Енергетична установка та сепаратор для енергетичної установки

Группа изобретений относится к теплоэнергетике и может быть использована при создании теплоэлектростанций. Известна энергетическая установка, содержащая паровой котел с пароперегревателем, паровую турбину с электрогенератором, конденсатор и систему возврата конденсата [1]. Известен сепаратор, содержащий корпус с крышкой и днищем, направляющие элементы, рабочие сопла, патрубки подвода влажного пара, отвода пара и жидкости [2]. Недостатком указанной энергетической установки является ее низкая энергетическая эффективность. Недостатком известного сепаратора является сравнительно низкая эффективность преобразования тепла в механическую энергию вследствие ограниченности его назначения - сепарации двухфазного теплоносителя. Заявляемое техническое решение направлено на создание установки для преобразования тепловой энергии пара в механическую (электрическую) энергию. Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемой энергетической установки, заключается в разделении процесса выработки энергии в установке на два этапа с использованием теплоносителя большой плотности, а также в промежуточном подогреве и перегреве пара. Технический результат по энергетической установке достигается тем, что энергетическая установка, содержащая паровой котел с испарительным трактом и пароперегреватель, паровую турбину с электрогенератором, конденсатор, систему возврата конденсата, согласно изобретению, дополнительно снабжена запорно-регулирующим органом, сепаратором, гидротурбиной с электрогенератором и диффузором, при этом сепаратор размещен в испарительном тракте парового котла и подключен выходом по воде ко входу гидротурбины, выход которой подсоединен ко входу диффузора, подключенного своим выходом ко входу в паровой котел и посредством трубопровода с установленным на нем запорно-регулирующим органом - к выходу по пару сепаратора. Заявляемое решение в части сепаратора направлено на создание устройства для разделения фаз потока и утилизации полученной при этом энергии. Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого сепаратора, заключается в закручивании двухфазного потока теплоносителя с помощью сопл и превращении кинетической энергии потока в потенциальную. Указанный технический результат по сепаратору достигается тем, что сепаратор для энергетической установки, содержащий корпус с крышкой и днищем, направляющие элементы, рабочие сопла, патрубки подвода влажного пара, отвода пара и жидкости, согласно изобретению, дополнительно снабжен внутренней кольцеобразной перегородкой с отверстиями, компенсатором объема и гидродинамической решеткой, причем перегородка установлена внутри корпуса параллельно днищу с образованием полости, в которой размещена гидродинамическая решетка, компенсатор объема размещен над кольцеобразной перегородкой и установлен на последней осесимметрично, а направляющие элементы размещены над отверстиями перегородки, при этом корпус сепаратора выполнен в виде усеченного конуса, основанием которого является днище. Сущность группы изобретений заключается в разделении процесса выработки энергии в установке на два этапа. На первом этапе энергия вырабатывается в гидродинамическом контуре установки, включающем паровой котел, сепаратор, гидротурбину с электрогенератором, диффузор. В этом контуре тепло, сообщенное теплоносителю (воде) в паровом котле, превращается посредством рабочих сопел в кинетическую энергию двухфазного потока, которая частично используется в гидротурбине для выработки электроэнергии и частично используется для циркуляции теплоносителя в гидродинамическом контуре. Затем энергия вырабатывается в газодинамическом (паровом) контуре установки, включающем паровой котел, сепаратор, пароперегреватель, паровую турбину, конденсатор и систему возврата конденсата. Особенностью данного контура является промежуточный подогрев и перегрев пара, частично отработанного в рабочих соплах. Причем образующийся в газодинамическом контуре конденсат после конденсатора возвращается в гидродинамический контур установки. Применение для выработки механической энергии столь совершенного механизма как сопло, способного при малых габаритах переработать практически любую мощность, и гидротурбины, способной работать при большой плотности рабочего тела, позволяет повысить эффективность установки в целом. Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 приведенасхема энергетической установки, а на фиг. 2 - поперечное сечение сепаратора. Энергетическая установка, изображенная на фиг. 1, содержит паровой котел 1, пароперегреватель 2, паровую турбину 3 с электрогенератором, конденсатор 4, систему 5 возврата конденсата, сепаратор 6, гидротурбину 7 с электрогенератором, диффузор 8, запорно-регулирующий орган 9, испарительный тракт 10 парового котла, трубопровод 11. Сепаратор для энергетической установки, изображенный на фиг. 2, содержит корпус 12, крышку 13, днище 14, направляющие элементы 15, рабочие сопла 16, патрубки 17, 18, 19, соответственно, подвода влажного пара, отвода пара и жидкости, кольцеобразную перегородку 20, компенсатор 21 объема, гидродинамическую решетку 22. Энергетическая установка работает следующим образом. В испарительном тракте 10 парового котла 1 вода нагревается до двухфазного состояния и направляется в сепаратор 6 по патрубкам 17 подвода влажного пара, далее посредством рабочих сопел 16 поток влажного пара разгоняется и закручивается в пространстве, образуемом корпусом 12, крышкой 13, компенсатором 21 объема и кольцеобразной перегородкой 20, в результате происходит сепарация жидкости из пара, которая по направляющим элементам 15, далее через отверстия кольцеобразной перегородки 20 поступает в гидродинамическую решетку 22 и далее по патрубку 19 отвода жидкости поступает в гидротурбину 7, где срабатывается часть гидродинамического напора, и далее в диффузоре 8 за счет оставшегося гидродинамического напора восстанавливается давление жидкости до давления в котле, и она возвращается в котел 1. Возможные изменения объема жидкости в сепараторе 6 компенсируются компенсатором 21 объема. Пар из сепаратора 6 с большей сухостью поступает через патрубок 18 в пароперегреватель 2, после которого направляется в паровую турбину 3, далее конденсируется в конденсаторе 4 и по системе 5 возврата конденсата возвращается в котел 1. Регулирование гидродинамического напора, а также массы теплоносителя между паровой турбиной 3 и гидротурбиной 7 осуществляется запорно-регулирующим органом 9, установленным на трубопроводе 11, соединяющем выход из диффузора 8 с вы ходом по пару сепаратора 6.