КОМБИНИРОВАННАЯ ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F01K25/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при производстве электроэнергии.

Известна бинарная парогазовая установка, содержащая два последовательно соединенные паросиловые контура с высококипящим и низкокипящим рабочим телом, объединенные конденсатором-пароперегревателем [1]
Известна комбинированная парогазовая установка для получения электроэнергии, тепла и холода, содержащая установленные в газовом контуре компрессор, парогенератор, газовую турбину, экономайзер, сепаратор, турбодетандер и установленный перед ним теплообменник. Парогенератор соединен с экономайзером и в линию их связи включены паровая турбина и конденсатор [2]
Известна комбинированная парогазовая установка для получения электроэнергии, тепла и холода, содержащая газовый контур с последовательно размещенным в нем компрессором, камерой сгорания, газовой турбиной, теплообмеником, сепаратором и турбодетандером, выход которого сообщен с атмосферой через охлаждающую поверхность потребителя холода, замкнутый паросиловой контур с высококипящим рабочим телом, включающий паровую турбину с конденсатором, экономайзер и парогенератор, причем экономайзер и парогенератор размещены по греющей среде в тракте рабочего тела газового контура, а также дополнительный замкнутый контур с рабочим телом, подсоединенный к паросиловому контуру через охлаждающую поверхность последнего [3]
Недостатком этой установки является высокий расход топлива на производство единицы электроэнергии при отсутствии потребителя тепла вследствие отвода в окружающую среду теплоты конденсации водяных паров в конденсаторе.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса производства электроэнергии и уменьшение расхода топлива на производство единицы электроэнергии.

Это достигается тем, что комбинированная парогазовая установка для получения электроэнергии, содержащая газовый контур с последовательно размещенными в нем компрессором, камерой сгорания, газовой турбиной, теплообменником с охлаждающей поверхностью, сепаратором и турбодетандером, выход которого через охлаждающую поверхность потребителя холода сообщен с атмосферой, замкнутый паросиловой контур с высококипящим рабочим телом, включающий последовательно размещенные паровую турбину, конденсатор с охлаждающей поверхностью, экономайзер и парогенератор, причем два последних по греющей среде размещены в тракте рабочего тела газового контура между газовой турбиной и теплообменником, а также дополнительный замкнутый контур с рабочим телом, подсоединенный к паросиловому контуру с высококипящим рабочим телом через охлаждающую поверхность его конденсатора, снабжена дополнительно, по крайней мере одним конденсатором-пароперегревателем и паровой турбиной с генератором и имеющим охлаждающую поверхность конденсатором, при этом охлаждающая поверхность теплообменника газового контура включена в дополнительный контур за охлаждающей поверхностью конденсатора паросилового контура с высококипящим рабочим телом, дополнительные элементы последовательно размещены в дополнительном контуре между охлаждающими поверхностями теплообменника газового контура и конденсатора паросилового контура по ходу рабочего тела, в качестве которого используют низкокипящее вещество, а конденсатор-пароперегреватель по греющей среде дополнительно размещен в контуре с высококипящим рабочим телом между его конденсатором и экономайзером, причем турбина паросилового контура с высококипящим рабочим телом выполнена с, по крайней мере, одним паровым отбором, подсоединенным к конденсатору-пароперегревателю, а в качестве потребителя холода, соединенного с выходом турбодетандера, используют конденсатор паровой турбины дополнительного контура или включенный в его охлаждающий контур теплообменник.

На чертеже схематично показана описываемая установка. Она содержит установленные в газовом контуре компрессор 1, камеру сгорания 2, газовую турбину 3, парогенератор 4, экономайзер 5, теплообменники 6 и 7, сепаратор 8, турбодетандер 9. В линию связи парогенератора 4 с экономайзером включены паровая турбина 20, конденсатор 10, конденсаторы-пароперегреватели 11 и 12. В паросиловой контур с низкокипящим рабочим телом последовательно включены паровая турбина 13, конденсатор низкокипящего рабочего тела 14, конденсатор 10, теплообменник 6, конденсаторы 11 и 12. Выход турбодетандера 9 сообщен с атмосферой через сепаратор 15, теплообменник 7 и конденсатор 14. Кроме этого, на чертеже показаны электрогенераторы 16,17,18 и 19, размещенные, соответственно, на общем валу с турбинами 3, 20, 13 и турбодетандером 9. Конденсаторы 11 и 12 могут быть выполнены в виде последовательно соединенных по рабочему телу паросилового контура с высококипящим теплоносителем теплообменника подогревателя этого теплоносителя и пароперегревателя рабочего тела дополнительного паросилового контура. Турбодетандер может быть соединен с атмосферой через теплообменник, включенный в охлаждающий контур конденсатора 14 в месте его соединения через конденсатор.

Установка работает следующим образом.

Окружающий воздух засасывается компрессором 1, нагнетается в камеру 2, в которую одновременно подается газовое или жидкое топливо. Образующиеся в результате сгорания топлива газы с высокой температурой и давлением поступают в газовую турбину 3, которая вращает генератор 16 и компрессор 1. Из турбины 3 газы поступают в парогенератор 4, затем в экономайзер 5 и охлаждаются в теплообменниках 6 и 7 до температуры конденсации водяных паров, содержащихся в них. Отделение влаги происходит в сепараторе 8. Осушенные газы поступают в турбодетандер 9, в котором за счет выработки электроэнергии генератором 19 снижают свой температуру до отрицательных значений, после чего сепаратор 15 и теплообменник 7 выбрасываются в атмосферу. Пар, полученный в парогенераторе 4, поступает на вход турбины 20, которая вращает генератор 17. Отработавший пар сжижается в конденсаторе 10, подогревается отборами от турбины 20 и направляется в экономайзер 5. Низкокипящее вещество испаряется в конденсаторе 10, перегревается в теплообменниках 6, 11 и 12 и направляется на турбину 13 и далее в конденсаторы 14 и 10. Оставшаяся часть газового потока с выхода турбодетандера омывает часть охладительной поверхности конденсатора 14 и через выхлоп выбрасывается в атмосферу.

Экономичность установки выражается в уменьшении расхода топлива на производство электроэнергии вследствие дополнительной ее выработки паровой турбиной паросилового контура с низкокипящим рабочим телом, снижения температуры в его конденсаторе при использовании для его охлаждения газов с выхода турбодетандера.

Использование: в теплоэнергетике при производстве электроэнергии. Сущность изобретения: установка содержит газовый контур с последовательно размещенными в нем компрессором 1, камерой 2 сгорания, газовой турбиной 3, теплообменниками 4, 5, 6, 7 с охлаждающими поверхностями, сепаратором 8 и турбодентандером 9, выход которого через охлаждающую поверхность потребителя холода сообщен с атмосферой. Установка содержит также два паросиловых замкнутых контура с высоко- и низкокипящим рабочими телами. Указанные контуры связаны между собой посредством поверхностей теплообмена входящих в их состав теплообменников 4, 5, 6 и конденсаторов 10, 11, 12, 14, причем в качестве потребителя холода используется конденсатор 14 паровой турбины 13 паросилового контура или включенный в его охлаждающий контур теплообменник. 1 ил.

КОМБИНИРОВАННАЯ ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА для получения электроэнергии, содержащая газовый контур с последовательно размещенными в нем компрессором, камерой сгорания, газовой турбиной, теплообменником с охлаждающей поверхностью, сепаратором и турбодетандером, выход которого через охлаждающую поверхность потребителя холода сообщен с атмосферой, замкнутый паросиловой контур с высококипящим рабочим телом, включающий последовательно размещенные паровую турбину, конденсатор с охлаждающей поверхностью, экономайзер и парогенератор, причем два последних по греющей среде размещены в тракте рабочего тела газового контура между газовой турбиной и теплообменником, а также дополнительный замкнутый контур с рабочим телом, подсоединенный к паросиловому контуру с высококипящим рабочим телом через охлаждающую поверхность его конденсатора, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности процесса производства электроэнергии и уменьшения расхода топлива на производство единицы электроэнергии, она снабжена дополнительно по крайней мере одним конденсатором-пароперегревателем и паровой турбиной с генератором и имеющим охлаждающую поверхность конденсатором, при этом охлаждающая поверхность теплообменника газового контура включена в дополнительный контур за охлаждающей поверхностью конденсатора паросилового контура с высококипящим рабочим телом, дополнительные элементы последовательно размещены в дополнительном контуре между охлаждающими поверхностями теплообменника газового контура и конденсатора паросилового контура по ходу рабочего тела, в качестве которого используют низкокипящее вещество, а конденсатор-пароперегреватель по греющей среде дополнительно размещен в контуре с высококипящим рабочим телом между его конденсатором и экономайзером, причем турбина паросилового контура с высококипящим рабочим телом выполнена с по крайней мере одним паровым отбором, подсоединенным к конденсатору-пароперегревателю, а в качестве потребителя холода, соединенного с выходом турбодетандера, используют конденсатор паровой турбины дополнительного контура или включенный в его охлаждающий контур теплообменник.