Способ повышения коэффициента полезного действия электростанции и устройство для его осуществления

Способ повышения коэффициента полезного действия электростанции и устройство для его осуществления

Реферат

 

Изобретение касается способа повышения КПД электростанции, работающей при сжигании горючих ископаемых, при котором воздух для сжигания топлива подогревают и передают часть тепла, содержащегося в дымовом газе и/или подогретом воздухе для сжигания топлива, в байпасе для подачи воздуха на технологическую среду. Чтобы добиться дальнейшего повышения КПД, воздух для сжигания топлива перед поступлением в воздухоподогреватель подогревают с помощью технологической среды с низким давлением и подведенное таким образом к воздуху для сжигания топлива тепло отбирают из направленного через байпас к воздухоподогревателю дымового газа или рециркулирующего воздуха для сжигания топлива для нагревания находящейся под более высоким давлением технологической среды. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение касается способа для повышения коэффициента полезного действия электространции, работающей при сжигании горючих ископаемых, при котором воздух для сжигания топлива подогревают путем возврата части содержащего в дымовом газе тепла и передают часть тепла, содержащегося в дымовом газе и/или в подогретом воздухе для сжигания топлива, в байпасе для подогрева воздуха на технологическую среду, и устройства для его осуществления.

В работающих, благодаря сжиганию горючих ископаемых, электростанциях принято подогревать подаваемый к парогенератору воздух для сжигания топлива благодаря тому, что возвращается часть содержащегося в дымовом газе парогенератора тепла. Этот возврат осуществляется с помощью рекуперативных или регенеративных теплопередатчиков, например, в форме трубчатых или пластинчатых теплопередатчиков или приводимых во вращение воздухоподогревателей. Благодаря частичному использованию содержащегося в дымовых газах тепла для подогрева воздуха для сжигания топлива осуществляется повышение коэффициента полезного действия электростанции.

Дополнительно к этому подогреву воздуха для сжигания топлива известно направление части дымового газа через байпас для подогрева воздуха для сжигания топлива и передача содержащего в этой части дымового газа полезного тепла на технологическую среду, например, путем нагревания питательной воды или производства пара, который или применяется для внешнего использования, или подается для использования в процессе работы электростанции (патент ФРГ 4222811, МКИ F 22 D 1(02).

Исходя из этого известного уровня техники в основе изобретения лежит задача усовершенствования известного способа и устройства для повышения коэффициента полезного действия работающей благодаря сжиганию горючих ископаемых электростанции таким образом, чтобы получалось дополнительное повышение коэффициента полезного действия.

Поставленная задача решается тем, что в способе повышения коэффициента полезного действия электростанции, работающей при сжигании горючих ископаемых, при котором воздух для сжигания топлива подогревают путем возврата части содержащегося в дымовом газе тепла и передают часть тепла, содержащегося в дымовом газе и/или в подогретом воздухе для сжигания топлива, в байпасе для подогрева воздуха на технологическую среду, согласно изобретению воздух для сжигания топлива перед поступлением в воздухоподогреватель (4) подогревают с помощью технологической среды с низким давлением и что подведенное таким образом к воздуху для сжигания топлива тепло отбирают из направленного через байпас (6, 6a) к воздухоподогревателю (4) дымового газа или рециркулирующего воздуха для сжигания топлива для нагревания находящейся под более высоким давлением технологической среды.

В способе согласно изобретению с помощью теплопередатчика (7, 7a) высокого давления питательной воде высокого давления или пару высокого давления отдают количество тепла (Q₂), соответствующее количеству тепла (Q₁), подведенному через подогреватель (5) низкого давления.

В способе согласно изобретению с помощью байпаса (6 или 6a) обводят ступень/ступени подогрева воздуха для сжигания топлива, расположенную/расположенные в зоне высоких температур.

В устройстве для осуществления способа согласно изобретению на воздушной стороне перед подогревателем (4) воздуха для сжигания топлива расположен по меньшей мере один нагретый с помощью питательной воды низкого давления или пара низкого давления подогреватель (5) низкого давления, а в байпасе (6, 6a) к подогревателю (4) воздуха для сжигания топлива расположен по меньшей мере один теплопередатчик (7, 7a) высокого давления.

В устройстве согласно изобретению подогреватель (4) воздуха для сжигания топлива выполнен многоступенчатым.

Так как техническая работоспособность (эксергия) количества тепла, переданного из направленного по байпасу к воздухоподогревателю дымового газа или рециркулирующего воздуха для сжигания топлива на находящуюся под более высоким давлением технологическую среду, вследствие более высокого уровня давления выше, чем техническая работоспособность примерно одинакового или лишь незначительно большего количества тепла, которое из находящейся под более низким давлением рабочей среды прежде было передано воздуху для сжигания топлива перед воздухоподогревателем, только благодаря этому предложению в соответствии с изобретением получается повышение общего коэффициента полезного действия электростанции примерно от 0,5 до 1%, т.е. увеличение электрической мощности электростанции примерно на 1 - 2%. Использование различных эксергий, с одной стороны количества тепла, отобранного для подогрева воздуха для сжигания топлива из технологической среды, а, с другой стороны, количества тепла, возвращенного из направляемого по байпасу к воздухоподогревателю дымового газа, или рециркулирующего по байпасу к воздухоподогревателю воздуха для сжигания топлива, приводит в соответствии с изобретением к значительному повышению коэффициента полезного действия.

Ниже изобретение пояснено с помощью чертежа, на котором представлена блок-схема примера выполнения.

Блок-схема показывает парогенератор 1, к которому по каналу 2 подается воздух для сжигания топлива и из которого по каналу 3 отводится дымовой газ.

Чтобы использовать часть содержащегося в дымовом газе тепла для подогрева воздуха для сжигания топлива, предусмотрен подогреватель 4 воздуха для сжигания топлива, который может быть выполнен в виде рекуперативного или регенеративного теплопередатчика. Кроме того в канале 2 для подачи воздуха для сжигания топлива расположен подогреватель 5 низкого давления. Этот подогреватель 5 низкого давления нагревается или с помощью теплой питательной воды, или с помощью пара низкого давления, чтобы поступающий по каналу 2 с температурой от 30 до 40^oC воздух для сжигания топлива нагревать до температуры от 80 до 150^oC, прежде чем воздух для сжигания топлива поступит в подогреватель 4. Используемая для нагревания подогревателя 5 воздуха для сжигания топлива питательная вода находится под давлением от 5 до 30 бар; если для нагревания подогревателя 5 воздуха для сжигания топлива используется пар низкого давления, то он находится под давлением от 1 до 10 бар.

В подогревателе 4 воздуха для сжигания топлива с помощью выходящего из парогенератора 1 с температурой от 350 до 250^oC дымового газа нагревается до температуры от 250 до 350^oC, с которой воздух для сжигания топлива поступает в парогенератор 1.

Так как введенное с низким уровнем давления с помощью подогревателя 5 низкого давления в воздух для сжигания топлива количество тепла Q₁ на более высоком уровне давления должно выделяться из дымового газа, параллельно с каналом 3 для дымового газа предусмотрен байпас 6 обходящий подогреватель 4 воздуха для сжигания топлива, в котором расположен теплопередатчик 7 высокого давления. С помощью этого байпаса 6 часть дымового газа направляется мимо подогревателя 4 воздуха для сжигания топлива. Количество этой части дымового газа подобрано так, чтобы из дымового газа в теплопередатчике 7 высокого давления отводилось количество тепла Q₂, которое теоретически по величине равно, однако по причине неизбежных потерь коэффициента полезного действия незначительно меньше, чем количество тепла Q₁, которое подается в воздух для сжигания топлива с помощью подогревателя 5 низкого давления. Передача этого количества тепла Q₂ осуществляется в теплопередатчике 7 высокого давления на находящуюся под значительно более высоким давлением технологическую среду, например, на питательную воду с давлением 252 бар и/или на пар высокого давления с давлением от 2 до 40 бар.

Пример выполнения показывает другой теплопередатчик высокого давления 7a, который расположен в байпасе 6a для подогревателя 4 воздуха для сжигания топлива и который обогревается с помощью рециркулирующего воздуха для сжигания топлива, циркулирующий через рециркуляционный компрессор 8. Этот теплопередатчик высокого давления 7a может быть установлен дополнительно или альтернативно к теплопередатчику 7 высокого давления и точно также, как и первый предназначен для возврата количества тепла Q_2a на более высоком уровне давления. Оба теплопередатчика 7, 7a высокого давления могут быть выполнены одноступенчатыми или многоступенчатыми.

Благодаря возврату части содержащегося в дымовом газе тепла с помощью подогревателя 4 воздуха для сжигания топлива и количества Q₂ с помощью теплопередатчика 7 высокого давления на выходе канала 3 для дымового газа получаются температуры дымового газа между 180 и 110^oC.

Так как работоспособность (эксергия) количества тепла Q₂, отобранного из частичного потока дымового газа и теплопередатчике 7 высокого давления, или количества тепла Q_2a, отобранного из рециркулирующего воздуха для сжигания топлива в подогревателе 7a высокого давления, больше, чем эксергия количества тепла Q₁, поданного в воздух для сжигания топлива в подогревателе низкого давления 5, с помощью представленного на блок-схеме устройства достигается повышение общего коэффициента полезного действия электростанции примерно от 0,5 до 1%. Вырабатываемая с помощью описанного устройства электрическая мощность электростанции возрастает благодаря этому примерно на 1 - 2%, а именно, только благодаря использованию разности в эксергии между возвращенным при высоком уровне давления количеством тепла Q₂ или Q_2a и подведенным при низком уровне давления количеством тепла Q₁.

Перечень условных обозначений 1 парогенератор 2 канал для подачи воздуха для сжигания топлива 3 канал для дымового газа 4 подогреватель воздуха для сжигания топлива 5 подогреватель низкого давления 6 байпас 6a байпас 7 теплопередатчик высокого давления 7a теплопередатчик высокого давления 8 рециркуляционный компрессор Q₁ проведенное количество тепла Q₂ возвращенное количество тепла Q_2a возвращенное количество теплаь

Формула изобретения

1. Способ повышения коэффициента полезного действия электростанции, работающей при сжигании горючих ископаемых, при котором воздух для сжигания топлива подогревают путем возврата части содержащегося в дымовом газе тепла и передают часть тепла, содержащегося в дымовом газе и/или подогретом воздухе для сжигания топлива, в байпасе для подогрева воздуха на технологическую среду, отличающийся тем, что воздух для сжигания топлива перед поступлением в воздухоподогреватель (4) подогревают с помощью технологической среды с низким давлением и что подведенное таким образом к воздуху для сжигания топлива тепло отбирают из направленного через байпас (6, 6а) к воздухоподогревателю (4) дымового газа или рециркулирующего воздуха для сжигания топлива для нагревания находящейся под более высоким давлением технологической среды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что с помощью теплопередатчика (7, 7а) высокого давления питательной воде высокого давления или пару высокого давления отдают количество тепла (Q₂), соответствующее количеству тепла (Q₁), подведенному через подогреватель (5) низкого давления.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что с помощью байпаса (6 или 6а) обводят ступень/ступени подогрева воздуха для сжигания топлива, расположенную/расположенные в зоне высоких температур.

4. Устройство для осуществления способа по п.1, отличающееся тем, что на воздушной стороне перед подогревателем (4) воздуха для сжигания топлива расположен по меньшей мере один нагретый с помощью питательной воды низкого давления или пара низкого давления подогреватель (5) низкого давления, а в байпасе (6, 6а) к подогревателю (4) воздуха для сжигания топлива расположен по меньшей мере один теплопередатчик (7, 7а) высокого давления.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что подогреватель (4) воздуха для сжигания топлива выполнен многоступенчатым.

РИСУНКИ

Рисунок 1