ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F01K13/00 F01K23/06 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при проектировании парогазовых установок.

Известна парогазовая установка со сбросом газов в котел [1], содержащая газовый и замкнутый паровой контуры с экономайзерами для подогрева питательной воды и воздухоподогреватель в магистрали подачи воздуха в котел, при этом в воздухоподогревателе подогрев воздуха осуществляется питательной водой экономайзеров. При работе установки в парогазовом режиме вместо воздуха в котел подаются без охлаждения продукты сгорания после газовой турбины.

Недостатком данной установки является то, что при увеличении начальной температуры газа перед газовой турбиной соответственно повышается температура газа за ней, что понижает надежность газового тракта с арматурой, соединяющего газовую турбину с котлом и дымовой трубой, а также ухудшает условия работы горелочного фронта котла.

Наиболее близкой к заявленной является парогазовая установка мощностью 250 МВт (ПГУ-250), установленная на Молдавской ГРЭС [2]. ПГУ-250 содержит котел с экономайзерными, пароперегревательными поверхностями нагрева, газоводяными подогревателями, газотурбинный агрегат с газоходами, соединяющими его с котлом и дымовой трубой, системой двухступенчатых калориферов для подогрева воздуха для котла в паросиловом режиме. При работе установки в парогазовом режиме вместо воздуха в котел подаются продукты сгорания от газовой турбины с достаточным содержанием кислорода для горения топлива в топке котла.

К основным недостаткам парогазовых установок типа ПГУ-250 Молдавской ГРЭС можно отнести следующие. При увеличении температуры газов за газовой турбиной понижается надежность газового тракта с арматурой, соединяющего газовую турбину с котлом и дымовой трубой. При режиме работы ПГУ с отключенной паровой турбиной температура уходящих газов в установке увеличивается в 3-3,5 раза, достигая величины 450^оС, при этом резко падает экономичность установки.

В предлагаемой парогазовой установке, содержащей котел с экономайзерными и пароперегревательными поверхностями нагрева, газотурбинный агрегат с газоходами, соединяющими его с котлом и с отдельной дымовой трубой, а также запорной арматурой, установленной на газоходах, паротурбинный агрегат с отборами пара на систему регенерации и сетевой подогреватель, часть экономайзера вынесена из котла и установлена в газоходе между газотурбинным агрегатом и котлом. Вынесенная часть экономайзера котла включена по воде параллельно основной части экономайзера и размещена в газоходе котла, при этом вынесенная часть экономайзера котла соединена трубопроводами с сетевым подогревателем, образуя с ним замкнутый водяной контур циркуляции. На трубопроводах, соединяющих сетевой подогреватель с отбором пара от паровой турбины и сетевой подогреватель с выносным экономайзером котла, установлены запорная и регулирующая арматуры.

Предложенная совокупность отличительных от прототипа признаков обеспечивает надежность и экономичность парогазовой установки при различных режимах ее работы и снижает стоимость изготовления газоходов, компенсаторов, горелочных и шиберных устройств, установки в целом.

На чертеже схематически изображена парогазовая установка. Она содержит газотурбинный агрегат 1, соединенный газопроводом 2, в котором расположена вынесенная часть 3 экономайзера котла, с котлом 4, который паропроводом подсоединяется к паротурбинному агрегату 5. За паротурбинным агрегатом и конденсатором установлены регенеративные подогреватели воды низкого давления 6 и высокого давления 7, при этом трубопровод 8 соединяется с газоводяным подогревателем 9 высокого давления, байпасируя подогреватель 7 высокого давления. Газоводяной подогреватель 7 высокого давления по воде соединен трубопроводом 10 с основной частью 11 экономайзера котла. Вынесенная часть 3 экономайзера за газовой турбиной своими входными 12 и выходными 13 трубопроводами подключена к соответствующим трубопроводам 10 и 14 основной части 11 экономайзера котла 4. Трубопроводы 12 и 13 вынесенной части 3 экономайзера котла 4 за газовой турбиной подсоединяются к трубопроводам 15, 16 сетевого подогревателя 17 и к насосу 18.

По ходу газов за газоводяным подогревателем 9 высокого давления расположен газоводяной подогреватель 19 низкого давления, который трубопроводами 20 и 21 подключен соответственно к входу и выходу регенеративных подогревателей 6 низкого давления. Кроме того, газоводяной подогреватель 19 низкого давления соединен с калорифером 22 первой ступени при помощи трубопроводов 23 и 24, на которых установлены циркуляционный насос 25 и запорное устройство 26. Паровой калорифер 27 второй ступени соединен трубопроводом 28 с отбором пара от паровой турбины 5 и трубопроводом 29 с деаэратором 30. К входу калорифера 22 первой ступени подсоединен вентилятор 31 холодного воздуха. На подводящих и отводящих трубопроводах 12 и 13 вынесенной части 3 экономайзера за газовой турбиной установлены запорные устройства 32 и 33. На подводящих и отводящих трубопроводах экономайзера за газовой турбиной к сетевому подогревателю 17 установлены запорные устройства 34 и 35. На газопроводе 2, соединяющем газотурбинный агрегат 1 с котлом 4, за выносной частью 3 экономайзера котла установлено шиберное устройство 36. Кроме того, газопровод 2 соединен байпасным газоходом 37 с клапаном 38 с газоходом котла в районе основной части 11 экономайзера.

Предлагаемая парогазовая установка работает следующим образом.

В парогазовом режиме (по первому варианту) продукты сгорания (окислитель) от газотурбинного агрегата 1, проходя выносную часть 3 экономайзера котла, охлаждаются в нем и по газопроводу 2 через открытое шиберное устройство 36 основная часть продуктов сгорания поступает в котел 4 с одновременной подачей в него топлива для выработки пара. Одновременно другая, меньшая часть продуктов сгорания от газотурбинного агрегата 1, байпасируя котел 4, сбрасывается в газоход котла перед основной частью 11 экономайзера котла. Продукты сгорания от котла 4, смешиваясь с байпасируемыми продуктами сгорания от газотурбинного агрегата 1, проходят через газоходы основной части 11 экономайзера котла, газоводяные подогреватели 9 высокого давления, газоводяные подогреватели 19 низкого давления и поступают в дымовую трубу котла. В этом режиме конденсат по трубопроводу 20 поступает параллельно регенеративным подогревателям 6 низкого давления в газоводяной подогреватель 19 низкого давления, а от него трубопроводом 21 через деаэратор 30 в регенеративный подогреватель 7 высокого давления, при этом запорная арматура 26 закрыта, циркуляционный насос 25 и вентилятор 31 не работают. Отбор пара от паровой турбины 5 производится на сетевой подогреватель 17, а на калорифер 27 второй ступени отбор пара не производится. Запорные устройства 34 и 35 закрыты, циркуляционный насос 18 не работает.

Питательная вода после питательного насоса параллельно подогревателю 7 по трубопроводу 8 поступает в газоводяной подогреватель 9 высокого давления, а из него по трубопроводу 10 часть питательной воды направляется в основную часть 11 экономайзера котла. Одновременно другая часть питательной воды по присоединенному трубопроводу 12 параллельным потоком проходит через выносную часть 3 экономайзера котла за газовой турбиной, отбирая тепло у продуктов сгорания за газовой турбиной, через открытые запорные устройства 32 и 33 соединяется трубопроводом 13, смешиваясь с другой частью потока воды от экономайзера за котлом, с трубопроводом 14 и направляется в следующие поверхности нагрева котла 4. Выработанный в котле пар поступает на паровую турбину 5.

Возможен и второй вариант подключения выносной части 3 экономайзера котла за газовой турбиной при работе парогазовой установки в парогазовом цикле и обеспечении необходимого охлаждения продуктов сгорания за газовой турбиной перед шиберным устройством 36 газохода 2 и горелочными устройствами котла 4. Во втором варианте работы парогазовой установки выносная часть 3 экономайзера котла за газовой турбиной отключена по воде от котла 4 запорными устройствами 32 и 33 на трубопроводах 12 и 13. Открыты запорные устройства 35 и 35 на подводящих и отводящих трубопроводах системы утилизации тепла и вода, прокачиваясь циркуляционным насосом 18, проходит выносную часть 3 экономайзер котла за газовой турбиной, отбирая тепло продуктов сгорания за газовой турбиной 1, передает тепло потребителю в сетевом подогревателе 17, а отбор пара от паровой турбины 5 на сетевой подогреватель 17 отключен. Все остальные элементы оборудования парогазовой установки работают так же, как в первом варианте парогазового режима, за исключением того, что питательная вода по трубопроводу 10 от подогревателя 9 целиком поступает в экономайзер котла, а не частью, как в первом варианте.

В автономном режиме установка работает следующим образом.

В котел 4 подается топливо, которое сгорает в воздушной среде, при этом воздух поступает от вентилятора 31 через воздушные калориферы первой 22 и второй 27 ступени в газоход 2, при закрытом шиберном устройстве 36 поступает в котел 4, образовавшиеся после сгорания топлива с воздухом в топке котла продукты сгорания последовательно проходят котел, экономайзер за котлом, подогреватели 9 и 19 и, охладившись, поступают в дымовую трубу. Образовавшийся в котле 4 пар поступает в паровую турбину 5. Конденсат после паровой турбины в полном количестве поступает в деаэратор 30, проходя только регенеративные подогреватели 6 низкого давления, при этом установленная запорная арматура на входном и выходном трубопроводах 20 и 21 закрыта, а водяной контур подогревателя 19 заполнен конденсатом. Конденсат, нагревшись в подогревателе 19, по трубопроводу 23 через запорные устройства 26 поступает в калорифер 22 первой ступени, а из него по трубопроводу 24 циркуляционным насосом 25 поступает в подогреватель 19.

Питательная вода после питательного насоса поступает параллельным трактами в регенеративный подогреватель 7 высокого давления и подогреватель 9, и, соединяясь, весь поток питательной воды по трубопроводу 10 поступает в экономайзер котла при закрытых запорных устройства 32 и 33, а затем в котел 4. Воздух в калорифере 27 второй ступени греется отбором пара от паровой турбины 5, а после калорифера 27 второй ступени охлажденный пар сбрасывается в деаэратор 30.

Возможен режиме автономной работы газовой турбины 1 при остановленном котле 4. При этом на газопроводе 2 шиберное устройство 36 на котел 4 закрыто и открыто шиберное устройство на дымовую трубу газотурбинного агрегата 1. Продукты сгорания поступают из газотурбинного агрегата в газопровод 2, охлаждаясь, проходят часть 3 экономайзера котла за газовой турбиной и направляются в дымовую трубу газовой турбины.

Выносная часть экономайзера заполнена конденсатом, но отключена запорными устройствами 32 и 33 от котла 4. Открыты запорные устройства 34 и 35 на подводящих и отводящих трубопроводах системы утилизации тепла, и конденсат, прокачиваясь циркуляционным насосом 18, проходит выносную часть 3 экономайзера котла за газовой турбиной, отбирая тепло продуктов сгорания, затем в сетевом подогревателе 17 передает тепло потребителю.

Таким образом, по сравнению с прототипом - парогазовой установкой ПГУ-250 Молдавской ГРЭС в предлагаемой установке вынесена часть экономайзера котла и установлена в газоходе между газовой турбиной и котлом и соединена трубопроводами с основной частью экономайзера котла. Одновременно вынесенная часть экономайзера соединена трубопроводами с сетевым подогревателем, образуя с ним замкнутый контур циркуляции. На трубопроводах, соединяющих сетевой подогреватель с отбором пара от паровой турбины, и на трубопроводах выносной части экономайзера котла установлены регулирующая и запорная арматура. Это позволяет обеспечить надежный температурный режим газоводяных подогревателей с исключением тепловых потерь на пусковых режимах, так как лишнее тепло продуктов сгорания газовой турбины в режиме ПГУ утилизируется сетевым подогревателем. Кроме того, установленный за газовой турбиной выносной экономайзер понижает температуру продуктов сгорания перед котлом, тем самым повышая надежность работы шиберных и горелочных устройств, удешевляя затраты на марку применяемых сталей газопроводов с компенсаторами.

Использование: в теплоэнергетике. Сущность изобретения: парогазовая установка содержит газотурбинный и паротурбинный агрегаты. Последний включен в паросиловой контур, имеющий паровой котел 4, внутри которого размещена экономайзерная и пароперегревательная поверхности нагрева. Котел размещен на выхлопе газотурбинного агрегата 1. Установка имеет сетевой подогреватель 27, подключенный к паровому отбору трубопроводом 28, и выносимую 3 экономайзерную поверхность нагрева, размещенную по греющей среде в газоходе газотурбинного агрегата 1 и подключенную паралельно к поверхности 11 по воде. При этом выход греющей среды из сетевого подогревателя 27 подключен к входу выносной экономайзерной поверхности 3 посредством трубопровода с запорно-регулирующей арматурой и насосом, а выход поверхности 3 дополнительно подсоединен к входу подогревателя 27. 1 ил.

ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА, содержащая газотурбинный агрегат с дымовой трубой и газоходами с запорной арматурой, а также паросиловой контур, включающий паротурбинный агрегат с паровыми отборами, систему регенерации и паровой котел с экономайзерной и пароперегревательной поверхностями нагрева, подсоединенный своим газоходом к дополнительной дымовой трубе, при этом газотурбинный агрегат посредством своих газоходов с запорной арматурой подсоединен к паровому котлу, а пароперегревательная и экономайзерная поверхности котла размещены в нем последовательно по ходу отработанных газов газотурбинного агрегата, отличающаяся тем, что она снабжена сетевым подогревателем, насосом и трубопроводами с запорно-регулирующей арматурой, экономайзерная поверхность нагрева выполнена в виде двух параллельно соединенных по воде частей, одна из которых размещена в газоходе газотурбинного агрегата за газовой турбиной и подключена к основной экономайзерной части поверхности нагрева и пароперегревательной поверхности нагрева посредством трубопроводов с запорно-регулирующей арматурой, а сетевой подогреватель посредством трубопроводов с запорно-регулирующей арматурой подсоединен входом к паровому отбору паротурбинного агрегата и выходу размещенной в газоходе газотурбинного агрегата части экономайзерной поверхности нагрева, а выходом - к паросиловому контуру и входу указанной части экономайзерной поверхности нагрева, при этом насос размещен в трубопроводе, соединяющем вход, размещенной в газоходе газотурбинного агрегата части экономайзерной поверхности нагрева, с выходом сетевого подогревателя.