по нагреваемой среде в сетевой трубопровод, содержащий трубопровод прямой сетевой воды и трубопровод обратной сетевой воды, и подключенные по греющей среде к отопительным отборам, конденсатор, к которому подведены трубопроводы прямой и обратной технической воды, и тракт питательной воды, включающий трубопровод основного конденсата турбины с регенеративным подогревателями низкого давления и трубопровод питательной воды с регенеративными подогревателями высокого давления, согласно полезной модели, снабжена парокомпрессионной тепловой установкой, подключенной входом к трубопроводу обратной технической воды, выходом к трубопроводу обратной сетевой воды.
Кроме того, парокомпрессионная тепловая установка может быть выполнена состоящей из последовательно соединенных элементов: испарителя теплонасосной установки (ТНУ), устройства повышения давления теплоносителя (компрессор; к компрессору присоединена газотурбинная установка (ГТУ) в качестве привода), конденсатора ТНУ, и устройства понижающего давление (дросселирующего устройства).
На чертеже изображена функциональная схема ТЭС с теплонасосной установкой.
Тепловая электрическая станция, содержит, по крайней мере одну паровую турбину 1 с отопительными отборами пара 2, сетевые подогреватели 3, включенные по сетевой воде входом к трубопроводу 4 обратной сетевой воды и выходом к трубопроводу прямой сетевой воды 5, и подключенные к отопительным отборам 2, и конденсатор 6, к которому подключены трубопровод прямой технической воды 7 и обратной технической воды 8. К отборам турбины присоединены регенеративные подогреватели низкого давления 9 и регенеративные подогреватели высокого давления 10. К регенеративным подогревателям низкого давления 9 присоединен трубопровод основного конденсата турбины 11. К регенеративным подогревателям высокого давления 10 присоединен трубопровод питательной воды 12. Трубопровод подвода обратной сетевой воды (от потребителя) 4 соединен с трубопроводом 13 подвода обратной сетевой воды на сетевые подогреватели 3.
Схема теплофикации 14, включающая в себя по крайней мере сетевые подогреватели 3, снабжена парокомпрессионной теплонасосной установкой (ТНУ) 15, подключенной выходом к трубопроводу обратной сетевой воды 13, запитанный отбором из трубопровода технической воды после конденсатора 16.
Парокомпрессионная теплонасосная установка 15 состоит из последовательно соединенных элементов: испарителя ТНУ 17, устройства повышения давления теплоносителя (компрессор) 18 (к компрессору присоединена газотурбинная установка (ГТУ) 19 в качестве привода), конденсатора ТНУ 20, который подключен к трубопроводу 21, соединенному с трубопроводом подвода обратной сетевой воды 13, и устройства понижающего давление (дросселирующего устройства) 22.
Газотурбинная установка 19 состоит из газовой турбины 23, компрессора 24, который повышает давление воздуха 25, после чего воздух 26 подается в камеру сгорания 27, в которой сгорает подаваемый газ 28. Парогазовая смесь из камеры сгорания подается 29 в газовую турбину 23.
К трубопроводу отвода подогретой в ТНУ сетевой воды 30 присоединен трубопровод 31 подвода сетевой воды в охладитель 32 уходящих газов ГТУ. Выход охладителя 32 присоединен по трубопроводу отвода сетевой воды 33. К испарителю 17 теплонасосной установки 15 присоединен трубопровод 34 отвода технической воды.
Работа предлагаемой схемы подогрева сетевой воды с использованием теплонасосоной установки осуществляется следующим образом.
Обратная техническая вода, поступающая от конденсатора 6 по трубопроводу 16, направляется в испаритель 17 теплонасосной установки 15, где происходит отвод низкопотенциальной теплоты от обратной технической воды. Парокомпрессионная теплонасосная установка состоит из испарителя ТНУ 17, компрессора 18, привода компрессора, в качестве которого служит ГТУ 19, конденсатора ТНУ 20 и дросселирующего устройства 21. Контур теплонасосоной установки замкнут, по контуру циркулирует хладагент. Низкопотенциальное тепло, отведенное в испарителе 17, передается хладагенту, циркулирующему по внутреннему контуру ТНУ, в процессе испарения. Хладагент в газообразном состоянии направляется в компрессор 18 ТНУ 15, где его давление и температура повышаются приводом компрессора, которым является ГТУ 19. Далее хладагент направляется в конденсатор ТНУ 20, где происходит отвод теплоты от хладагента сетевой воде, поступающей в конденсатор ТНУ 20 по трубопроводу 21. Хладагент в контуре ТНУ направляется на дросселирующее устройство 22 с целью восстановления первоначального давления и температуры. Цикл работы ТНУ осуществляется при наличии работы компрессора 18. Обратная сетевая вода, не используемая в испарителе 20 теплонасосной установки 15, по трубопроводу 13 направляется на сетевые подогреватели 3, где происходит ее подогрев паром отборов 2 паровой турбины ТЭС. Сетевая вода после сетевых подогревателей 3 направляется в трубопровод прямой сетевой воды 5. Сетевая вода после конденсатора 20 ТНУ 15 также направляется по трубопроводу 30 в трубопровод прямой сетевой воды 5, но с возможностью частичного отбора 31 на дополнительный подогрев в охладителе уходящих газов 32. Прямая сетевая вода 5 направляется к потребителю.
Поставленная техническая задача повышения эффективности и маневренности ТЭС решается тем, что в предлагаемой схеме теплофикации используется Парокомпрессионная теплонасосная установка. Благодаря наличию парокомпрессионной теплонасосной установки в схеме ТЭС осуществляется частичная (либо полная) разгрузка сетевых подогревателей, в связи с чем снижаются отборы пара в паровой турбины и растет выработка электрической мощности.
Поставленная техническая задача улучшении покрытия графика потребления тепловой энергии решается использованием дополнительного источника тепловой энергии в схеме ТЭС, не относящегося к стороннему источнику типа пикового водогрейного котла.
Поставленная техническая задача повышения экологичности ТЭС заключается в повышении коэффициента использования теплоты топлива за счет использования теплонасосной установки для утилизации низкопотенциальной теплоты обратной технической воды, за счет чего растет эффективность использования органического топлива, применяющегося на ТЭС, и, как следствие повышается экологичность установки.