RU2453712C2

RU2453712C2 - Power facility combined-cycle plant

Info

Publication number: RU2453712C2
Application number: RU2010135094/06A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Александрович Кудинов (RU); Анатолий Александрович Кудинов; Светлана Камиловна Зиганшина (RU); Светлана Камиловна Зиганшина; Сергей Петрович Горланов (RU); Сергей Петрович Горланов
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2012-06-20
Also published as: RU2010135094A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: combined-cycle plant of a power facility comprises a gas-turbine plant, a heat-recovery boiler, a steam-turbine plant, a wasteheat exchanger for exhaust gases, a circulation water supply system. The gas-turbine plant comprises a gas turbine, a turbocompressor, a combustion chamber and a power generator. The steam-turbine plant comprises a steam turbine with a condenser, a power generator and a feed pump. The wasteheat exchanger is equipped with a condensate collector with a hydraulic lock. The circulation water supply system comprises a circulating pump, a discharge pipeline to the steam turbine condenser and the wasteheat exchanger and a drain discharge pipeline to a cooling tower, comprising a stack and a storage basin. The plant additionally includes a pipeline, which connects the wasteheat exchanger with a distribution device installed in the cooling tower stack. The distribution device comprises several circular perforated headers of alternate cross section connected to each other by means of a nozzle, for even mixing of exhaust gases with a heated atmospheric air moving in the cooling tower stack and their discharge to the atmosphere.

EFFECT: no necessity to erect and operate a flue stack, which increases plant efficiency.

1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях.The invention relates to energy and can be used at thermal power plants.

Известен аналог - парогазовая установка электростанции (см. Буров В.Д., Дорохов Е.В., Елизаров Д.П. и др. Тепловые электрические станции. М.: Издательство МЭИ, 2005. С.380), содержащая газотурбинную установку, состоящую из газовой турбины, турбокомпрессора, камеры сгорания и электрогенератора, котел-утилизатор, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины с конденсатором, электрического генератора и питательного насоса, теплообменник-утилизатор теплоты уходящих газов, снабженный конденсатосборником с гидрозатвором, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины и теплообменнику-утилизатору теплоты уходящих газов и сливной напорный трубопровод к градирне, состоящей из вытяжной башни и водосборного бассейна. Данный аналог принят за прототип.A well-known analogue is a combined cycle gas turbine plant installation (see Burov V.D., Dorokhov E.V., Elizarov D.P. and other Thermal Power Plants. M .: MEI Publishing House, 2005. P.380), containing a gas turbine installation, consisting of a gas turbine, a turbocharger, a combustion chamber and an electric generator, a waste heat boiler, a steam turbine installation consisting of a steam turbine with a condenser, an electric generator and a feed pump, a waste heat exchanger-heat exchanger equipped with a condensate collector with a water trap, a recirculation system water supply, including a circulation pump, a pressure pipe to a steam turbine condenser and a waste heat exchanger-heat exchanger, and a discharge pressure pipe to a cooling tower consisting of an exhaust tower and a drainage basin. This analogue is taken as a prototype.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известной парогазовой установки электростанции, принятой за прототип, относится то, что известная парогазовая установка электростанции обладает пониженной экономичностью, так как для отвода уходящих газов из теплообменника-утилизатора теплоты уходящих газов в атмосферу и рассеивания их в ней требуется сооружать и эксплуатировать газоотводящую дымовую трубу.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the well-known combined-cycle plant of a power plant adopted as a prototype is that the well-known combined-cycle plant of a power plant has reduced efficiency, since for the removal of flue gases from the heat exchanger-utilizer of the heat of the flue gases into the atmosphere and disperse them it requires the construction and operation of a gas chimney.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Для повышения экономичности парогазовой установки электростанции необходимо отвод уходящих газов из теплообменника-утилизатора теплоты уходящих газов в атмосферу производить через вытяжную башню градирни. Для этого предлагается в вытяжной башне градирни установить распределительное устройство, состоящее не менее чем из двух соединенных между собой патрубком кольцевых перфорированных коллекторов переменного поперечного сечения, и соединить его трубопроводом с теплообменником-утилизатором теплоты уходящих газов. Посредством распределительного устройства уходящие газы будут равномерно перемешиваться с движущимся в вытяжной башне градирни подогретым атмосферным воздухом и вместе с ним отводиться в атмосферу и рассеиваться в ней.To increase the efficiency of the combined cycle plant of a power plant, it is necessary to remove the exhaust gases from the heat exchanger-utilizer of the heat of the exhaust gases through the exhaust tower of the cooling tower. To do this, it is proposed to install a distribution device in the exhaust tower of the cooling tower, consisting of at least two interconnected annular perforated collectors of variable cross-section, and to connect it with a pipeline to a flue gas heat exchanger-heat exchanger. By means of a distribution device, the flue gases will be uniformly mixed with the heated atmospheric air moving in the exhaust tower of the cooling tower and, together with it, be discharged into the atmosphere and dispersed in it.

В этом случае на электростанции не нужно сооружать и эксплуатировать газоотводящую дымовую трубу, что повышает экономичность парогазовой установки электростанции.In this case, the power plant does not need to build and operate a gas exhaust chimney, which increases the efficiency of the combined cycle plant of the power plant.

Технический результат - повышение экономичности парогазовой установки электростанции за счет отвода уходящих газов из теплообменника-утилизатора теплоты уходящих газов в атмосферу через вытяжную башню градирни вместе с подогретым в ней атмосферным воздухом.EFFECT: increased efficiency of a combined cycle plant of a power plant by removing flue gases from a heat exchanger utilizing the heat of flue gases to the atmosphere through an exhaust tower of a cooling tower together with atmospheric air heated in it.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известная парогазовая установка электростанции содержит газотурбинную установку, состоящую из газовой турбины, турбокомпрессора, камеры сгорания и электрогенератора, котел-утилизатор, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины с конденсатором, электрического генератора и питательного насоса, теплообменник-утилизатор теплоты уходящих газов, снабженный конденсатосборником с гидрозатвором, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины и теплообменнику-утилизатору теплоты уходящих газов и сливной напорный трубопровод к градирне, состоящей из вытяжной башни и водосборного бассейна. Особенность парогазовой установки электростанции заключается в том, что парогазовая установка электростанции дополнительно снабжена трубопроводом, соединяющим теплообменник-утилизатор теплоты уходящих газов с распределительным устройством, установленным в вытяжной башне градирни и состоящим не менее чем из двух соединенных между собой патрубком кольцевых перфорированных коллекторов переменного поперечного сечения, для равномерного перемешивания уходящих газов с движущимся в вытяжной башне градирни подогретым атмосферным воздухом и отвода их в атмосферу.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the well-known combined-cycle plant of a power plant comprises a gas turbine installation consisting of a gas turbine, a turbocompressor, a combustion chamber and an electric generator, a waste heat boiler, a steam turbine installation consisting of a steam turbine with a condenser, an electric generator and a feed pump, a waste heat exchanger-heat exchanger equipped with a condensate collector with a water trap, a water recycling system including a cir ulyatsionny pump pressure line to the condenser of a steam turbine and heat-recovery heat exchanger flue gases and drain the pressure line to the tower consisting of the stack and the catchment. A specific feature of a combined cycle plant of a power plant is that the combined cycle plant of a power plant is additionally equipped with a pipeline connecting a heat exchanger-heat exhaust gas heat exchanger with a distribution device installed in the exhaust tower of the cooling tower and consisting of at least two interconnected annular perforated collectors of variable cross-section, for uniform mixing of flue gases with heated atmospheric air moving in the exhaust tower of the cooling tower home and divert them to the atmosphere.

На чертежах представлено: на фигуре 1 изображена схема парогазовой установки электростанции; на фигуре 2 - сечение А-А на фигуре 1.The drawings show: FIG. 1 shows a diagram of a combined cycle plant of a power plant; figure 2 is a section aa in figure 1.

Парогазовая установка электростанции содержит газотурбинную установку, состоящую из газовой турбины 1, турбокомпрессора 2, камеры сгорания 3 и электрогенератора 4, котел-утилизатор 5, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины 6 с конденсатором 7, электрического генератора 8 и питательного насоса 9, теплообменник-утилизатор 10 теплоты уходящих газов, снабженный конденсатосборником 11 с гидрозатвором 12, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос 13, напорный трубопровод 14 к конденсатору 7 паровой турбины 6, напорный трубопровод 15 к теплообменнику-утилизатору 10 теплоты уходящих газов и сливной напорный трубопровод 16 к градирне, состоящей из вытяжной башни 17 и водосборного бассейна 18, трубопровод 19, соединяющий теплообменник-утилизатор 10 теплоты уходящих газов с распределительным устройством, установленным в вытяжной башне 17 градирни и состоящим из двух кольцевых перфорированных коллекторов 20 переменного поперечного сечения, соединенных между собой патрубком 21.The combined cycle plant of a power plant comprises a gas turbine installation consisting of a gas turbine 1, a turbocompressor 2, a combustion chamber 3 and an electric generator 4, a waste heat boiler 5, a steam turbine installation consisting of a steam turbine 6 with a condenser 7, an electric generator 8 and a feed pump 9, a heat exchanger a waste heat boiler 10 equipped with a condensate collector 11 with a water trap 12, a water recycling system including a circulation pump 13, a pressure pipe 14 to the condenser 7 of the steam turbine 6, The pipeline 15 to the heat exchanger-utilizer 10 of the exhaust gas heat and the discharge pressure pipe 16 to the cooling tower, consisting of an exhaust tower 17 and a catchment basin 18, a pipe 19 connecting the heat exchanger-utilizer 10 of the exhaust gas heat with a switchgear installed in the exhaust tower 17 of the cooling tower and consisting of two annular perforated collectors 20 of variable cross-section, interconnected by a pipe 21.

Парогазовая установка электростанции работает следующим образом.Combined cycle power plant works as follows.

Сжатый в турбокомпрессоре 2 атмосферный воздух подается в камеру сгорания 3 для осуществления процесса горения топлива, при этом часть сжатого воздуха предназначена для охлаждения продуктов сгорания топлива. В результате сгорания топлива и смешения продуктов сгорания с избыточным воздухом образуется газовоздушная смесь, которая поступает в газовую турбину 1. В газовой турбине 1 совершается полезная работа газотурбинного цикла, которая затрачивается на привод турбокомпрессора 2 и электрогенератора 4. Отработавшая в газовой турбине 1 газовоздушная смесь поступает в котел-утилизатор 5, где генерируется пар высоких параметров, который направляется в паровую турбину 6, а уходящие газы (газовоздушная смесь) из котла-утилизатора 5 поступают в теплообменник-утилизатор 10.The atmospheric air compressed in the turbocompressor 2 is supplied to the combustion chamber 3 for carrying out the fuel combustion process, while part of the compressed air is intended for cooling the fuel combustion products. As a result of fuel combustion and mixing of the combustion products with excess air, a gas-air mixture is formed, which enters the gas turbine 1. In the gas turbine 1, the gas-turbine cycle performs useful work, which is expended on the drive of the turbocharger 2 and the electric generator 4. The gas-air mixture worked out in the gas turbine 1 enters in the waste heat boiler 5, where high-quality steam is generated, which is sent to the steam turbine 6, and the flue gases (air-gas mixture) from the waste heat boiler 5 enter the heat waste-heat exchanger 10.

В паровой турбине 6 в процессе расширения пара совершается полезная работа паротурбинного цикла, затрачиваемая на привод электрического генератора 8. Отработавший в паровой турбине 6 пар поступает в конденсатор 7, в котором конденсируется за счет охлаждения циркуляционной водой, подаваемой по напорному трубопроводу 14 циркуляционным насосом 13 из водосборного бассейна 18 градирни. Подогретая в конденсаторе 7 циркуляционная вода по сливному напорному трубопроводу 16 подается в вытяжную башню 17 градирни, где охлаждается холодным атмосферным воздухом в процессе тепло- и массообмена при непосредственном контакте с ним и стекает в водосборный бассейн 18, при этом атмосферный воздух подогревается. Конденсат отработавшего в турбине 6 пара питательным насосом 9 направляется в котел-утилизатор 5.In the steam turbine 6, during the expansion of the steam, the useful work of the steam turbine cycle is performed, which is spent on driving the electric generator 8. The steam spent in the steam turbine 6 enters the condenser 7, in which it is condensed by cooling with the circulation water supplied through the pressure pipe 14 by the circulation pump 13 of drainage basin 18 cooling towers. The circulation water heated in the condenser 7 is fed through the drain pressure pipe 16 to the exhaust tower 17 of the cooling tower, where it is cooled by cold atmospheric air during heat and mass transfer in direct contact with it and flows into the catchment basin 18, while the atmospheric air is heated. The condensate of the steam spent in the turbine 6 by the feed pump 9 is sent to the waste heat boiler 5.

Уходящие газы после котла-утилизатора 5 поступают в теплообменник-утилизатор 10, где охлаждаются до температуры ниже точки росы циркуляционной водой, подаваемой циркуляционным насосом 13 по напорному трубопроводу 15. При этом водяной пар, содержащийся в уходящих газах в перегретом состоянии, конденсируется. Конденсат водяных паров, выделяющийся из уходящих газов в процессе их охлаждения ниже точки росы, стекает в конденсатосборник 11 и через гидрозатвор 12 направляется в бак чистых стоков (не показан). Уходящие газы после теплообменника-утилизатора 10 теплоты уходящих газов по трубопроводу 19 подаются в распределительное устройство, установленное в вытяжной башне 17 градирни и состоящее из двух кольцевых перфорированных коллекторов 20 переменного поперечного сечения, соединенных между собой патрубком 21. Посредством распределительного устройства уходящие газы равномерно перемешиваются с движущимся в вытяжной башне градирни подогретым атмосферным воздухом и вместе с ним отводятся в атмосферу и рассеиваются в ней.The flue gases after the waste heat boiler 5 enter the heat exchanger-heat exchanger 10, where they are cooled to a temperature below the dew point by the circulation water supplied by the circulation pump 13 via the pressure pipe 15. In this case, the water vapor contained in the flue gases in an overheated state condenses. Condensate of water vapor released from the exhaust gases during their cooling below the dew point flows into the condensate collector 11 and is sent through a water trap 12 to the clean wastewater tank (not shown). The flue gases after the heat exchanger-heat exchanger 10, the heat of the flue gases through a pipe 19 is fed to a switchgear installed in the exhaust tower 17 of the tower and consisting of two annular perforated collectors 20 of variable cross-section, interconnected by a pipe 21. By means of a distributor, the flue gases are uniformly mixed with heated atmospheric air moving in the exhaust tower of the tower and with it are discharged into the atmosphere and dispersed in it.

Таким образом, в заявленном решении уходящие газы после теплообменника-утилизатора теплоты уходящих газов по трубопроводу направляются в распределительное устройство, установленное в вытяжной башне градирни и состоящее из двух соединенных между собой патрубком кольцевых перфорированных коллекторов переменного поперечного сечения, перемешиваются с движущимся в вытяжной башне градирни подогретым атмосферным воздухом и вместе с ним отводятся в атмосферу и рассеиваются в ней, что позволяет исключить из схемы газоотводящую дымовую трубу и, тем самым, повысить экономичность парогазовой установки электростанции.Thus, in the claimed solution, the exhaust gases after the heat exchanger-utilizer of the heat of the exhaust gases are piped to the switchgear installed in the exhaust tower of the cooling tower and consisting of two annular perforated collectors of variable cross-section connected to each other, mixed with the heated moving in the exhaust tower of the tower atmospheric air and together with it are discharged into the atmosphere and scattered in it, which allows to exclude from the circuit a flue exhaust pipe bu and, thereby, increase the efficiency of the combined cycle plant of the power plant.

Claims

Combined cycle gas turbine unit of a power plant comprising a gas turbine unit consisting of a gas turbine, a turbocompressor, a combustion chamber and an electric generator, a waste heat boiler, a steam turbine unit consisting of a steam turbine with a condenser, an electric generator and a feed pump, a waste heat exchanger-heat exchanger equipped with a condensate collector with a water seal, a water recycling system, including a circulation pump, a pressure pipe to the steam turbine condenser and a heat exchanger the flue gas heat exchanger and the discharge pressure pipe to the cooling tower, consisting of an exhaust tower and a catchment basin, characterized in that the combined-cycle plant of the power plant is additionally equipped with a pipeline connecting the flue gas heat exchanger-heat exchanger with a distribution device installed in the exhaust tower of the cooling tower and consisting of at least than from two interconnected annular perforated manifolds of variable cross section, for uniform mixing leaving their gases with heated atmospheric air moving in the exhaust tower of the cooling tower and their discharge into the atmosphere.