RU2542706C2 - Система нагрева для водяного контура тепловой электростанции - Google Patents

Система нагрева для водяного контура тепловой электростанции Download PDF

Info

Publication number
RU2542706C2
RU2542706C2 RU2013102495/06A RU2013102495A RU2542706C2 RU 2542706 C2 RU2542706 C2 RU 2542706C2 RU 2013102495/06 A RU2013102495/06 A RU 2013102495/06A RU 2013102495 A RU2013102495 A RU 2013102495A RU 2542706 C2 RU2542706 C2 RU 2542706C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
inlet
heat exchangers
heat exchanger
heating
Prior art date
Application number
RU2013102495/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013102495A (ru
Inventor
Венсан ЖУРДЕН
Жером КОЛЕН
Original Assignee
Альстом Текнолоджи Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Альстом Текнолоджи Лтд filed Critical Альстом Текнолоджи Лтд
Publication of RU2013102495A publication Critical patent/RU2013102495A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2542706C2 publication Critical patent/RU2542706C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/0018—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters using electric energy supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/34—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of extraction or non-condensing type; Use of steam for feed-water heating
    • F01K7/40—Use of two or more feed-water heaters in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/023—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers with heating tubes, for nuclear reactors as far as they are not classified, according to a specified heating fluid, in another group
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • F22D1/32—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters arranged to be heated by steam, e.g. bled from turbines
    • F22D1/325—Schematic arrangements or control devices therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Изобретение относится к энергетике. Система нагрева для водяного контура тепловой электростанции, содержащая: систему отбора для отбора воды из конденсатора, первый комплект теплообменников, содержащий, по меньшей мере, один теплообменник, вход для воды, упоминаемый как вход для воды, отобранной для нагрева, питаемый первой фракцией потока отобранной воды, поступающей из системы отбора, и, по меньшей мере, один вход для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды, и второй комплект теплообменников, содержащий один теплообменник, смонтированный последовательно относительно входа для отобранной воды первого комплекта теплообменников, и один вход для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды. Система нагрева дополнительно содержит охладитель конденсата. Также представлена тепловая электростанция, содержащая систему нагрева согласно изобретению. Изобретение позволяет оптимизировать энергетический баланс и в то же время гарантировать максимальный уровень безопасности для турбины, минимальный уровень обслуживания и возможность обеспечения наилучшего химического качества питательной воды. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области систем нагрева для водяного контура систем пароводяного цикла тепловых электростанций. Система нагрева в соответствии с настоящим изобретением особенно применима в атомных электростанциях, в частности в электростанциях, оснащенных ядерным реактором с кипящей водой, но может также применяться в других типах тепловых электростанций. Настоящее изобретение, в частности, относится к контурам для рекуперации тепла, расположенным между, с одной стороны, выходом, по меньшей мере, одного конденсатора, с другой стороны, входом системы парогенераторов электростанции.
Уровень техники
В современных тепловых электростанциях критически важное значение имеет оптимизация контура нагрева воды, в частности, по соображениям снижения стоимости производства электроэнергии.
Ключевой проблемой является необходимость подвода потока воды к входу системы парогенераторов с заданной температурой, в то же время обеспечивая максимальное повторное использование энергии воды в виде пара или в виде конденсата на всех этапах обработки. Отсюда возникает один вопрос - вопрос минимизации потерь тепловой энергии и оптимизации ее повторного использования в ходе всей работы электростанции.
Следует рассматривать различные аспекты при оптимизации энергоэффективности тепловой электростанции. В частности, тепловая электростанция имеет ряд ограничений по структурной интеграции различных элементов, из которых она состоит, и это значит, что приходится идти на определенные компромиссы.
В этом смысле выбор конфигурации накладывает некоторые ограничения в плане обеспечения безопасности различных элементов тепловой электростанции. Компромисс между безопасностью и эффективностью иногда приводит к потере тепловой энергии и (или) кпд энергетического контура.
На Фиг.1 показана обычная конструкция тепловой электростанции, содержащая систему 1 парогенераторов, комплект 8 турбин высокого давления, комплект 9 турбин среднего давления и комплект 10 турбин низкого давления. Также обычно имеется генератор 11 переменного тока и конденсатор 6. Система обеспечивает поток охлаждающей воды к конденсатору 6.
Система 1 парогенераторов и турбины высокого, среднего и низкого давления, генератор 11 переменного тока, внешний контур 300 циркуляции и конденсатор 6 являются ключевыми элементами первичного контура тепловой электростанции. В некоторых случаях турбины среднего и низкого давления могут быть объединены.
На выходной стороне конденсатора 6 цепь для отбора воды, сконденсировавшейся из воды, отобранной из конденсатора 6 насосом 4, содержит систему 35 очистки, обозначенную буквами SP, иначе называемую «системой конденсатоочистки», за которой следует контур нагрева, выполненный из нескольких комплектов теплообменников.
Принцип работы основан на выделении некоторой доли остаточного тепла из пара, отобранного из выбранных точек турбины, для нагрева воды, подводимой к системе парогенераторов. Входы 20, 21 и 23 для пара позволяют воде из контура 30 постепенно нагреваться для обеспечения подачи воды, повторно инжектируемой во входную часть парогенераторной системы 1, при заданной температуре.
Теплообменники LP1, LP2, LP3, LP4, питательный бак, обозначенный буквами BA, и группа теплообменников, обозначенная буквами HP, установлены последовательно по отношению к потоку воды, отобранной из конденсатора 6, чтобы оптимизировать термодинамический цикл нагрева воды. При обычной конфигурации охладитель 7, обозначенный буквами RC, располагается выше по течению потока, чем цепи нагрева, чтобы охлаждать конденсат, поступающий из теплообменника LP3, прежде чем он вернется в конденсатор 6.
При обычном подходе по соображениям архитектуры системы первый комплект теплообменников обычно включают в состав структуры, содержащей конденсатор 6 и турбину 10 низкого давления. В приведенном примере такой первый комплект состоит из теплообменников LP1 и LP2.
Второй комплект теплообменников, включающий в себя теплообменники LP3, LP4, размещают обычно вне структуры, содержащей конденсатор 6.
В целом, разумные правила конструирования диктуют, что конденсат 100, приходящий из этого второго комплекта теплообменников, не может быть непосредственно возвращен в первый комплект теплообменников, входящий в структуру, содержащую конденсатор 6 и турбину 10 низкого давления.
Ввиду того что конденсат 100, приходящий из второго комплекта, не может быть непосредственно направлен в первый комплект, обычным решением является охлаждение этого конденсата перед возвращением в конденсатор 6, чтобы избежать значительных потерь тепловой энергии.
В данном типе конфигурации конденсат 100, поступающий из второго комплекта, инжектируют в охладитель 7, чтобы вернуть его в виде холодной воды в конденсатор 6 через выход 13 охладителя 7.
Здесь наблюдается, однако, значительная потеря в энергетическом кпд при нагревании воды в контуре 30 из-за большой разницы температур, в особенности между выходом 200 из охладителя и обратным входом 100.
Имеются решения, которые позволяют максимизировать энергетический баланс, когда теплообменники смонтированы каскадом. Например, одной из известных альтернатив является установка насоса для возврата конденсата из одного конкретного теплообменника и повторной инжекции конденсата в питающий контур ниже этого теплообменника по потоку. Такая система действительно позволяет возвращать непосредственно в водяной контур при близких уровнях температур, тем самым максимизируя энергетический кпд путем минимизации разницы температур. Однако такое решение имеет ряд потенциальных недостатков.
Прежде всего, это добавляет дополнительное оборудование в водяную систему, в частности насосы, которые имеют определенную стоимость, которые требуют места для установки и которые требуют некоторого уровня обслуживания. Более того, конденсат, перекачиваемый насосом для возврата конденсата, не проходит через систему очистки SP, которая очищает воду, получаемую из конденсата, из-за этого ухудшаются химические свойства воды в контуре.
Второй известной альтернативой является систематичное последовательное отведение конденсата из одного теплообменника в теплообменник более низкого ранга. Как описано ранее, такое решение не может быть разумно применено к теплообменникам, входящим в состав структуры, содержащей конденсатор 6 и турбину 10 низкого давления, т.к. такие отводы на снабжены обратными клапанами, и обратный поток смеси холодной сконденсированной воды и конденсата к турбине, в частности, в случае внезапного резкого падения давления, может привести к повреждению лопаток турбины.
Исходя из этого конфигурация, предусматривающая установку охладителя 7 конденсата выше по потоку, чем первый комплект теплообменников LP, является общепринятой по причине надежности, простоты обслуживания и поддержания качества воды, даже в ущерб кпд.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение призвано устранить вышеупомянутые недостатки.
Одна из целей настоящего изобретения - предложить систему нагрева для контура воды, подаваемой в систему парогенераторов, которая позволяет оптимизировать энергетический баланс и в то же время гарантировать максимальный уровень безопасности для турбины, минимальный уровень обслуживания и возможность обеспечения наилучшего химического качества питательной воды.
Настоящее изобретение касается системы нагрева для водяного контура тепловой электростанции, включающего в себя:
- систему отбора для отбора воды из конденсатора;
- первый комплект теплообменников, содержащий:
- по меньшей мере, один теплообменник;
- вход для воды, упоминаемый как вход для воды, отобранной для нагрева, питаемый первой фракцией потока отобранной воды, поступающей из системы отбора, и
- по меньшей мере, один вход для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды, и
- второй комплект теплообменников, содержащий:
- по меньшей мере, один теплообменник, установленный последовательно по отношению к входу для отобранной воды первого комплекта теплообменников, и
- по меньшей мере, один вход для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды;
система нагрева, содержащая охладитель конденсата, который включает в себя:
- первый вход для воды, упоминаемый как вход для конденсата, питаемый с выхода для конденсата второго комплекта теплообменников;
- второй вход для воды, питаемый комплементарной фракцией потока отобранной воды, поступающей от системы отбора;
- первый выход для охлажденного конденсата, предназначенного для повторной инжекции в конденсатор; и
- второй выход для нагретой воды, чтобы поток воды, покидающий первый комплект теплообменников, мог быть смешан с потоком воды, поступающим со второго выхода охладителя конденсата.
Данная конфигурация оборудования «в параллель» делает возможным уменьшение потока отводимой воды, проходящий через первый комплект теплообменников, и вследствие этого минимизирует поток пара, необходимого для нагрева отобранной воды в первом комплекте теплообменников.
В частности, при сравнении с техникой известного уровня такая конфигурация позволяет разделять поток отобранной воды, поступающий из системы отбора, на первую фракцию, питающую первый комплект теплообменников через вход для воды, упоминаемый как вход для отобранной воды для нагрева, и на комплементарную фракцию, питающую охладитель конденсата второго комплекта теплообменников через второй вход для воды.
Термин «комплементарный» означает, что в сумме обе фракции составляют 100% потока отобранной воды, поступающей из системы отбора.
Такое свойство, в частности, позволяет уменьшить поток отводимого пара, необходимого для нагрева отобранной воды в первом комплекте теплообменников, уменьшение связано с тем, что первая фракция составляет менее 100% потока отобранной воды, поступающей из системы отбора.
С другой стороны, такое свойство позволяет питать охладитель конденсата комплементарной фракцией, составляющей менее 100% потока отобранной воды, поступающей из системы отбора, эта комплементарная фракция позволяет получать на втором выходе для нагретой воды воду при температуре выше, чем удается получить в существующих устройствах.
В соответствии с другим полезным свойством система нагрева содержит средство регулирования потока воды, поступающей из системы отбора, позволяющее регулировать комплементарную фракцию потока воды, питающую охладитель.
В частности, данная комплементарная фракция позволяет оптимально отрегулировать поток воды, питающий охладитель, чтобы добиться оптимального окончательного кпд тепловой электростанции.
Преимущественно комплементарная фракцию потока воды, питающего охладитель, составляет в процентном отношении от 2 до 20%, предпочтительно от 5 до 15%, потока воды, поступающего из системы отбора.
В частности, было с удивлением отмечено, что такие значения позволяют достичь температуры нагреваемой воды на втором выходе охладителя конденсата на уровне, близком к температуре воды, покидающей первый комплект. Смешивание этих двух потоков, имеющих близкие температуры, позволяет снизить необратимые потери и оптимизировать общий кпд тепловой электростанции.
В соответствии с одним из технических аспектов, первый комплект теплообменников содержит, по меньшей мере, один первый теплообменник и один второй теплообменник, установленные каскадом, так что фракция воды, нагреваемая паром, вводимым во второй теплообменник, повторно инжектируется либо в первый теплообменник, либо в конденсатор.
В соответствии с другим заслуживающим внимания техническим аспектом второй комплект теплообменников содержит, по меньшей мере, один третий теплообменник и один четвертый теплообменник, смонтированные каскадом, так что фракция конденсата из пара, вводимого в четвертый теплообменник, повторно инжектируется в третий теплообменник.
Преимущественно очистную установку монтируют между системой отбора, отбирающей воду из конденсатора, и входом первого комплекта теплообменников, чтобы отфильтровывать имеющиеся частицы и удалять соли, растворенные в воде, подлежащей нагреву в водяном контуре.
Настоящее изобретение касается также тепловой электростанции, которая содержит систему нагрева для водяного контура, упомянутого водяного контура, включающего в себя:
- систему отбора для отбора воды из конденсатора;
- первый комплект теплообменников, содержащий:
- по меньшей мере, один теплообменник;
- вход для воды, упоминаемый как вход для воды, отобранной для нагрева, питаемый первой фракцией потока отобранной воды, поступающей из системы отбора, и
- по меньшей мере, один вход для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды, и
- второй комплект теплообменников, содержащий:
- по меньшей мере, один теплообменник, установленный последовательно по отношению к входу для отобранной воды первого комплекта теплообменников, и
- по меньшей мере, один вход для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды;
система нагрева, содержащая охладитель конденсата, который включает в себя:
- первый вход для воды, упоминаемый как вход для конденсата, питаемый с выхода для конденсата второго комплекта теплообменников;
- второй вход для воды, питаемый комплементарной фракцией потока отобранной воды, поступающей от системы отбора;
- первый выход для охлажденного конденсата, предназначенного для повторной инжекции в конденсатор; и
- второй выход для нагретой воды, чтобы поток воды, покидающий первый комплект теплообменников, мог быть смешан с потоком воды, поступающим со второго выхода охладителя конденсата.
Краткое описание чертежей
Прочие свойства и преимущества настоящего изобретения изложены в нижеследующем описании, выполненном со ссылкой на прилагаемые чертежи, из которых:
Фиг.1 представляет собой блок-схему системы теплообменников водяного контура предшествующего уровня техники для тепловой электростанции;
Фиг.2 представляет собой блок-схему системы теплообменников водяного контура в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.3 представляет собой блок-схему одного из вариантов осуществления системы теплообменников водяного контура в соответствии с настоящим изобретением.
Для большей ясности, идентичные или похожие элементы обозначены на всех чертежах одними и теми же позициями.
Осуществление изобретения
В нижеследующей части описания, когда говорится, что множество теплообменников должны быть «смонтированы последовательно», это означает, что выход для воды одного теплообменника питает, по меньшей мере, частично, вход другого теплообменника. В дальнейшем описании делается ссылка на теплообменники, смонтированные последовательно по отношению к потоку воды, поступающей из системы 4 отбора. Можно сказать, что первый теплообменник расположен выше по потоку по отношению ко второму теплообменнику, если он имеет дело с водой, поступающей из системы отбора раньше, чем второй теплообменника.
В нижеследующей части описания, когда говорится, что множество теплообменников должны быть «смонтированы каскадом», это означает, что они смонтированы последовательно и что некоторую часть конденсата из второго теплообменника, находящегося ниже по потоку, чем первый теплообменник, повторно инжектируют в первый теплообменник и смешивают с выходящей из него водой.
В нижеследующей части описания охладитель конденсата будет называться «охладителем». Поток воды, конденсированной из пара контура, будет также называться конденсатом.
На Фиг.2 отображена система нагрева водяного контура тепловой электростанции, содержащая первый комплект 101 теплообменников, обозначенный буквой А, который может быть использован для нагрева потока 104 воды до входной температуры Т1. Поток 104 воды на входе первого комплекта 101 теплообменников поступает из системы 4 отбора, отбирающей воду с выхода конденсатора С, подавая поток 103 воды при температуре Т1, по существу равной входной температуре.
Первый комплект 101 теплообменников включает в себя множество теплообменников, смонтированных каскадом. В примере на Фиг.3 первый комплект теплообменников содержит два теплообменника LP1 и LP2, смонтированные каскадом.
Теплообменник - это устройство, позволяющее нагревать воду за счет теплообмена. Такой обмен теплом имеет место между, с одной стороны, потоком 111 пара, поступающего в первый комплект теплообменников, который конденсируется в устройстве и появляется вновь из устройства через выход 18, и, с другой стороны, потоком 104 воды, поступающей из системы 4 отбора воды при температуре Т1, так что это тепло поднимает температуру в контуре 109 до температуры Т2.
Первый комплект 101 теплообменников подает поток 109 воды, нагретой до температуры Т2, на вход второго комплекта 102 теплообменников, обозначенного буквой В. Второй комплект 102 теплообменников нагревает воду на входе 109' до входной температуры Т2' благодаря обмену теплом с потоком пара 112, поступающим во второй комплект 102, который конденсируется и появляется вновь из комплекта В на выходе 108.
Первый комплект 101 теплообменников и второй комплект 102 теплообменников смонтированы последовательно по отношению к потоку воды из системы отбора воды.
Система нагрева в соответствии с настоящим изобретением включает в себя охладитель 7, обозначенный буквами RC, внешний по отношению к двум комплектам охладителей и смонтированный параллельно с первым комплектом теплообменников относительно потока воды, поступающего из системы 4 отбора воды. Это охладитель конденсата, используемый для охлаждения конденсата 108 из второго комплекта 102 теплообменников.
Поток воды, поступающий из системы 4 отбора воды, разделяют на первую фракцию 104, направляемую в первый комплект 101 теплообменников, и комплементарную фракцию 105, направляемую в охладитель 7.
Термин «комплементарный» означает, что в сумме обе фракции составляют 100% потока отобранной воды, поступающей из системы отбора.
Пропорция распределения потока воды определяется балансом падением давления в обоих контурах.
Охладитель 7 имеет второй вход 108 для воды, образующейся из конденсата во втором комплекте 102 теплообменников. Охладитель содержит теплообменник, используемый для нагрева комплементарной фракции 105 с температуры Т1 до температуры Т4 путем охлаждения потока 108 с температуры Т5 до температуры Т6.
Поток 106 с температурой Т4 смешивают с потоком 109 с температурой Т2, чтобы создать поток 109' с температурой Т2', которая является входной температурой второго комплекта 102 теплообменников. Комплементарная фракция может быть отрегулирована таким образом, чтобы преимущественно получать температуру Т4, близкую к Т2, что позволяет снизить необратимые потери, в данном случае термин «близкий» следует понимать как означающий разницу в плюс-минус 5 градусов Цельсия.
Таким образом, конденсат 108 из второго комплекта 102 теплообменников может быть использован для нагрева потока воды 105, поступающего из системы 4 отбора воды, без его прохождения через первый комплект 101 теплообменников. Такое решение позволяет использовать повторно некоторое количество тепловой энергии конденсата из второго комплекта 102 теплообменников, а также позволяет ограничить количество отводимого пара 111, подаваемого к первому комплекту 101 теплообменников.
Одно из преимуществ такой конфигурации заключается в том, что разница между температурой потока 106 с первого выхода охладителя 7 и температурой Т5 с выхода 108 второго комплекта 102 теплообменников минимизирована с тем, чтобы:
- во-первых, минимизировать количество пара 111, отводимого на вход первого комплекта 101 теплообменников;
- во-вторых, сделать возможным увеличение исходной мощности станции посредством суммарного увеличения интенсивности потока в оконечных каскадах турбины.
На Фиг.3 показана блок-схема термодинамического цикла с насыщенным паром в электростанции в соответствии с частным вариантом осуществления, в котором первый комплект 101 теплообменников содержит два теплообменника LP1 и LP2, а второй комплект 102 теплообменников содержит два теплообменника LP3 и LP4.
Точнее говоря, термодинамический цикл, проиллюстрированный здесь, относится к станции, содержащей источник ядерной энергии (не показан) и турбины 8, 9, 10, первая из которых является турбиной 8 высокого давления, вторая - турбиной 9 среднего давления, а третья - турбиной 10 низкого давления. По всему циклу рабочая жидкая среда, в данном случае пар, успешно проходит через турбину 8 высокого давления, турбину 9 среднего давления и затем через турбину 10 низкого давления. Эти турбины способны вращать вал генератора 11 переменного тока, вырабатывающего электроэнергию.
Вначале термодинамического цикла источник пара, а именно, к примеру, по меньшей мере, один парогенератор 1, питает модуль 8 высокого давления острым паром.
Сборка 2 сушильного(ных) устройства(ств)/пароперегревателя(лей) расположена между модулем 8 высокого давления и модулем среднего давления 9, упомянутая сборка 2 сушильного(ных) устройства(ств)/пароперегревателя(лей) способна сушить и перегревать пар, поступающий от модуля 8 высокого давления, пар, который вырабатывает парогенератор 1, находящийся выше по потоку, чем модуль 8 высокого давления. Данная сборка 2 сушильного(ных) устройства(ств)/пароперегревателя(лей) также питается острым паром по трубопроводу, идущему от выхода парогенератора 1 для осуществления перегрева.
Более того, на выходной стороне модуля 10 низкого давления трубопровод подает пар к конденсатору 6, связанному с теплоотводом, также известным как внешний контур 300 циркуляции. Данный конденсатор 6 осуществляет перевод пара из газообразного в жидкое состояние.
Система 4 отбора воды расположена на выходной стороне конденсатора 6, упомянутая система 4 отбора воды питает систему 35 очистки воды.
Поток воды, поступающий из системы 4 отбора воды и из системы 35 очистки воды, затем разделяют на первую фракцию 104, направляемую в первый комплект 101 теплообменников, и вторую фракцию, направляемую в охладитель 7.
В данном варианте осуществления первый комплект 101 теплообменников имеет два входа 12 и 14 для пара, соответственно питающих первый теплообменник LP1 и второй теплообменник LP2. Потоки 12 и 14 пара соответствуют потокам пара первого комплекта 101 теплообменников, однако температуры этих двух входов существенного отличаются, т.к. последовательное расположение теплообменников обусловливает осуществление нагрева при возрастающем заданном градиенте температуры. Вход 111 на Фиг.2 поэтому следует рассматривать в качестве схематического представления, которое не учитывает разницу в температуре и состоянии пара на входах теплообменников.
Оба теплообменника LP1 и LP2 смонтированы каскадом таким образом, что фракцию 17 конденсата из второго теплообменника LP2 повторно инжектируют в первый теплообменник LP1. Некоторое количество тепла воды, которое не использовано вторым теплообменником LP2, рекуперируется. Остаточную воду с выхода 18 первого теплообменника, имеющую температуру Т8, возвращают в конденсатор 6.
Второй комплект 102 теплообменников в данном варианте осуществления включает в себя третий теплообменник LP3 и четвертый теплообменник LP4. Оба теплообменника второго комплекта теплообменников смонтированы последовательно по отношению к потоку обрабатываемой воды, поступающей из первого комплекта 101 теплообменников, и соответственно позволяют передавать тепло от пара, поступающего от отводов турбины на входы 20 и 21, отобранной воде, проходящей через теплообменники на пути к питающему резервуару ВА, упоминаемому также как дегазационный резервуар, используемому для снижения концентрации кислорода и других газов, содержащихся в воде.
В данном примере третий и четвертый теплообменники LP3 и LP4 смонтированы каскадом. Это значит, что фракция остаточной воды 16 из четвертого теплообменника повторно инжектируется в третий теплообменник LP3 для улучшения термодинамического цикла и теплового кпд нагревательной цепи.
Для улучшения энергетического баланса как третий LP3, так и четвертый LP4 теплообменники включают в себя встроенный охладитель 15 и 15' соответственно.
Третий и четвертый теплообменники LP3 и LP4 смонтированы последовательно с пятым теплообменником HP, являющимся смешивающим теплообменником. В качестве альтернативы может быть использован контактный теплообменник, что не влияет на общий объем притязаний настоящего изобретения.
Второй комплект 102 теплообменников имеет вход 112 для пара, соответствующий по потоку двум входам 20 и 21 для пара в варианте осуществления, показанном на Фиг.3.
Как и у первого комплекта 101 теплообменников, входы для пара второго комплекта позволяют подавать пар при различных давлениях и температурах. Такая конфигурация позволяет обеспечивать увеличение градиента температуры во втором комплекте теплообменников и оптимизировать цикл нагрева и минимизировать потери энергии.
Одним из преимуществ размещения охладителя 7 в соответствии с настоящим изобретением является то, что он отделен от первого комплекта 101 теплообменников, который встроен в структуру турбины и конденсатора. Таким образом, охладитель 7 и обработка конденсата могут быть скомпонованы таким образом, чтобы извлекать пользу из средств защиты, связанных с теплообменником LP3, при этом не создавая рисков для турбины.
Охладитель 7 способен также решить другую проблему, характерную для контура, несущего воду для нагрева в тепловой электростанции, а именно проблему максимизации потока воды, которая может быть обработана работающей системой фильтрации и очистки.
В частности, в ряде станций на выходе конденсатора и, следовательно, на входе в систему нагрева водяного контура имеется устройство, используемое для очистки воды в электростанции, также известное как «система доочистки», которая фильтрует и удаляет минералы из воды, проходящей через систему нагрева.
Такая конфигурация использована, в частности, для системы парогенераторов с одной трубой, особенно для ядерных реакторов с кипящей водой, для которых вода должна быть, насколько это возможно, очищена от твердых частиц и растворенных солей до того, как она попадет в систему парогенераторов, чтобы ограничить вредные отложения в них.
В таком типе электростанций известная альтернатива, заключающаяся в использовании насоса для возврата конденсата, неприемлема из-за количества воды, которое при этом не будет подвергаться очистке, что делает невозможным обеспечение того, что система парогенераторов будет получать воду требуемого качества. В таких случаях общепринято использовать базовую конфигурацию с охладителем 7, соединенным последовательно, чтобы гарантировать безопасность турбины и качество воды с приемлемым компромиссом относительно кпд станции. Охладитель в соответствии с настоящим изобретением и то, что он установлен в системе нагрева, позволяют привести безопасность турбины и качество воды в соответствие с улучшенной энергоэффективностью.
В одном из вариантов осуществления температуры в различных точках входа и выхода оборудования составляют:
Т1=20°С;
Т2=85°С;
Т4=85°С;
Т5=95°С;
Т6=30°С.
Следует подчеркнуть, что данные значения справедливы для варианта осуществления, в котором поток воды, поступающий из системы 4 отбора, разделяют на первую фракцию 104, направляемую в первый комплект 101 теплообменников, эта первая фракция 104 составляет по существу 90% упомянутого потока воды, поступающего из системы 4 отбора, и на комплементарную фракцию 105, направляемую в охладитель 7, эта вторая фракция 105 составляет по существу 10% упомянутого потока воды, поступающего из системы 4 отбора.
Преимущественно первая фракция 104 составляет по существу от 85 до 95% потока воды, поступающего из системы 4 отбора, а вторая фракция 105, направляемая в охладитель 7, составляет от 15 до 5% упомянутого потока. Данные значения приведены в процентах от потока воды, поступающего из системы 4 отбора.
Благодаря настоящему изобретению энергию конденсата из теплообменника LP3 выделяют при температуре 85°С, в то время как такая же энергия выделялась бы при температурах от 20 до 30°С в предшествующих конфигурациях, соответствующих последовательному соединению теплообменников. Применение настоящего изобретения в данном контексте, где другие известные решения немыслимы из-за рисков для безопасности турбины или качества питательной воды, позволяет получить выигрыш 0,2% в энергии, вырабатываемой генератором переменного тока, по сравнению с техникой предшествующего уровня, что очень показательно.

Claims (7)

1. Система нагрева для водяного контура тепловой электростанции, содержащая: систему (4) отбора для отбора воды из конденсатора (6);
первый комплект (101) теплообменников, содержащий:
по меньшей мере, один теплообменник (A, LP1, LP2);
вход (104, 12, 14) для воды, упоминаемый как вход для воды, отобранной для нагрева, питаемый первой фракцией (104) потока (103) отобранной воды, поступающей из системы (4) отбора, и
по меньшей мере, один вход (111) для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды (104), и
второй комплект (102) теплообменников, содержащий:
по меньшей мере, один теплообменник (В, LP3, LP4), смонтированный последовательно относительно входа (104, 12, 14) для отобранной воды первого комплекта (101) теплообменников, и
по меньшей мере, один вход (112, 20, 21) для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды (109');
при этом система нагрева содержит охладитель (7) конденсата, который содержит:
первый вход для воды, упоминаемый как вход для конденсата, питаемый с выхода (108) для конденсата второго комплекта (102) теплообменников;
второй вход для воды, питаемый комплементарной фракцией (105) потока отобранной воды (103), поступающей из системы (4) отбора;
первый выход для охлажденного конденсата (107), предназначенного для повторной инжекции в конденсатор (6); и
второй выход (106) для нагретой воды, чтобы поток воды (109), покидающий первый комплект (101) теплообменников, мог быть смешан с потоком воды, поступающим со второго выхода (106) охладителя (7) конденсата.
2. Система нагрева по п.1, содержащая средство регулирования потока (105) воды, поступающего из системы (4) отбора, позволяющее регулировать комплементарную фракцию (105) потока воды, питающую охладитель (7).
3. Система нагрева по п.1 или 2, в которой комплементарная фракция (105) потока воды, поступающая в охладитель (7), составляет в процентном отношении от 2 до 20% потока воды, поступающего из системы (4) отбора.
4. Система нагрева по п.1 или 2, в которой комплементарная фракция (105) потока воды, поступающая в охладитель (7), составляет в процентном отношении от 5 до 15% потока воды, поступающего из системы (4) отбора.
5. Система нагрева по п.1 или 2, в которой первый комплект (101) теплообменников содержит, по меньшей мере, один первый теплообменник (LP1) и один второй теплообменник (LP2), смонтированные каскадом, так что фракцию (17) воды, нагреваемую паром (14), поступающим во второй теплообменник (LP2), повторно инжектируют в первый теплообменник (LP1) или в конденсатор (6).
6. Система нагрева по п.1 или 2, в которой второй комплект (102) теплообменников содержит, по меньшей мере, один третий теплообменник (LP3) и один четвертый теплообменник (LP4), смонтированные каскадом, так что фракцию (16) конденсата пара (21), поступающего в четвертый теплообменник (LP4), повторно инжектируют в третий теплообменник LP3.
7. Тепловая электростанция, которая содержит систему нагрева для водяного контура, содержащую:
систему (4) отбора для отбора воды из конденсатора (6);
первый комплект (101) теплообменников, содержащий:
по меньшей мере, один теплообменник (A, LP1, LP2);
вход (104, 12, 14) для воды, упоминаемый как вход для воды, отобранной для нагрева, питаемый первой фракцией (104) потока (103) отобранной воды, поступающей из системы (4) отбора, и
по меньшей мере, один вход (111) для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды (104), и
второй комплект (102) теплообменников, содержащий:
по меньшей мере, один теплообменник (В, LP3, LP4), смонтированный последовательно относительно входа (104, 12, 14) для отобранной воды первого комплекта (101) теплообменников, и
по меньшей мере, один вход (112, 20, 21) для пара, предназначенного для нагрева отобранной воды (109');
при этом система нагрева содержит охладитель (7) конденсата, который содержит:
первый вход для воды, упоминаемый как вход для конденсата, питаемый с выхода (108) для конденсата второго комплекта (102) теплообменников;
второй вход для воды, питаемый комплементарной фракцией (105) потока отобранной воды (103), поступающей из системы (4) отбора;
первый выход для охлажденного конденсата (107), предназначенного для повторной инжекции в конденсатор (6); и
второй выход (106) для нагретой воды, чтобы поток воды (109), покидающий первый комплект (101) теплообменников, мог быть смешан с потоком воды, поступающим со второго выхода (106) охладителя (7) конденсата.
RU2013102495/06A 2012-01-19 2013-01-18 Система нагрева для водяного контура тепловой электростанции RU2542706C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1250548 2012-01-19
FR1250548 2012-01-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013102495A RU2013102495A (ru) 2014-07-27
RU2542706C2 true RU2542706C2 (ru) 2015-02-27

Family

ID=47458844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013102495/06A RU2542706C2 (ru) 2012-01-19 2013-01-18 Система нагрева для водяного контура тепловой электростанции

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9523513B2 (ru)
EP (1) EP2682568B1 (ru)
CN (1) CN103216818B (ru)
RU (1) RU2542706C2 (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150027121A1 (en) * 2013-07-24 2015-01-29 Mark Joseph Skowronski Method to integrate regenerative rankine cycle into combined cycle applications
FI20145646A (fi) * 2014-07-03 2016-01-04 Åf Consult Oy Menetelmä ja laitteisto sähköntuotannon hyötysuhteen parantamiseksi höyryvoimalaitoksessa
CN105402716B (zh) * 2015-10-12 2017-10-31 首钢水城钢铁（集团）有限责任公司 一种三台低压加热器的联合运行方法
FR3044351B1 (fr) * 2015-12-01 2017-12-22 Aqylon Systeme thermodynamique
CN108050506A (zh) * 2018-01-22 2018-05-18 程琛 一种提高供热机组调峰时低加出水温度的装置
CN108647391B (zh) * 2018-04-11 2020-06-09 华中科技大学 基于粒子群算法的向心透平全工况仿真建模方法及***
CN109812798A (zh) * 2019-03-11 2019-05-28 大唐桂冠合山发电有限公司 670mw机组低压加热器疏水***
CN109812797A (zh) * 2019-03-11 2019-05-28 大唐桂冠合山发电有限公司 低压加热器疏水***
CN110500910B (zh) * 2019-08-26 2023-09-15 华北电力大学 一种热质解耦换热器的热质解耦方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4134686A1 (de) * 1991-10-21 1993-04-22 K A B Kraftwerks Und Anlagenba Verfahren zur energiegewinnung aus der waerme der in waermekraftwerken anfallenden betriebskondensate
DE4139140A1 (de) * 1991-11-28 1993-06-03 K A B Kraftwerks Und Anlagenba Verfahren zur energiegewinnung aus der in waermekraftwerken anfallenden kessellauge
RU9259U1 (ru) * 1998-06-22 1999-02-16 Общество с ограниченной ответственностью Инновационное предприятие "ЭНЕРГОЭФФЕКТ" Система удаления парогазовой смеси турбоустановки
RU2194166C2 (ru) * 2000-11-09 2002-12-10 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод "ЗиО-Подольск" Энергоблок теплоэлектроцентрали
RU2211340C1 (ru) * 2002-03-29 2003-08-27 Ульяновский государственный технический университет Тепловая электрическая станция
RU2405942C2 (ru) * 2009-02-24 2010-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Способ работы теплоэлектроцентрали

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3061533A (en) * 1958-05-12 1962-10-30 United Eng & Constructors Inc Control means for a boiling water nuclear reactor power system
FR1192687A (fr) * 1959-04-20 1959-10-28 Steinmueller Gmbh L & C Procédé pour la production d'énergie électrique à partir de réactions nucléaires
US3016712A (en) * 1960-07-14 1962-01-16 Foster Wheeler Corp Method and apparatus for preheating boiler feed water for steam power plants
JPS5124438A (en) * 1974-08-09 1976-02-27 Hitachi Ltd Karyokuburantono kyusokufukaseigensochi
JPS58107803A (ja) * 1981-12-21 1983-06-27 Toshiba Corp 発電プラント
JPS58107804A (ja) * 1981-12-21 1983-06-27 Toshiba Corp 発電プラント
JP3608811B2 (ja) * 1993-11-25 2005-01-12 電源開発株式会社 モジュール連合方式加圧流動床複合発電装置及びその制御方法
DE19619470C1 (de) * 1996-05-14 1997-09-25 Siemens Ag Gas- und Dampfturbinenanlage sowie Verfahren zu deren Betrieb
US5836162A (en) 1996-08-08 1998-11-17 Power Software Associates, Inc. Feedwater heater drain recycle system
JPH1150812A (ja) * 1997-07-31 1999-02-23 Toshiba Corp 排気再燃式コンバインドサイクル発電プラント
DE19853206C1 (de) * 1998-11-18 2000-03-23 Siemens Ag Verfahren zur Kondensatanwärmung in einem Speisewasserbehälter eines Dampfkraftwerkes
DE19962386A1 (de) * 1999-12-23 2001-06-28 Alstom Power Schweiz Ag Baden Verfahren zum Nachrüsten eines Sattdampf erzeugenden Systems mit mindestens einer Dampfturbogruppe sowie nach dem Verfahren nachgerüstete Dampfkraftanlage
JP2005091291A (ja) * 2003-09-19 2005-04-07 Toshiba Corp 超臨界圧水冷却原子力プラント
US8112997B2 (en) * 2008-04-28 2012-02-14 Siemens Energy, Inc. Condensate polisher circuit
US8448439B2 (en) * 2009-01-30 2013-05-28 Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. Electric power plant, and method for running electric power plant
DE102009036064B4 (de) * 2009-08-04 2012-02-23 Alstom Technology Ltd. rfahren zum Betreiben eines mit einer Dampftemperatur von über 650°C operierenden Zwangdurchlaufdampferzeugers sowie Zwangdurchlaufdampferzeuger
US20110094228A1 (en) * 2009-10-22 2011-04-28 Foster Wheeler Energy Corporation Method of Increasing the Performance of a Carbonaceous Fuel Combusting Boiler System
EP2333254B1 (en) * 2009-12-05 2015-11-25 Alstom Technology Ltd Steam power plant with heat reservoir and method for operating a steam power plant
CN201652318U (zh) * 2009-12-30 2010-11-24 中国电力工程顾问集团华东电力设计院 发电厂中压加热器给水及疏水***
WO2012027688A1 (en) * 2010-08-26 2012-03-01 Modine Manufacturing Company Waste heat recovery system and method of operating the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4134686A1 (de) * 1991-10-21 1993-04-22 K A B Kraftwerks Und Anlagenba Verfahren zur energiegewinnung aus der waerme der in waermekraftwerken anfallenden betriebskondensate
DE4139140A1 (de) * 1991-11-28 1993-06-03 K A B Kraftwerks Und Anlagenba Verfahren zur energiegewinnung aus der in waermekraftwerken anfallenden kessellauge
RU9259U1 (ru) * 1998-06-22 1999-02-16 Общество с ограниченной ответственностью Инновационное предприятие "ЭНЕРГОЭФФЕКТ" Система удаления парогазовой смеси турбоустановки
RU2194166C2 (ru) * 2000-11-09 2002-12-10 Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод "ЗиО-Подольск" Энергоблок теплоэлектроцентрали
RU2211340C1 (ru) * 2002-03-29 2003-08-27 Ульяновский государственный технический университет Тепловая электрическая станция
RU2405942C2 (ru) * 2009-02-24 2010-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Способ работы теплоэлектроцентрали

Also Published As

Publication number Publication date
CN103216818B (zh) 2015-11-11
EP2682568A1 (en) 2014-01-08
RU2013102495A (ru) 2014-07-27
US9523513B2 (en) 2016-12-20
EP2682568B1 (en) 2016-03-30
CN103216818A (zh) 2013-07-24
US20130188939A1 (en) 2013-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2542706C2 (ru) Система нагрева для водяного контура тепловой электростанции
RU2688078C2 (ru) Работающая на угле электростанция с оксисжиганием с интеграцией тепла
EP2944369A1 (en) Dehydration device, gas compression system, and dehydration method
RU2696836C1 (ru) Система понижения давления и охлаждения для оболочки атомной электростанции
JP2011058486A (ja) 熱ポンプを利用した発電所の熱回収装置
JP2022023871A (ja) 火力発電プラント、及び排熱回収方法
KR101832474B1 (ko) Stig 발전소 개념들을 위한 가열수 처리
CN105358909A (zh) 用于借助工艺蒸汽耦合输出预加热蒸汽发电厂中的补充水的方法
US20150226090A1 (en) Gas and steam turbine system having feed-water partial-flow degasser
JP4095738B2 (ja) 原子力発電設備
US20160305280A1 (en) Steam power plant with a liquid-cooled generator
RU2528452C2 (ru) Способ подогрева в паровых теплообменниках и установка для его осуществления
RU2625892C1 (ru) Способ работы парогазовой установки, работающей с использованием парового охлаждения
US20220199270A1 (en) Coolant cleanup systems with direct mixing and methods of using the same
KR102157590B1 (ko) 증기 터빈 플랜트
JP7518036B2 (ja) 発電プラント
RU2789847C1 (ru) Система длительного отвода тепла из защитной оболочки
RU144595U1 (ru) Система расхолаживания двухконтурной ядерной энергетической установки
CN111544908B (zh) 节能浓缩***
WO2017029955A1 (ja) 蒸気タービンプラント
FI130325B (en) System for long-term removal of heat from an enclosure
US20160064107A1 (en) Nuclear power generation system
RU129615U1 (ru) Установка для подогрева в паровых теплообменниках
JP2004092507A (ja) 蒸気タービンプラント
CN117090650A (zh) 一种核电机组温排水余热利用***和方法

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner