Спосіб роботи паротурбінної установки

 

Пропоноване винахід відноситься до галузі теплоенергетики, пов'язаної з паротурбинними установками (ПТУ), зокрема що входять до складу парогазових установок, з перегрівом пара допомогою теплоэлектронагревателя (Тена), що живиться нестабілізованої електроенергією від електрогенеруючої вітроенергетичної установки (ВЕУ).

Відомий спосіб роботи паротурбінної установки (Жарков С. В. Використання енергії вітру на паротурбінних установках // Важке машинобудування. 2003. №11. Zharkov S. Wind use at thermal power plants // RE-GEN. Wind. Modern Power Systems Publication, Wilmington Media Ltd. 2004. March, pp. 13-15), що включає перегрів пари допомогою теплоэлектронагревателя (Тена), питомого нестабілізованої (не відповідає стандартам частоти, синусоїдальності і напруги, необхідним для постачання споживачів) електроенергією від електрогенеруючої ВЕУ, і подальше розширення пари в турбіні. Це дозволяє перегрівати пар до температур, недосяжних в парових котлах, з відповідним підвищенням ККД ПТУ. Спосіб може застосовуватися як на паротурбінних ТЕС, так і на парогазових.

Для підтримання стабільної температури на вході в турбіну при низьких швидкостях вітру іноді пропонується застосовувати контактні паропе�ожна також робота ПТУ за "вітрового графіком": на ковзному тиску пари в періоди недостатньої сили вітру (див. там же). Однак при цьому значно ускладнюється теплова схема ПТУ і система управління нею, особливо у випадку застосування такої ПТУ у складі бінарної ПГУ, оскільки змінюється структура підведення тепла до пару в теплообмінних поверхнях котла (котла-утилізатора ПГУ) з зміною динаміки зміни температури димових газів у міру їх руху в міжтрубному просторі котла. Відповідно може зрости температура вихідних газів зі зниженням ККД котла і установки (станції) в цілому. Виникають також додаткові термічні і динамічні навантаження на елементи котла і турбіни при змінах їх режимів роботи. Для компенсації таких негативних змін необхідно організувати перерозподіл потоків живильної води і пари з їх оптимізацією по різних теплообмінних поверхонь котла. Для цього необхідно ввести в теплову схему котла такі можливості у вигляді додаткових трубопроводів, що з'єднують різні теплообмінні поверхні (экономайзерние, парогенеруючі і пароперегревающие) котла і організувати оптимальні перетоки живильної води і пари з ним, для чого потрібні модернізувати стандартну систему управління енергоблоком ПТУ.

. �ПРИСТРІЙ ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЕНЕРГОПОСТАЧАННЯ СПОЖИВАЧІВ / Шерьязов С. К., Аверін А. А.; ФГТУ ВПО "Челябінський державний університет агроінженерний". Опубл. 27.05.2008), яке з метою зниження витрат органічного палива шляхом максимального використання енергії вітру і розширення технологічних можливостей установки, підвищення якості електроенергії містить вітроенергетичну установку і двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ), з реле запуску і регулятором потужності двигуна внутрішнього згоряння. У період недостатньої сили вітру ДВС компенсує недолік потужності ВЕУ, забезпечуючи надійне забезпечення електроенергією споживача.

Однак у випадку розглянутої схеми ПТУ+ВЕУ такий метод компенсації нестачі потужності ВЕУ неприйнятний, оскільки тут ВЕУ видає в локальну мережу нестабилизированную електроенергію, тому при поривах вітру можливі "кидки" напруги і потужності (тривалістю від часток секунди до декількох хвилин) як у бік підвищення, так і у бік пониження. Причому при роботі декількох ВЕУ у складі ветроэлектростации (ВЕС) перепади напруги і потужності від кожної ВЕУ можуть накладатися один на одного з посиленням їх �нного до неї генератора резервного джерела живлення, а через нього впливати і на роботу самого резервного джерела живлення, знижуючи ефективність (ККД) його роботи. Це також може викликати пошкодження елементів резервного джерела живлення (у т. ч. його генератора) зі зниженням його ефективності і надійності роботи або навіть повним виходом з ладу, що може мати досить негативні наслідки для ПТУ внаслідок різкого зниження температури пари. Крім того, із-за інерційності роботи резервне джерело живлення не зможе забезпечити точну компенсацію коливань потужності ВЕУ, що загрожує коливальним перегрівом/недогрівом пари перед турбіною. Це в свою чергу викличе додаткові термічні і динамічні навантаження на елементи (насамперед лопатки турбіни зі зниженням її ефективності і надійності роботи і подальшим виходом з ладу. Необхідно виключити можливість впливу нестабільності потужності ВЕУ на резервне джерело живлення Тена ПТУ, забезпечивши при цьому надійне постачання Тена ПТУ необхідною кількістю потужності і електроенергії в періоди слабкого вітру і стаціонарний режим роботи резервного джерела енергії з відповідним підвищенням його ефективності, надійності і довговічності. Для виключення можливості�еватель перемикають на живлення від резервного джерела електроенергії при зниженні потужності ВЕУ до 10%-ного рівня перевищення над потужністю Тена.

Пропонується при здійсненні способу роботи паротурбінної установки, що включає перегрів пари допомогою теплоэлектронагревателя (Тена), що живиться від електрогенеруючої ВЕУ, і подальше розширення пари в турбіні, перемикати ТЕН ПТУ повністю на харчування від додаткового (резервного) джерела електроенергії при зниженні потужності ВЕУ до 10%-ного рівня перевищення над потужністю Тена.

На фіг. 1 показана схема установки, що реалізує запропонований спосіб. Установка містить паровий котел 1, теплоелектронагрівач 2, електрогенеруючих ВЕУ 3, парову турбіну 4, електричний перемикач 5 і резервне джерело електроенергії 6. При високій швидкості вітру потужності, що розвивається ВЕУ, достатньо для того, щоб ТЕН 2 був здатний перегрівати пар до проектних значень температури. При цьому ТЕН 2 розташовується в базовій частині споживання потужності ВЕУ, а надлишкова (понад потужності Тена) електрична потужність ВЕУ направляється на харчування Тена, підігріваючого мережеву воду перед котельні 7, зменшуючи витрату палива в її котлі. При недостатній (слабкої) силі вітру, коли потужність, що розвивається ВЕУ, менше потужності Тена, ТЕН ПТУ за допомогою перемикача 5 необхідно переключити на пний) режим роботи як резервного джерела живлення, так і ПТУ з досягненням максимальної ефективності, надійності та довговічності їх роботи. Однак для досягнення абсолютної надійності забезпечення Тена 2 електричною потужністю переключення його на живлення від резервного джерела проводиться упредительно при зниженні потужності ВЕУ до 10%-ного рівня перевищення над потужністю Тена 2. Це необхідно, щоб не допустити самої можливості виникнення ситуації недостатності потужності ВЕУ для електропостачання Тена ПТУ, бо можливі різкі (протягом часток секунди) коливання потужності ВЕУ в межах 5-10% її потужності.

Передбачений також і зворотний процес: при досягненні 10%-ного запасу потужності ВЕУ над потужністю Тена 2 останній перемикається на живлення від ВЕУ.

На фіг. 2 показана схема установки, що реалізує запропонований спосіб стосовно до ПТУ парогазової установки. Тут в період слабкого вітру вся електроенергія ВЕУ "скидається" на ТЕН 8 газотурбінної установки (ГТУ), зменшуючи витрату палива в камері згоряння.

Можливий також попередній "розгін" резервного джерела електроенергії, для чого перед перемиканням на харчування теплоэлектронагревателя ПТУ його вмикають на баластне навантаження. І тільки коли �лластной навантаження на теплоелектронагрівач ПТУ. Під час виходу на номінальний режим резервне джерело живлення 6 за допомогою перемикача 9 (див. фіг. 3) включений на баластне навантаження 10. По досягненні стаціонарного режиму перемикачем 9 джерело 6 відключається від навантаження 9, одночасно перемикачем 5 він переключається на харчування електронагрівача 2.

Це дозволить виключити вплив інерційності резервного джерела на забезпечення теплоэлектронагревателя ПТУ необхідною кількістю електроенергії. Баластна навантаження може бути виконана у вигляді теплоэлектронагревателя, нагріваючого воду в тепловій мережі.

В якості резервного джерела електроенергії можуть використовуватися акумулятори електроенергії (АЕ) у вигляді акумуляторних і конденсаторних батарей, маховичних, гідроакумулюючих, пневматичних АЕ, паливних елементів на аккумулированном водні та інших акумуляторів електроенергії, а також енергоустановки на органічному паливі - ДВЗ, дизельні, газотурбінні, парогазові, на паливних елементах і т. д. Теплоэлектронагреватели можуть виконуватися трубчастими, індукційними, електродними, плазмовими і т. п.

Пропонований спосіб може застосовуватися як на ПТУ, які працюють як в локальних невеликих энергосис�становлення, включає перегрів пари допомогою теплоэлектронагревателя, що живиться від електрогенеруючої вітроенергетичної установки, і подальше розширення пари в турбіні, відрізняється тим, що теплоелектронагрівач перемикають на живлення від резервного джерела електроенергії при зниженні потужності вітроенергетичної установки до 10%-ного рівня перевищення над потужністю теплоэлектронагревателя.

2. Спосіб роботи паротурбінної установки з п. 1, який відрізняється тим, що резервне джерело електроенергії перед перемиканням на харчування теплоэлектронагревателя включають на баластне навантаження.

3. Спосіб роботи паротурбінної установки з п. 1 або 2, який відрізняється тим, що в якості резервного джерела електроенергії використовують акумулятори електроенергії.

4. Спосіб роботи паротурбінної установки з п. 1 або 2, який відрізняється тим, що в якості резервного джерела електроенергії використовують енергоустановки на органічному паливі.



 

Схожі патенти:

Вітроенергетична установка

Винахід відноситься до вітроенергетики, саме до пристроїв, що працюють в умовах нестабільних вітрових потоків. Вітроенергетична установка містить лопаті на валу з вузлом з'єднання з робочою машиною, електропривод із змінною частотою обертання, електрогенератор, обгонную муфту, контролер, датчик частоти обертання лопатей. Вузол з'єднання вала лопатей з робочою машиною виконаний у вигляді механічного зчеплення, автоматично керованого контролером. Електропривод виконаний як пусковий двигун, оснащений датчиком частоти обертання і з'єднаний через обгонную муфту з валом робочої машини. Контролер забезпечує включення і синхронізацію частоти обертання пускового двигуна з частотою обертання лопатей по досягненні емпірично заданої величини в режимі імпульсної роботи установки, а електрогенератор постійно з'єднаний з валом лопатей. Технічне рішення дозволяє підвищити ефективність роботи вітроенергетичних установок в умовах нестабільних вітрових потоків, частково або повністю відмовитися від використання екологічно небезпечних і дорогих електричних акумуляторних батарей, знизити собівартість одержуваної енергії. 1 іл.

Вітроелектрогенератори індуктивного типу

Винахід відноситься до області електротехніки та вітроенергетики і може бути використане в пристроях для вироблення електроенергії. Технічний результат, який досягається при використанні винаходу, полягає у поліпшення експлуатаційних характеристик вітроелектрогенератори за рахунок зменшення його маси. Досягнення зазначеного технічного результату забезпечується за рахунок того, що в вітроелектрогенератори індукторного типу, що містить вал, зубчастий ротор і модульний двухпакетний статор, згідно даного винаходу, кожен модуль пакетів статора виконаний у вигляді джерела збудження, на якому симетрично встановлені вертикальні боку Г - образних ярем, на горизонтальних сторонах яких встановлені сердечники з котушками. Техніко-економічною перевагою даного вітроелектрогенератори також є ідентичність його верхнього і нижнього статорів, що збільшує ступінь уніфікації і підвищує технологічність конструкції.

Статор ветроелектроагрегата

Винахід відноситься до вітроенергетики, відомі статори ветроэлектрогенераторов сегментного типу. Технічний результат, що полягає в спрощенні і здешевленні конструкції, а також можливості забезпечення крутки, досягається за рахунок того, що статор ветроелектроагрегата, що містить магнітопроводи, систему збудження, стяжні елементи і обмотку, згідно винаходу статор виконаний у вигляді Ш-образного магнітопровода, до бічних стінок якого прикріплені джерела збудження зовнішніми куточками з допомогою стяжних елементів, а обмотка встановлена на середньому стрижні Ш-образного магнітопровода. 2 іл.

Вітроелектрогенератори сегментного типу

Винахід відноситься до області електротехніки та вітроенергетики і може бути використане в пристроях для вироблення електроенергії. Зазначений технічний результат досягається тим, що в пропонованому вітроелектрогенератори сегментного типу, що містить вал, зубчастий ротор і модульний статор, згідно винаходу, кожен модуль статора виконаний двухпакетним, при цьому до складу першого пакету входять феромагнітні перемички з двома джерелами збудження, встановленими із зворотною полярністю, а до складу другого пакету входять U-образні перемички з котушками. Технічний результат - поліпшення експлуатаційних характеристик вітроелектрогенератори сегментного типу за рахунок зменшення його маси. Техніко-економічною перевагою даного генератора є простота конструкції нижнього статора, що забезпечує технологічність і високі масогабаритні показники вітроелектрогенератори в цілому. 2 іл.

Вітроенергетична установка для накопичення енергії реактивного потоку

Винахід відноситься до вітроенергетики і може бути використане для рекуперації енергії реактивного потоку газів, що утворюється двигунами агрегатів (повітряних суден, теплових машин тощо) у період їх запуск, прогрівання, прогазовки і перевірки на стоянці. Вітроенергетична установка для накопичення енергії реактивного потоку газів містить постамент на фундаменті з вітроколеса, агрегат, що створює реактивний потік газу, редуктор і компресор, які взаємодіють між собою, нагнітальну магістраль, блоки очищення та осушення повітря. Вітроколесо взаємодіє з редуктором. Постамент на фундаменті виконаний у вигляді газоотбойника. Передня стінка газоотбойника спрофільована у вигляді горизонтальної лійки, що має звуження в бік вітроколеса для концентрації реактивного потоку, створюваного аеродромним агрегатом. Задня стінка виконана похилій для відводу реактивного потоку вгору. Повітряні балони служать для накопичення стисненого повітря і з'єднані з компресором нагнітальній магістраллю. Технічним результатом є рекуперація енергії реактивного потоку газів двигунів агрегатів, що накопичується у вигляді стислого повітря, що виробляється компресором і нагне

Вітроенергетична установка з обігрівається діффузорним прискорювачем

Винахід відноситься до галузі вітроенергетики, а саме до вітроенергетичні установки автономного електропостачання з діффузорним прискорювачем повітряного потоку, підвищує ефективність і безпеку установки. Вітроенергетична установка містить діффузорним прискорювач і розміщену всередині нього вітроколесо. Вітроколесо з'єднане з електрогенератором, до якого підключений перетворювач-розподільник електроенергії. З перетворювачем-розподільником електроенергії електрично пов'язані інвертор, сонячна і акумуляторна батареї, а також додатково підключений термоелектричний нагрівач. Зазначений нагрівач розміщений на діффузорним прискорювачі. Винахід дозволяє підвищити ефективність роботи вітроенергетичної установки, а також розширити температурний і вологісний діапазони її експлуатації. 6 з.п. ф-ли, 3 іл.

Енергосистема

Винахід відноситься до галузі відновлювальних енергій. Енергосистема має ветросиловую або гидросиловую турбіну 1, з'єднану з генератором 2. Генератор 2 має, щонайменше, дві обмотки 3 статора. Кожна обмотка 3 статора приєднана відповідно до одного випрямного елемента 4. Кожна обмотка 3 статора з'єднана зі стороною змінного напруги приєднаного випрямного елемента 4. Кожен випрямний елемент 4 приєднаний відповідно до одного контуру 5 акумулювання енергії. Кожен випрямний елемент 4 на стороні постійного напруги паралельно з'єднаний з приєднаним контуром 5 акумулювання енергії. Контури 5 акумулювання енергії послідовно з'єднані один з одним. Винахід направлено на спрощення конструкції і підвищення надійності енергосистеми. 23 з.п. ф-ли, 4 іл.

Генератор индукторний

Винахід відноситься до області електротехніки, зокрема до индукторним сегментним генераторам, і стосується особливостей конструктивного виконання генераторів, що містять радіальні спицеобразние роторні елементи, тобто до таким индукторним генераторам, в якості роторних елементів яких виступає колесо зі спицями, наприклад до генераторів велосипедів, мотоциклів, автомобілів і т.д. Технічний результат, що досягається при використанні цього винаходу полягає в підвищенні технологічності пропонованого індукторного генератора, спрощення його конструкції і підвищення надійності при одночасному зменшенні маси і габаритів генератора. Зазначений технічний результат досягається шляхом того, що в пропонованому индукторном генераторі, що містить роторні елементи з валом, статор, підшипникові щити і підшипники, згідно з цим винаходу, статор виконаний у вигляді двох куточків, при цьому перша сторона першого куточка встановлена паралельно роторному елементу, друга сторона першого куточка з'єднана з джерелом порушення, до якого приєднана перша сторона другого куточка, а на другій стороні другого куточка встановлений сердечник з котушкою, раб

Синхронний генератор индукторний

Винахід відноситься до області електротехніки і стосується синхронних індукторних сегментних генераторів, що містять радіальні спицеобразние роторні елементи, тобто до таким, як роторних елементів яких виступає спицованное колесо, наприклад до генераторів для велосипедів, мотоциклів, автомобілів і т.д

Спосіб прогріву парової турбіни

Винахід відноситься до способу прогріву парової турбіни, що включає в себе парциальную турбіну середнього тиску та/або парциальную турбіну низького тиску
Up!