RU2776225C1 - Steam-heated power plant with a double zaryankin cycle - Google Patents

Steam-heated power plant with a double zaryankin cycle Download PDF

Info

Publication number
RU2776225C1
RU2776225C1 RU2021119639A RU2021119639A RU2776225C1 RU 2776225 C1 RU2776225 C1 RU 2776225C1 RU 2021119639 A RU2021119639 A RU 2021119639A RU 2021119639 A RU2021119639 A RU 2021119639A RU 2776225 C1 RU2776225 C1 RU 2776225C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
temperature
main
steam turbine
turbine
Prior art date
Application number
RU2021119639A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Аркадий Ефимович Зарянкин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Симонов и партнеры"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Симонов и партнеры" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Симонов и партнеры"
Application granted granted Critical
Publication of RU2776225C1 publication Critical patent/RU2776225C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: heat engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of heat engineering and is designed to increase the efficiency of electricity generation based on existing condensing turbines of steam turbine installations. A steam-heated power plant with a dual thermodynamic Zaryankin cycle is revealed. The installation consists of the main steam turbine unit I and the recycling steam turbine unit II. The main turbine of unit I has an inlet temperature of more than 1200°C and a pressure of 30-35 MPa. The temperature is maintained at the input of the first stage of the central heating system more than 1200°C due to the operation of an external high-temperature superheater, made with the possibility of steam overheating, while the heating medium in it is steam formed during the combustion of hydrogen fuel. The steam after the medium-pressure cylinder of the main turbine enters the utilization boiler-heat exchanger of unit II, in which the excess heat is disposed of according to the Rankine cycle. On the other side, steam cooled to a temperature of 250-280°C at a pressure of 3.5 MPa, it goes to the central turbine of the main turbine of unit I.
EFFECT: creation of a steam-heated installation with ultra-supercritical steam parameters, due to which an increase in the efficiency of electricity generation is ensured (the efficiency of the installation increases to 62-68%), as well as a reduction in the specific ecological load on the environment.
7 cl, 1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для использования в паротурбинных энергетических установках без термодинамических ограничений на начальные параметры пара перед турбиной с целью увеличения их КПД до значений лучших современных парогазовых установок.The invention relates to the field of thermal power engineering and is intended for use in steam turbine power plants without thermodynamic restrictions on the initial steam parameters before the turbine in order to increase their efficiency to the values of the best modern combined cycle plants.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

В период с конца XX и начала XXI веков в области теплоэнергетики начался и происходит по настоящий момент процесс интенсивного развития высокотемпературных технологий производства электроэнергии.In the period from the end of the 20th and the beginning of the 21st centuries, in the field of thermal power engineering, the process of intensive development of high-temperature technologies for the production of electricity began and continues to this day.

Первенство в этой области безусловно принадлежит высокотемпературным газовым турбинам, где начальные температуры газов давно превысили рубеж в 1000°С и достигли уровня в 1300-1500-1700°С. При этом созданные на основе указанных турбин парогазовые установки достигли КПД, составляющих 60-62%.Superiority in this area certainly belongs to high-temperature gas turbines, where the initial gas temperatures have long exceeded the threshold of 1000°C and reached a level of 1300-1500-1700°C. At the same time, combined-cycle plants created on the basis of these turbines have achieved an efficiency factor of 60-62%.

В паротурбинных блоках процесс повышения экономичности оказался более скромным, и их предельный КПД колеблется в пределах 46-48% при начальной температуре пара 540-650°С.In steam turbine blocks, the process of increasing efficiency turned out to be more modest, and their maximum efficiency ranges from 46-48% at an initial steam temperature of 540-650°C.

Прямое сравнение экономичности парогазовых и паротурбинных установок нельзя считать корректным в силу того, что они работают в принципиально разных диапазонах начальных и конечных параметров рабочих сред. При этом следует обратить внимание на то, что экономические преимущества высокотемпературных технологий производства электроэнергии достигаются не за счет использования основных циклов, а за счет их комбинаций с менее температуронагруженными циклами.A direct comparison of the efficiency of combined cycle and steam turbine plants cannot be considered correct due to the fact that they operate in fundamentally different ranges of initial and final parameters of working media. At the same time, attention should be paid to the fact that the economic advantages of high-temperature power generation technologies are achieved not through the use of basic cycles, but through their combinations with less temperature-loaded cycles.

Так, при попытках выработки электроэнергии на основе магнитогидродинамических (МГД) генераторов с начальной температурой теплоносителя 2000-3000°С их высочайшая экономичность достигалась в результате присоединения к ним утилизационных паротурбинных блоков.So, when trying to generate electricity based on magnetohydrodynamic (MHD) generators with an initial coolant temperature of 2000-3000°C, their highest efficiency was achieved by attaching utilization steam turbine units to them.

Примером эффективности использования подобных гибридных энергетических установок являются современные парогазовые установки, где основной частью, на базе которой функционирует весь комплекс, является высокотемпературная газовая турбина, а паротурбинный блок выполняет функцию утилизации тепловой энергии газа, покидающего газовую турбину.An example of the efficiency of using such hybrid power plants are modern combined-cycle plants, where the main part, on the basis of which the entire complex operates, is a high-temperature gas turbine, and the steam turbine unit performs the function of utilizing the thermal energy of the gas leaving the gas turbine.

Экономичность газовых турбин, как и паротурбинных блоков, работающих с противодавлением без конденсации рабочей среды, непрерывно растет с повышением начальной температуры этих сред. Однако, их КПД в силу одновременного увеличения температур рабочих сред, покидающих указанные установки, достаточно низки. Соответственно, в этом случае единственным способом резкого увеличения экономичности является эффективная 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 паротурбинных блоков.The efficiency of gas turbines, as well as steam turbine units operating with backpressure without condensation of the working medium, continuously increases with an increase in the initial temperature of these media. However, their efficiency, due to the simultaneous increase in the temperatures of the working media leaving these installations, is quite low. Accordingly, in this case, the only way to dramatically increase efficiency is to efficiently utilize the heat of the media leaving steam or gas turbines. It is this kind of utilization that occurs in gas turbines when the heat of high-temperature exhaust gases is used to generate steam in waste heat boilers of steam turbine units.

В таком комбинированном цикле, по сравнению с чисто газотурбинным циклом, резко снижается температура уходящих газов и происходит увеличение КПД таких установок до указанного выше уровня (Основы современной энергетики. Современные теплоэнергетика. Под редакцией профессора А.Д. Трухния М. Издательский дом МЭИ 2016 г.).In such a combined cycle, in comparison with a purely gas turbine cycle, the temperature of the flue gases decreases sharply and the efficiency of such installations increases to the level indicated above (Fundamentals of modern energy. Modern thermal power engineering. Edited by Professor A.D. Trukhniy M. MPEI Publishing House 2016 .).

В конденсационных турбинах ситуация другая, так как температура уходящего теплоносителя (воды) оказывается фиксированной (28-40°С), зависящей от давления Рк в конденсаторе и совершенно не зависящая от начальной температуры пара перед паровой турбиной.In condensing turbines, the situation is different, since the temperature of the outgoing coolant (water) turns out to be fixed (28-40 ° C), depending on the pressure P in the condenser and completely independent of the initial temperature of the steam before the steam turbine.

В силу этого термодинамическая эффективность конденсационного цикла Ренкина с ростом начальной температуры пара нарастает существенно интенсивнее, чем в газовых турбинах, работающих по классическому циклу Брайтона. В силу сказанного, при одинаковых начальных температурах теплоносителей конденсационные паротурбинные блоки по экономичности безусловно превосходят не только чисто газотурбинные блоки, но и парогазовые установки в силу существенно более низких температур теплоносителя, покидающего силовую турбину.Because of this, the thermodynamic efficiency of the Rankine condensation cycle increases much more intensively with an increase in the initial steam temperature than in gas turbines operating according to the classical Brayton cycle. In view of the foregoing, at the same initial temperatures of heat carriers, condensing steam turbine units are certainly superior in efficiency not only to purely gas turbine units, but also to combined cycle plants due to significantly lower temperatures of the coolant leaving the power turbine.

Однако, достичь такого превосходства над современными парогазовыми установками, работающими при температурах газа перед газовой турбиной на уровне 1300-1700°С, при использовании чисто конденсационного цикла Ренкина принципиально 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 без совершения полезной работы.However, it is fundamentally impossible to achieve such superiority over modern combined-cycle plants operating at gas temperatures in front of the gas turbine at a level of 1300-1700 ° C using a purely condensing Rankine cycle, since in this cycle there is a certain limiting level of initial temperatures, depending on the initial pressure steam, turbine efficiency and pressure in the condenser, the excess of which leads to the exit of superheated steam from the last stage of the condensing turbine without performing useful work.

Классический цикл Ренкина. В энергетическом котле за счет теплоты сгорания газового или органического топлива генерируется пар высокого давления (в современных российских турбинах это 12,8-23,8 МПа) при температурах 540-580°С, который далее поступает в цилиндр высокого давления паровой турбины и далее последовательно в цилиндр среднего давления и в цилиндр низкого давления. Мощность, развиваемая паровой турбиной, используется для привода генератора.Classical Rankine cycle. In a power boiler, due to the heat of combustion of gas or organic fuel, high-pressure steam is generated (in modern Russian turbines it is 12.8-23.8 MPa) at temperatures of 540-580 ° C, which then enters the high-pressure cylinder of the steam turbine and then sequentially into the medium pressure cylinder and into the low pressure cylinder. The power developed by the steam turbine is used to drive a generator.

Как было отмечено выше, основной причиной, ограничивающей экономически оправданный уровень повышения начальных температур пара в конденсационном цикле Ренкина, является избыточный перегрев пара в парогенераторе, который не может быть использован в проточной части паровой турбины. В этом случае, однако, можно использовать парогазовые технологии, где избыточная тепловая энергия газов, покидающая турбину и не совершающая полезную работу, с успехом используется в присоединенной утилизационной турбине, работающей по конденсационному циклу Ренкина. В парогазовых установках высокотемпературный газ, покидающий газовую турбину и имеющий температуру 550-620°C, является греющим агентом для присоединенного к газотурбинной установке котла-утилизатора, где генерируется пар высокого давления.As noted above, the main reason limiting the economically justified level of increase in the initial steam temperatures in the Rankine condensation cycle is excessive steam superheating in the steam generator, which cannot be used in the steam turbine flow path. In this case, however, combined-cycle technologies can be used, where the excess thermal energy of gases that leaves the turbine and does not perform useful work is successfully used in an attached recovery turbine operating according to the Rankine condensation cycle. In combined-cycle plants, high-temperature gas leaving the gas turbine and having a temperature of 550-620°C is a heating agent for a waste heat boiler connected to the gas turbine plant, where high-pressure steam is generated.

Проблема всех современных энергетических паротурбинных установок состоит в том, что при повышении начальной температуры пара свыше 700-820°C при начальном давлении пара, равным 24-35 МПа, из последней ступени конденсационной турбины выходит перегретый пар и дальнейшее повышении начальной температуры пара ведет не к повышению, а к снижению КПД паротурбинного цикла, поскольку при дальнейшем повышении начальной температуры пара избыточная тепловая энергия перегретого пара, покидающего последнюю ступень конденсационной турбины, повышает суммарный расход теплоты без производства полезной работы. Таким образом при настоящем уровне технике с термодинамической точки зрения, экономически будет оправданно, что начальная температура пара в паротурбинных блоках, работающих по циклу Ренкина, не должна превышать 700-750°C.The problem of all modern steam turbine power plants is that when the initial steam temperature rises above 700-820°C at an initial steam pressure of 24-35 MPa, superheated steam leaves the last stage of the condensing turbine and a further increase in the initial steam temperature does not lead to increase, but to decrease the efficiency of the steam turbine cycle, since with a further increase in the initial temperature of the steam, the excess thermal energy of the superheated steam leaving the last stage of the condensing turbine increases the total heat consumption without producing useful work. Thus, at the present level of technology from a thermodynamic point of view, it will be economically justified that the initial steam temperature in steam turbine units operating on the Rankine cycle should not exceed 700-750°C.

Таким образом, можно констатировать, что в термодинамическом плане современное паротурбостроение, основанное на классическом цикле Ренкина, почти исчерпало возможные резервы повышения термодинамического КПД указанных энергетических установок за счет повышения начальных температур пара.Thus, it can be stated that, in terms of thermodynamics, modern steam turbine construction, based on the classical Rankine cycle, has almost exhausted the possible reserves for increasing the thermodynamic efficiency of these power plants by increasing the initial steam temperatures.

В этой связи весьма актуальным становится поиск принципиально новых технических решений, способных увеличивать КПД паротурбинных блоков, в том числе при начальных температурах пара перед паровыми турбинами более 1200°C.In this regard, the search for fundamentally new technical solutions that can increase the efficiency of steam turbine units, including at initial steam temperatures in front of steam turbines of more than 1200°C, becomes very relevant.

С этой целью А.Е. Зарянкин разработал высокотемпературные сдвоенные паропаровые термодинамические циклы. Именно эта задача решена в патенте №2743868 (Зарянкин А.Е. «Паропаровая энергетическая установка», опубликован 01.03.2021), который принимается за ближайший аналог для предлагаемой паропаровой конденсационной энергетической установки.To this end, A.E. Zaryankin developed high-temperature dual steam-steam thermodynamic cycles. It is this problem that is solved in patent No. 2743868 (Zaryankin A.E. “Steam power plant”, published on 03/01/2021), which is taken as the closest analogue for the proposed steam condensing power plant.

В данном патенте раскрыта паропаровая энергетическая установка, которая состоит из двух блоков, основного энергетического паротурбинного блока I, работающего при стандартных сверхкритических параметрах пара (давление 23,8 МПа, температура 540°C), и присоединенного к нему через внешний пароперегреватель дополнительного паротурбинного блока II, работающего при суперсверхкритических начальных параметрах пара (давление 30 МПа, температура 650°C). Основной блок I содержит энергетический котел, а дополнительный присоединенный блок содержит котел-утилизатор (по сути, представляющий собой котел-теплообменник, аналог котла-утилизатора в парогазовом цикле), генерирующий пар суперкритических параметров (давление 30 МПа, температура 650°C) на основе теплоты сгорания водородного топлива во внешнем пароперегревателе, подведенной к пару, покидающему цилиндр среднего давления основного энергетического паротурбинного блока I. Этот пар, отработавший в котле-утилизаторе и, соответственно, охлажденный до температуры, соответствующей стандартной температуре на входе в цилиндр низкого давления основного блока I, поступает далее в цилиндр низкого давления турбины основного блока I.This patent discloses a steam power plant, which consists of two units, the main power steam turbine unit I, operating at standard supercritical steam parameters (pressure 23.8 MPa, temperature 540°C), and an additional steam turbine unit II connected to it through an external superheater operating at super-supercritical initial steam parameters (pressure 30 MPa, temperature 650°C). The main unit I contains a power boiler, and an additional attached unit contains a waste heat boiler (essentially, a heat exchange boiler, an analogue of a waste heat boiler in the steam-gas cycle), which generates steam of supercritical parameters (pressure 30 MPa, temperature 650°C) based on calorific value of hydrogen fuel in an external superheater supplied to the steam leaving the medium pressure cylinder of the main power steam turbine unit I. This steam, spent in the waste heat boiler and, accordingly, cooled to a temperature corresponding to the standard temperature at the inlet to the low pressure cylinder of the main unit I , enters further into the low-pressure cylinder of the turbine of the main unit I.

Техническим результатом изобретения по рассматриваемому патенту является создание нового высокотемпературного 6лока II, присоединенного к стандартному блоку I и работающего на паре суперсверхкритических параметров, генерированным в котле-утилизаторе теплотой высокотемпературного пара (to ≈ 670-680°C - температура перегретого пара после внешнего пароперегревателя) при его давлении Po ≈ 0,3 МПа, характерном для давления пара за цилиндром среднего давления стандартной турбины первого блока.The technical result of the invention according to the patent in question is the creation of a new high-temperature 6lok II, attached to the standard block I and operating on super-supercritical steam generated in the waste heat boiler by the heat of high-temperature steam (to ≈ 670-680 ° C - superheated steam temperature after the external superheater) at its pressure P o ≈ 0.3 MPa, which is typical for the steam pressure behind the medium pressure cylinder of the standard turbine of the first block.

Основные технические характеристики рассматриваемой установки в случае использования во внешнем пароперегревателе водородного топлива при использовании в качестве основного блока - стандартного блока К-800-240ЛМЗ приведены в Таблице 1 патента №2743868. По результатам расчетов электрическая мощность присоединенного блока составила 248,3 МВт, а дополнительная мощность за счет сжигания водородного топлива составила 2 МВт. Абсолютный электрический КПД «брутто» энергоустановки составил 48,6%. При этом КПД присоединенного дополнительного блока II составил 50,3%.The main technical characteristics of the installation under consideration in the case of using hydrogen fuel in an external superheater when used as the main unit - the standard unit K-800-240LMZ are given in Table 1 of patent No. 2743868. According to the results of calculations, the electric power of the connected unit was 248.3 MW, and the additional power due to the combustion of hydrogen fuel was 2 MW. The absolute electrical efficiency of the "gross" power plant was 48.6%. At the same time, the efficiency of the attached additional unit II was 50.3%.

Следует отметить, что при всех преимуществах известной паропаровой энергетической установки, она не решает центральной проблемы - проблемы создания паротурбинных блоков с ультрасверхкритическими параметрами пара, в частности с начальными температурами пара, соизмеримыми с начальными температурами газа перед энергетическими газовыми турбинами (1200÷700°C).It should be noted that with all the advantages of the known steam power plant, it does not solve the central problem - the problem of creating steam turbine units with ultra-supercritical steam parameters, in particular, with initial steam temperatures commensurate with the initial gas temperatures in front of power gas turbines (1200÷700°C) .

Цель изобретения состоит в разработке установки, способной работать при начальных температурах пара более 1200°C, в том числе, характерных для лучших парогазовых установок (1200-1700°C), с КПД, превышающим КПД парогазовых установок при равных с ними начальными температурами теплоносителей.The purpose of the invention is to develop a plant capable of operating at initial steam temperatures of more than 1200°C, including those typical for the best combined-cycle plants (1200-1700°C), with an efficiency exceeding the efficiency of combined-cycle plants with the same initial temperatures of heat carriers.

Для решения обозначенной проблемы предлагается принципиально новая паротурбинная установка, позволяющая реализовать термодинамический цикл при начальных температурах водяного пара выше 1200°C при его использовании в конденсационных турбинах.To solve this problem, a fundamentally new steam turbine plant is proposed, which makes it possible to implement a thermodynamic cycle at initial temperatures of water vapor above 1200°C when used in condensing turbines.

В описанном выше цикле А.Е. Зарянкина существующий в настоящее время температурный порог (750-800°C) в паротурбинном конденсационном цикле Ренкина преодолевается путем утилизации избыточной теплоты, подведенной к пару с давлением пара (выше 30 МПа) в отдельном пароперегревателе, в специальном утилизационном котле-утилизаторе, на базе которого и работает присоединенный паротурбинный блок со сверхкритическими параметрами пара.In the cycle described above, A.E. Zaryankin, the currently existing temperature threshold (750-800°C) in the Rankine steam turbine condensation cycle is overcome by utilizing the excess heat supplied to the steam with a steam pressure (above 30 MPa) in a separate superheater, in a special waste-heat boiler, on the basis of which and the attached steam turbine unit operates with supercritical steam parameters.

Принципиальное отличие предлагаемого решения от рассмотренного выше, изложенного в патенте №2743868, состоит в том, что избыточная теплота в цикл подводится не к пару низкого давления (P ≈ 0,3 МПа), что не меняет температурного диапазона цикла (750±30°C), а к пару ультрасверхвысокого давления, что позволяет в два раза увеличить температурный диапазон предлагаемого цикла (от 800±30°C) и, соответственно, увеличить его КПД до 62-68%.The fundamental difference between the proposed solution and the one discussed above, described in patent No. 2743868, is that the excess heat in the cycle is supplied not to low-pressure steam (P ≈ 0.3 MPa), which does not change the temperature range of the cycle (750±30°C ), but to ultra-high pressure steam, which makes it possible to double the temperature range of the proposed cycle (from 800±30°C) and, accordingly, increase its efficiency to 62-68%.

Поскольку на данном этапе развития промышленности материалы для основной высокотемпературной турбины рассматриваемого цикла обладают высокой стоимостью, для реализации цикла предусмотрена открытая система охлаждения цилиндров высокого и среднего давлений. В качестве охлаждающего агента используется пар, который дополнительно вырабатывается в энергетическом котле с параметрами 35 МПа и 540-560°C. Ожидаемый результат такого решения состоит в достижении КПД паротурбинных энергоблоков на уровне современных трехконтурных парогазовых установок. При этом в отличие от парогазовых установок, для работы которых необходим природный газ, работа предлагаемой установки не зависит от вида топлива, используемого на станции.Since at this stage of industrial development the materials for the main high-temperature turbine of the considered cycle are expensive, an open cooling system for high and medium pressure cylinders is provided for the implementation of the cycle. Steam is used as a cooling agent, which is additionally produced in a power boiler with parameters of 35 MPa and 540-560°C. The expected result of such a decision is to achieve the efficiency of steam turbine power units at the level of modern three-loop combined cycle plants. At the same time, unlike combined cycle plants, which require natural gas, the operation of the proposed plant does not depend on the type of fuel used at the station.

Повышение эффективности энергетических установок определяется не только повышением КПД за счет увеличения начальных температур перед турбиной, но и снижением выбросов парниковых газов. Единственным способом повысить эффективность паротурбинных блоков, и при этом снизить удельную экологическую нагрузку на окружающую среду, является предлагаемая паропаровая конденсационная энергетическая установка с термодинамическими циклами Зарянкина (сдвоенный цикл) с ультрасверхкритическими параметрами пара.An increase in the efficiency of power plants is determined not only by an increase in efficiency due to an increase in the initial temperatures in front of the turbine, but also by a decrease in greenhouse gas emissions. The only way to increase the efficiency of steam turbine units, and at the same time reduce the specific environmental load on the environment, is the proposed steam-and-steam condensing power plant with Zaryankin thermodynamic cycles (double cycle) with ultra-supercritical steam parameters.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

Техническим результатом, которого позволяет достичь предлагаемое изобретение, является:The technical result that the present invention allows to achieve is:

- создание паропаровой конденсационной энергетической установки с ультрасверхкритическими параметрами пара,- creation of a steam-and-steam condensing power plant with ultra-supercritical steam parameters,

- увеличение экономичности выработки электроэнергии на базе паротурбинных циклов за счет повышения начальной температуры пара выше 1200°C,- increasing the efficiency of electricity generation based on steam turbine cycles by increasing the initial temperature of the steam above 1200°C,

- снижение удельной экологической нагрузки на окружающую среду. Отмеченные технические результаты достигаются предлагаемой паропаровой конденсационной энергетической установкой со сдвоенным термодинамическим циклом Зарянкина, которая представляет собой паротурбинную энергетическую установку, состоящую из двух паротурбинных блоков, основного паротурбинного блока I и утилизационного паротурбинного блока II, каждый из которых содержит котел, трехцилиндровую паровую турбину, включающую цилиндры высокого, среднего и низкого давлений, электрогенератор, конденсатор, деаэратор, конденсатный насос, питательный насос, регенеративные подогреватели низкого давления и регенеративные подогреватели высокого давления, при этом в качестве котла блок I содержит энергетический котел, а блок II содержит утилизационный котел-теплообменник, блок I также содержит внешний высокотемпературный пароперегреватель, выполненный с возможностью перегрева пара, при этом греющей средой в нем является пар, образующийся при сгорании водородного топлива в кислородной атмосфере при давлении, превышающем давление пара за цилиндром среднего давления на величину гидравлического сопротивления пара от внешнего высокотемпературного пароперегревателя до выходного патрубка цилиндра среднего давления основной турбины блока I, при этом после цилиндра среднего давления блока I пар при температуре 580-650°C направляется в утилизационный котел-теплообменник блока II, обеспечивая его функционирование и утилизацию избыточной теплоты в трехцилиндровой турбине блока II, связанной с генератором блока II, а охлажденный при этом в утилизационном котле-теплообменнике до температуры 280-300°C пар направляется в цилиндр низкого давления основной турбины блока I, связанной с генератором блока I, продолжая вырабатывать энергию в цилиндре низкого давления блока I.- reduction of the specific ecological load on the environment. The noted technical results are achieved by the proposed steam and steam condensing power plant with a dual thermodynamic Zaryankin cycle, which is a steam turbine power plant consisting of two steam turbine blocks, the main steam turbine block I and the waste steam turbine block II, each of which contains a boiler, a three-cylinder steam turbine, including cylinders high, medium and low pressures, an electric generator, a condenser, a deaerator, a condensate pump, a feed pump, low pressure regenerative heaters and high pressure regenerative heaters, while unit I contains a power boiler as a boiler, and unit II I also contains an external high-temperature superheater, made with the possibility of steam superheating, while the heating medium in it is steam formed during the combustion of hydrogen fuel in an oxygen atmosphere at pressure pressure exceeding the steam pressure behind the medium pressure cylinder by the value of the hydraulic resistance of the steam from the external high-temperature superheater to the outlet pipe of the medium pressure cylinder of the main turbine of block I, while after the medium pressure cylinder of block I, steam at a temperature of 580-650 ° C is sent to the utilization boiler - block II heat exchanger, ensuring its operation and utilization of excess heat in the three-cylinder turbine of block II, connected to the generator of block II, and the steam cooled in the utilization boiler-heat exchanger to a temperature of 280-300 ° C is sent to the low-pressure cylinder of the main turbine of block I, connected to the bank I generator while continuing to generate power in the bank I low pressure cylinder.

Пар во внешнем высокотемпературном пароперегревателе дополнительно перегревается до температуры 1200-1700°C.The steam in the external high-temperature superheater is additionally superheated to a temperature of 1200-1700°C.

Блок I содержит регулятор температуры пара, идущего на охлаждение высокотемпературных ступеней цилиндра высокого давления и цилиндра среднего давления основной турбины блока I, через который также выводится избыточный конденсат, который образуется при сгорании водорода во внешнем высокотемпературном пароперегревателе блока I.Block I contains a temperature controller for the steam that is used to cool the high-temperature stages of the high-pressure cylinder and the medium-pressure cylinder of the main turbine of block I, through which excess condensate is also removed, which is formed during the combustion of hydrogen in the external high-temperature superheater of block I.

Пар, идущий на охлаждение высокотемпературных цилиндров основного блока I, активно используется в ступенях, следующих за охлаждаемой ступенью, для выработки дополнительной мощности турбины основного блока I.The steam used to cool the high-temperature cylinders of the main block I is actively used in the stages following the cooled stage to generate additional power for the turbine of the main block I.

Утилизация избыточной теплоты осуществляется при давлении 0,25-0,3 МПа.Utilization of excess heat is carried out at a pressure of 0.25-0.3 MPa.

Перегретый до температуры 580-650°C пар является греющим агентом в утилизационном котле-теплообменнике.Superheated to a temperature of 580-650°C, steam is a heating agent in a waste heat exchange boiler.

Абсолютный электрический КПД установки составляет 62-68 %.The absolute electrical efficiency of the installation is 62-68%.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

На Фиг. 1 показана тепловая схема паропаровой конденсационной энергетической установки.On FIG. 1 shows a thermal diagram of a steam-and-steam condensing power plant.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Предложена паропаровая конденсационная энергетическая установка со сдвоенным термодинамическим циклом Зарянкина, представляющая собой паротурбинную энергетическую установку с ультрасверхкритическими параметрами пара, которая состоит из двух неразрывно связанных между собой блоков: основного паротурбинного блока - Блок I (высокотемпературный паротурбинный блок с ультрасверхкритическими параметрами), и утилизационного паротурбинного блока - Блок II (Фиг. 1).A steam and steam condensing power plant with a dual Zaryankin thermodynamic cycle is proposed, which is a steam turbine power plant with ultra-supercritical steam parameters, which consists of two inextricably linked blocks: the main steam turbine block - Block I (high-temperature steam turbine block with ultra-supercritical parameters), and a waste steam turbine block. - Block II (Fig. 1).

Термин «ультрасверхкритические параметры пара» по смыслу предлагаемого изобретения употребляется для следующих параметров пара: для начальных температур свежего пара свыше 1200°C и давлений, превышающих 30 МПа.The term "ultra-supercritical steam parameters" within the meaning of the present invention is used for the following steam parameters: for initial temperatures of live steam above 1200°C and pressures exceeding 30 MPa.

Конструкционно основной паротурбинный Блок I содержит: энергетический котёл (1), внешний высокотемпературный пароперегреватель (2), основную турбину, содержащую цилиндр высокого давления (3) (ЦВД), цилиндр среднего давления (4) (ЦСД), цилиндр низкого давления (5) (ЦНД), электрогенератор (6), конденсатор (7), конденсатный насос (8), регенеративные подогреватели низкого давления (9), деаэратор (10), питательный насос (11), регенеративные подогреватели высокого давления (12), регулятор температуры пара (22).Structurally, the main steam turbine Unit I contains: a power boiler (1), an external high-temperature superheater (2), a main turbine containing a high pressure cylinder (3) (HPC), a medium pressure cylinder (4) (MPC), a low pressure cylinder (5) (LPC), electric generator (6), condenser (7), condensate pump (8), low pressure regenerative heaters (9), deaerator (10), feed pump (11), high pressure regenerative heaters (12), steam temperature controller (22).

Конструкционно утилизационный паротурбинный Блок II содержит утилизационный котел-теплообменник (13), присоединенную дополнительную турбину (14), содержащую цилиндр высокого давления (ЦВД), цилиндр среднего давления (ЦСД), цилиндр низкого давления (ЦНД), электрогенератор (15), конденсатор (16), конденсатный насос (17), регенеративные подогреватели низкого давления (18), деаэратор (19), питательный насос (20), регенеративные подогреватели высокого давления (21).Structurally, the recovery steam turbine Block II contains a recovery boiler-heat exchanger (13), an attached additional turbine (14) containing a high pressure cylinder (HPC), a medium pressure cylinder (MPC), a low pressure cylinder (LPC), an electric generator (15), a condenser ( 16), condensate pump (17), low pressure regenerative heaters (18), deaerator (19), feed pump (20), high pressure regenerative heaters (21).

Согласно приведенной на Фиг. 1 тепловой схеме работу заявляемой паропаровой энергетической установки рассмотрим для случая начальной температуры пара перед основной турбиной Блока I, равной 1500°С при начальном давлении пара 30 МПа.As shown in FIG. 1 in the thermal scheme, the operation of the proposed steam-and-steam power plant will be considered for the case of an initial steam temperature in front of the main turbine of Block I, equal to 1500°C at an initial steam pressure of 30 MPa.

Исходным оборудованием установки является энергетический котёл (1), генерирующий перегретый пар с начальной температурой t0 I =540-565°C при давлении P0 I=30-35°МПа.The initial equipment of the installation is a power boiler (1), which generates superheated steam with an initial temperature t 0 I =540-565°C at a pressure P 0 I =30-35°MPa.

Перегретый пар после энергетического котла (1) поступает во внешний высокотемпературный пароперегреватель (2).The superheated steam after the power boiler (1) enters the external high-temperature superheater (2).

Во внешнем высокотемпературном пароперегревателе (2) за счёт сгорания водородного топлива при давлении, равном давлению пара за цилиндром среднего давления (4) турбины Блока I пар перегревается до температуры t0 = 1500°C и при давлении P0 = 30 МПа поступает в цилиндр высокого давления (3) основной турбины Блока I. In the external high-temperature superheater (2), due to the combustion of hydrogen fuel at a pressure equal to the steam pressure behind the medium-pressure cylinder (4) of the turbine of Block I, the steam is superheated to a temperature t 0 = 1500°C and at a pressure P 0 = 30 MPa enters the high pressure cylinder pressure (3) of the main turbine of Block I.

Внешний высокотемпературный пароперегреватель (2) представляет собой высокотемпературный трубчатый пароперегреватель сверхвысокого давления котельного типа с использованием металлокерамических трубчатых поверхностей. Для сжигания водородного топлива во внешний высокотемпературный пароперегреватель (2) подводится кислород. В данном случае, греющей средой является перегретый пар, образующийся при сгорании водорода в топочной камере внешнего высокотемпературного пароперегревателя (2) при давлении, превышающим давление пара за цилиндром среднего давления (4) основной турбины Блока I на величину гидравлического сопротивления пара от внешнего высокотемпературного пароперегревателя (2) до выходного паропровода цилиндром среднего давления (4) основной турбины Блока I.External high-temperature superheater (2) is a high-temperature tubular ultra-high pressure boiler-type superheater using ceramic-metal tubular surfaces. To burn hydrogen fuel, oxygen is supplied to the external high-temperature superheater (2). In this case, the heating medium is superheated steam formed during the combustion of hydrogen in the combustion chamber of the external high-temperature superheater (2) at a pressure exceeding the steam pressure behind the medium-pressure cylinder (4) of the main turbine of Unit I by the value of the steam hydraulic resistance from the external high-temperature superheater ( 2) to the outlet steam line by the medium pressure cylinder (4) of the main turbine of Unit I.

Далее, расширяясь в цилиндре высокого давления (3) основной турбины Блока I до давления 5-6 МПа, пар направляется в цилиндр среднего давления (4) основной турбины Блока I. В цилиндре среднего давления пар с параметрами 0,32-0,5 МПа и 580 - 650°C, смешиваясь с продуктами сгорания из внешнего высокотемпературного пароперегревателя (2), направляется в утилизационный котел-теплообменник (13).Further, expanding in the high pressure cylinder (3) of the main turbine of Block I to a pressure of 5-6 MPa, the steam is directed to the medium pressure cylinder (4) of the main turbine of Block I. In the medium pressure cylinder, steam with parameters of 0.32-0.5 MPa and 580 - 650°C, mixing with combustion products from an external high-temperature superheater (2), is sent to a waste heat exchanger boiler (13).

В утилизационном котле-теплообменнике (13) генерируется перегретый пар с параметрами t02 = 565°C при начальном давлении P02 = 23,8 МПа, характерным для стандартных котлов-утилизаторов парогазовых установок.In the utilization boiler-heat exchanger (13), superheated steam is generated with parameters t 02 = 565°C at an initial pressure P 02 = 23.8 MPa, which is typical for standard waste-heat boilers of combined cycle plants.

Избыточный конденсат, образующийся из перегретого пара, поступающего в цикл из внешнего высокотемпературного пароперегревателя (2), выводится из цикла через регулятор температуры пара (22), идущего после энергетического котла (1) для охлаждения проточной части цилиндров высокого (3) и среднего (4) давлений основной турбины Блока I.Excess condensate formed from superheated steam entering the cycle from an external high-temperature superheater (2) is removed from the cycle through a steam temperature controller (22), which goes after the power boiler (1) to cool the flow path of the high (3) and medium (4) cylinders. ) pressures of the main turbine of Unit I.

Пар, идущий на охлаждение проточной части охлаждаемых высокотемпературных цилиндров основной турбины блока I, активно используется в ступенях, следующих за охлаждаемой ступенью, для выработки добавочной мощности в основной турбине блока I.The steam used to cool the flow path of the cooled high-temperature cylinders of the main turbine of block I is actively used in the stages following the cooled stage to generate additional power in the main turbine of block I.

В представленной схеме для большей её ясности не показаны все стандартные регенеративные подогреватели, обеспечивающие подогрев питательной воды, поступающей в энергетический котёл. Питательная вода подогревается в регенеративных подогревателях низкого давления основной турбины блока I до температуры tп.в = 280-330°C.In the presented scheme, for its greater clarity, all standard regenerative heaters that provide heating of the feed water entering the power boiler are not shown. Feed water is heated in low-pressure regenerative heaters of the main turbine of unit I to a temperature tp.w. = 280-330°C.

Работу утилизационного паротурбинного Блока II можно описать следующим образом.The operation of the waste steam turbine Block II can be described as follows.

Утилизационный паротурбинный Блок II отличается от стандартных паротурбинных блоков, тепловые схемы и работа которых описаны в специализированной литературе, тем, что в предлагаемом Блоке II утилизация избыточной теплоты, подведенной в Блоке I, осуществляется в утилизационном котле-теплообменнике (13) при давлении 0,25-0,3 МПа, где греющим агентом (в отличие от парогазовых установок) является не газ, а перегретый до температуры 580-650°C пар, который после утилизационного котла-теплообменника (13) продолжает вырабатывать энергию в цилиндре низкого давления Блока I.The utilizing steam turbine Block II differs from standard steam turbine blocks, thermal schemes and operation of which are described in specialized literature, in that in the proposed Block II, the utilization of excess heat supplied in Block I is carried out in a utilizing boiler-heat exchanger (13) at a pressure of 0.25 -0.3 MPa, where the heating agent (unlike combined cycle plants) is not gas, but steam superheated to a temperature of 580-650°C, which, after the utilization boiler-heat exchanger (13), continues to generate energy in the low-pressure cylinder of Unit I.

В данном случае утилизация избыточной теплоты происходит с КПД 97-98 %, который характерен для теплообменников, что значительно превышает КПД котлов-утилизаторов парогазовых установок, для которых данный показатель равен 82-85 %.In this case, the utilization of excess heat occurs with an efficiency of 97-98%, which is typical for heat exchangers, which significantly exceeds the efficiency of waste heat boilers of combined-cycle plants, for which this indicator is 82-85%.

Сдвоенный цикл А.Е. Зарянкина (два неразрывно связанных между собой термодинамических цикла) можно отдельно раскрыть следующим образом.Double cycle A.E. Zaryankin (two inextricably linked thermodynamic cycles) can be separately disclosed as follows.

Первый термодинамический цикл Зарянкина. Отработавший в цилиндрах высокого (3) и среднего (4) давлений турбины Блока I перегретый пар, а также продукты сгорания водородного топлива - перегретый пар, образующийся во внешнем пароперегревателе (2), при температуре 580-650°C и давлении P ≈ 0,3 МПа направляются в утилизационный котёл-теплообменник (13) Блока II.Zaryankin's first thermodynamic cycle. The superheated steam that has been spent in the cylinders of high (3) and medium (4) pressures of the turbine of Block I, as well as the products of combustion of hydrogen fuel - superheated steam formed in the external superheater (2), at a temperature of 580-650°C and a pressure of P ≈ 0, 3 MPa are sent to the utilization boiler-heat exchanger (13) of Unit II.

При отдаче тепла основной турбины Блока I в утилизационном котле-теплообменнике (13) происходит охлаждение пара до температуры 250-280°C, которая соответствует температуре пара перед цилиндром низкого давления (5) основной турбины Блока I. После утилизационного котла-теплообменника (13) пар основной турбины поступает в цилиндр низкого давления (5) основной турбины Блока I, где, расширяясь до давления 3-3,5 кПа, попадает в конденсатор (7). В конденсаторе (7) пар отдает тепло охлаждающей воде, тем самым происходит преобразование пара в воду. После этого вода с помощью конденсатного насоса (8) проходит группу регенеративных подогревателей низкого давления (9) основной турбины Блока I. Далее вода поступает в деаэратор (10), где происходит ее очистка от газов и нагрев при давлении 0,58-0,6 МПа. После деаэратора (9) и питательного насоса 11 питательная вода поступает в группу регенеративных подогревателей высокого давления (12), где происходит ее нагрев до температуры 280-300°C, после чего пар поступает в энергетический котел 1, замыкая тем самым высокотемпературный цикл Ренкина Блока I. When heat is removed from the main turbine of Block I in the utilization boiler-heat exchanger (13), the steam is cooled to a temperature of 250-280°C, which corresponds to the steam temperature in front of the low-pressure cylinder (5) of the main turbine of Block I. After the utilization boiler-heat exchanger (13) the steam of the main turbine enters the low pressure cylinder (5) of the main turbine of Block I, where, expanding to a pressure of 3-3.5 kPa, it enters the condenser (7). In the condenser (7), the steam gives off heat to the cooling water, thereby converting the steam into water. After that, water with the help of a condensate pump (8) passes through a group of low-pressure regenerative heaters (9) of the main turbine of Block I. Then the water enters the deaerator (10), where it is cleaned from gases and heated at a pressure of 0.58-0.6 MPa. After the deaerator (9) and the feed pump 11, the feed water enters a group of high pressure regenerative heaters (12), where it is heated to a temperature of 280-300°C, after which the steam enters the power boiler 1, thereby closing the high-temperature cycle of the Rankine Block I.

Второй термодинамический цикл Зарянкина. В утилизационном котле-теплообменнике (13) в результате теплообмена перегретого пара Блока I генерируется перегретый пар Блока II с параметрами t02 = 565°C при начальном давлении P02 = 23,8 МПа, характерным для стандартных котлов-утилизаторов парогазовых установок. После утилизационного котла-теплообменника (13) пар поступает в цилиндр высокого давления турбины (14) и далее в цилиндры среднего и низкого давления турбины (14), обеспечивая работу генератора (15). После цилиндра низкого давления турбины (14) пар расширяется до давления в конденсаторе Pк=3,5-4,0 кПа, при котором и происходит его конденсация. Из конденсатора (16) конденсатным насосом (17) конденсат через регенеративные подогреватели низкого давления (18) подаётся в деаэратор (19). Далее питательная вода насосами (20) подается через регенеративные подогреватели высокого давления (21) в утилизационный котел-теплообменник (13). Таким образом, происходит замыкание высокотемпературного цикла Ренкина по контуру утилизационного паротурбинного блока (Блока II).Zaryankin's second thermodynamic cycle. In the utilization boiler-heat exchanger (13), as a result of heat exchange of the superheated steam of Block I, superheated steam of Block II is generated with parameters t 02 = 565°C at an initial pressure P 02 = 23.8 MPa, which is typical for standard waste-heat boilers of combined cycle plants. After the utilization boiler-heat exchanger (13), the steam enters the high pressure cylinder of the turbine (14) and then to the medium and low pressure cylinders of the turbine (14), ensuring the operation of the generator (15). After the low-pressure cylinder of the turbine (14), the steam expands to the pressure in the condenser Pk=3.5-4.0 kPa, at which it condenses. Condensate is fed from the condenser (16) by the condensate pump (17) through the low pressure regenerative heaters (18) to the deaerator (19). Further, the feed water is supplied by pumps (20) through high-pressure regenerative heaters (21) to the utilization boiler-heat exchanger (13). Thus, the high-temperature Rankine cycle closes along the contour of the utilization steam turbine unit (Block II).

Изложенные выше конструкционные особенности предлагаемой высокотемпературной паропаровой энергетической установки и компоновки ее оборудования, позволяют увеличить КПД всей установки до 62-68 % за счет того, что пар после энергетического котла (1) дополнительно перегревается до температуры 1200-1700°C в специальном внешнем высокотемпературном пароперегревателе.The above design features of the proposed high-temperature steam power plant and the layout of its equipment make it possible to increase the efficiency of the entire plant up to 62-68% due to the fact that the steam after the power boiler (1) is additionally superheated to a temperature of 1200-1700°C in a special external high-temperature superheater .

Экономичность нового сдвоенного цикла оказывается существенно выше, так как здесь нет потерь с уходящим из утилизационного котла-теплообменника греющим теплоносителем, так как уходящий теплоноситель (перегретый пар) используется далее для выработки мощности в последующем цилиндре низкого давления основной высокотемпературной турбины.The efficiency of the new dual cycle turns out to be significantly higher, since there are no losses with the heating coolant leaving the utilizing boiler-heat exchanger, since the outgoing coolant (superheated steam) is further used to generate power in the subsequent low-pressure cylinder of the main high-temperature turbine.

С точки зрения экологической нагрузки на атмосферу необходимо указать, что независимо от вида используемого топлива все тепловые электростанции характеризуются большими количествами выбросов углекислого газа в атмосферу. Считается, что меньший вред наносит ТЭС с парогазовой установкой за счет того, что в парогазовых установках сжигается газ.From the point of view of the environmental impact on the atmosphere, it should be noted that, regardless of the type of fuel used, all thermal power plants are characterized by large amounts of carbon dioxide emissions into the atmosphere. It is believed that thermal power plants with a combined cycle plant cause less harm due to the fact that gas is burned in combined cycle plants.

В случае предлагаемого изобретения, греющим агентом утилизационного котла-теплообменника является пар. Таким образом, в утилизационном блоке II, который также генерирует электроэнергию, отсутствует выброс продуктов сгорания в атмосферу, следовательно, удельная экологическая нагрузка на окружающую среду снижается.In the case of the proposed invention, the heating agent of the waste heat exchange boiler is steam. Thus, in the recycling unit II, which also generates electricity, there is no emission of combustion products into the atmosphere, therefore, the specific environmental load on the environment is reduced.

Детальный расчёт рассматриваемой тепловой схемы паропаровой энергетической установки, работающей по сдвоенному циклу Ренкина показал, что при указанных начальных параметрах пара КПД предлагаемой установки достигает 67.4%. Расчет производился при температуре регенеративного подогрева питательной воды до 300°C.A detailed calculation of the considered thermal scheme of a steam-and-steam power plant operating on a dual Rankine cycle showed that with the indicated initial steam parameters, the efficiency of the proposed plant reaches 67.4%. The calculation was carried out at a temperature of regenerative heating of feed water up to 300°C.

Расчеты и тестирование предлагаемой паропаровой энергетической установки подтвердили достижение указанных технических результатов.Calculations and testing of the proposed steam power plant confirmed the achievement of these technical results.

Результаты расчетов тепловой схемы (Фиг.1) сведены в Таблицу 1.The results of calculations of the thermal scheme (Figure 1) are summarized in Table 1.

Таблица 1Table 1

Технико-экономические показатели всей установкиTechnical and economic indicators of the entire installation Мощность Блока IBlock I power МВтMW Nэ1 N e1 905905 Мощность Блока IIBlock II power МВтMW Nэ2 N e2 107107 Начальная температура в Блоке IInitial temperature in Block I °C°C tо I t about I 15001500 Начальная температура в Блоке IIInitial temperature in Block II °C°C t02 t02 565565 Абсолютный электрический КПД «брутто» комбинированного циклаAbsolute electrical efficiency "gross" combined cycle %% ηэ комб η e comb 67,467.4 Расход водорода на подогревательHydrogen consumption for heater кг/сkg/s ВH2 In H2 6,856.85 Расход кислорода на подогревательOxygen consumption for heater кг/сkg/s ВО2 In O2 64,7864.78 Удельный расход пара на производство энергииSpecific steam consumption for energy production кг/кВт*часkg/kW*h dd 2,42.4 Суммарная мощностьTotal power МВтMW Nэ N e 10121012

Также были протестированы и рассчитаны установки, в которых пар перегревался до начальных значений температуры 1200°C, 1400°C, 1600°C и 1700°C. Во всех установках были определены их КПД. Installations were also tested and calculated in which steam was superheated to initial temperatures of 1200°C, 1400°C, 1600°C and 1700°C. In all installations, their efficiency was determined.

Результаты сведены в Таблицу 2.The results are summarized in Table 2.

Таблица 2table 2

Температура пара tвп I,°CSteam temperature t vp I ,°C 12001200 14001400 15001500 16001600 17001700 КПД, %Efficiency, % 62,562.5 64,064.0 67,467.4 68,168.1 68,468.4

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 62-68%). При этом, в процессе было обеспечено существенное снижение удельной экологической нагрузки на окружающую среду.Thus, the results show that the implementation of the proposed invention made it possible to achieve all the claimed technical results: the range of applicable initial temperature and steam pressure was significantly expanded, and at the same time the efficiency of the power plant was significantly increased (the efficiency of the plant increased to 62-68%). At the same time, a significant reduction in the specific environmental load on the environment was ensured in the process.

Claims (7)

1. Паропаровая энергетическая установка со сдвоенным циклом, характеризующаяся тем, что представляет собой паротурбинную энергетическую установку, состоящую из двух паротурбинных блоков, основного паротурбинного блока I и утилизационного паротурбинного блока II, каждый из которых содержит котел, трехцилиндровую паровую турбину, включающую цилиндры высокого, среднего и низкого давлений, электрогенератор, конденсатор, деаэратор, конденсатный насос, питательный насос, регенеративные подогреватели низкого давления и регенеративные подогреватели высокого давления, при этом в качестве котла основной паротурбинный блок I содержит энергетический котел, а утилизационный паротурбинный блок II содержит утилизационный котел-теплообменник, основной паротурбинный блок I также содержит внешний высокотемпературный пароперегреватель, выполненный с возможностью перегрева пара, при этом греющей средой в нем является пар, образующийся при сгорании водородного топлива в кислородной атмосфере при давлении, превышающем давление пара за цилиндром среднего давления на величину гидравлического сопротивления пара от внешнего высокотемпературного пароперегревателя до выходного патрубка цилиндра среднего давления основной турбины основного паротурбинного блока I, при этом после цилиндра среднего давления основного паротурбинного блока I пар при температуре 580-650°C направляется в утилизационный котел-теплообменник утилизационного паротурбинного блока II, обеспечивая его функционирование и утилизацию избыточной теплоты в трехцилиндровой турбине утилизационного паротурбинного блока II, связанной с генератором утилизационного паротурбинного блока II, а охлажденный при этом в утилизационном котле-теплообменнике до температуры 280-300°C пар направляется в цилиндр низкого давления основной турбины основного паротурбинного блока I, связанной с генератором основного паротурбинного блока I, продолжая вырабатывать энергию в цилиндре низкого давления основного паротурбинного блока I.1. A steam power plant with a dual cycle, characterized in that it is a steam turbine power plant, consisting of two steam turbine blocks, the main steam turbine block I and the utilization steam turbine block II, each of which contains a boiler, a three-cylinder steam turbine, including cylinders of high, medium and low pressure, an electric generator, a condenser, a deaerator, a condensate pump, a feed pump, low pressure regenerative heaters and high pressure regenerative heaters, while the main steam turbine unit I contains a power boiler as a boiler, and the utilizing steam turbine unit II contains a utilizing boiler-heat exchanger, the main steam turbine unit I also contains an external high-temperature superheater configured to overheat steam, while the heating medium in it is steam generated during the combustion of hydrogen fuel in an oxygen atmosphere at pressure, exceeding the steam pressure behind the medium pressure cylinder by the value of the hydraulic resistance of the steam from the external high-temperature superheater to the outlet pipe of the medium pressure cylinder of the main turbine of the main steam turbine unit I, while after the medium pressure cylinder of the main steam turbine unit I, steam at a temperature of 580-650 ° C is sent to the utilization boiler-heat exchanger of the utilization steam turbine unit II, ensuring its operation and utilization of excess heat in the three-cylinder turbine of the utilization steam turbine unit II, connected to the generator of the utilization steam turbine unit II, and the steam cooled in the utilization boiler-heat exchanger to a temperature of 280-300°C is sent to the low pressure cylinder of the main turbine of the main steam turbine unit I, connected to the generator of the main steam turbine unit I, while continuing to generate power in the low pressure cylinder of the main steam turbine unit I. 2. Паропаровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что пар во внешнем высокотемпературном пароперегревателе дополнительно перегревается до температуры 1200-1700°C.2. Steam power plant according to claim 1, characterized in that the steam in the external high-temperature superheater is additionally overheated to a temperature of 1200-1700°C. 3. Паропаровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что основной паротурбинный блок I содержит регулятор температуры пара, идущего на охлаждение высокотемпературных ступеней цилиндра высокого давления и цилиндра среднего давления основной турбины основного паротурбинного блока I, через который также выводится избыточный конденсат, который образуется при сгорании водорода во внешнем высокотемпературном пароперегревателе.3. Steam power plant according to claim 1, characterized in that the main steam turbine unit I contains a temperature controller for the steam used to cool the high-temperature stages of the high-pressure cylinder and the medium-pressure cylinder of the main turbine of the main steam turbine unit I, through which excess condensate is also discharged, which formed during the combustion of hydrogen in an external high-temperature superheater. 4. Паропаровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что пар, идущий на охлаждение высокотемпературных цилиндров основного паротурбинного блока I, активно используется в ступенях, следующих за охлаждаемой ступенью, для выработки дополнительной мощности турбины основного паротурбинного блока установки.4. Steam power plant according to claim 1, characterized in that the steam used to cool the high-temperature cylinders of the main steam turbine unit I is actively used in the stages following the cooled stage to generate additional turbine power of the main steam turbine unit of the installation. 5. Паропаровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что утилизация избыточной теплоты осуществляется при давлении 0,25-0,3 МПа.5. Steam power plant according to claim 1, characterized in that the utilization of excess heat is carried out at a pressure of 0.25-0.3 MPa. 6. Паропаровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что перегретый до температуры 580-650°C пар является греющим агентом в утилизационном котле-теплообменнике.6. Steam power plant according to claim 1, characterized in that steam superheated to a temperature of 580-650°C is a heating agent in a waste heat exchange boiler. 7. Паропаровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что абсолютный электрический КПД установки составляет 62-68%.7. Steam power plant according to claim 1, characterized in that the absolute electrical efficiency of the installation is 62-68%.
RU2021119639A 2021-07-05 Steam-heated power plant with a double zaryankin cycle RU2776225C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2776225C1 true RU2776225C1 (en) 2022-07-14

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2823418C1 (en) * 2024-02-27 2024-07-23 Общество С Ограниченной Ответственностью "Алькатэк Инжиниринг" Method and device for obtaining energy in thermodynamic cycles

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU46045U1 (en) * 2004-06-07 2005-06-10 Открытое Акционерное Общество "Научно-производственное предприятие "Оснастка" BINARY STEAM TURBINE UNIT WITH COMBINED STEAM-STEAM CYCLE
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
RU2743868C1 (en) * 2020-07-13 2021-03-01 Общество с ограниченной ответственностью "Симонов и партнеры" Steam-to-steam power plant

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU46045U1 (en) * 2004-06-07 2005-06-10 Открытое Акционерное Общество "Научно-производственное предприятие "Оснастка" BINARY STEAM TURBINE UNIT WITH COMBINED STEAM-STEAM CYCLE
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
RU2743868C1 (en) * 2020-07-13 2021-03-01 Общество с ограниченной ответственностью "Симонов и партнеры" Steam-to-steam power plant

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2823418C1 (en) * 2024-02-27 2024-07-23 Общество С Ограниченной Ответственностью "Алькатэк Инжиниринг" Method and device for obtaining energy in thermodynamic cycles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8839621B2 (en) Hybrid power plant
US20070017207A1 (en) Combined Cycle Power Plant
US5079909A (en) Combined gas and steam turbine plant with coal gasification
KR100814940B1 (en) Thermal power plant having pure oxygen combustor
JP3905967B2 (en) Power generation / hot water system
RU2525569C2 (en) Combined-cycle topping plant for steam power plant with subcritical steam parameters
CN114183742A (en) Reheating steam extraction and heat storage combined denitration load reduction system
RU2728312C1 (en) Method of operation and device of manoeuvrable gas-steam cogeneration plant with steam drive of compressor
Zaryankin et al. Super powerful steam superheaters and turbines for hybrid nuclear power plants
RU2776225C1 (en) Steam-heated power plant with a double zaryankin cycle
RU2409746C2 (en) Steam-gas plant with steam turbine drive of compressor and regenerative gas turbine
JP3017937B2 (en) Hydrogen combustion turbine plant
RU2003102313A (en) METHOD FOR OPERATING ATOMIC STEAM TURBINE INSTALLATION AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2752123C1 (en) Thermal power station
RU167924U1 (en) Binary Combined Cycle Plant
RU2420664C2 (en) Multi-mode heat extraction plant
MX2010009587A (en) Hybrid power plant.
RU2768325C1 (en) Thermal power plant
Veszely Hybrid combined cycle power plant
RU2743868C1 (en) Steam-to-steam power plant
RU2776091C1 (en) Thermal power plant
Smołka et al. The performance of a steam-gas power unit of a velox-type cycle
RU2773410C1 (en) Combined cycle gas plant
RU2823418C1 (en) Method and device for obtaining energy in thermodynamic cycles
RU2748362C1 (en) Method for operation of thermal power station