Теплосиловая установка

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з F 01 К 23/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4870249/06 (22) 30.07.90 (46) 23.09.92. Бюл. 3Ф 35 (71) Ивановский энергетический институт им.В.И.Ленина (72) В;И.Затуловский, В.С. Каекин, 8.B.Масленников, B.С,Павлов, Ю.А.Первовский и

И.А.Ткаченко (56) Чухин Н,М., Рыжкин О.Я., Цанев C.Ю.

Теплоэнергетика, 1982, М 3, с.65-67.

Кириллов H.È., Арсеньев Л.В.. Ходак

К.С., Бодров К.С., Романова Г.А. — Теплоэнергетика, 1981, йг 4, с.41-46.

Авторское свидетельство СССР

М 231558, кл. F 01 fC23/06, 1968. (54) ТЕПЛОСИЛОВАЯ УСТАНОВКА (57) Использование: в теплоэнергетике, в частности на тепловых электрических станциях с парогазовыми установками. Сущность изобретения: теплосиловая установка со„„Я „„1763681 А1 держит паровую турбину 2, газовые турбины

7 и 12 с камерами 10 и 14 сгорания соответственно и воздушные компрессоры 8,13, В установке имеется тепловой насос, включающий компрессор 11, размещенный на одном валу с компрессором 13 и турбиной 12. конденсатор 19, дроссельный вентиль 28 и испаритель 15. Выхлопы газовых турбин 7 и

12 через экономайзер 17 подогрева питательной воды газоходом 16 соединены с испарителем 15 теплового насоса и далее с дымовой трубой 18. Выхлопы воздушных компрессоров 8 и 13 газовых турбин 7 и 12 воздуховодом 20 соединены через конденсатор 19 теплового насоса с камерами 10 и

14 сгорания. Между испарителем 15 и конденсатором 19 на линии расширения хладагента установлен турбодетандер 26 с электрическим генератором 27. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1763681

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электрических станциях с парогазовыми установками.

Известны схемы парогазовых тепловых электрических станций; с высоконапорными парогенераторами, со сбросом газов газовой турбины в топку котла, с котлом-утилизатором, с вытеснением пара отборов регенеративных подогревателей паровой турбины теплом уходящих газов газовой турбины (полузависимая схема) (1). Во всех этих схемах имеются газовые экономайзеры, позволяющие утилизировать отбросную теплоту газовой турбины и тем самым заметно повысить КПД всей установки. Недостатком таких схем является относительно высокая температура выхлопных газов уже после газового экономайзера, т.е, дальнейшая утилизация отбросной теплоты при таком уровне температур выхлопного газа в поверхностных подогревателях становится экономически невыгодной из-за больших поверхностей нагрева этих подогревателей.

Известна также пэрогазовая установка, содержащая парогенератор, паровую турбину, регенеративные подогреватели высок oro и н и экого да вл е н ий, де аз рато р,. питательный насос, газовую турбину с воздушным компрессором, электрическим генератором, камерой сгорания, газовый экономайзер подогрева питательной воды, входом газовой стороны соединенной с выхлопом газовой турбины, а выходом — с дымовой трубой (2).

Наиболее близкой по технической сущности и фактическому эффекту является комбинированная парогазовая установка, содержащая замкнутый паросиловой контур с экономайзером, а также воздушный компрессор, выхлопной патрубок которого воздуховодом подключен к камерам сгорания двух газовых турбин, при этом, первая из газовых турбин имеет электрогенератор и размещена на одном валу с воздушным компрессором, а ее выхлопной патрубок газопроводом через экономайзер сообщен с атмосферой (дымовой трубой) (3).

Недостатком таких парогазовых установок является относительно высокая температура выхлопных газов после газового экономайзера и невозможность в данной схеме повышения температуры воздуха, идущего в камеру сгорания газовой турбины, выше чем температура воздуха после воздушного компрессора.

Целью изобретения является повышение экономичности парогазовой установки.

Эта цель достигается введением в установку теплового насоса и дальнейшей утилизацией теплоты выхлопных газов после газового экономайзера в испарителе тепло5 вого насоса и повышением температуры воздуха после воздушного компрессора в конденсаторе этого же теплового насоса, Повышение температуры воздуха после компрессора, идущего на горение в камеру

10 сгорания газовых турбин, заметно увеличивает экономичность всей установки, несмотря на дополнительный расход топлива на привод компрессора теплового насоса.

Поставленная цель обеспечивается тем, 15 что теплосиловая установка, содержащая замкнутый паросиловой контур с экономайзером, а также воздушный компрессор, выхлопной патрубок которого воздухопроводом подключен к камерам сгорания двух газовых

20 турбин, при этом, первая из газовых турбин имеет элетрогенератор и размещена на одном валу с воздушным компрессором, а ее выхлопной патрубок газопроводом через экономайзер сообщен с дымовой трубой, 25 дополнительно снабжена воздушным компрессором и тепловым насосом с конденсатором, дроссельным клапаном, испарителем и компрессором, при этом, по-. следний и дополнительный воздушный ком30 прессор размещены на одном валу со второй газовой турбиной, выхлопные патрубки последних подключены соответственно к выхлопным патрубкам воздушного компрессора и первой газовой турбины, ис35 паритель теплового насоса размещен в газопроводе за экономайзером по ходу газового потока. а компрессор теплового насоса — на воздухопроводе, соединяющем выхлопной патрубок воздушного компрес40 сора с камерами сгорания. Кроме того, между испарителем и конденсатором теплового насоса параллельно дроссельному клапану установлен турбодетандер с электрическим генератором, 45 На чертеже представлена принципиальная схема паросиловой установки.

Установка содержит парогенерэтор 1, паровую турбину 2 с регенеративными подогревателями низкого давления 3 и высо50 кого давления 4, деаэратор 5 с питательным насосом б. Установка содержит также газотурбинную установку с первой газовой турбиной 7, воздушным компрессором 8, электрическим генератором 9 и камерой

55 сгорания 10, тепловой насос с компрессором рабочего агента 11 и газотурбинным приводом, состоящим из второй газовой турбины 12, дополнительного воздушного компрессора 13 и камеры сгорания 14;

Предлагаемая установка работает следующим образом..

1. Работает паротурбинная установка, газовые турбины и тепловой насос — не работают. Регенеративные подогреватели высокого и низкого давления включены, питательная вода, последовательно проходя подогреватели 3 и 4,нагревается и по трубопроводу 23 подается к пэрогенератору

1, запорная арматура 22 закрыта, 24 и 25 открыты, 2. Совместная работа паровой турбины, газовой турбины и теплового насоса.

Паровая и газовые турбины работают по полузависимой схеме. В этом режиме регенеративные подогреватели высокого давления 4 отключены, а питательная вода после питательного насоса 6 по трубопроводу 21 через зкономэйзер 17 и далее по трубопроводу 23 подается к пэрогенератору 1, В эконамайзере17 питательная вода нагревается за счет выхлопных газов газовых турбин первой 7 и второй 12, После экономайзера 17 газы подаются к испэрите-. лю 15 теплового насоса и охлажденные через дымовую трубу 18 выбрасываются в атмосферу. Воздух после компрессоров 8 и

13 по воздуховоду 20 поступает в конденсатор 19 теплового насоса, нагревается и далее подается к камерам сгорания 10 и 14 газовых турбин 7 и 12. Тепловой насос работает следующим образом. Рабочий агент, например, водяной пар, сжимается в компрессоре 11, после чего его давление и температура значительно повышаются и направляется в конденсатор 19, там тепло рабочего агента отдается воздуху, поступаищему в конденсатор после воздушных компрессоров 8 и дополнительного 13 по воздуховоду 20, Охлажденный рабочий агент дросселируется в дроссельном венти20

Вход газовой стороны испарителя 15 теплового насоса газоходом 16 через газо- вый экономайзер 17 подсоединен к выхлопным патрубкам газовых турбин 7 и 12, а выход испарителя — к дымовой трубе 18.

Вход воздушной стороны конденсатора 19 теплового насоса воздуховодом 20 подсоединен к выхлопным патрубкам воздушных компрессоров 8 и 13, а выход конденсатора — к камерам сгорания 10 и 14. Трубопровод

21 с запорной арматурой 22 через экономайзер t7 одним концом подсоединен к напорному патрубку питательного насоса 6, а другим концом к трубопроводу питательной воды 23 с запорной арматурой 24 и 25. Турбодетандер 26 с электрическим генератором 27 подключен по рабочему агенту параллельно дроссельному клапану 28 между испарителем 15 и конденсатором 19. ле 28 или расширяется в турбодетандере 26, приводящем во вращение генератор 27. Рабочий агент после дросселя 28 и турбодетандера 26 в жидком или влажном состоянии при низком давлении поступает

s испа ритель 15, где за счет теплоты выхлопных газов, поступающих в испаритель по газоходу 16, испаряется или уменьшается его влагосодержание, Охлажденные выхлопные отбросные газы через дымовую трубу 18 выбрасываются в атмосферу.

После испарителя 15 рабочий агент поступает на всас компрессора 11, сжимается и т,д.

Таким образом, за счет утилизации теплоты выхлопных газов в тепловом насосе в камеры сгорания газовых турбин, как энергетической первой, так и второй — привода геплового насоса, подается воздух, более горячий, чем.при работе баз теплового насоса, что повышает экономичность работы всей установки, несмотря на дополнительный расход топлива в газовой турбине— приводе теплового насоса, э расширение рабочего агента теплового насоса в турбодетандоре повышает экономичность установки эа счет дополнительной выработки электроэнергии.

Формула изобретения

1. Теплосиловая установка, содержащая замкнутый паросиловой контур с экономайзером, а также воздушный компрессор, выхлопной патрубок которого посредством воздухопровода подключен к камерам сгорэния двух газовых турбин, при этом, первая из газовых турбин имеет электрогенератор и размещена на одном валу с воздушным компрессором, а ее выхлопной патрубок посредством газопровода через экономайзер сообщен с атмосферой, о тл ич а ю щэ я с я тем,что, с целью повышения экономичности, установка снабжена дополнительным воздушным компрессором и тепловым насосом с конденсатором, дроссельным клапаном, испарителем и компрессором, при этом последний и дополнительный воздушный компрессор размещены на одном валу с второй газовой турбиной, выхлопные патрубки последних подключены соответственно к выхлопным патрубкэм воздушного компрессора и первой газовой турбины, испаритель теплового насоса размещен в газопроводе зэ экономайзером по ходу газового потока. а конденсатор те "1лового насоса — на воздухопроводе, соединяющем выхлопной патрубок воздушного компрессора с камерами сгорания.

2. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что тепловой насос дополнитель1763681

Составитель В.3атуловский

Техред М.Моргентал Корректор М,Андрушенко

Редактор

Заказ 3439 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 но снабжен турбодетандером с электроге- соответственно между конденсатором и нератором, вход и выход которого подсое- дроссельным клапаном и последним и испадинены к контуру теплового насоса рителем.