Парогазовая установка

 

Использование: в теплоэнергетике. Сущность изобретения: барабан-сепаратор 12 парогазовой установки подключен к. воздухоохладителю 20 через теплообменник 14. Отбор турбины 3 подсоединен к входу компрессора 2 высокого давления через теплообменники 14 и 13 и конденсатор 22. Выход турбодетан дера 19 подключен к зоне 16 горения камеры 4 сгорания через конденсатор 21 и теплообменник 13, а жидкостные объемы конденсаторов 21 и 22 подсоединены к паросиловому контуру. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (I9) (sr)s F 01 К 23/10

ГО У

BE (ГО

E J/k» )gal ч"

:,fi(! 1 Р

° с:

::.«.

f (21) (22) (46) (75} (56) (54) (57)

Сущ

° !

М

\ О л

М

°

ДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ОМСТВО СССР

ПАТЕНТ СССР) ЙТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

868354/06

9.08,90

7.02.93. Бюл. ¹ 5 ,С.Косой вторское свидетельство СССР

49498, кл, F 01 К 23/10, 1991, АРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА спользование: в теплоэнергетике. ость изобретения: барабан-сепаратор

12 парогазовой установки подключен к. воздухоохладителю 2О через теплообменник

14, Отбор турбины 3 подсоединен к входу компрессора 2 высокого давления через теплообменники 14 и 13 и конденсатор 22.

Выход турбодетандера 19 подключен к зоне

16 горения камеры 4 сгорания через конденсатор 21 и теплообменник 13, а жидкостные объемы конденсаторов 21 и 22 подсоединены к паросиловому контуру. 1 ил.

1793075

20

30

40

50

Изобретение относится к теплоэнерге1ике и может быть использовано при создании парогазовых установок высоких параметров, Известна парогазовая установка, содержащая газовый контур, включающий компрессор низкого давления, подключенный своим входом к двум компрессорам высокого давления, выход первого иэ которых через камеру сгорания подключен к входу газовой турбины с потребителем и котломутилиэатором на ее выхлопе, а выход второго через воздухоохладитель подключен к входу турбодетандера, выход которого подключен к камере сгорания, а также замкнутый паросиловой контур, включающий последовательно расположенные экономайэерную, испарительную и пароперегревательную поверхности нагрева, размещенные в котле-утилизаторе и связанные через барабан-сепаратор, паровую турбину с потребителем и конденсатором, питательный насос, выход которого подсоединен к экономайзерной поверхности нагрева и к входу охлаждающей среды воздухоохладителя, подключенного своим выходом по последней к бараран-сепаратору

Недостатками известной парогазовой установки явля отся низкая эффективность установки и большое количество вредных выбросов в атмосферу; что определяется отсутствием возможности глубокого охлаждения воздуха перед турбодетандером, низкими параметрами пара, поступающего в барабан-сепаратор из воздухоохладителя; высокой температурой воздуха, подаваемого в зону горения камеры сгорания, и необходимостью обеспечения установки водой.

Целью изобретения является повышение эффективности и экологичности установки, Поставленная цель достигается тем, что парогазовая установка, содержащая газовый контур, включающий компрессор низкого давления, подключенныи своим входом к двум компрессорам высокого давления, выход первого иэ которых через камеру сгорания подключен к входу газовой турбины с потребителем и котлом-утилизатором на ее выхлопе, а выход второго через воздухоохладитель подключен к входу турбодетандера, а также замкнутый паросиловой контур, включающий последовательно расположен н ые экономайзерн ю, испарительную и пароперегревательную поверхности нагрева, размещенные в котле-утилиэаторе и связанные через барабан-сепаратор, паровую турбину с потребителем и конденсатором, питательный насос, выход которого подсоединен к экономайэерной поверхности нагрева и к входу охлаждающей среды воздухоохладителя, подключенного своим выходом по последней к барабан-сепаратору. при этом парогаэовая установка дополнительно снабжена двумя двухпояостными поверхностными теплообменниками и двумя дополнительными конденсаторами с паровыми и жидкостными обьемами. Кроме того, дополнительные конденсаторы своими выходами иэ жидкостных обьемов подсоединены к паросиловому контуру между выходом питательного насоса и входом охлаждающей среды, воздухоохладителя, газовая турбина выполнена с отбором. подключенным через одну из полостей последовательно размещенных теплообменников и паровой обьем одного из дополнительных конденсаторов к входу первого компрессора высокого давления, паровой обьем второго дополнительного конденсатора подсоединен к выходу турбодетандера и через вторую полость одного из теплообменников к зоне горения камеры сгорания, при этом вторая полость другого теплообменника включена в паросиловой контур между выходом охлаждающей среды воздухоохладителя и барабаном-сепаратором.

На чертеже представлена принципиальная схема парогазовой установки.

Парогазовая установка содержит газовый контур, включающий компрессор 1 низкого давления, компрессор 2 высокого давления, турбину 3 и камеру 4 сгорания, паросиловой контур с паровой турбиной 5, конденсатором 6, питательным насосом 7 и котлом-утилизатором 8, включающим последовательно расположенные экономайзерную 9, испарительную 10, пароперегревательную 11 поверхности и барабан-сепаратор 12. По пароводяной ветке имеются также двухполостные поверхностные теплообменники 13 и 14 радиаторного типа, Имеются также топливные форсунки 15, зоны горения 16 и смешения 17 камеры сгорания, компрессор 18 высокого давления, турбодетандер 19, воздухоохладитель 20, дополнительные конденсаторы 21 и 22, насос 23 и потребители

24 и 25 При этом компрессор 1 низкого давления подключен своим выходом к двум компрессорам 2 и 18 высокого давления.

Выход компрессора 2 высокого давления через зону 17 смешения камеры 4 сгорания подключен к входу газовой турбины 3, выход которой подключен к котлу-утилизатору 8, Выход компрессора 18 высокого давления через воэдухоохладитель 20 подключен к

1793075 входу турбодетандера 19. Выход турбодеандера 19 через дополнительные конденсатор 21 и теплообменник 13 подключен к зоне 16 горения камеры 4 сгорания, Вход полости нагревающей среды теплообменика 13 подключен через теплообменник 14 имеющемуся отбору турбины 3, Выход поости нагревающей среды теплообменника

3 подключен к входу компрессора 2 высоого давления через конденсатор 22. Пароиловой контур имеет связи между лементами в следующем порядке: испариельная поверхность 10, барабан-сепаратор

2, пароперегревательная поверхность 11, аровая турбина 5, конденсатор 6, питаельный насос 7, экономайзерная поверхость 9. Кроме этого, барабан-сепаратор 12 ерез полости охлаждающей среды, послеовательно размещенных теплообменника

4 и воздухоохладителя 20, подключен к выоду насоса 23, Вход насоса 23 подключен выходу питательного насоса 7. При этом к ходу насоса 23 подключены также выходы идкостных объемов конденсаторов 21 и

22. Кроме этого, имеются кинематические с язи. Турбодетандер 19 связан с компресс ром 18 высокого давления, компрессором

1 низкого давления, турбиной 3 и потребит лем 24. Компрессор 2 высокого давления с язан с турбиной 3, Паровая турбина 5 с язана с потребителем 25.

При работе парогазовой установки атсферный воздух сжимается в компрессо1 низкого давления, После этого часть здуха в объеме, необходимом для процесгорения топлива в камере 4 сгорания при эффициенте избытка воздуха 1.01-1.2, ступает на вход компрессора 18 высокого вления, где сжимается до расчетного давния, превышающего давление в камере 4 рания, например, до 5.0 — 6.0 МПа. При м температура воздуха на выходе из комессора 18 высокого давления поднимаетнапример, до 960-1015 К, Далее воздух ступает в воздухоохладитель 20, где охдается водой, подаваемой насосом 23, пература воды на входе в воздухоохлаель 20 может колебаться в широких преах, например 300 — 380 К, и т.о. воздух ет выходить из воздухоохладителя 20 с пературой 350-450 К. После этого возпоступает в турбодетандер 19, где расряется до расчетного давления в камере орания с учетом гидравлических потерь еплообменнике 13, конденсаторе 21 и равлических трактах, соединяющих данэлементы с турбодетандером 19 и зо16 горения камеры 4 сгорания, ример, до 2,0 МПа, при этом температу оздуха на выходе йз турбодетандера 19

1 м

P в с к и д л сг эт и ся ла

Те ди де мо те

Ау ш

4с в ги ны но на ра составляет, например, 275-355 К. Далее воздух поступает B конденсатор 21, на входе в который за счет внезапного расширения потока пары воды, охлажденные в воздухо5 охладителе 20 и турбодетандере 19, конденсируются. После конденсатора 21 воздух поступает в теплообменник 13, где охлаждает газ на входе в конденсатор 22. Поле теплообменника 13 "холодный" воздух

10 поступает в зону 16 горения камеры 4 сгорания, где участвует в сжигании топлива, подаваемого в эту зону форсунками 15, После чего горячие газы продуктов сгорания топлива расхолаживаются до расчетной темпе15 ратуры, например 1370 К, воздухом, поступающим в зону 17 смешения камеры 4 сгорания из компрессора 2 высокого давления. Газ из зоны 17 смешения камеры 4 сгорания поступает на газовую турбину 3, 20 которая приводит во вращение компрессор

2 и компрессор 1 с потребителем 24, а также помогает турбодетандеру 19 вращать компрессор 18. Отработанный газ после турбины

3 с температурой, например,750 К поступа25 ет в котел-утилизатор 8, после чего выбрасывается в атмосферу.

Дальнейшее обьяснение работы парогазовой установки следующее, Пар из пароперегревателя 11 котла-ути30 лизатора подается на паровую турбину 5, которая приводит во вращение потребителя

25. После турбины 5 и конденсатора 6 вода питательным насосом 7 подается в экономайзер 9, испаритель 10 и через барабан-се35 паратор 12 в пароперегреватель 11. Часть воды, минуя экономайзер 9, направляется на вход в насос 23, обеспечивающий подачу охлаждающей воды в воздухоохладитель 20.

На вход насоса 23 подается также конден40 сат из жидкостных обьемов конденсаторов

21 и 22. Кроме этого, во время сжигания топлива, подаваемого в зону 16 горения форсунками 15, получается некоторое количество воды, которая вместе с атмосферной

45 водой в процессе течения газа в проточной части турбины 3 за счет центробежных сил сепарируется из газа, Причем пары воды вытесняются к внутреннему обводу проточной части турбины 3. Учитывая это, часть

50 газа, отбираемого из турбины 3, направляется в теплообменник 14, где нагревает воду; подаваемую в данный теплообменник 14 из воздухоохладителя 20, где она грелась воздухом из-за компрессора 18 высокого

55 давления. При этом вода в теплообменнике

14 испаряется и в виде пара поступает в барабан-сепаратор 12 котла-утилизатора 8.

Газ же, охлажденный в теплообменнике 14, поступает в теплообменник 13, где продолжает охлаждаться "холодным" воздухом из1793075

Составитель А, Косой

Редактор С, кулакова Техред М.Моргентал Корректор M. Петрова

Заказ 487 Тираж Подписное ВЙИИгПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Произеадстеенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 10! за турбодетандера 19. Послетеплообменника 13 охлажденный гаэ постуйает в конденсатор 22; где за счет внезапного расширения потока пары, содержащиеся в газе, конденсируются, Конденсат из конденсатора 22 подается на вход в насос 23, в обезвоженный и охлажденный газ подается на вход компрессора 2 высокого давления, где смешивается с воздухом зоны 17 смешения камеры 4 сгорания.

Таким образом, в данной парогазовой установке в сравнении с прототипом обеспечено снижение вредных выбросов N0x как эа счет более глубокого™замораживаФормула изобретения

Парогазовая установка, содержащая"газовый контур, включающий компрессор низкого давления, подключенный своим выходом к двум компрессорам высокого давления, выход первого из которых через камеру сгорания подключен к входу газовой турбины с потребителем и котлом-утилизатором на ее выхлопе, а выход второго через воздухоохладитель подключен к входу турбодетандера, а также замкнутый паросиловой контур, включающий последовательно расположенные экономайзерную, испарительную и пароперегревательную поверхности нагрева, размещенные в котле-утилиэаторе и связанные через барабан-сепаратор, паровую турбину с потребителем и конденсатором, питательный насос, выход которого подсоединен к экономайэерной поверхности нагрева и к входу охлаждающей среды воздухоохладителя, подключенного своим выходом по последней к барабай-сепаратору, отличающаяся тем, что, с целью ния" газа в зоне горения камеры сгорания, так и за счет использования в зоне смешения камеры сгорания в качестве балласта газа с низким содержанием кислорода, от5 бираемого иэ газовой турбины, Комплекс же отличий — подача холодного газа в компрессор высокого давления, повышение параметров пара на выходе иэ воздухоохладителя и дополнительного теп-.

10 лообменника, и полученйе воды обеспечивает повышение эффективности установки, а также уменьшает воздействие на экологйю за счет уменьшения выбросов тепла и пара с отходящими газами.

15 повышения эффективности и экологичности, она снабжена двумя двухполостными поверхностными теплообменниками и двумя дополнительными конденсаторами с паровыми и жидкостными объемами, при этом конденсаторы своими выходами из жидко-. стных объемов подсоединены к паросиловому контуру между выходом питательного насоса и входом охлаждающей среды воздухоохладителя, газовая турбина выполнена с отбором, подключенным через одну из полостей последовательно размещенных теплообменников и паровой объем одного из дополнительных конденсаторов к входу первого компрессора высокого давления, паровой объем второго дополнительного конденсатора подсоединен к выходу турбодетандера и через вторую полость одного из теплообмегннйков к зоне горения камеры сгорания, при этом вторая полость другого теплообменника включена в паросиловой контур между выходом охлаждающей среды воздухоохладителя и барабан-сепаратором.