RU2743868C1 - Паропаровая энергетическая установка - Google Patents

Паропаровая энергетическая установка Download PDF

Info

Publication number
RU2743868C1
RU2743868C1 RU2020123164A RU2020123164A RU2743868C1 RU 2743868 C1 RU2743868 C1 RU 2743868C1 RU 2020123164 A RU2020123164 A RU 2020123164A RU 2020123164 A RU2020123164 A RU 2020123164A RU 2743868 C1 RU2743868 C1 RU 2743868C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
turbine unit
steam turbine
power
power plant
Prior art date
Application number
RU2020123164A
Other languages
English (en)
Inventor
Аркадий Ефимович Зарянкин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Симонов и партнеры"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Симонов и партнеры" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Симонов и партнеры"
Priority to RU2020123164A priority Critical patent/RU2743868C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2743868C1 publication Critical patent/RU2743868C1/ru
Priority to PCT/RU2021/050202 priority patent/WO2022015205A1/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • 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
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22G—SUPERHEATING OF STEAM
    • F22G1/00—Steam superheating characterised by heating method
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22G—SUPERHEATING OF STEAM
    • F22G5/00—Controlling superheat temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V30/00—Apparatus or devices using heat produced by exothermal chemical reactions other than combustion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области теплотехники и предназначено для увеличения экономичности паротурбинных блоков за счёт перехода к принципиально новой тепловой схеме. Раскрыта паропаровая энергетическая установка, которая состоит из двух блоков, основного энергетического паротурбинного блока I, работающего при стандартных сверхкритических параметрах пара, и присоединенного к нему через внешний пароперегреватель (22) дополнительного паротурбинного блока II, работающего при суперсверхкритических начальных параметрах пара. Основной блок содержит энергетический котел (1), а дополнительный блок содержит котел-утилизатор (23). Образующийся при использовании во внешнем пароперегревателе (22) теплоты сгорания топлива перегретый пар используется далее для выработки мощности в цилиндре низкого давления (14) основного энергетического паротурбинного блока I. Техническим результатом является расширение диапазона применимых начальных температур и давления пара с одновременным повышением экономичности энергетической установки (КПД установки увеличивается до 50-57%). 9 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относится к области теплотехники и предназначено для увеличения экономичности паротурбинных блоков за счёт перехода к принципиально новой тепловой схеме.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время все энергетические паротурбинные установки работают по стандартной тепловой схеме, осуществляющей цикл Ренкина (см., например, А.В. Щегляев, Паровые турбины, Энергоатомиздат, 1993).
Начальная температура пара в паротурбинных установках (ПТУ) находится на уровне 550-580°С (для лучших отечественных турбин паровых). КПД паротурбинных энергоблоков составляет порядка 45%. За рубежом уже освоен уровень температур, равный 650°С, и в стадии разработок находятся турбины, рассчитанные на работу при начальной температуре пара 700°С. А в парогазовых установках (ПГУ) начальная температура достигает 1400-1700°С. (КПД ПГУ составляет 58%-60%). Главная причина столь большой разницы в экономичности сравниваемых энергетических установок состоит в разнице начальных температур и давлений теплоносителей в сравниваемых установках. Для корректности сравнения цикла Ренкина (ПТУ) с циклами ПГУ необходимо это сравнение производить при одинаковых начальных температурах теплоносителей. Однако при использовании чисто конденсационного цикла Ренкина провести такое сравнение нельзя, так как в этом цикле существует некоторый предельный уровень начальных температур, зависящий от начального давления пара, КПД турбины и давления в конденсаторе, превышение которого приводит к выходу из последней ступени конденсационной турбины перегретого пара с повышением его температуры, почти пропорционально повышению начальной температуры пара, без совершения полезной работы.
Однако экономичность газовых турбин, как и паротурбинных блоков, работающих с противодавлением без конденсации рабочей среды, непрерывно растет с повышением начальной температуры этих сред. Их КПД оказывается ниже КПД конденсационных ПТУ так как температуры теплоносителей, покидающих указанные установки, оказывается весьма высокими. Соответственно, в этом случае единственным способом увеличения экономичности является утилизация теплоты сред, покидающих паровые или газовые турбины. Именно такая утилизация и происходит в газовых турбинах при использовании теплоты, отработавших высокотемпературных газов для генерации пара в котлах утилизаторах утилизационных паротурбинных блоков.
Так, например, из уровня техники известна энергетическая парогазовая установка с одновременным сжиганием твердого и газообразного топлива (RU 2 248 452 C2, опубликовано 20.03.2005), содержащая паротурбинный блок с работающим на твердом топливе паровым котлом и паровой турбиной и газотурбинный блок с газовой турбиной, использующей в качестве рабочего тела нагретый сжатый воздух, поверхностный подогреватель сжатого воздуха продуктами сгорания твердого топлива и камеру сгорания газообразного топлива для дополнительного контактного подогрева сжатого воздуха. Поверхностный подогреватель сжатого воздуха установлен в высокотемпературной части конвективного газохода парового котла. Газотурбинный блок дополнительно содержит регенератор тепла отработавшего в газовой турбине рабочего тела, соединенный по холодной стороне воздухопроводами с выходом компрессора и входом поверхностного подогревателя сжатого воздуха. Достигаемым результатом изобретения является обеспечение возможности работы ПГУ со сжиганием твердого топлива при более высокой экономичности.
Также, известны разработки в области повышения мощности двухконтурных АЭС.
Так, известен (RU 2 707 182 C2, опубликовано 25.11.2019) способ повышения мощности двухконтурной АЭС за счет комбинирования с водородным циклом, который осуществляется за счет того, что питательная вода после тракта охлаждения продуктов сгорания водорода в кислороде поступает в смешивающий пароводяной подогреватель для её подогрева выше номинальной температуры, но не выше температуры кипения при данном давлении перед подачей в парогенератор. Подмешанные к питательной воде сконденсировавшиеся продукты сгорания водорода в кислороде после срабатывания в паротурбинной установке выводятся из цикла после конденсатора паротурбинной установки и направляются в бак-аккумулятор. Часть продуктов сгорания водорода в кислороде направляется в смешивающий паро-паровой перегреватель. Подмешанные к перегреваемому пару продукты сгорания водорода в кислороде после срабатывания в паротурбинной установке выводятся из цикла после конденсатора паротурбинной установки и направляются в бак-аккумулятор. Изобретение позволяет повысить эффективность использования водородного топлива при его стехиометрическом сжигании.
Также, известен (RU 2 709 783 C2, опубликовано 20.12.2019) способ водородного подогрева питательной воды на АЭС, содержащий водород-кислородную камеру сгорания, тракт охлаждения продуктов сгорания, подогреватели высокого давления питательной воды, питательный насос, компрессор, бак-аккумулятор. Смесь дополнительно генерируемого в парогенераторе пара, полученного за счет подогрева питательной воды перед парогенератором, и продуктов сгорания водорода в кислородной среде после тракта охлаждения продуктов сгорания направляется в дополнительную паровую турбоустановку для выработки мощности, при этом сконденсированный в конденсаторе дополнительно генерируемый пар направляется в регенеративный цикл основной паротурбинной установки, а сконденсированный водяной пар из продуктов сгорания направляется в бак-аккумулятор. При этом неконденсирующиеся из продуктов сгорания газы через систему спецгазоочистки выбрасываются в атмосферу. Изобретение позволяет эффективно и надежно использовать водородное топливо.
Анализ указанных известных решений позволяет утверждать, что существует необходимость создания такой паротурбинной установки, которая имела бы КПД около или выше 50%, при этом должна быть возможность переоборудовать действующие в Российской Федерации АЭС, не затрагивая их оборудования.
Изменить ситуацию, не затрагивая оборудования действующих установок и блоков АЭС, предложено в патенте RU 2661341 C1 (опубликовано 16.07.2018), путём перехода к гибридным АЭС – путем присоединения к основному паропроводу, идущему к действующей влажнопаровой турбине, байпасного трубопровода, позволяющего отводить часть или весь пар, идущий от реактора, на внешний пароперегреватель, использующий для перегрева теплоту сгорания органического или водородного топлива.
Раскрытая в данном патентном документе энергетическая установка позволяет выбрать его в качестве наиболее близкого аналога. Согласно патенту гибридная АЭС содержит последовательно соединенные ядерный реактор, низкотемпературный реакторный парогенератор, низкотемпературную паровую турбину с сепаратором пароперегревателем, конденсатор, конденсатный насос, регенеративные подогреватели низкого давления, деаэратор, питательный насос и подогреватель высокого давления. При этом к основной низкотемпературной паровой турбине присоединяется высокотемпературный паротурбинный блок с котлом пароперегревателем, использующий для перегрева часть пара, идущего из реакторного парогенератора, теплоту сгорания органического топлива. Перегретый высокотемпературный пар направлен к высокотемпературной паровой турбине, присоединенной к стандартной АЭС и общему реакторному парогенератору.
Недостатком известного устройства является то, что в этом случае превышение начальных температур пара свыше (t0 II=650°С) ведет не к повышению, а к снижению КПД цикла, так как при начальном давлении P0 II=5,2 МПа, давлении в конденсаторе Pк=4,5 кПа и КПД турбины ηоэ=0,88 из последней ступени выходит перегретый пар, не совершающий работы.
Также недостатком является то, что присоединенный к основному блоку высокотемпературный блок работает при начальном давлении пара ниже начального давления пара перед основным паротурбинным блоком, что неизбежно влечет за собой снижение КПД присоединенного блока.
Возвращаясь к паротурбинным установкам следует отметить, что здесь уже работают блоки при начальной температуре пара, равной 650°С при давлении Р0 = 30 МПа, и диапазон дальнейшего повышения начальных температур пара даже при повышении начального давления до 35 МПа не превышает 150-200°С.
Переход к новым суперсверхкритическим параметрам пара требует создания не только турбинного, но и всего котельного оборудования, которое, как показывает опыт эксплуатации новейших паротурбинных установок с начальной температурой пара 650°С, пока не может обеспечить их надежную эксплуатацию при указанной температуре.
Целью настоящего изобретения является преодоление указанных проблем и создание паротурбинной установки на базе уже работающих энергетических паротурбинных установок, позволяющей отработать все проблемные решения перехода к следующим уровням повышения начальных параметров пара с одновременным увеличением экономичности паропаровой установки.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническим результатом, которого позволяет достичь предлагаемое изобретение, является расширение диапазона применимых начальных температур и давления пара с одновременным повышением экономичности энергетической установки.
Указанный технический результат достигается за счет организации принципиально новой тепловой схемы такой паротурбинной энергетической установки, которая является паропаровой энергетической установкой и характеризуется тем, что состоит из двух блоков, основного энергетического паротурбинного блока, работающего при стандартных сверхкритических параметрах пара, и присоединенного к нему через внешний пароперегреватель дополнительного паротурбинного блока, работающего при суперсверхкритических начальных параметрах пара, основной энергетический паротурбинный блок содержит энергетический котел, а дополнительный паротурбинный блок содержит котел-утилизатор, при этом пар, покидающий цилиндр среднего давления основного энергетического паротурбинного блока, направляется во внешний пароперегреватель, обеспечивающий увеличение температуры и давления для достижения суперсверхкритических параметров пара, являющихся начальными для присоединенного дополнительного паротурбинного блока, а образующийся при использовании во внешнем пароперегревателе теплоты сгорания топлива перегретый пар используется далее для выработки мощности в цилиндре низкого давления основного энергетического паротурбинного блока.
Стандартными сверхкритическими параметрами пара для работы основного энергетического паротурбинного блока являются температура 540°C и давление 23,8 МПа. Суперсверхкритическими начальными параметрами для работы присоединенного дополнительного паротурбинного блока являются температура 650°C и давление 30 МПа.
Внешний пароперегреватель обеспечивает увеличение температуры до значений от 670°С до 850°С.
Пар, покидающий цилиндр среднего давления основного паротурбинного блока, перегревается во внешнем пароперегревателе теплотой сгорания водородного или органического топлива.
Теплота перегретого пара после котла-утилизатора дополнительного паротурбинного блока полностью используется в цилиндре низкого давления основного энергетического паротурбинного блока. Для генерации пара суперсвехкритических параметров используется теплота перегретого пара низкого давления.
Внешний пароперегреватель представляет собой камеру сгорания. Котёл-утилизатор представляет собой поверхностный теплообменник.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1 показана тепловая схема паропаровой энергетической установки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предложена паротурбинная энергетическая установка, которая является сдвоенной и состоит из двух блоков: основного энергетического паротурбинного блока – Блок I, и дополнительного паротурбинного блока – Блок II (Фиг. 1).
Основной энергетический паротурбинный – Блок I работает при стандартных начальных параметрах пара. Дополнительный паротурбинный Блок II работает при суперсверхкритических начальных параметрах пара и присоединен к основному энергетическому паротурбинному – Блок I через внешний пароперегреватель (22).
Стандартными сверхкритическими параметрами пара для работы Блока I являются температура 540°C и давление 23,8 МПа. Суперсверхкритическими начальными параметрами для работы Блока II являются температура 650°C и давление 30 МПа.
Внешний пароперегреватель (22) обеспечивает увеличение температуры до значений от 670°С до 850°С.
Конструкционно основной энергетический паротурбинный – Блок I содержит энергетический котёл (1), цилиндр высокого давления (12), цилиндр среднего давления (13), цилиндр низкого давления (14), конденсатор (15), конденсатный насос (16), подогреватель низкого давления (17), деаэратор (18), питательный насос (19), подогреватель высокого давления (20), промежуточный пароперегреватель (21).
Конструкционно присоединенный дополнительный паротурбинный Блок II содержит котел-утилизатор (23), цилиндр высокого давления паровой турбины (2), цилиндр среднего давления паровой турбины (3), цилиндр низкого давления паровой турбины (4), конденсатор (5), конденсатный насос (6), подогреватель низкого давления (7), деаэратор (8), питательный насос (9), подогреватель высокого давления (10), промежуточный пароперегреватель (11).
Согласно приведенной на Фиг. 1 тепловой схеме, заявляемая паропаровая энергетическая установка работает следующим образом.
Перегретый пар после энергетического котла (1) с начальным давлением P0 I=23,8 МПа и температурой t0 I=540°C (параметры пара российских турбин сверхвысокого давления) поступает в цилиндр высокого давления (12) основного энергетического паротурбинного Блока I. После цилиндра высокого давления (12) основного энергетического паротурбинного Блока I пар вновь возвращается в энергетический котел (1) на промежуточный перегрев (21), где перегревается до температуры, равной начальной температуре пара t0 I = 540°C, и далее поступает в цилиндр среднего давления (13) основного энергетического паротурбинного Блока I.
Отработавший в цилиндре среднего давления (13) основного энергетического паротурбинного Блока I пар вновь идет на вторичный высокотемпературный перегрев во внешний пароперегреватель (22), где перегревается до температуры tвп I, которая, как минимум, на 15-20°С превышает начальную температуру пара перед дополнительным паротурбинным блоком II. При начальной температуре пара перед дополнительным паротурбинным блоком II 650°С, температура греющего пара на входе в котёл-утилизатор (23) tвп I = от 670°С до 850°С.
При этом продукты сгорания водородного или органического топлива во внешнем пароперегревателе (22), представляющем собой камеру сгорания, смешиваются с основным паром и примерно на 15% увеличивают расход пара, покидающего внешний пароперегреватель (22).
Сжигание водородного или органического топлива во внешнем пароперегревателе (22) происходит непосредственно в паровой среде и при подаче окислителя - кислорода, так как продуктами сгорания является такой же пар, как и рабочая среда основного энергетического паротурбинного Блока I. В данном случае сжигание топлива в паровой среде происходит при низком давлении, величина которого находится на уровне 0,3-0,4 МПа.
Далее высокотемпературный пар, покидающий внешний пароперегреватель (22), поступает в качестве греющего агента в котел-утилизатор (23) присоединенного дополнительного паротурбинного блока II.
После котла-утилизатора (23) греющий пар основного энергетического паротурбинного блока I, отдавший основную часть тепловой энергии в присоединенный паротурбинный блок II, при температуре порядка 280-300°С поступает в цилиндр низкого давления (14) основного энергетического паротурбинного Блока I. При этом греющий пар состоит из пара, отработавшего в цилиндре высокого давления (12) основного энергетического паротурбинного Блока I и цилиндре среднего давления (13) основного энергетического паротурбинного Блока I, и пара, образовавшегося при сжигании водородного или органического топлива.
Поскольку в этом случае количество пара, поступающего в цилиндр низкого давления (14) основного энергетического паротурбинного Блока I, за счёт добавочного расхода топлива и кислорода, на 5-7% больше количества пара, покидающего цилиндр среднего давления (13) основного энергетического паротурбинного Блока I, то, соответственно, на 5-7% увеличивается мощность, вырабатываемая в цилиндре низкого давления (14) основного энергетического паротурбинного Блока I. В результате происходит повышение экономичности – увеличение КПД основного энергетического паротурбинного блока I на 2-3%.
Теплота, переданная от внешнего пароперегревателя (22) к котлу-утилизатору (23), обеспечивает функционирование присоединенного дополнительного паротурбинного Блока II при суперсверхкритических начальных параметрах пара – t0 II = от 650°С, P0 II = 30 МПа.
Вместо энергетического котла (1) в присоединенном дополнительном паротурбинном блоке II используется котёл-утилизатор (23), а теплота перегретого (греющего) пара, покидающего котёл-утилизатор и имеющего температуру на уровне 300°С, используется в цилиндре низкого давления (14) основного энергетического паротурбинного блока I. Эти обстоятельства совместно с высокими начальными параметрами пара в дополнительном паротурбинном Блоке II обеспечивает повышение КПД дополнительного паротурбинного Блока II до 52-55%.
При этом КПД паропаровой энергетической установки достигает величин от 50% до 57%.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Были проведены расчеты и тестирование предлагаемой паропаровой энергетической установки, которые подтвердили достижение указанных технических результатов.
В частности, была протестирована установка, в которой в энергетическом котле (1) вырабатывается пар с параметрами P0 I=23,8 МПа и t0 I=540°C, который направляется в цилиндр высокого давления (12). После того, как пар преобразовал тепловую энергию в механическую работу в цилиндре высокого давления (12), он направляется на промежуточный перегрев в промежуточный пароперегреватель (21). Пар возвращается в цилиндр среднего давления (13) с температурой, равной tпп I=t0 I=540°C, при давлении Pпп I=3,8 МПа.
Отработав в цилиндре среднего давления (13) пар поступает не в цилиндр низкого давления (14), а во внешний пароперегреватель (22) смешивающего типа с температурой tвп I’=240°C, где его температура повышается до tвп I=670°C при давлении Pвп I=0,3 МПа. Помимо перегрева пара, при сгорании подведенного водородного топлива в кислороде (окислитель также подводится) непосредственно в паровой среде GI (рабочее тело основного энергетического паротурбинного Блока I) образуется дополнительный расход пара Gдоп (за счет химического соединения водорода с кислородом), который полезно используется в качестве добавочного расхода в цилиндре низкого давления (14).
После внешнего пароперегревателя (22) пар, расход которого уже увеличен на 5-7% за счет добавочного пара, направляется в котёл-утилизатор (23), представляющий собой поверхностный теплообменник, в котором тепловая энергия пара основного энергетического паротурбинного блока I передается пару присоединенного дополнительного паротурбинного блока II. Отдав тепловую энергию в котле-утилизаторе (23), пар с параметрами P0 ЦНД I=0,25 МПа и t0 ЦНД I=300°C возвращается в цилиндр низкого давления (14), где продолжает совершать полезную работу.
После цилиндра низкого давления (14) пар конденсируется в конденсаторе (15), конденсат подается конденсатным насосом (16) в подогреватель низкого давления (17), а затем направляется в деаэратор (18), где происходит очистка пара от газовых примесей. Далее питательная вода (очищенный от примесей конденсат) питательным насосом (19) подается в подогреватель высокого давления (20), а затем в энергетический котёл (1) с температурой питательной воды tпв I=280°C, замыкая цикл основного энергетического паротурбинного блока I.
Параллельно в котле-утилизаторе (23) полученным от пара основного энергетического паротурбинного блока I теплом происходит выработка пара присоединенного дополнительного паротурбинного блока II. Этот пар с параметрами P0 II=30 МПа и t0 II=650°C направляется в цилиндр высокого давления (2). После цилиндра высокого давления (2) пар направляется на промежуточный перегрев в промежуточный пароперегреватель (11) котла-утилизатора (23). Пар, прошедший промежуточный пароперегреватель (11), с температурой, равной tпп II=t0 II=650°C, при давлении Pпп I=6 МПа совершает работу в цилиндре среднего давления (3) и цилиндре низкого давления (4), после чего конденсируется в конденсаторе (5). Конденсат подается конденсатным насосом (6) в подогреватель низкого давления (7), а затем направляется в деаэратор (8), где происходит очистка пара от газовых примесей. Далее питательная вода (очищенный от примесей конденсат) питательным насосом (9) подается в подогреватель высокого давления (10), а затем в котёл-утилизатор (23) с температурой tпв II=280°C, замыкая цикл присоединенного дополнительного паротурбинного Блока II.
В качестве основного паротурбинного Блока I рассматривался, блок с турбиной К-800-240 ЛМЗ) с присоединенной добавочной турбины к нему утилизационным блоком на базе турбины мощностью 240 МВт.
Результаты расчетов тепловой схемы (Фиг.1) сведены в Таблицу 1.
Таблица 1
Технико-экономические показатели всей установки
Мощность Блока 1 МВт Nэ1 818,3
Мощность Блока 2 МВт Nэ2 253,0
Абсолютный электрический КПД «брутто» Блока 1 % ηэ1 47,1
Абсолютный электрический КПД «брутто» Блока 2 % ηэ2 52,0
Абсолютный электрический КПД «брутто» комбинированного цикла % ηэ комб 50,0
Расход водорода на подогреватель кг/с ВH2 3,490
Расход кислорода на подогреватель кг/с ВО2 27,922
Прирост мощности за счёт добавочного расхода водородного топлива МВт ΔNэ 18,3
Суммарная мощность МВт Nэ 1071,3
Также были протестированы установки, в которых пар перегревался до начальных значений 770°C и 850°C.
Во всех установках были определены их КПД. Результаты сведены в Таблицу 2.
Таблица 2
Температура пара tвп I
КПД 50 % 52-53 % 57 %
Таким образом, результаты показывают, что осуществление предлагаемого изобретения позволило достичь всех заявленных технических результатов: диапазон применимых начальных температуры и давления пара был существенно расширен, и одновременно значительным образом повысилась экономичность энергетической установки (КПД установки увеличился до 50-57%).

Claims (10)

1. Паропаровая энергетическая установка, характеризующаяся тем, что состоит из двух блоков, основного энергетического паротурбинного блока, работающего при стандартных сверхкритических параметрах пара, и присоединенного к нему через внешний пароперегреватель дополнительного паротурбинного блока, работающего при суперсверхкритических начальных параметрах пара, основной энергетический паротурбинный блок содержит энергетический котел, а дополнительный паротурбинный блок содержит котел-утилизатор, при этом пар, покидающий цилиндр среднего давления основного энергетического паротурбинного блока, направляется во внешний пароперегреватель, обеспечивающий увеличение температуры и давления для достижения суперсверхкритических параметров пара, являющихся начальными для присоединенного дополнительного паротурбинного блока, а образующийся при использовании во внешнем пароперегревателе теплоты сгорания топлива перегретый пар используется далее для выработки мощности в цилиндре низкого давления основного энергетического паротурбинного блока.
2. Паропаровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что стандартными сверхкритическими параметрами пара для работы основного энергетического паротурбинного блока являются температура 540°C и давление 23,8 МПа.
3. Паропаровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что суперсверхкритическими начальными параметрами для работы присоединенного дополнительного паротурбинного блока являются температура 650°C и давление 30 МПа.
4. Паропаровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что внешний пароперегреватель обеспечивает увеличение температуры до значений от 670 до 850°С.
5. Паропаровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что пар, покидающий цилиндр среднего давления основного паротурбинного блока, перегревается во внешнем пароперегревателе теплотой сгорания водородного топлива.
6. Паропаровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что пар, покидающий цилиндр среднего давления основного паротурбинного блока, перегревается во внешнем пароперегревателе теплотой сгорания органического топлива.
7. Паропаровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что теплота перегретого пара после котла-утилизатора дополнительного паротурбинного блока полностью используется в цилиндре низкого давления основного энергетического паротурбинного блока.
8. Паропаровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что для генерации пара суперсверхкритических параметров используется теплота перегретого пара низкого давления.
9. Паропаровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что внешний пароперегреватель представляет собой камеру сгорания.
10. Паропаровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что котёл-утилизатор представляет собой поверхностный теплообменник.
RU2020123164A 2020-07-13 2020-07-13 Паропаровая энергетическая установка RU2743868C1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123164A RU2743868C1 (ru) 2020-07-13 2020-07-13 Паропаровая энергетическая установка
PCT/RU2021/050202 WO2022015205A1 (ru) 2020-07-13 2021-07-05 Паропаровая энергетическая установка

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123164A RU2743868C1 (ru) 2020-07-13 2020-07-13 Паропаровая энергетическая установка

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2743868C1 true RU2743868C1 (ru) 2021-03-01

Family

ID=74857449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020123164A RU2743868C1 (ru) 2020-07-13 2020-07-13 Паропаровая энергетическая установка

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2743868C1 (ru)
WO (1) WO2022015205A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2776225C1 (ru) * 2021-07-05 2022-07-14 Общество с ограниченной ответственностью "Симонов и партнеры" Паропаровая энергетическая установка со сдвоенным циклом Зарянкина

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU46045U1 (ru) * 2004-06-07 2005-06-10 Открытое Акционерное Общество "Научно-производственное предприятие "Оснастка" Бинарная паротурбинная установка с комбинированным паропаровым циклом
RU2014122015A (ru) * 2014-05-30 2015-12-10 Юрий Эдуардович Багдасаров Атомная электростанция и способ регулирования энергопотребления в энергосистеме аэс
WO2017158511A1 (en) * 2016-03-16 2017-09-21 Briola Stefano Plant and method for the supply of electric power and/or mechanical power, heating power and/or cooling power
WO2017169594A1 (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 三菱重工業株式会社 ガスタービンプラント、及びその運転方法
RU2691881C1 (ru) * 2018-07-06 2019-06-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Тепловая электрическая станция

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2661341C1 (ru) * 2017-11-28 2018-07-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Гибридная аэс с дополнительной высокотемпературной паровой турбиной

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU46045U1 (ru) * 2004-06-07 2005-06-10 Открытое Акционерное Общество "Научно-производственное предприятие "Оснастка" Бинарная паротурбинная установка с комбинированным паропаровым циклом
RU2014122015A (ru) * 2014-05-30 2015-12-10 Юрий Эдуардович Багдасаров Атомная электростанция и способ регулирования энергопотребления в энергосистеме аэс
WO2017158511A1 (en) * 2016-03-16 2017-09-21 Briola Stefano Plant and method for the supply of electric power and/or mechanical power, heating power and/or cooling power
WO2017169594A1 (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 三菱重工業株式会社 ガスタービンプラント、及びその運転方法
RU2691881C1 (ru) * 2018-07-06 2019-06-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Тепловая электрическая станция

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2776225C1 (ru) * 2021-07-05 2022-07-14 Общество с ограниченной ответственностью "Симонов и партнеры" Паропаровая энергетическая установка со сдвоенным циклом Зарянкина

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022015205A1 (ru) 2022-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ameri et al. Exergy analysis of a 420 MW combined cycle power plant
CN109356679B (zh) 一种核能蒸汽-布雷顿联合循环发电***
JPH09510276A (ja) ガス及び蒸気タービン複合プラントの運転方法並びにこの方法により作動するプラント
RU2691881C1 (ru) Тепловая электрическая станция
US5079909A (en) Combined gas and steam turbine plant with coal gasification
CN114909193A (zh) 一种基于熔盐储热的火电机组灵活运行***
CN110793018A (zh) 一种采用饱和蒸汽加热的生活垃圾焚烧余热锅炉蒸汽再热***
JP3905967B2 (ja) 発電・給湯システム
CN210197273U (zh) 采用主蒸汽加热的生活垃圾焚烧余热锅炉蒸汽再热***
CN111457353A (zh) 耦合于生活垃圾焚烧发电厂的锅炉车间的锅炉给水加热除氧***及方法
RU2743868C1 (ru) Паропаровая энергетическая установка
CN111206968A (zh) 钢铁厂亚临界余能余热回收发电***及其工作方法
RU2253917C2 (ru) Способ эксплуатации атомной паротурбинной энергетической установки и установка для его осуществления
RU2752123C1 (ru) Тепловая электрическая станция
RU2749800C1 (ru) Тепловая электрическая станция
Aminov et al. Evaluation of the efficiency of combining wet-steam NPPs with a closed hydrogen cycle
CN114517717A (zh) 钢铁厂超超临界余能余热协同发电***及其工作方法
JP3017937B2 (ja) 水素燃焼タービンプラント
CN206681807U (zh) 一种基于中温中压余热、余能发电***改造的发电装置
CN103147806B (zh) 蒸汽朗肯-有机朗肯联合循环发电装置
CN203036625U (zh) 一种燃煤机组蒸汽热力***
CN110307129A (zh) 地热能辅助燃煤互补发电***的地热能发电量评估方法
Kindra et al. Thermodynamic analysis of an innovative steam turbine power plant with oxy-methane combustors
RU167924U1 (ru) Бинарная парогазовая установка
RU2747786C1 (ru) Тепловая электрическая станция