Спосіб регулювання і живлення електростанції та, власне, електростанція

Реферат: Предметом винаходу є спосіб регулювання і живлення електростанції, зокрема вугільної електростанції, що містить парову турбіну, з'єднану з турбогенератором. Спосіб полягає в тому, що в періоди низького енергоспоживання потужність передають з вала турбіни на компресор, а стиснене в компресорі повітря перекачують компресорами подальшого стискання до резервуарів термінала стисненого повітря, доки в них не буде досягнуто тиску, який приблизно дорівнює тиску пари, що подають на лопатки парової турбіни. При збільшенні енергоспоживання стиснене повітря з резервуарів подають через сопла на лопатки турбіни разом з перегрітою парою, виробленою в паровому котлі. Предметом винаходу є також система збирання стисненого повітря і його подачі в турбіну. UA 111089 C2 (12) UA 111089 C2 UA 111089 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Предметом даного винаходу є спосіб регулювання та живлення електростанції, зокрема, вугільної електростанції та система регулювання та живлення електростанції, зокрема, вугільні електростанції. В даній галузі техніки відомі установки насосного типу для акумулювання енергії, в яких електрична енергія перетворюється на потенціальну гравітаційну енергію шляхом перекачування води з низько розташованого резервуара до резервуара, розташованого на підвищенні, в періоди надлишкового виробництва електроенергії, коли її виробництво перевищує енергоспоживання. Цей надлишок енергії, який повинен зберігатися протягом ночі, було б назавжди втрачено, якби він не був утилізований установками насосного типу для зберігання енергії у формі гравітаційної потенціальної енергії води. Спосіб регулювання та живлення електростанції, зокрема, вугільної електростанції, які складаються з парової турбіни, з'єднаної з турбогенератором, згідно з даним винаходом полягає в тому, що в періоди низького енергоспоживання надлишок потужності передають через спеціально під'єднуваний електроредуктор або муфту на повітряний компресор. Стиснене повітря, отримане за рахунок такого надлишку енергії, перекачують до резервуарів терміналу стисненого повітря, що згодом стискається компресорами для подальшого стискання, і передають до подальших резервуарів, аж доки не буде досягнуто високого тиску, скажімо, тиску, близького до тиску пари, що надходить до турбіни. В періоди підвищеного енергоспоживання стиснене повітря подають через сопла на напрямні лопатки щонайменше одного турбінного ступеня або сегмента разом із парою, що виробляється в котлі. Залежно від енергоспоживання, кількість повітря, що подається, регулюють з використанням електроннокерованого дросельного клапана, з'єднаного з системою запису рівня енергоспоживання. Водночас, стиснене повітря подають з терміналу в топочну камеру парового котла. Крім того, резервуари терміналу стисненого повітря з'єднані з компресорами, під'єднаними до турбін вітрової ферми, а отримане таким чином стиснене повітря зберігають для використання в періоди пікового споживання електроенергії. В разі, коли електростанція розташована неподалік від водотоків або проточних водосховищ, резервуари терміналу є сенс заповнювати повітрям, що надходить від компресорів, які живляться енергією, виробленою гідротурбінами. Частка пари, що використовують для обертання турбіни, зменшується залежно від кількості нагромадженого стисненого повітря та кількості стисненого повітря, що надходить із зовнішніх джерел, аж до повної заміни пари стисненим повітрям. Предметом даного винаходу є також система для регулювання і живлення електростанції. Система для регулювання і живлення електростанції полягає в тому, що вал багатоступеневої паро-повітряної турбіни з'єднаний з допомогою електромагнітної муфти або електроредуктора з компресорами, вихідні патрубки яких з'єднані через зворотні клапани з проміжними резервуарами стисненого повітря, які входять до складу терміналу стисненого повітря електростанції. Ці резервуари оснащені датчиками тиску і з'єднані між собою трубопроводами, в яких встановлені зворотні клапани і компресори. Кінцевий резервуар стисненого повітря з'єднаний за допомогою трубопроводу, оснащеного дросельним клапаном, з соплами, що встановлюються в кожному сегменті або ступені стиснення турбіни. З'єднувальні трубопроводи компресора, дросельні клапани, датчики тиску в резервуарах, електромагнітна муфта або електроредуктор з'єднані з електронною системою управління турбіною, яка регулює подачу пари та стисненого повітря на турбіну залежно від рівня споживання електроенергії. Бажано, щоб до резервуарів терміналу стисненого повітря був під'єднаний як мінімум один компресор, з'єднаний з вітровою турбіною. Бажано, щоб до резервуарів терміналу був під'єднаний як мінімум, один компресор, з'єднаний з гідротурбіною, встановленою у природному водотоці. Крім того, резервуари терміналу обладнуються патрубками з клапанами для під'єднайня пересувних резервуарів стисненого повітря на автомобілях. Спосіб за даним винаходом дає змогу нагромаджувати енергію в періоди надлишкового виробництва енергії на тих електростанціях, де немає природних умов для створення двох водних резервуарів, розташованих неподалік один від одного на різній висоті. Цей спосіб характеризується високою ефективністю і за умов зручного розташування робить зайвим постачання палива на електростанцію, оскільки на турбіну може подаватися стиснене повітря, вироблене з використанням енергії води і вітру. ПРИКЛАД За появи надлишкової енергії головний компресор під'єднують до валу відбору потужності турбіни, а стиснене в ньому повітря надходить до одного з позаповнених на той момент резервуарів терміналу стисненого повітря. Далі з допомогою компресорів подальшого 1 UA 111089 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 стискання стиснене повітря перекачують до подальших резервуарів, в яких воно накопичується з поступовим підвищенням тиску. В кінцевому резервуарі, з якого повітря подають до електростанції, його тиск приблизно дорівнює тиску пари, що подають на лопатки турбіни. При збільшенні енергоспоживання основний компресор автоматично від'єднується. Інші компресори, встановлені., між повітряними резервуарами, накачують повітря в резервуари терміналу доки за показниками датчиків тиску не буде досягнуто заданого тиску. У разі підвищення енергоспоживання в момент, коли нагромаджено достатній обсяг стисненого повітря, це стиснене повітря подають в сопла, встановлені на щонайменше одному ступені турбіни, доки енергоспоживання не спаде, або тиск в кінцевому резервуарі терміналу не зменшиться. Залежно від навантаження на турбіну, кількість сопел, в які подають стиснене повітря, може зменшуватись або збільшуватись. Згадані резервуари терміналу стисненого повітря також з'єднані з компресорами, під'єднаними до вітрової турбіни. Повітря стискається в кожному подальшому резервуарі аж доки не буде досягнуто номінального тиску пари, що подають в турбіну. У разі, якщо кількість повітря, що подають до терміналу стисненого повітря, перевищує кількість, необхідну для роботи парової турбіни, подачу пари перекривають і турбіна працює лише на стисненому повітрі. У разі, якщо подача стисненого повітря стабільна, котел вимикають. Система відповідно до даного винаходу показана на фігурі, де зображено діаграму зв'язків між елементами системи. Вал багатоступеневої паро-повітряної турбіни 1, який приводить у рух турбогенератор 2, з'єднаний з допомогою електромагнітної муфти 3 з компресором 4, вихідний патрубок 5 якого з'єднаний через зворотний клапан 6 з проміжним резервуаром стисненого повітря 7, який входить до складу терміналу стисненого повітря 8 електростанції. Резервуари стисненого повітря 7, 9 та 9а з'єднані між собою трубопроводами 10, які оснащені компресорами 11 і зворотними клапанами 12. Живильний резервуар 9а з'єднаний з трубопроводом 13, оснащеним електромагнітним дросельним клапаном 14, який подає стиснене повітря через сопла на напрямні лопатки відповідних ступенів паро-повітряної турбіни 1. В резервуарах 7, 9 та 9а встановлені датчики тиску 15. Один з резервуарів стисненого повітря 9 з'єднаний трубопроводом 16, оснащеним зворотнім клапаном 17, з компресором 18, який під'єднаний до вітрової турбіни 19, встановленої у вежі 20. Також до резервуару стисненого повітря 9, трубопроводом 21, оснащеним зворотним клапаном 22, під'єднаний компресор 23, з'єднаний з гідротурбіною, яка встановлюється на платформі 25, закріпленій на якорі у водотоці. Крім того, резервуари 9 терміналу 8 оснащені штуцерами 26 для під'єднання пересувних резервуарів стисненого повітря на автомобілі. Пароповітряна турбіна 1 з'єднана паровим колектором 27 з випарником котла високого тиску 28. Між котлом 28 і турбіною 1 встановлено електромагнітний дросельний клапан 29. Топочна камера котла 28 має трубопровід подачі повітря 30, з'єднаний з резервуаром стисненого повітря 9а терміналу стисненого повітря 8 і оснащений дросельним клапаном 31. Електромагнітна муфта 3, компресори 4 та 11, дросельні клапани 14, 29 і З 1, та датчики 15 з'єднані з центральною системою контролю 32, яка входить до складу системи запису рівня енергоспоживання турбогенератора 2. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 55 1. Спосіб регулювання і живлення електростанції, зокрема вугільної електростанції з паровою турбіною, з'єднаною з турбогенератором, який відрізняється тим, що в періоди низького енергоспоживання енергія передається з вала турбіни через спеціально під'єднувану муфту на щонайменше один повітряний компресор, а стиснене в ньому повітря надходить до резервуарів термінала стисненого повітря, після чого повітря перекачують далі в подальші резервуари, доки не буде досягнуто тиску, наближеного до тиску пари, що подають на лопатки турбіни, при цьому при підвищенні рівня енергоспоживання стиснене повітря подають через сопла на лопатки щонайменше одного ступеня турбіни одночасно із парою, виробленою в котлі, а обсяг повітря для подачі регулюють за допомогою дросельного клапана, керованого електронною схемою, з'єднаною з системою запису рівня енергоспоживання. 2. Спосіб регулювання і живлення електростанції за п. 1, який відрізняється тим, що до резервуара термінала стисненого повітря під'єднують щонайменше один компресор, з'єднаний з вітровою турбіною. 3. Спосіб регулювання і живлення електростанції за п. 1, який відрізняється тим, що до резервуара термінала стисненого повітря під'єднують щонайменше один компресор, з'єднаний з гідротурбіною. 2 UA 111089 C2 5 10 15 20 4. Спосіб регулювання і живлення електростанції за п. 1, який відрізняється тим, що стиснене повітря подають зі згаданого термінала в топкову камеру котла. 5. Система для регулювання і живлення електростанції, зокрема вугільної електростанції, яка містить парову турбіну, з'єднану з турбогенератором, яка відрізняється тим, що вал багатоступеневої пароповітряної турбіни (1) з'єднаний за допомогою електромагнітної муфти (3) з компресором (4), вихідний патрубок (5) якого з'єднаний через зворотний клапан (6) з проміжним резервуаром стисненого повітря (7), який входить до складу термінала стисненого повітря (8), який складається з резервуарів (7), (9) та (9а), з'єднаних між собою трубопроводами, оснащеними компресорами (11) і зворотними клапанами (12), при цьому резервуар (9а) з'єднаний трубопроводом (13), оснащеним дросельним клапаном (14), з входом сопел, встановлених в паровій турбіні (1), і крім того, кожний пристрій системи регулювання витрати повітря під'єднаний до системи автоматичного управління. 6. Система для регулювання і живлення електростанції за п. 4, яка відрізняється тим, що до резервуарів (9) термінала (8) під'єднують щонайменше один компресор (18), з'єднаний з вітровими турбінами (19). 7. Система для регулювання і живлення електростанції за п. 4, яка відрізняється тим, що до резервуарів (9) термінала (8) під'єднують компресор (23), з'єднаний з гідротурбіною (24). 8. Система для регулювання і живлення електростанції за п. 4, яка відрізняється тим, що резервуари (9) оснащені патрубками (26) для під'єднання пересувних резервуарів на автомобілях. 3 UA 111089 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4