Спосіб створення пікової потужності на енергоблоках теплових електростанцій

Спосіб створення пікової потужності на енергоблоках теплових електростанцій, що полягає у 3 38824 4 промперегрівника шляхом байпасування холодної зниження потужності ЦСТ, яке не компенсується та гарячої ниток промперегріву, який широко зазадекларованим підвищенням потужності та пристосовується у діючих турбінах для регулювання зводить до зниження потужності базової турбоустемператури пари промперегріву між циліндрами тановки. Одержання додаткової потужності у відовисокого тиску (ЦВТ) і ЦСТ, що відрізняється тільмій турбоустановки пов'язане з додатковою ки рівнем тисків і температур у нагрівальній частивитратою пари та наявністю додаткового незалежні промперегріву. ного джерела пари. Спосіб дає можливість запобігти втратам, Використання відомого способу створення піобумовленим високою вологістю пари, у проточній кової потужності без застосування стороннього частині Циліндра низкого тиску (ЦНТ), що дозводжерела пари з додатковою витратою живильної ляє підвищити економічність функціонування ЦНТ води недоцільно, тому що збільшення відбору пана 1-1,5%, а також підвищити надійність робочих ри в привідну турбіну супроводжується зменшенлопаток останніх ступенів виключно за рахунок ням витрати пари через ЦСТ і, як наслідок, зниусунення ерозії. женням його навантаження, що не компенсується Спосіб не дозволяє істотно підвищити термозбільшенням витрати пари через частину низького динамічний ККД циклу й енергоефективність туртиску. боустановки з покриттям і мобільним підняттям В основу корисної моделі поставлено задачу потужності в години пікових навантажень електрореалізації способу створення пікової потужності на мережі. Крім того, використання промперегріву енергоблоках теплових електростанцій, у якому частини пари до таких високих температур після без зміни основних робочих характеристик базової змішування в означених пропорціях призводить до турбоустановки та базових елементів її теплової зниження надійності роботи ЦНТ через надмірно схеми реалізовано додаткове швидке включення в високу температуру пари на його вході. Такий ретехнологічний цикл енергоблока базової основної жим не відповідає технічним умовам експлуатації турбіни високотемпературної пікової турбіни (з ЦНТ і робить його непрацездатним через темпеелектрогенератором) для вироблення та видачі в ратурні деформації, оскільки припустимі темпераенергомережу додаткової пікової потужності, що тури у вихлопній частині ЦНТ не повинні перевикомпенсує добові пікові навантаження енергомещувати 50-60°С при номінальному режимі роботи режі, за рахунок чого досягнуто підвищення терта 130°С - при роботі на холостому ходу, що не модинамічного коефіцієнту корисної дії (ККД) цикперевищує 1 години. лу та електричної потужності турбоустановки на Найбільш близьким за сукупністю ознак або режимах пікових навантажень енергомережі при технічним результатом є спосіб створення пікової надійному функціонуванні всіх основних елементів потужності для теплових електростанцій [А.с. базового енергоблока. СРСР № 1553738, F01K7/34, F01K17/04, 1990], що Поставлена задача досягається тим, що в полягає у відборі з (ЦСТ) базової турбіни частини способі створення пікової потужності на енерговідпрацьованої пари на регенерацію, привідну блоках теплових електростанцій, що полягає у турбіну живильного насоса, додатковий перегрів відборі з базової турбіни частини відпрацьованої та повернення пари після вихлопу привідної турбіпари на привід живильного насоса, додатковий ни в частину низького тиску базової турбіни. перегрів та повернення пари в частину низького Відомий спосіб включає подачу пари з відбору тиску базової турбіни, згідно з корисною моделлю, ЦСТ базової турбіни в привідну турбіну живильнона додатковий перегрів відбирають пару з 1-го або го насоса, підвищення тиску на вихлопі та відводі П-го відбору або пару 1-го та П-го відборів при пари з вихлопу привідної турбіни в трубопровід різних тисках, які вирівнюють і змішують,, відібрану відбору пари головної турбіни та у підігрівники пару перегрівають до 800-850 °С у високотемперасітьової води, а підвищення тиску на вихлопі притурному пароперегрівнику та направляють на відної турбіни здійснюють одночасно зі зменшенспрацьовування теплового перепаду в піковій турням перепаду тиску в клапані живлення котла, біні з одержанням додаткової пікової потужності, підтримуючи незмінним витрату живильної води, а відпрацьовану в піковій турбіні пару, повертають при цьому пару з вихлопу привідної турбіни напрау частину низького тиску базової турбіни, причому вляють у тр убопровід відбору пари головної турбідогрівання живильної води здійснюють додаткони. Для збільшення пікової потужності за варіанвим теплом з вихідної частини базового котла. том II відключають подачу пари з відбору базової На додатковий перегрів відбирають пару з 1-го турбіни в привідну, яку живлять від стороннього або П-го відбору або пару 1-го та П-го відборів при джерела пари (резервного котла, протитискової різних тисках, які вирівнюють і змішують, для витурбіни). користання попередньо перегрітої пари в піковій Відома турбоустановка не забезпечує триватурбіні з одержанням додаткової потужності, що лого підвищення потужності паротурбінної устанодозволяє підвищити термодинамічний ККД циклу і вки понад номінальну. Скидання пари в ЦСТ може електричну потужність турбоустановки на режимах призводити до порушення його роботи, тому що пікових навантажень енергомережі при надійному пара в проточну частину надходить через камеру функціонуванні всіх основних елементів базового відбору безпосередньо в периферійну зону лопатенергоблоку. кового апарата передостанніх ступенів ЦСТ, ствоВідібрану пару перегрівають до 800-850°С у рюючи додаткові силові збурювання у робочих високотемпературному пароперегрівнику та налопатках ступенів, розташованих як перед, так і за правляють на спрацьовування теплового перепаду відбором. Скидання пари в зазначеному місці ЦНТ в піковій турбіні з одержанням додаткової пікової призводить до порушення роботи ЦСТ внаслідок потужності, що дозволяє на режимах пікових на 5 38824 6 вантажень енергомережі мобільно піднімати потуВідомий енергоблок теплової електростанції жність энергогенерирующи х блоків (з використан[Паровая турбина К300-240 ХТГЗ /Под общей ред. ням високоперегрітої пари) для ліквідації провалів Ю.Ф. Косяка - М.: Энергоиздат, 1982. -272с.], що потужності енергомережі з мінімальними змінами містить базовий паровий котел, базову парову технологічних параметрів при надійному функціотурбіну із циліндрами високого і середнього тиску нуванні всіх основних елементів базового енерго(ЦВТ,ЦСТ) та частиною низького тиску із циліндблоку. ром низького тиску, підігрівники високого тиску, Відпрацьовану в піковій турбіні пару, повертасполучені із циліндром високого тиску, турбоживиють у частин у низького тиску базової турбіни, прильний насос, паропроводи й регулюючу арматур у. чому догрівання живильної води здійснюють додаТурбіна К-3 00-240-2, що працює на парі з батковим теплом з вихідної частини базового котла зового котла відомого енергоблока теплової елекдля найбільш повного ефективного використання тростанції, має три вихлопи відпрацьованої пари, відібраного тепла при надійному функціонуванні які формують три потоки частини низького тиску елементів теплової схеми з дотриманням параме(ЧНТ); перший потік суміщений із ЦСТ, другий і трів технологічного процесу базової турбоустановтретій потоки конструктивно об'єднані в циліндр ки низького тиску. Дві третини витрати відібраної паНа Фіг.1 подано принципову теплову схему ри після ЦСТ надходять у ЦНТ, одна третина наденергоблока теплової електростанції потужністю ходить у перший потік частини низького тиску. Піс300 МВт на базі турбоустановки К-300-240-2, на ля частини низького тиску відпрацьована в турбіні Фіг.2 - принципову схему запропонованого енергопара віддає залишок тепла охолодній воді в конблока теплової електростанції з високотемператуденсаторі, і сконденсувавшись у вигляді основного рним пароперегрівником, розміщеним базовим конденсату проходить через систему підігрівників котлом та піковою турбіною з електрогенератором, низького тиску та деаератор, після якого вже жиФіг.З — принципову схему запропонованого енервильна вода, яка нагріта у ПВТ надходить у котел. гоблока теплової електростанції з піковим котломРегламентованими також є відбори пари на привід перегрівником і піковою турбіною, на Фіг.4 - T-Sживильних насосів і для власного споживання із діаграму термодинамічного циклу роботи запропопромперегрівом. нованого енергоблока теплової електростанції. Відомий енергоблок теплової електростанції з Спосіб реалізовано (Фіг.2) на енергоблоку тепаротурбінною установкою (К-300-240-2), виконаплової електростанції (Фіг.1), що містить базовий ний за розвинутою тепловою схемою, у яку вклюпаровий котел 1, з'єднаний трубопроводом гострої чені циліндри високого (ЦВТ), середнього (ЦСТ) і пари 2 із циліндром 3 високого тиску, що сполученизького (ЦНТ) тисків, з'єднані муфтами ротори ний паропроводом холодного промперегріву 5 з яких передають отриману механічну енергію на проміжним пароперегрівником 6 і паропроводом електрогенератор. Регенеративна система турбогарячого промперегріву 7 з циліндром 4 середньоустановки включає підігрівники низького тиску го тиску приєднаним до нього потоком 8 частини (ПНТ), деаератор (Д), підігрівники високого тиску низького тиску, а циліндр 4 середнього тиску з'єд(ПВТ), живильний електронасос (ЖЕН), живильний нано з циліндром 9 низького тиску паропроводом турбонасос (ЖТН) та ряд допоміжних пристроїв 10. Підігрівники 11, 12 високого тиску, сполучені (мережні підігрівники тощо), підігрівники високого через паропроводи 13, 14 з 1-м і ІІ-м відборами тиску, у т.ч.: ПВТ 6, що о тримує пару із III відбору пари і з установленими в них, відповідно, засувкаЦСТ - привід ЖЕН та деаератора, ПВТ 7, що одеми 15, 16, із циліндром З високого тиску. Вихід ржує пару з II відбору, розташованого перед ХПП частини низького тиску базової турбіни 8, 9 через після вихлопу ЦВТ, ПВТ 8, що отримує пару з І конденсатор 17 і конденсатний насос 18, охоловідбору ЦВТ. джувачі пари ежекторів 19, підключено до підігрівТака конструкція теплової схеми є типовою ників 20 низького тиску, приєднаних до деаератора для більшості турбоустановок середньої та вели21, з'єднаного з бустерным насосом 22. Живилької потужності, забезпечує роботу енергоблока в ний насос 23 привідної турбіни 24 з'єднано з підіобмеженому діапазоні зміни режимів (60-100 %) і грівниками 25, 12, 11 високого тиску. Паротурбінна не дозволяє в необхідному темпі набирати додатустановка енергоблока теплової електростанції кову потужність у межах до 12-15 МВт для компен(Фіг.2) додатково містить високоманеврену парову сації пікових навантажень енергомережі. протитискову пікову турбіну 26 з електрогенератоВідомий спосіб створення пікової потужності ром, з'єднану через додатковий високотемператуна енергоблоках теплових електростанцій (Пат. рний (піковий) пароперегрівник 27 з 1-м і 2-м відРФ № 2070293, F01K7/22, F01K13/00, F01K13/02, борами ЦВТ 3 базової турбіни. При цьому 1996), що полягає у відборі з базової турбіни часпаропровід 13 1-го відбору приєднано через редутини відпрацьованої пари, її додатковому перегріві кційний пристрій 28 до паропроводу 14 2-го відбоі поверненні пари в частину низького тиску базової ру, що паропроводом 29 через високотемпературтурбіни. ний пароперегрівник 27, з'єднано з піковою Відомий спосіб включає розподіл холодної патурбіною 26. Вихлоп пікової турбіни 26 приєднано ри після ЦСТ на два потоки, один потік у кількості перепускним паропроводом 30 до перепускного 90-50 % від потоку ви хідної з турбіни пари подають паропроводу 10, що з'єднує ЦСТ 4 з ЦНТ 9, а тау байпасну лінію, другий потік у кількості 10-50 % кож паропроводом 31 із частиною низького тиску, подають у проміжний пароперегрівник, у якому приєднаної до ЦСТ 4. Енергоблок теплової електпару нагрівають до 650-850°С при максимальному ростанції (за варіантом II) тиску 0,1-1,0 МПа, а перед подачею в турбіну, по 7 38824 8 токи перегрітої та холодної байпасованої пари го насоса, підвищення тиску на вихлопі та відводі об'єднують в один потік і перемішують. пари з вихлопу привідної турбіни в трубопровід Фактично такий спосіб, базується на викорисвідбору пари головної турбіни та у підігрівники танні другого проміжного перегріву з відомим сітьової води, а підвищення тиску на вихлопі припринципом регулювання температури на виході відної турбіни здійснюють одночасно зі зменшенпромперегрівника шляхом байпасування холодної ням перепаду тиску в клапані живлення котла, та гарячої ниток промперегріву, який широко запідтримуючи незмінним витрату живильної води, стосовується у діючих турбінах для регулювання при цьому пару з вихлопу привідної турбіни напратемператури пари промперегріву між ЦВТ і ЦСТ, вляють у тр убопровід відбору пари головної турбіщо відрізняється тільки рівнем тисків і температур ни. Для збільшення пікової потужності за варіану нагрівальній частині промперегріву. том II відключають подачу пари з відбору базової Спосіб дає можливість запобігти втратам, турбіни в привідну, яку живлять від стороннього обумовленим високою вологістю пари, у проточній джерела пари (резервного котла, протитискової частині ЦНТ, що дозволяє підвищити економічтурбіни). ність функціонування ЦНТ на 1-1,5 %, а також підВідома турбоустановка не забезпечує тривавищити надійність робочих лопаток останніх стулого підвищення потужності паротурбінної устанопенів виключно за рахунок усунення ерозії. вки понад номінальну. Скидання пари в ЦСТ може Спосіб не дозволяє істотно підвищити термопризводити до порушення його роботи, тому що динамічний ККД циклу й енергоефективність турпара в проточну частину надходить через камеру боустановки з покриттям і мобільним підняттям відбору безпосередньо в периферійну зону лопатпотужності в години пікових навантажень електрокового апарата передостанніх ступенів ЦСТ, ствомережі. Крім того, використання промперегріву рюючи додаткові силові збурювання у робочих частини пари до таких високих температур після лопатках ступенів, розташованих як перед, так і за змішування в означених пропорціях призводить до відбором. Скидання пари в зазначеному місці ЦНТ зниження надійності роботи ЦНТ через надмірно призводить до порушення роботи ЦСТ внаслідок високу температуру пари на його вході. Такий резниження потужності ЦСТ, яке не компенсується жим не відповідає технічним умовам експлуатації задекларованим підвищенням потужності та приЦНТ і робить його непрацездатним через темпезводить до зниження потужності базової турбоусратурні деформації, оскільки припустимі температановки. Одержання додаткової потужності у відотури у вихлопній частині ЦНТ не повинні перевимій турбоустановкі пов'язане з додатковою щувати 50-60°С при номінальному режимі роботи витратою пари та наявністю додаткового незалежта 130°С - при роботі на холостому ходу, що не ного джерела пари. перевищує 1 години. Використання відомого способу створення піВідомий енергоблок теплової електростанції кової потужності без застосування стороннього (Пат. РФ № 2070293, F01K7/22, F01K13/00, F01 джерела пари з додатковою витратою живильної КІЗ/02, 1996), що містить базовий паровий котел, води недоцільно, тому що збільшення відбору пабазову парову турбіну із циліндрами високого і ри в привідну турбіну супроводжується зменшенсереднього тиску та частиною низького тиску із ням витрати пари через ЦСТ і, як наслідок, знициліндром низького тиску, підігрівники високого женням його навантаження, що не компенсується тиску, сполучені з циліндром високого тиску, призбільшенням витрати пари через частину низького відну парову турбіну живильного насоса, паропротиску. води та регулюючу арматуру. Найбільш близької за сукупністю ознак або Турбо установка також включає байпасну лінію технічним результатом є енергоблок теплової елепроміжного пароперегрівника низького тиску з ректростанції (А.с. СРСР № 1553738, F01K7/34, гулювальним органом-клапаном, електрогенераF01K17/04, 1990), що містить базовий паровий тор, конденсатор пари, водяні насоси, систему котел, базову парову турбіну із циліндрами високорегенеративного підігріву живильної води, з'єднану го і середнього тиску та частиною низького тиску із трубопроводом живильної води з паровим котлом, циліндром низького тиску, підігрівники високого та оснащена, принаймні, одним апаратомтиску, сполучені з циліндром високого тиску, жизмішувачем пари, розміщеним у паропроводі між вильний насос із турбінним приводом, паропровотурбіною та байпасною лінією, клапан на паропроди і регулюючу арматур у. воді між байпасною лінією і пароперегрівником. Використання стороннього джерела пари для Відомий пристрій не дозволяє реалізувати створення пікового навантаження в ЦНТ після швидке та надійне підняття потужності турбоустапропуску пари через привідну турбіну не дозволяє новки в години пікових навантажень енергомережі. істотно збільшити пікову потужність у ЦНТ, оскільНайбільш близьким за сукупністю ознак або ки витрата пари через привідну турбіну обмежена технічним результатом є спосіб створення пікової пропускною здатністю її проточної частини і режипотужності для теплових електростанцій (А.с. мом роботи базового котла. Складна схема переСРСР № 1553738, F01K7/34, F01K17/04, 1990), що розподілу потоків пари між ПНТ, сітьовим піковим полягає у відборі з (ЦСТ) базової турбіни частини підігрівником, відбором з ЦНТ, що направлена на відпрацьованої пари на регенерацію, привідну підвищення протитиску за привідною турбіною, та турбіну живильного насоса, додатковий перегрів пов'язаного із цим застосування зворотного клапата повернення пари після вихлопу привідної турбіна для перепуску пари між вихлопом привідної ни в частину низького тиску базової турбіни. турбіни, відбором пари зі ЦСТ та ПНТ не забезпеВідомий спосіб включає подачу пари з відбору чує надійного регулювання роботи всіх цих елемеЦСТ базової турбіни в привідну турбіну живильнонтів, включаючи і порушення роботи ЦСТ. Крім 9 38824 10 того, використання для створення додаткової поЕнергоблок теплової електростанції включає, тужності турбоустановки привідної турбіни живиз'єднаний з базовим паровим котлом додатковий льного турбонасоса та запропонованої схеми попіковий котел з розміщеними в ньому високотемвернення пари пов'язано з погіршенням роботи пературним пароперегрівником і економайзером ЦСТ і ЧНТ на режимах пікового навантаження, що підігріву живильної води, при цьому газохід відхідпризводить до зниження надійності роботи блока них газів пікового котла приєднаний до базового через використання камери відбору в реверсному котла. режимі та перевантаженням периферійної частини На додатковий перегрів відбирають пару з I-го робочих лопаток посля відбірних ступенів, а також або II-го відбору або пару I-го та II-го відборів при через небезпеку виникнення температурних дерізних тисках, які вирівнюють і змішують, для виформацій відсіку ЧНТ, з'єднаного із ЦСТ. користання попередньо перегрітої пари в піковій В основу корисної моделі поставлено задачу турбіні з одержанням додаткової потужності, що реалізації способу створення пікової потужності на дозволяє підвищити термодинамічний ККД циклу і енергоблоках теплових електростанцій та енергоелектричну потужність турбоустановки на режимах блоку теплової електростанції для його здійсненпікових навантажень енергомережі при надійному ня, у яких без зміни основних робочих характерисфункціонуванні всіх основних елементів базового тик базової турбоустановки та базових елементів її енергоблоку. теплової схеми реалізовано додаткове швидке Відібрану пару перегрівають до 800-850°С у включення в технологічний цикл енергоблока бависокотемпературному пароперегрівнику та назової основної турбіни високотемпературної пікоправляють на спрацьовування теплового перепаду вої турбіни (з електрогенератором) для виробленв піковій турбіні з одержанням додаткової пікової ня та видачі в енергомережу додаткової пікової потужності, що дозволяє на режимах пікових напотужності, що компенсує добові пікові навантавантажень енергомережі мобільно піднімати потуження енергомережі, за рахунок чого досягнуто жність энергогенерирующи х блоків (з використанпідвищення термодинамічного коефіцієнту корисням високоперегрітої пари) для ліквідації провалів ної дії (ККД) циклу та електричної потужності турпотужності енергомережі з мінімальними змінами боустановки на режимах пікових навантажень технологічних параметрів при надійному функціоенергомережі при надійному функціонуванні всіх нуванні всіх основних елементів базового енергоосновних елементів базового енергоблока. блоку. Поставлена задача досягається тим, що в Відпрацьовану в піковій турбіні пару, повертаспособі створення пікової потужності на енергоють у частин у низького тиску базової турбіни, приблоках теплових електростанцій, що полягає у чому догрівання живильної води здійснюють додавідборі з базової турбіни частини відпрацьованої тковим теплом з вихідної частини базового котла пари на привід живильного насоса, додатковий для найбільш повного ефективного використання перегрів та повернення пари в частину низького відібраного тепла при надійному фнкционироватиску базової турбіни, згідно з корисною моделлю, нии елементів теплової схеми з дотриманням пана додатковий перегрів відбирають пару з I-го або раметрів технологічного процесу базової турбоусII-го відбору або пару I-го та II-го відборів при різтановки. них тисках, які вирівнюють і змішують, відібрану Енергоблок теплової електростанції додатково пару перегрівають до 800-850 °С у високотемперамістить пікову турбіну, з'єднану через додатковий турному пароперегрівнику та направляють на високотемпературний пароперегрівник, розміщеспрацьовування теплового перепаду в піковій турний у базовому котлі з I-м і II-м відборами циліндра біні з одержанням додаткової пікової потужності, а високого тиску базової турбіни, що дозволяє підвідпрацьовану в піковій турбіні пару, повертають у вищити термодинамічний ККД циклу та електричну частину низького тиску базової турбіни, причому потужність турбоустановки на режимах пікових догрівання живильної води здійснюють додатконавантажень енергомережі при надійному функцівим теплом з вихідної частини базового котла. онуванні всіх основних елементів базового енерПоставлена задача досягається також тим, що гоблоку. в енергоблоку теплової електростанції, яка містить Паропровід I-го відбору приєднаний через ребазовий паровий котел, базову парову турбіну із дукційний пристрій до паропроводу II-го відбору, циліндрами високого, середнього тисків та частивихлоп пікової турбіни приєднаний до перепускних ною низького тиску із циліндром низького тиску, паропроводів між циліндром середнього тиску і підігрівники високого тиску, сполучені з циліндром частиною низького тиску для вирівнювання тисків і високого тиску, живильний насос із привідною турвикористання відібраного тепла на спрацьовуванбіною, паропроводи та регулюючу арматур у, згідно ня перепаду з одержанням додаткової потужності з корисною моделлю, енергоблок теплової електв години пікових навантажень енергомережі. ростанції додатково містить пікову турбіну, з'єднаЕнергоблок теплової електростанції включає, ну через додатковий високотемпературний пароз'єднаний з базовим паровим котлом додатковий перегрівник, розміщений у базовому котлі з I-м і ІІпіковий котел з розміщеними в ньому високотемм відборами циліндра високого тиску базової турпературним пароперегрівником і економайзером біни, причому паропровід I-го відбору приєднаний підігріву живильної води, при цьому газохід відхідчерез редукційний пристрій до паропроводу ІІ-го них газів пікового котла приєднаний до базового відбору, вихлоп пікової турбіни приєднаний до котла для підтримання параметрів технологічного перепускних паропроводів між циліндром середпроцесу базової турбоустановки на рівні номінанього тиску і частиною низького тиску. льних і покриття дефіциту тепла недобраного за рахунок перерозподілу пари. 11 38824 12 На Фіг.1 подано принципову теплову схему ходить в пікову турбіну 26 і, після спрацьовування енергоблока теплової електростанції потужністю в ній теплового перепаду, по паропроводах 30, 31, 300 МВт на базі турбоустановки К-300-240-2, на 10 - в частину низького тиску, розподіляючись по Фіг.2 - принципову схему запропонованого енергопотоках. За рахунок додаткової витрати пари з блока теплової електростанції з високотемператубільш високою температурою, що надходить у рним пароперегрівником, розміщеним базовим частину низького тиску 8, 9 (який у базовій теплокотлом та піковою турбіною з електрогенератором, вій схемі конденсується у підігрівнику високого Фіг.3 - принципову схему запропонованого енерготиску (ПВТ) 11 і 12), підвищується потужність, виблока теплової електростанції з піковим котломроблювана в частині низького тиску, та виробляперегрівником і піковою турбіною, на Фіг.4 - T-Sється додаткова електроенергія під час пікових діаграму термодинамічного циклу роботи запропорежимів роботи енергомережі. При цьому підвинованого енергоблока теплової електростанції. щення потужності базової турбіни (спільно ЦВТ, Спосіб реалізовано (Фіг.2) на енергоблоку теЦСТ і ЦНТ) не перевищує максимально дозволеплової електростанції (Фіг.1), що містить базовий ної потужності електрогенератора. Так, для блока паровий котел 1, з'єднаний трубопроводом гострої 300 МВт із турбіною К-300-240-2 потужність електпари 2 із циліндром 3 високого тиску, що сполучерогенератора ТГВ-300 не повинна перевищува ти ний паропроводом холодного промперегріву 5 з 320 МВт при тривалості роботи 6-8 годин. проміжним пароперегрівником 6 і паропроводом У парову пікову протитискову турбіну 26 (Фіг.3) гарячого промперегріву 7 з циліндром 4 середньонадходить відібрана пара зі ЦВТ і холодних ниток го тиску приєднаним до нього потоком 8 частини проміжного перегріву (ХПП) (I-й та ІІ-й відбори ЦВТ низького тиску, а циліндр 4 середнього тиску з'єд3), перегрів пари до температури вище гострої нано з циліндром 9 низького тиску паропроводом пари та промперегріву 800-850°С здійснюється у 10. Підігрівники 11, 12 високого тиску, сполучені високотемпературному додатковому пароперегрічерез паропроводи 13, 14 з I-м і II-м відборами внику 27 (Фіг.2) або в окремому котлі-перегрівнику пари і з установленими в них, відповідно, засувка32 (Фіг.3) без збільшення витрати живильної води. ми 15, 16, із циліндром 3 високого тиску. Вихід Відхідні гази котла-перегрівника 32 з високою темчастини низького тиску базової турбіни 8, 9 через пературою направляють по газоходу 34 у котел 1 конденсатор 17 і конденсатний насос 18, охолобазового блока. При цьому підключення високоджувачі пари ежекторів 19, підключено до підігрівманевреної парової пікової турбіни 26 здійснюєтьників 20 низького тиску, приєднаних до деаератора ся в режимі роботи базової турбо установки без 21, з'єднаного з бустерным насосом 22. Живильвідхилення параметрів її роботи від номінальних, а ний насос 23 привідної турбіни 24 з'єднано з підівведення додаткових елементів в енергоблок вигрівниками 25, 12, 11 високого тиску. Паротурбінна конано без порушення основних технологічних установка енергоблока теплової електростанції зв'язків базових конструктивних елементів і тепло(Фіг.2) додатково містить високоманеврену парову вої схеми турбоустановки. протитискову пікову турбіну 26 з електрогенератоРобота базової турбоустановки у регламентором, з'єднану через додатковий високотемператуваному режимі (без пікового навантаження) здійсрний (піковий) пароперегрівник 27 з 1-м і 2-м віднюється у такий спосіб. Пара, отримана у базовоборами ЦВТ 3 базової турбіни. При цьому му котелі 1, з номінальними параметрами паропровід 13 I-го відбору приєднано через редук(температурою 540°С і тиском 23,5 МПа) по пароційний пристрій 28 до паропроводу 14 2-го відбору, проводу 2 гострої пари надходить у ЦВТ 3 базової що паропроводом 29 через високотемпературний турбіни, після чого по нитках холодного промперепароперегрівник 27, з'єднано з піковою турбіною гріву 7 через проміжний пароперегрівник 6 по па26. Вихлоп пікової турбіни 26 приєднано перепускропроводу гарячого промперегріву 7 направляєтьним паропроводом 30 до перепускного паропрося в ЦСТ 4, спрацювавши теплоперепад у якому, воду 10, що з'єдн ує ЦСТ 4 з ЦНТ 9, а також паропара розділяється у двох напрямках - безпосередпроводом 31 із частиною низького тиску, ньо в частину низького тиску 8, з'єднану з ЦСТ 4 та приєднаної до ЦСТ 4. Енергоблок теплової електперепускним паропроводом 10 в ЦНТ 9. По ходу ростанції (за варіантом II) включає (Фіг.3) з'єднапари здійснюється її частковий відбір (через споний з базовим паровим котлом 1 додатковий піколучні паропроводи) у схему регенерації, що вклювий котел 32, з розміщеними в ньому чає підігрівники низького тиску 20, деаератор 21 і високотемпературним пароперегрівником 27 та підігрівники 25, 12, 11. При цьому пара, спрацюваекономайзером 33 підігріву живильної води. Газовши тепловий перепад у базовій турбіні, надхохід 34 відхідних газів пікового котла 32 приєднано дить зі ЧНТ у конденсатор 17, з якого конденсатдо базового котла 1. За підігрівником 25 за байпаним насосом 18 основний конденсат прокачується сною схемою трубопровід 35 живильної води причерез підігрівники 20 низького тиску в деаератор єднано до економайзера 33, що через трубопровід 21. Живильна вода з деаератора 21 бустерним 22 36 з'єднано з трубопроводом основного конденсаі живильним 23 насосами через підігрівники 25, 12, ту 37 базового котла 1. Проміжний пароперегрів11 високого тиску подається в базовий котел 1, у ник 6 підключено паропроводом 7 до ЦСТ 4. якому випаровується та перегрівається до номінаДля роботи турбоустановки запропонованим льних параметрів гострої пари. способом використовується пара з I-го і ІІ-го відПікова турбіна 26 є приводом для окремого геборів або з одного з них, що надходить у високонератора, потужність якого визначається витратою температурний пароперегрівник 27 (Фіг.2) або в відбираної пари, рівнем її перегріву та конструкцікотел-перегрівник 32 (Фіг.3), де нагрівається до єю турбіни, що забезпечує її високу маневреність температури промперегріву 800-850°С, потім надна пікових режимах роботи. 13 38824 14 Для визначення рівня пікової потужності на При цьому, пара, що вийшла з пікової турбіни, режимах несення пікових навантажень базовою надходить у три потоки ЧНТ. турбоустановкою з підключеної паралельно ЦСТ 4 Після змішування пари з пікової турбіни з оспіковою турбіною 26, можуть бути наведені розрановним потоком пари, що надходить із ЦСТ у ЧНТ, хунки. Пара, що надходить по трубопроводу 13 з Iтемпература змішаної пари складе t0ЦНД=263,5°С, го відбору ЦВТ через редукційну установку 28, та з тобто буде ви ща, ніж при роботі ЧНТ у базовому II-го відбору, розташованого за вихлопом ЦВТ 3 режимі (tвцсдl=207,2°С) на 56,3°С. Такий темпераперед ХПП 5 при тиску 3,508 МПа і температурі турний режим є безпечним для роботи ступенів tсм =304,85°С після перемішування (тиск за I-м відчастини низького тиску протягом 6-8 годин, причобором при розраховуваному режимі, що дорівнює му зазначене підвищення температури створює Р1от=5,664 МПа, температура t1от=340,4°С, тиск за збільшений теплоперепад, опрацьовуваний у ЧНТ, ІІ-м відбором Р2от=3,508 МПа, температура що приводить до істотного підвищення потужності t2=281,5°C), направляється в пароперегрівник 27 ЧНТ при роботі в режимі пікового навантаження. або котел-перегрівник 32. При цьому потужність ЦСТ через підвищення розСумарна витрата пари на вході в пароперегріділового тиску між ЦСТ і ЧНТ знизиться на вник 27 або котел-пароперегрівник 32 складе GПК= 13,1МВт. 16,65кг/с (I-й відбір)+24,57кг/с (II-й відЗбільшення витрати пари через ЧНТ за рахубір)=41,22кг/с. Як варіант для створення пікової нок повернення пари з пікової турбіни складе 24 % потужності може бути використаний тільки другий , а витрата через ЧНТ буде відбір базової турбіни. При цьому витрата пари GI=Gвих+GII=170,03+41,22=211,25 кг/с. Збільшення через промперегрів і ЦСТ базової турбіни не змітеплоперепаду та витрати пари дозволяє при ронюються і всі характеристики теплової схеми збеботі ЧНТ у піковому режимі одержати додатково рігаються (за винятком відключених ПВТ 11 і 12, потужність на ЧНТ, що дорівнює 36,25 МВт, і додаФіг.1). тково пікову потужність на блоці базової турбіЯк пікова турбіна може бути використана турни,що дорівнює ΔNЧНТ=36,25-13,1=23,11 МВт. біна із протитиском, що дорівнює тиску пари на Таким чином, використання запропонованих вході в частину низького тиску, тобто Р2=0,293 способу й енергоблока теплової електростанції МПа. У цьому випадку з урахуванням втрат тиску у дозволяє підвищити сумарну пікову потужність високотемпературному пароперегрівнику 27 або енергоблока потужністю 300 МВт на базі турбіни Кпікового котла-пароперегрівника 32 ΔР=0,4 МПа 300-240-2 до NПИК=NЕПТ+ NЧНТ=32,4+23,11=55,51 тиск на вході в пікову турбіну складе Ро=Р ПХНМВт. Потужність базової турбіни при роботі в пікоΔР=3,108 МПа. Спрацьовуваний на піковій турбіні вому режимі не повинна перевищувати максимаперепад тиску складе ΔР= Р1-Р2=3,108льно дозволену потужність електрогенератора, 0,293=2,815МПа, а відношення тисків яка дорівнює 320 МВт. Наведені вище характеристики відповідають P0ПкТ 3,108 = pT = = 10,608 режиму роботи базової турбіни при виробленні Pв іхПкТ 0,293 , що відповідає відпікового навантаження з витратою пари Gоп=882 ношенню тисків входу та ви ходу для газових турт/год, що забезпечує потужність генератора бін і газотурбінних установок. 308,7МВт. Для збереження працездатності конструктивПри цьому, перепуск додаткової витрати пари них елементів пікової турбіни по термонапруженчерез частину низького тиску при заданому тиску в нях і температурних деформаціях з розрахунку конденсаторі приводить до невеликого підвищення добової роботи в продовж 6-8 годин і тривалості розділового тиску між ЦСТ 3 і ЦНТ 8, 9 приблизно роботи 20 років як початкова температура перегріна 0,068 МПа, що практично не впливає на роботу тої пари в пароперегрівнику або в піковому котліЦСТ 3, а, отже, на роботу елементів схеми регеперегрівнику пари (на основі досвіду створення нерації: турбопривода 24 живильного насоса 23, неохолоджуваних лопаток газових турбін) доцільдеаератора, підігрівників низького тиску 20, сітьоно прийняти температуру Т 0=800-850°С. Для пікових підігрівників 38 (Фіг.1). вої турбіни з охолоджуваними лопатками дозволеПри цьому, додатковий об'єм пари, що надхоними значениями температури робочої пари на дить у ЧНТ із пікової турбіни, не порушує режимів вході в пікову турбіну є 1100-1200°С. його роботи. У той же час підтримання температуПри розрахунковому значенні внутрішнього ри живильної води, що надходить у котел енергокоефіцієнта корисної дії турбіни η і=0,90 і ККД елекблока в режимі з відключеними ПВТ 11 і 12, у коттрогенератора ηe=0,9S5 (у діапазоні потужності 30лі-перегрівнику 32 досягається установкою секції 50 МВт) електрична потужність електрогенератора економайзера 27, що забезпечує необхідний підіпікової турбіни складе NeПT=GПК(і0- івых)·ηі·ηэ=32400 грів живильної води. кВт=32,4 МВт, де і0=4132 кДж/кг – ентальпія пари Пікову парову турбіну доцільно також виконати на вході в пікову турбіну, і2=3246 кДж/кг - ентальпія в тонкостінному добре ізольованому корпусі з легпари на виході з турбіни при ізоентропному процеким ротором. Як паливо для пікового котласі розширення. перегрівника 32 може використовува тися природТемпература пари на виході з пікової турбіни ний газ - синтез-газ із газифікаційної установки, при одержаних початкових параметрах Ро=3,108 циркулюючий киплячий шар з котла або інший вид МПа, Те=800°С і протитиску Р2=0,293 МПа складе палива. tвих=437 °С, тобто перевищення температури вихіПідключення пікової турбіни в теплову схему дного зі ЦСТ (tкцсд=237,l°С ) пари складе Δt=200°C. турбоустановки відбувається в такий спосіб. При роботі базової турбіни через високотемпературний 15 38824 16 пароперегрівник або піковий котелДоказом реалізації способу та пристрою для пароперегрівник та через пікову турбіну пропускайого здійснення із зазначеним технічним результається невелика витрата пари з гарячого промперетом є розрахункові дослідження термодинамічного гріву з температурою 540°С, за допомогою якого циклу базової турбоустановки з підключеною піковся теплова схема пікової турбіни підтримується в вою турбіною та здійсненням проміжного перегріву гарячому стані. При цьому ротор пікової турбіни в заданому режимі, при якому еквівалентна темобертається валоповоротним пристроєм. Перед пература приєднаного циклу вище температури включенням пікового навантаження збільшується основного циклу базової турбоустановки, за рахузавантаження базового котла 1 або розпалюється нок чого досягнуто одержання додаткової потужкотел-перегрівник 32, у якому температура пари, ності базової турбоустановки, що еквівалентно що надходить із ХПП, доводиться до t=800-850°С підвищенню ККД циклу при роботі в режимі несенпри одночасному наборі оборотів ротором пікової ня пікових навантажень при надійній експлуатації турбіни. Після виходу на робочу частоту обертанвсіх конструктивних елементів схеми. ня ротора, генератор пікової турбіни синхронізуОтже, використання високотемпературної пається та включається в енергомережу базової турротурбінної пікової надбудови з температурою боустановки. нагрівання частини пари, яка дорівнює 800-850°С, Набір пікового навантаження здійснюється з дозволяє підвищити термодинамічний ККД циклу одночасним підвищенням температури пари, що при роботі в режимі пікового навантаження на 2,5надходить у пікову турбіну. Темп підвищення на3,0 %, як це свідчить наведена (Фіг.4) T-S- діагравантаження пікової турбіни та ЧНТ базової турбіни ма циклу роботи турбіни К-300-240-2 з високотемвизначається умовою неперевищення припустимої пературною надбудовою піковою турбіною. Від інтенсивності напруг у дисках перших ступенів критичної точки (1) переходу живильної води в пікової турбіни, що задається вибраним ресурсом, пару відбувається її перегрів при тиску в котлі 25 і може становити 15-20 МВт/хв. Після виходу пікоМПа до температури 540°С (точка 2). Пара, що вої турбіни на номінальну потужність подальша її надійшла у ЦВТ, віддає свою енергію (процес 2-3) робота відбувається при постійному навантаженні зі зниженням температури та тиску, після чого нааж до зупину. Розвантаження турбіни проводиться правляється в пароперегрівник, у якому з деяким в темпі, що не створює охолодження внутрішніх зниженням тиску (до 0,5МПа) нагрівається до темповерхонь деталей пікової турбіни. При остиганні ператури Тпп=540°С (процес 3-4) і направляється в пікової турбіни до 540°С включається її прогрів ЦСТ. паром з температурою 540°С (при необхідності). Пара з I-го і II-го відборів ЦВТ (GПК=41,22 кг/с), Запропонований режим набору пікової потужщо направляється у високотемпературний пароності та її знижень допускає роботу за графіком перегрівник (Фіг.2) або в піковий котел - пароперенавантаження енергомережі з максимумами в рангрівник (Фіг.3), у якому від температури змішаної кові та вечірні години і необмеженим числом пусків пари, трохи вище температури ХПП (точка 3а) наі зупинів з гарячого та неостиглого станів (не менш грівається до температури 800-850°С або такій, що 15000 за 20 років експлуатації). задається, виходячи з конструкції пікової турбіни Як пікова турбіна може бути використана газота опрацьовуваного в ній перепаду. Спрацьовува турбіна стаціонарних газотурбінних двигунів із вання теплоперепаду в піковій турбіні (процес 7-8) близьким відношенням πТ и температурою газу на з температурою пари в точці 8 (Т=437°С) з наступвході близько 800°С із неохолоджуваними робоним змішуванням пари із вихлопу пікової турбіни з чими лопатками перших ступенів. пором зі ЦСТ базової турбіни, що має температуру Запропонований спосіб створення пікової по237,1°С (точка 5), забезпечує температур у змішатужності при роботі енергоблоків забезпечує умоної пари 263,5°С (точка 9), з якої він надходить у ви для швидкого набору навантаження, порівнянчастину низького тиску. ного за часом з набором навантаження Як видно з діаграми, додаткова робота пари, високоманеврених газотурбінних двигунів, що застворювана в піковій турбіні пором з I-го та II-го довольняє вимогам енергомережі; дозволяє підвідборів ЦВТ дорівнює площі 4-7-8-5 T-S-діаграми, вищити маневреність енергоблоків на базі діючих і у частині низького тиску - площі 9-10-6-5-9. Додатзнову конструйованих турбоустановок енергоблокова робота, що приведена до 1кг пари, еквіваленків ТЕС, знизивши до мінімуму капітальні витрати тна площі 4-4а-9-10-6-5-4 і відповідає вищезгадана створення пікової потужності в порівнянні з буному підвищенню коефіцієнту корисної дії дівництвом гідроакумувальних електростанцій, що турбоустановки теплової електростанції. дозволяє забезпечити більш високий коефіцієнт використання палива на енергоблоку. 17 38824 18 19 38824 20 21 38824 22 23 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 38824 24 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601