RS61322B1 - Jedinica generatora pare sa power-to-heat funkcijom - Google Patents

Description

Opis

[0001] Jedinica se odnosi na jedinicu generatora pare sa opcionim uključivanjem power-to-heat funkcije kao i postupak za pokretanje odgovarajuće jedinice generatora pare.

[0002] Generatori pare, kod kojih se iz vode uz dodavanje toplote dobija vodena para, koriste se u različitim tehničkim oblastima, između ostalog i kod različitih vrsta termoelektrana kao i kod gasnoturbinskih termoelektrana (kombinovanih termoelektrana).

[0003] Kod termoelektrana se najčešće za dobijanje pare koriste vreli dimni gasovi koji nastaju u procesima sagorevanja. Kod gasno-turbinskih termoelektrana, kod kojih gasna turbina pokreće prvi generator za dobijanje električne snage, koristi se otpadna toplota raspoloživa u obliku gasno-turbinskih izduvnih gasova za proizvodnju pare, kojom se pokreće parna turbina, koja pokreće drugi generator za proizvodnju električne snage.

[0004] Takođe je poznato naknadno korišćenje pare, koja u termoelektrani ili gasno-turbinskoj termoelektrani izlazi iz parne turbine, kako bi se npr. zagrevala voda za daljinsko grejanje. Kod odgovarajućih kombinovanih proizvodnji toplotne i električne energije (KPTEE) se pored električne energije za korišćenje obezbeđuje još i termička energija. Stepen delovanja termoelektrane sa kombinovanom proizvodnjom toplotne i električne energije je u odnosu na dobijanje električne energije doduše redukovan ali prilikom sagledavanja kako proizvodnje električne tako i termičke energije redovno se može postiću celokupan stepen delovanja.

[0005] Toplota koja se dobija iz jedne poznate termoelektrane sa KPTEE je na osnovu korišćenja otpadne toplote iz proizvodnje struje kao izvor toplote u velikoj meri zavisna od dobijene električne snage. Tako će termoelektrana sa KPTEE u suštini samo u maloj meri moći da obezbedi termičku energiju od dobijene električne energije.

[0006] Korišćenjem dodatnog sagorevanja kod gasno-turbinskih termoelektrana sa KPTEE, kojim se izduvni gasovi iz gasne turbine mogu dalje zagrejavati, moguće je doduše da se po potrebi obezbedi više vodene pare nego što bi se dobilo proizvodnjom električne energije, ali bi se za to dodatno spaljivalo fosilno gorivo. Osim toga se dodatnom toplotnom snagom odn. parom dobijenom dodatnim sagorevanjem može samo ograničeno upravljati, tako da zajedno sa dodatnim sagorevanjem redovno mora biti predviđeno i ubrizgavanje vode radi rashlađivanja eventualno pregrejane pare.

[0007] Poznato je da se dobijanje električne energije pomoću termoelektrana sa KPTEE naročito onda smanjuje kada nema kupca za električnu energiju, npr. zato što je trenutna potrošnja svih potrošača priključenih na mrežu snabdevanja potpuno pokrivena drugim termoelektranama odn. regenerativnim proizvodnim postrojenjima, dakle da bi daljim radom KPTEE termoelektrane bez redukcije postojala prekomerna ponuda električne energije. U stanju tehnike je već predloženo korišćenje viška električne energije u ovim situacijama, kako bi se za korisnike toplote termoelektrana sa KPTEE obezbedila željena količina toplote ukoliko otpadna toplota iz proizvodnje električne energije za ovo nije dovoljna.

[0008] Za ovo su u stanju tehnike poznate odvojene jedinice kotla, kojima se preko grejnih elemenata sa električnim pogonom može proizvesti vodena para ili topla voda. Tako dobijena toplota se zajedno sa otpadnom toplotom iz postrojenja za proizvodnju struje može dodati naknadno uključenom potrošaču energije (npr. izmenjivaču toplote za daljinsko grejanje). U dokumentima "Electrode boilers" i "PARAT: PARAT IEH: High Voltage Electrode boiler for Steam and Hot water" se opisuju odvojeni dodatni bojleri.

[0009] Mana u ovom stanju tehnike su veliki investicioni troškovi za odgovarajuće kotlove kao i često ne tako zanemarljivi utrošak energije kotlova u režimu pripravnosti, dakle u periodima kada kotao ne proizvodi vodenu paru. Da bi se, kao što je redovno neophodno, po potrebi i u kratkom roku mogla obezbediti vodena para, voda u odgovarajućem kotlu se mora održavati na temperaturama neposredno ispod temperature ključanja. Samo se tako može obezbediti da se uključivanjem grejnih elemenata na električni pogon u kratkom roku obezbedi vodena para.

[0010] Zadatak predmetnog pronalaska je da obezbedi jedinicu generatora pare se opcionom aktivacijom power-to-heat funkcije kao i postupak za njeno upravljanje, kod koje mane iz stanja tehnike više neće biti prisutne ili će samo biti prisutne u manjem obimu.

[0011] Ovaj zadatak će biti rešen jedinicom generatora pare u skladu sa nezavisnim zahtevom kao i postupkom u skladu sa zavisnim zahtevom 6. Poželjni oblici izvođenja su predmet zavisnih zahteva.

[0012] U skladu sa tim se pronalazak odnosu na jedinicu generatora pare sa opcionim aktiviranjem power-to-heat funkcije, koja obuhvata parni kotao sa gasnom komorom i vodenom komorom za proizvodnju vodene pare pomoću fluidnog grejnog medijuma, pri čemu se voda dodaje preko priključka za napojnu vodu, a vodena para odlazi kroz odušak na parnom kotlu, pri čemu je predviđena jedinica isparivača elektroda sa najmanje jednom uključivom grejnom elektrodom, koja se proteže u gasnu i vodenu komoru, pri čemu su gasne i vodene komore parnog kotla i jedinice isparivača elektroda međusobno fluidno povezane, pri čemu se fluidnom vezom između dve vodene komore može upravljati pomoću ventila, gasna komora jedinice isparivača elektroda obuhvata otvor kojim se može upravljati, a jedinica isparivača elektroda ima drugi priključak napojne vode kojim se može upravljati.

[0013] Nadalje se pronalazak odnosi na postupak za upravljanje jedinicom parnog kotla sa power-toheat funkcijom, pri čemu se

- u slučaju dobijanja pare bez power-to-heat funkcije, dodavanje napojne vode parnom kotlu vrši preko priključka napojne vode jedinice isparivača elektroda, a fluidna veza između vodenih komora parnog kotla i jedinice isparivača elektroda, a odušak jedinice isparivača elektroda je uključen tako da deo vodene pare proizveden u parnom kotlu preko gasne komore jedinice isparivača elektroda dospeva do oduška; i

- u slučaju dobijanja vodene pare sa power-to-heat funkcijom su fluidna veza između vodenih komora parnog kotla i jedinice isparivača elektrode kao i izlaz jedinice isparivača elektroda zatvoreni, a nivo vode u jedinici isparivača elektroda se preko priključka napojne vode uključuje tako da se najmanje jedna grejna elektroda za dobijanje vodene pare proteže u vodenu komoru jedinice isparivača elektroda.

[0014] Najpre će biti objašnjeni pojmovi koji se koriste u vezi sa pronalaskom.

[0015] Kao „gasna komora“ i „vodena komora“ su tokom dobijanja vodene pare u kotlu odn. posudi pod pritiskom sa jedne strane preko vodene pare u obliku gasa odn. mešavine vodene pare i vazduha u obliku gasa sa druge strane, označene komore koje u unutrašnjosti kotla odn. posude pod pritiskom zauzima voda u tečnom obliku. Granica između gasne i vodene komore se možda može u izvesnom okviru pomeriti tokom dobijanja vodene pare na osnovu raznih uticaja ili svesnom promenom procesnih parametara. Bez problema se doduše mogu definisati segmenti u kotlu odn. Posudi pod pritiskom, koji se prilikom pravilne upotrebe kotla odn. Posude pod pritiskom za dobijanje vodene pare mogu u različitim režimima rada pridružiti gasnoj odn. vodenoj komori.

[0016] Komponentama se „može upravljati“ ukoliko se one mogu upravljati preko signala za upravljanje koji potiču od uređaja za upravljanje. Manuelno podesivom komponentom (npr. preko ručnog točka) se, sa druge strane, ne može upravljati u smislu predmetnog pronalaska.

[0017] Komponenta je „uključiva“ ukoliko se – poželjno preko upravljačkih signala iz uređaja za upravljanje – može proizvoljno uključiti i isključiti.

[0018] Pod pojmom „prigušni ventil“ se označava uređaj kojim slobodan presek protoka kroz cev može varirati od maksimalne vrednosti sve do nule. Poželjno je da maksimalni uključivi slobodni presek protoka prigušnog ventila u suštini odgovara preseku cevi. U ovom slučaju kod odgovarajućeg položaja ventila ne dolazi do nikakvog ili vrlo malog prigušnog dejstva. Redukovanje slobodnog preseka protoka do nule odgovara zatvaranju cevi.

[0019] Pronalazak je prepoznao da povezivanje power-to-heat jedinice prema pronalasku neposredno na parni kotao, koji pomoću fluidnog grejnog medijuma (npr. otpadnim gasom iz procesa spaljivanja) proizvodi vodenu paru, u odnosu na stanje tehnike donosi brojne prednosti. Pored uštede odvojene jedinice kotla na električni pogon, koja je inače neophodna za postizanje power-to-heat dodatne funkcije, može se odgovarajućom integracijom odn. povezivanjem postići energetski efikasni režim pripravnosti. Takođe se vodena para dobijena električnom energijom dovoljno dobro može regulisati tako da se od ubrizgavanja vode zarad hlađenja eventualno pregrejane pare može odustati.

[0020] Kako bi se ove prednosti postigle, prema pronalasku je predviđeno da se na poznati parni kotao, poželjno vodovodni kotao, za dobijanje vodene pare uz dodavanje toplote u vidu gasa (npr. u obliku otpadnih gasova iz procesa spaljivanja) poveže jedinica isparivača elektroda po principu komunikacione cevi. U tu svrhu su i gasne komore parnog kotla kao i posude pod pritiskom jedinice isparivača elektroda kao i određene vodene komore međusobno fluidno povezane. Veza između dve gasne komore pritom može trajno postojati, dok veza između dve vodene komore opciono može biti zatvorena upravljačkim ventilom. Poželjno se protokom može upravljati pomenutom fluidnom vezom, za šta upravljački ventil može na primer da bude izveden kao prigušni ventil.

[0021] Jedinica isparivača elektroda nadalje ima odušak, kojim se može upravljati upravljačkim ventilom, pomoću kojeg se vazduh ili vodena para iz jedinice isparivača elektroda mogu otpuštati u okolinu – eventualno preko relaksatora oduška. Ventil može poželjno biti prigušni ventil kojim se može upravljati.

[0022] Poželjno je ukoliko odušak, kojim se može upravljati, pored otpuštanja u okolinu može opciono da se poveže sa još jednim naknadno priključenim uređajem za korišćenje vodene pare koja izlazi iz oduška. Kod naknadno uključenog uređaja se može naročito raditi o onim uređajima koji su povezani sa oduškom parnog kotla. Kako bi se vodena para koja izlazi kroz odušak jedinice isparivača elektroda opciono mogla otpustiti u okolinu ili naknadno uključeni uređaj, mogu npr. biti predviđena dva oduška sa upravljačkim ventilima na jedinici isparivača elektroda, jedan ogranak povezan sa oduškom jedinice isparivača elektroda na čija je oba izlaza postavljen po jedan upravljački ventil sa upravljačkim dvosmernim ventilima koji se nalaze iza. U svim samo kao primer navedenim izvođenjima se kao upravljački ventili poželjno koriste upravljački prigušni ventili.

[0023] Naročito je poželjno da se otpor protoka kroz odušak jedinice isparivača elektroda, naročito kod opcione veze sa naknadno priključenim uređajem, može uključiti na vrednost veću ili manju od otpora protoka kroz odušak parnog kotla. Odgovarajućom mogućnošću uključivanja otpora protoka se može regulisati, naknadno još bliže opisana, zapremina vodene pare koja se provodi kroz gasnu komoru jedinice isparivača elektroda. Odgovarajuće upravljanje otporom protoka se može npr. postići adekvatno postavljenim prigušnim ventilom, kojim se može upravljati.

[0024] I parni kotao kao i jedinica isparivača elektroda imaju upravljački priključak za napojnu vodu, kod kojih se dotokom napojne vode do parnog kotla i/ili jedinice isparivača elektroda može upravljati.

Napojna voda naročito kože biti voda koja je drugim procesima i/ili uređajem za prethodno zagrevanje (ekonomajzer) delimično ugrejana sve do ispod temperature zasićene pare.

[0025] Kod otvorene fluidne veze između vodene komore parnog kotla i jedinice isparivača elektroda se i u jednom i u drugom po principu komunikacione cevi podešava identični nivo vode. Nadalje je za parni kotao obično predviđen procesni nivo, koji se održava upravljanim dodavanjem napojne vode tokom rada. Poželjno je da se najmanje jedna grejna elektroda jedinice isparivača elektroda izvede tako da se u opisanom stanju jedinice generatora pare tokom rada ne proteže u vodenu komoru jedinice isparivača elektroda.

[0026] Najmanje jedan ulaz napojne vode, odušak parnog kotla i/ili odušak jedinice isparivača elektroda može imati grejnu jedinicu na električni pogon za zagrevanje protičućeg medijuma. Odgovarajuće grejne jedinice mogu biti izvedene npr. kao grejni štapovi. Kroz grejne jedinice se mogu izjednačiti eventualno kratkotrajne niže temperature napojne vode i/ili izlazeće pare.

[0027] Jedinica generatora pare poželjno obuhvata uređaj za upravljanje i sa tim povezane senzore npr. za merenje temperature na različitim, od stručnjaka na odgovarajući način odabranih mesta u jedinici generatora pare i/ili za određivanje nivoa vode u parnom kotlu i/ili jedinici isparivača elektroda.

[0028] U nastavku se sada način funkcionisanja jedinice generatora pare prema pronalasku objašnjava na osnovu postupka prema pronalasku.

[0029] Kod generisanja pare bez power-to-heat funkcije, dakle bez da dolazi do proizvodnje dodatne vodene pare od strane jedinice isparivača elektroda, vodena pare se dobija samo kroz parni kotao na poznat način dodavanjem napojne vode. Napojna voda se pritom redovno predzagreva drugim procesima i/ili ekonomajzerom. Napojna voda može naročito biti na temperaturi jedva, npr.2 kelvina, ispod zasićene temperature.

[0030] Prema pronalasku je predviđeno da se dodavanje napojne vode do parnog kotla u ovom režimu rada vrši preko drugog priključka za napojnu vodu i fluidne veze između vodenih komora parnog kotla i jedinice isparivača elektroda, koji je u tu svrhu otvoren. Prednost je što kroz vodenu komoru u jedinici isparivača elektroda konstantno struji napojna voda i tako poprima temperaturu koja odgovara temperaturi napojne vode.

[0031] Odušak jedinice isparivača elektroda je nadalje podešen tako da se deo vodene pare, koji je proizveden u parnom kotlu ne dovodi neposredno do naknadno priključenog uređaja več se vodi kroz gasnu komoru jedinice isparivača elektroda, dok ne izađe kroz odušak jedinice isparivača elektroda. Kako bi gubici tom prilikom bili što manji, poželjno je da se vodena para koja izlazi iz oduška jedinice isparivača elektroda dovede do naknadno priključenog uređaja za dalje korišćenje. Naknadno priključeni uređaj može naročito biti takođe onaj uređaj koji je povezan sa oduškom parnog kotla (npr. parna turbina ili izmenjivač toplote za daljinsko grejanje). Tako što se u parnom kotlu dobijena vodena para delimično vodi kroz gasnu komoru jedinice isparivača elektroda dolazi do energetski efikasnog predzagrevanja gasne komore i u njoj postavljene najmanje jedne grejne elektrode. Zapreminski protok vodene pare koji se vodi kroz pomenutu gasnu komoru se može regulisati preko otpora protoka na odušku jedinice isparivača elektroda – npr. preko tamo postavljenog upravljačkog prigušnog ventila.

[0032] Za dobijanje vodene pare sa power-to-heat-funkcijom, kod koje se vodena para dobija i jedinicom isparivača elektroda, najpre se fluidna veza između vodenih komora parnog kotla i jedinice isparivača elektroda zatvara. Snabdevanje parnog kotla sa napojnom vodom, koja je neophodna za kontinualno dobijanje vodene pare vrši se potom preko prvog priključka za napojnu vodu na parnom kotlu. Zatvara se i odušak jedinice isparivača elektroda, tako da vodena para dobijena u jedinici isparivača elektroda preko fluidne veze obe gasne komore od parnog kotla i jedinice isparivača elektroda dospeva u parni kotao, a odatle dalje kroz odušak parnog kotla. Putem mešanja vodene pare dobijene u parnom kotlu sa jedne strane i jedinici isparivača elektroda sa druge strane već se u parnom kotlu uz korišćenje power-to-heat funkcije može postići konstantni pritisak na odušku parnog kotla.

[0033] Za dobijanje vodene pare putem jedinice isparivača elektroda se nivo vode u jedinici isparivača elektroda preko drugog priključka za napojnu vodu povećava, a samim tim se pomera granica između gasne i vodene komore u jedinici isparivača elektroda, tako da se najmanje jedna grejna elektroda proteže u vodenu komoru i uz odgovarajuće snabdevanje grejne elektrode električnom energijom može da proizvede vodenu paru. Na osnovu izvršenog zagrevanja kako gasne tako i vodene komore (vidi gore) tokom rada jedinice generatora pare sa power-to-heat funkcijom je redovno moguća brza, ne i trenutna, proizvodnja vodene pare pomoću jedinice isparivača elektroda. Ovo naročito važi u slučaju kada napojna voda tokom napajanja ima temperaturu blizu temperature zasićene pare.

[0034] Dobijanje vodene pare putem jedinice isparivača elektroda može neposredno da se reguliše preko nivoa vode u jedinici isparivača elektroda, koji opet jednostavno može da se postigne preko drugog priključka napojne vode kojim se može upravljati, eventualno i kratkotrajnim otvaranjem upravljačke veze između vodene komore jedinice isparivača elektroda sa vodenom komorom parnog kotla. Ukoliko se npr. nivo vode spusti toliko da grejna elektroda više ne dopire u vodenu komoru onda dolazi do neposrednog završetka proizvodnje vodene pare od strane jedinice isparivača elektroda.

[0035] Kako bi se dobijanje vodene pare sa power-to-heat funkcijom prebacilo u režim rada bez powerto-heat funkcije se ventili, kojima se može upravljati, na spoju vodenih komora jedinice isparivača elektroda i parnog kotla kao i na odušku jedinice isparivača elektroda otvaraju– eventualno nakon prethodnog prilagođavanja nivoa vode u jedinici isparivača elektroda na nivo vode u parnom kotlu.

[0036] Pronalazak se sada na osnovu poželjnog oblika izvođenja pozivanjem na priložene prikaze objašnjava na osnovu primera. Prikazano je:

Slika 1: Prvi oblik izvođenja jedinice generatora pare prema pronalasku tokom rada bez power-to-heat funkcije; i

Slika 2: jedinica generatora pare u skladu sa slikom 1 tokom rada sa power-to-heat funkcijom [0037] Na slikama 1 i 2 je prikazan prvi oblik izvođenja jedinice 1 generatora pare u različitim režimima rada. Jedinica 1 generatora pare kao deo kombinovane termoelektrane sa KPTEE (neprikazano).

[0038] Jedinica 1 generatora pare obuhvata parni kotao sa naknadno uključenim pregrejačem. Parni kotao je izveden kao kotao sa vodovodnim cevima i ima prvi priključak 20 napojne vode kojim se može upravljati pomoću upravljačkog prigušnog ventila 21. Priključak 20 napojne vode nadalje ima grejnu jedinicu 22 sa električnim pogonom, kojim se napojna voda pre protoka u parni kotao može dodatno zagrejati u slučaju da nije na željenoj temperaturi. Napojna voda dolazi iz ekonomajzera (nije prikazan) kombinovane termoelektrane sa KPTEE.

[0039] Oko parnog kotla – kao i oko pregrejača 3 – kao fluidni medijumi struje izduvni gasovi gasne turbine kombinovane termoelektrane sa KPTEE, koji svoju toplotu emituje na vodu u parnom kotlu, kako bi ona isparila, odn. na paru u pregrejaču 2, kako bi se temperatura pare povećala. Segment oko kojeg struje vreli izduvni gasovi iz gasne turbine je naznačen na slici jedan sa linijama i tačkama. Smer strujanja je naveden strelicom 90.

[0040] Parnom kotlu se tokom rada uvek dodaje dovoljno napojne vode, tako da se održava zadati procesni nivo 23. Procesni nivo 23 istovremeno predstavlja granicu između gasne komore 24 i vodene komore 25 parnog kotla. Dok se vodena komora 25 puni vodom u tečnoj fazi, vodena para se nalazi u gasnoj komori 24.

[0041] U segmentu gasne komore 24 je predviđen odušak 26 parnog kotla, kroz koji u parnom kotlu dobijena vodena para može da izađe, kako bi, između ostalog, dospela do pregrejača 3. Tu se vodena para dalje zagreva vrelim izduvnim gasovima iz gasne turbine. U slučaju da zagrevanje vrelim izduvnim gasovima nije dovoljno, u smeru strujanja vodene pare je iza pregrejača 3 predviđena još jedna grejna jedinica 30 na električni pogon, pomoću koje se temperatura pare po potrebi može povećati.

[0042] Sa parnim kotlom je po principu komunikacione cevi povezana jedinica 4 isparivača elektroda. Jedinica 4 isparivača elektroda obuhvata posudu pod pritiskom, koja se takođe može podeliti na gasnu komoru 44 i vodenu komoru 45. Takođe je predviđena po jedna fluidna veza 54 između gasne komore 24 parnog kotla i gasne komore 44 jedinice 4 isparivača elektroda kao i fluidna veza 55 između vodene komore 25 parnog kotla i vodene komore 45 jedinice 4 isparivača elektroda. Fluidna veza 55 između dve vodene komore 25,45 obuhvata prigušni ventil 56, kojim se može upravljati. Fluidna veza 54 je bez ventila.

[0043] Na gasnoj komori 44 jedinice 4 isparivača elektroda je nadalje predviđen odušak 46 iz kojeg se preko prvog ventila 47, kojim se može upravljati, vodena para – eventualno preko relaksatora izduvnih gasova (nije prikazan) – oslobađa u okolinu ili se preko drugog ventila 48, kojim se može upravljati, vodena para dodaje pregrejaču 3. Odušak 46 je pritom povezan sa tačkom 31 napajanja pregrejača 3 tako da je uz potpuno otvoreni ventil 48 otpor protoka od gasne komore 24 parnog kotla preko gasne komore 44 jedinice 4 isparivača elektroda i ventil 47 na tački 31 napajanja na pregrejaču 3 manji od otpora protoka direktne veze gasne komore 24 parnog kotla sa pregrejačem 3 odn. tačkom 31 napajanja pregrejača 3. Kada je ventil 47 zatvoren samo se preko ventila 48 može regulisati zapreminski protok koji struji kroz gasnu komoru 44 jedinice 4 isparivača elektroda sa vodenom parom koja potiče iz gasne komore 24 parnog kotla. Ventil 47 naročito služi za nivelaciju pritiska prilikom punjenja jedinice 1 generatora pare vodom kod prethodno ispražnjenog parnog kotla, može doduše i da se otvori tokom rada usled suviše visokog pritiska u kotlu.

[0044] Jedinica 4 isparivača elektroda ima drugi priključak 40 napojne vode, kojim se može upravljati preko ventila 41. Napojna voda i za ovaj priključak 40 napojne vode potiče od ekonomajzera kombinovane termoelektrane sa KPTEE, koji nije prikazan. U jedinici 4 isparivača elektroda su nadalje predviđene grejne elektrode 42 sa prekidačem koje se prostiru u posudu pod pritiskom.

[0045] Svim upravljačkim ventilima kao i grejnim elektrodama 42 sa prekidačem se može upravljati uređajem 60 za upravljanje. Zbog preglednosti određeni vodovi za upravljanje nisu prikazani. Isto važi i za razne senzore za temperaturu, pritisak i nivo vode, koji su za rad jedinice 1 generatora pare, kao što je naknadno opisano, neophodni i od strane stručnjaka su predviđeni na za to neophodnim i odgovarajućim mestima. Na osnovu slika 1 i 2 će sada biti objašnjena dva različita režima rada jedinice 1 generatora pare, jednom bez i jednom sa aktiviranom power-to-heat funkcijom. Slika 1 pritom prikazuje režim rada bez power-to-heat funkcije, dok je u režimu rada prikazanom na slici 2 aktivirana power-to-heat funkcija.

[0046] U režimu bez power-to-heat funkcije se vodena para dobija samo na osnovu toplotne energije koja se dodaje u obliku vrelih izduvnih gasova odn. drugog fluidnog grejnog medijuma. Tako se napojna voda na poznati način najpre proizvodi u parnom kotlu, a nakon toga se njena temperatura u pregrejaču 3 dalje povećava.

[0047] Kod jedinice 1 generatora pare prema pronalasku se dodavanje vrele napojne vode u režimu rada koji se dovodi u pitanje ne vrši neposredno preko priključka 20 napojne vode parnog kotla, već više preko priključka 40 jedinice 4 isparivača elektroda i u tu svrhu otvorene fluidne veza 55. Drugim rečima se napojna voda provodi preko vodene komore 45 jedinice 4 isparivača elektroda pre nego što dospe u vodenu komoru 25 parnog kotla. Tako se obezbeđuje da voda koja se nalazi u vodenoj komori 45 jedinice 4 isparivača elektroda u suštini ima temperaturu napojne vode. S obzirom da napojna voda iz navedenog primera potiče iz ekonomajzera kombinovane termoelektrane sa KPTEE, ona po pravilu ima temperaturu od otprilike 2 kelvina ispod temperature zasićene pare.

[0048] Nadalje se oduškom 46 jedinice 4 isparivača elektroda, a naročito ventilom 48, upravlja tako da deo vodene pare, koja izlazi iz oduška 26 parnog kotla, provodi preko gasne komore 44 jedinice 4 isparivača elektroda sve do tačke 31 napajanja na pregrejaču 3. Tako što se i napojna voda kao i deo vodene pare provodi kroz jedinicu 4 isparivača elektroda, ona se trajno zagreva tako da – po potrebi – skoro neposredno može da proizvede vodenu paru.

[0049] Ukoliko je potrebno više toplotne snage u obliku vodene pare nego što može da proizvede sam parni kotao npr. na osnovu redukcije snage gasne turbine i iz toga rezultujuće manje količine toplote u izduvnim gasovima, aktivira se power-to-heat funkcija jedinice 1 isparivača pare.

[0050] U tu svrhu se ventil 56 u fluidnoj vezi 55 kao i ventili 47, 48 na odušku 46 jedinice 4 isparivača elektroda 4 priključuju. Napojna voda, koja je neophodna za dalji rad parnog kotla, se dodaje preko samog prključka 20 napojne vode parnog kotla.

[0051] Preko priključka 40 napojne vode jedinice 4 isparivača elektroda se nivo vode u njihovoj posudi pod pritiskom podiže toliko da se grejne elektrode 40 prostiru u vodenu komoru 45. Pošto zatvaranjem ventila 56 jedinica 4 isparivača elektroda i parni kotao nemaju komunikacione cevi, nivo vode jedinice 4 isparivača elektroda se može promeniti bez problema i nezavisno od nivoa vode u parnom kotlu. Na osnovu prethodno opisanog predzagrevanja kako gasne komore tako i vodene komore 44,45 u jedinici 4 isparivača elektroda vodena para se uz uključene grejne elektrode 43 može neposredno proizvesti. Ova vodena para preko fluidne veze dospeva u parnu komoru 24 parnog kotla odn. meša se sa vodenom parom koja iz nje potiče pre nego što dospe u pregrejač 3.

[0052] Za regulisanje količine vodene pare koja se dobija iz jedinice 4 isparivača elektroda vrši se podešavanje nivoa vode. Za povećavanje nivoa vode, a time i zarad povećanja proizvodnje vodene pare može se dodavati više napojne vode, za snižavanje nivoa vode se može otvoriti ventil 56, čime onda voda iz jedinice 4 isparivača elektroda dospeva u parni kotao. U poslednjem pomenutom slučaju se dodavanje napojne vode do parnog kotla preko priključka 20 za napojnu vodu snižava tako da se kao rezultat nivo vode u parnom kotlu ne menja ili se menja samo u okviru zadatih graničnih vrednosti.

[0053] Za isključivanje dobijanja vodene pare od strane jedinice 4 isparivača elektroda se nivo vode u jedinici 4 isparivača elektroda snižava tako da se grejne elektrode 4 više ne prostiru u vodenu komoru 45. Čim se nivo vode jedinice 4 isparivača elektroda uskladi sa nivoom vode parnog kotla, jedinica generatora pare može bez problema da se prebaci u na slici 1 opisani režim rada bez power-to heat funkcije.

Claims (8)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Jedinica (1) generatora pare sa opciono uključivom power-to-heat funkcijom, koja obuhvata parni kotao (2) sa gasnom komorom (24) i vodenom komorom (25) za dobijanje vodene pare pomoću fluidnog grejnog medijuma, pri čemu se voda dodaje preko prvog priključka (20) napojne vode, kojim se može upravljati, a vodena para izlazi kroz odušak (26) parnog kotla, pri čemu je predviđena jedinica (4) isparivača elektroda sa najmanje jednom grejnom elektrodom (42) koja se proteže u po jednu gasnu i vodenu komoru (44, 45), naznačena time što su gasne i vodene komore (24, 44 odn.25,45) parnog kotla (2) i jedinice (4) isparivača elektroda međusobno povezane fluidnom vezom, pri čemu se fluidnom vezom (55) između dve vodene komore (25, 45) može upravljati pomoću ventila (56), gasna komora (44) jedinice isparivača elektroda obuhvata odušak (46) kojim se može upravljati i jedinica (4) isparivača elektroda ima drugi priključak (40) napojne vode kojim se može upravljati.

2. Jedinica 1 generatora pare prema zahtevu 1, pri čemu se odušak (46), kojim se može upravljati, jedinice (4) isparivača elektroda može sa mogućnošću upravljanja povezati sa okolinom ili naknadno priključenim uređajem za korišćenje vodene pare koja iz njega izlazi, pri čemu se otpor protoka kroz odušak (46) može poželjno podesiti na vrednost koja je veća ili manja od otpora protoka kroz odušak (26) na parnom kotlu.

3. Jedinica generatora pare prema jednom od prethodnih zahteva, pri čemu je najmanje jedna uključiva grejna elektroda (42) izvedena tako da se prilikom otvorene fluidne veze (55) između gasnih i vodenih komora (25,45) parnog kotla (2) i jedinice (4) isparivača elektroda i prilikom za parni kotao (2) zadatog procesnog nivoa (23) vode ne proteže u vodenu komoru (45) jedinice (4) isparivača elektroda.

4. Jedinica generatora pare prema jednom od prethodnih zahteva, pri čemu najmanje jedan ulaz (20,40) napojne vode, odušak parnog kotla (26) i/ili odušak jedinice (4) isparivača elektroda ima grejnu jedinicu na električni pogon za zagrevanje protičućeg medijuma.

5. Jedinica generatora pare prema jednom od navedenih zahteva, pri čemu je parni kotao (2) vodovodni kotao.

6. Postupak za rad jedinice (1) generatora pare sa power-to-heat funkcijom u skladu sa jednim od navedenih zahteva, pri čemu

– u slučaju proizvodnje pare bez power-to-heat funkcije dodavanje napojne vode parnom kotlu (2) se vrši preko priključka (40) za napojnu vodu jedinice (4) isparivača elektroda i fluidne veze (55) između vodenih komora (25, 45) parnog kotla (2) i jedinice (4) isparivača elektroda i odušak (46) jedinice (4) isparivača elektroda je podešen tako da deo vodene pare dobijen u parnom kotlu (2) preko gasne komore (44) jedinice (4) isparivača elektroda dopire do oduška (46); i

- u slučaju dobijanja vodene pare sa power-to-heat funkcijom su i fluidna veza (55) između vodenih komora (25, 45) parnog kotla (2) i jedinice (4) isparivača elektroda kao i odušak (46) jedinice (4) isparivača elektroda zatvoreni, a nivo vode u jedinici (4) isparivača elektroda se preko priključka (40) napojne vode podešava tako da se najmanje jedna grejna elektroda (42) proteže u vodenu komoru (45) jedinice (4) isparivača elektroda radi dobijanja vodene pare.

7. Postupak prema zahtevu 6, pri čemu se dobijanje vodene pare preko jedinice (4) isparivača elektroda može regulisati preko nivoa vode u jedinici (4) isparivača elektroda.

8. Postupak prema zahtevu 6 ili 7, pri čemu je temperatura napojne vode prilikom napajanja u parni kotao (2) i/ili jedinicu (4) isparivača elektroda blizu temperature zasićene pare, poželjno otprilike 2 kelvina ispod temperature zasićene pare.