RU47442U1

RU47442U1 - STEAM INSTALLATION

Info

Publication number: RU47442U1
Application number: RU2005111386/22U
Authority: RU
Inventors: А.Н. Киченков
Original assignee: Киченков Александр Николаевич
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2005-04-18
Publication date: 2005-08-27

Abstract

Полезная модель относится к тепловым установкам, в частности, к паросиловым установкам. Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности цикла паросиловой установки. Это достигается тем, что паровой двигатель через паропровод последовательно соединен с отделителем жидкости, с компрессором первой ступени, с конденсатором-испарителем, с компрессором второй ступени, с дополнительным конденсатором-испарителем, с насосом и с паровым котлом, кроме того, параллельно паропроводу отделитель жидкости дополнительно соединен через трубопровод с насосом, с конденсаторами-испарителями и с паровым котлом, при этом для увеличения термического КПД цикла число ступеней сжатия может быть увеличено. Таким образом, вся теплота из парового двигателя поступает в паровой котел, при этом на привод компрессора затрачивается примерно 45% мощности турбины, поэтому эффективный КПД паросиловой установки может быть повышен.The utility model relates to thermal installations, in particular, to steam-powered installations. The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of the cycle of the steam power plant. This is achieved by the fact that the steam engine through the steam line is connected in series with the liquid separator, with the compressor of the first stage, with the condenser-evaporator, with the compressor of the second stage, with the additional condenser-evaporator, with the pump and the steam boiler, in addition, the liquid separator is parallel to the steam line additionally connected through a pipeline to a pump, with condensers-evaporators and with a steam boiler, while to increase the thermal efficiency of the cycle, the number of compression stages can be increased. Thus, all the heat from the steam engine enters the steam boiler, while about 45% of the turbine power is expended on the compressor drive, therefore, the effective efficiency of the steam power plant can be increased.

Description

Полезная модель относится к тепловым установкам, в частности, к паросиловым установкам.The utility model relates to thermal installations, in particular, to steam-powered installations.

Известна паросиловая установка, в которой осуществляется цикл Ренкина с перегретым паром, содержащая паровой котел, перегреватель, паровой двигатель, электрогенератор, конденсатор и питательный насос (см., например, в книге В.А.Кузовлев. Техническая термодинамика и основы теплопередачи. Москва, Высшая школа, 1983, стр.210-213).A steam-powered installation is known in which a Rankine cycle with superheated steam is carried out, containing a steam boiler, superheater, steam engine, electric generator, condenser and feed pump (see, for example, in the book of V. A. Kuzovlev. Technical thermodynamics and heat transfer basics. Moscow, Higher School, 1983, pp. 210-213).

Однако даже самые лучшие паротурбинные установки превращают в полезную работу только до 42% подводимой теплоты, а потери в конденсаторе при этом составляют до 70%.However, even the best steam turbine plants turn into useful work only up to 42% of the supplied heat, and the losses in the condenser in this case amount to 70%.

Известна также теплофикационная установка, содержащая паровой котел, перегреватель, паровую турбину, электрогенератор, подогреватель-теплообменник и питательный насос (см., например, в книге В.А.Кирилин, В.В.Сычев, А.Е.Шейндлин Техническая термодинамика. Москва, Энергоатомиздат, 1983 г, стр.323-325).Also known is a cogeneration plant containing a steam boiler, superheater, steam turbine, electric generator, heater-heat exchanger and feed pump (see, for example, in the book of V.A. Kirilin, V.V. Sychev, A.E. Sheindlin Technical Thermodynamics. Moscow, Energoatomizdat, 1983, pp. 323-325).

Недостатком теплофикационной установки является то, что летом нельзя полезно использовать теплоту для отопления зданий.The disadvantage of the heating installation is that in summer it is impossible to use heat for heating buildings.

Ближайшим аналогом, принятым за прототип, является паросиловая установка, в которой осуществляется цикл Карно на влажном паре, содержащая паровой котел, паровой двигатель, электрогенератор, конденсатор-теплообменник и компрессор (см., например, в книге В.А.Кирилин, В.В.Сычев, А.Е.Шейндлин. Техническая термодинамика. Москва, Энергоатомиздат, 1983 г, стр.293-295).The closest analogue adopted for the prototype is a steam power plant, in which the Carnot cycle is carried out on wet steam, containing a steam boiler, a steam engine, an electric generator, a condenser-heat exchanger and a compressor (see, for example, in the book of V.A. Kirilin, V. V. Sychev, AE Sheindlin, Technical Thermodynamics, Moscow, Energoatomizdat, 1983, pp. 293-295).

Однако условия работы на влажном паре проточных частей турбин и компрессоров оказываются тяжелыми. Вследствие этого внутренние абсолютные КПД циклов Карно и Ренкина будут примерно одинаковыми. При этом компрессор для сжатия пара с большими давлениями и большими объемами представляет собой весьма громоздкое, неудобное в эксплуатации устройство, на привод которого затрачивается чрезмерно большая энергия. По этим причинам цикл Карно, осуществляемый на влажном паре, не нашел практического применения.However, working conditions on a wet pair of flowing parts of turbines and compressors are difficult. As a result, the internal absolute efficiency of the Carnot and Rankine cycles will be approximately the same. Moreover, a compressor for compressing steam with high pressures and large volumes is a very bulky, inconvenient to use device, the drive of which consumes excessively large energy. For these reasons, the Carnot cycle, carried out on wet steam, has not found practical application.

Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности цикла паросиловой установки.The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of the cycle of the steam power plant.

Это достигается тем, что паровой двигатель через паропровод последовательно соединен с отделителем жидкости, с компрессором первой ступени, с конденсатором-испарителем, с компрессором второй ступени, с дополнительным конденсатором-испарителем, с насосом и с паровым котлом, кроме того, параллельно паропроводу отделитель жидкости дополнительно соединен через трубопровод с насосом, с конденсаторами-испарителями и с паровым котлом, при этом для увеличения термического КПД цикла число ступеней сжатия может быть увеличено.This is achieved by the fact that the steam engine through the steam line is connected in series with the liquid separator, with the compressor of the first stage, with the condenser-evaporator, with the compressor of the second stage, with the additional condenser-evaporator, with the pump and the steam boiler, in addition, the liquid separator is parallel to the steam line additionally connected through a pipeline to a pump, with condensers-evaporators and with a steam boiler, while to increase the thermal efficiency of the cycle, the number of compression stages can be increased.

На фиг.1 представлена схема паросиловой установки.Figure 1 presents a diagram of a steam power installation.

Паросиловая установка содержит паровой котел 1, связанный последовательно через паропровод 2 с паровым двигателем 3, с отделителем жидкости 4, с компрессором первой ступени 5, с конденсатором-испарителем 6, с компрессором второй ступени 7, с дополнительным конденсатором-испарителем 8, с насосом 9 и вновь с паровым котлом 1. Кроме того параллельно паропроводу 2 отделитель жидкости 4 дополнительно соединен через трубопровод 10 с насосом 11, с конденсаторами-испарителями 6 и 8 и с паровым котлом 1, и цикл замыкается. При этом вал парового двигателя 3 связан с валом электрогенератора 12.The steam-powered installation contains a steam boiler 1 connected in series through a steam line 2 with a steam engine 3, with a liquid separator 4, with a compressor of the first stage 5, with a condenser-evaporator 6, with a compressor of the second stage 7, with an additional condenser-evaporator 8, with a pump 9 and again with the steam boiler 1. In addition, in parallel to the steam line 2, the liquid separator 4 is additionally connected through the pipe 10 to the pump 11, with condenser-evaporators 6 and 8 and to the steam boiler 1, and the cycle closes. While the shaft of the steam engine 3 is connected with the shaft of the generator 12.

Паросиловая установка работает следующим образом. Влажный пар, имеющий начальные параметры: давление p₁=20 МПа, температуру T₁=367°C и плотность p₁=170,9 кг/м³, из парового котла 1 по паропроводу 2 подают в паровой двигатель 3, где пар частично конденсируется и адиабатно расширяется, вырабатывая электроэнергию с помощью электрогенератора 12, вал которого соединен с валом парового двигателя 3. При адиабатном расширении влажного пара в 32 раза и показателе адиабаты 1,28-1,3, давление и плотность пара на выходе из парового двигателя будут примерно в 100-150 раз меньше, чем в котле и составят р₂=0,2 МПа, р₂=1,13 кг/м³ при Т₂=120°С, то есть масса воды на выходе из парового двигателя будет примерно в четыре раза больше массы пара. Затем пар и воду в одном потоке направляют в отделитель жидкости 4, где поток разделяют на пар и воду. Далее пар сжимают компрессором первой ступени 5 и нагнетают в конденсатор-испаритель 6. На выходе из компрессора первой ступени 5 пар имеет давление 0,85 МПа при Steam power installation works as follows. Wet steam having initial parameters: pressure p ₁ = 20 MPa, temperature T ₁ = 367 ° C and density p ₁ = 170.9 kg / m ³ , is supplied from steam boiler 1 through steam line 2 to steam engine 3, where the steam is partially it condenses and expands adiabatically, generating electricity using an electric generator 12, the shaft of which is connected to the shaft of the steam engine 3. With adiabatic expansion of wet steam by 32 times and an adiabatic index of 1.28-1.3, the pressure and density of the steam at the outlet of the steam engine will be approximately 100-150 times less than in the boiler and will make p ₂ = 0.2 MPa, p ₂ = 1.13 kg / m ³ at T ₂ = 120 ° C, that is, the mass of water at the outlet of the steam engine will be approximately four times the mass of steam. Then the steam and water in one stream are sent to the liquid separator 4, where the stream is divided into steam and water. Next, the steam is compressed by the compressor of the first stage 5 and pumped into the condenser-evaporator 6. At the outlet of the compressor of the first stage 5, the steam has a pressure of 0.85 MPa at

температуре 300°С и степени сжатия ε=3. Затем пар сжимается компрессором второй ступени 7 и нагнетается в дополнительный конденсатор-испаритель 8. Там пар полностью конденсируется при постоянном давлении и насосом 9 с одновременным повышением давления перемещается в котел 1. На выходе из компрессора второй ступени 7 пар имеет давление примерно Р₃=3,4 МПа, при температуре Т₃=350°С и степени сжатия ε=3. Воду из отделителя жидкости 4 нагнетают насосом 11 по трубопроводу 10 в конденсатор-испаритель бив дополнительный конденсатор-испаритель 8 с одновременным повышением давления. Из дополнительного конденсатора-испарителя ее подают в паровой котел. При этом для увеличения термического КПД цикла, число ступеней сжатия может быть увеличено.temperature 300 ° С and compression ratio ε = 3. Then the steam is compressed by the compressor of the second stage 7 and pumped into an additional condenser-evaporator 8. There the steam completely condenses at constant pressure and, with a simultaneous increase in pressure, moves to the boiler 1. At the outlet of the compressor of the second stage 7, the steam has a pressure of approximately P ₃ = 3 , 4 MPa, at a temperature of T ₃ = 350 ° C and compression ratio ε = 3. Water from the liquid separator 4 is pumped by a pump 11 through a pipe 10 into a condenser-evaporator, by adding an additional condenser-evaporator 8 with a simultaneous increase in pressure. From an additional condenser-evaporator it is fed into a steam boiler. Moreover, to increase the thermal efficiency of the cycle, the number of compression stages can be increased.

Таким образом, вся теплота из парового двигателя поступает в паровой котел, при этом на привод компрессора затрачивается примерно 45% мощности турбины, поэтому эффективный КПД паросиловой установки может быть повышен.Thus, all the heat from the steam engine enters the steam boiler, while about 45% of the turbine power is expended on the compressor drive, therefore, the effective efficiency of the steam power plant can be increased.

Claims

A steam-powered installation comprising a steam boiler connected through a steam line to a steam engine and a compressor, characterized in that the steam engine is connected in series with a liquid separator, with a compressor of the first stage, with a condenser-evaporator, with a compressor of the second stage, with an additional condenser-evaporator, with a pump and a steam boiler, in addition, in parallel with the steam line, the liquid separator is additionally connected through a pipeline with a pump, with condenser-evaporators and with a steam boiler.