Детандер - генераторная установка электростанции
Владельцы патента RU 2384720:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях. Детандер-генераторная установка электростанции содержит магистральный газопровод, газорегуляторный пункт, турбодетандер, электрогенератор, подводящий и выхлопной газопроводы турбодетандера. Подводящий газопровод турбодетандера подключен к нагреваемому тракту промежуточного воздухоохладителя первой ступени, установленного между компрессорами низкого и среднего давления трехступенчатого турбокомпрессора ГТУ. Выхлопной газопровод турбодетандера подключен к нагреваемому тракту промежуточного воздухоохладителя второй ступени, установленного между компрессорами среднего и высокого давления трехступенчатого турбокомпрессора ГТУ. Изобретение направлено на повышение экономичности детандер-генераторной установки и КПД энергетических котлов электростанции за счет подогрева газа перед подачей его в турбодетандер и в топки энергетических котлов теплотой воздуха, нагретого в результате процесса сжатия в компрессорах низкого и среднего давления трехступенчатого турбокомпрессора ГТУ. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях.
Известен аналог детандер-генераторная установка электростанции (см. Романов В.В., Ситников В.В. Новая детандер-генераторная установка НПКГ «Зоря»-«Машпроект» // Газотурбинные технологии. Рыбинск. Март 2005. С.40), содержащая магистральный газопровод, газорегуляторный пункт, турбодетандер, электрогенератор, подводящий и выхлопной газопроводы турбодетандера. Данный аналог принят за прототип.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известной детандер-генераторной установки электростанции, принятой за прототип, относится то, что известная детандер-генераторная установка электростанции обладает пониженной экономичностью, так как для предварительного подогрева газа перед турбодетандером, с целью повышения электрической мощности и обеспечения положительной температуры газа на выходе из турбодетандера, используется высокопотенциальная тепловая энергия пара, выработка которого в энергетических котлах связана с повышенным расходом топлива. Кроме того, в топку энергетических котлов подается охлажденный в турбодетандере газ, что снижает КПД котлов.
Сущность изобретения заключается в следующем. Для повышения экономичности детандер-генераторной установки электростанции целесообразно подключить подводящий газопровод турбодетандера к нагреваемому тракту промежуточного воздухоохладителя первой ступени, установленного между компрессорами низкого и среднего давления трехступенчатого турбокомпрессора газотурбинной установки (ГТУ), а выхлопной газопровод турбодетандера подключить к нагреваемому тракту промежуточного воздухоохладителя второй ступени, установленного между компрессорами среднего и высокого давления трехступенчатого турбокомпрессора ГТУ. В этом случае для подогрева газа перед турбодетандером с целью повышения электрической мощности турбодетандера и обеспечения положительной температуры газа на выходе из турбодетандера будет использоваться теплота нагретого в результате процесса сжатия в компрессоре низкого давления воздуха, что позволит снизить расход топлива на выработку дополнительного количества пара в энергетических котлах, для предварительного подогрева газа перед турбодетандером. Подогрев газа после турбодетандера теплотой нагретого в результате процесса сжатия в компрессоре низкого давления воздуха позволяет увеличить количество теплоты, вносимое с топливом в топки энергетических котлов, т.е. увеличить КПД котлов.
Технический результат - повышение экономичности детандер-генераторной установки и КПД энергетических котлов электростанции за счет подогрева газа перед подачей его в турбодетандер и в топки энергетических котлов теплотой воздуха, нагретого в результате процесса сжатия в компрессорах низкого и среднего давления трехступенчатого турбокомпрессора ГТУ.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известная детандер-генераторная установка электростанции содержит магистральный газопровод, газорегуляторный пункт, турбодетандер, электрогенератор, подводящий и выхлопной газопроводы турбодетандера. Особенность детандер-генераторной установки электростанции заключается в том, что подводящий газопровод турбодетандера подключен к нагреваемому тракту промежуточного воздухоохладителя первой ступени, установленного между компрессорами низкого и среднего давления трехступенчатого турбокомпрессора ГТУ. Кроме того, особенность детандер-генераторной установки заключается в том, что выхлопной газопровод турбодетандера подключен к нагреваемому тракту промежуточного воздухоохладителя второй ступени, установленного между компрессорами среднего и высокого давления трехступенчатого турбокомпрессора ГТУ.
На чертеже представлена схема детандер-генераторной установки электростанции.
Детандер-генераторная установка электростанции содержит магистральный газопровод 1, газорегуляторный пункт 2, турбодетандер 3, электрогенератор 4, подводящий газопровод 5 к турбодетандеру 3, выхлопной газопровод 6, ГТУ, включающую газовую турбину 7, турбокомпрессор, состоящий из компрессоров низкого, среднего и высокого давления соответственно 8, 9, 10, камеру сгорания 11, электрический генератор 12, промежуточный воздухоохладитель первой ступени 13, установленный между компрессорами низкого и среднего давления трехступенчатого турбокомпрессора ГТУ, промежуточный воздухоохладитель второй ступени 14, установленный между компрессорами среднего и высокого давления трехступенчатого турбокомпрессора ГТУ.
Детандер-генераторная установка электростанции работает следующим образом.
Атмосферный воздух поступает в компрессор низкого давления 8, сжимается в нем и направляется в греющий тракт промежуточного воздухоохладителя первой ступени 13, в нагреваемый тракт которого подается газ от магистрального газопровода 1 через подводящий газопровод 5. Причем газ перед подачей в промежуточный воздухоохладитель первой ступени 13 не дросселируется в газорегуляторном пункте 2. В процессе теплообмена между газом и воздухом в промежуточном воздухоохладителе первой ступени 13 газ нагревается, а воздух охлаждается. Охлажденный в промежуточном воздухоохладителе первой ступени 13 воздух поступает в компрессор среднего давления 9, а нагретый газ направляется в турбодетандер 3. В турбодетандере 3 в процессе расширения газа совершается полезная работа газового цикла, затрачиваемая на привод электрогенератора 4. Отработавший в турбодетандере 3 газ через выхлопной газопровод 6 поступает в нагреваемый тракт воздухоохладителя второй ступени 14, в греющий тракт которого подводится сжатый в компрессоре среднего давления 9 воздух. В результате процесса теплообмена между двумя теплоносителями в промежуточном воздухоохладителе второй ступени 14 газ подогревается, а воздух охлаждается. Подогретый в промежуточном воздухоохладителе второй ступени 14 газ направляется к энергетическим котлам (не показаны), а охлажденный воздух поступает в компрессор высокого давления 10. Сжатый в компрессоре высокого давления воздух поступает в камеру сгорания 11 ГТУ, туда же подается топливо. Осуществляется процесс горения. Образовавшиеся в результате сгорания топлива газы направляются в газовую турбину 7. В газовой турбине 7 совершается полезная работа газотурбинного цикла, которая затрачивается на привод турбокомпрессора, состоящего из компрессоров низкого, среднего и высокого давления соответственно 8, 9, 10 и электрогенератора 12. Отработавшие в газовой турбине 7 газы направляются в котел-утилизатор (не показан).
Подключение подводящего газопровода турбодетандера к нагреваемому тракту промежуточного воздухоохладителя первой ступени, установленного между компрессорами низкого и среднего давления трехступенчатого турбокомпрессора ГТУ, и выхлопного газопровода турбодетандера к нагреваемому тракту промежуточного воздухоохладителя второй ступени, установленного между компрессорами среднего и высокого давления трехступенчатого турбокомпрессора ГТУ, позволяет повысить экономичность детандер-генераторной установки и КПД энергетических котлов электростанции, за счет подогрева газа перед подачей его в турбодетандер и в топки энергетических котлов теплотой воздуха, нагретого в результате процесса сжатия в компрессорах низкого и среднего давления трехступенчатого турбокомпрессора ГТУ.
1. Детандер - генераторная установка электростанции, содержащая магистральный газопровод, газорегуляторный пункт, турбодетандер, электрогенератор, подводящий и выхлопной газопроводы турбодетандера, отличающаяся тем, что подводящий газопровод турбодетандера подключен к нагреваемому тракту промежуточного воздухоохладителя первой ступени, установленного между компрессорами низкого и среднего давления трехступенчатого турбокомпрессора ГТУ.
2. Детандер - генераторная установка электростанции по п.1, отличающаяся тем, что выхлопной газопровод турбодетандера подключен к нагреваемому тракту промежуточного воздухоохладителя второй ступени, установленного между компрессорами среднего и высокого давления трехступенчатого турбокомпрессора ГТУ.
