УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ГАЗА ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ И СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ГАЗА ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Российский патент 1995 года по МПК F23L17/00 F23J11/00 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях с газотурбинными установками, работающими на природном газе.

Известно устройство для удаления газа железобетонная дымовая труба, в которой с целью предотвращения коррозионных процессов в железобетонной несущей оболочке в зазоре между несущей оболочкой и кислотоупорным газоотводящим каналом циркулирует воздух, поступающий через заборные окна внизу дымовой трубы и выбрасываемый через окна в верхней части железобетонной оболочки.

Движение воздуха в этом случае осуществляется за счет естественной вентиляции, возникающей при нагревании воздуха от футеровки газоотводящего канала [1]
Хотя этот способ предотвращения коррозионных процессов в железобетонной несущей оболочке и имеет преимущества по сравнению с электростанциями, на которых в дымовых газах не предусмотрена циркуляция воздуха между несущей оболочкой и газоотводящим каналом, он не лишен недостатков. Одним из недостатков является контакт холодного воздуха с нагретой футеровкой и связанная с этим опасность разрушения газоотводящего канала из-за большого градиента температур между внутренней и наружной поверхностью газоотводящего канала, выполняемого обычно из кислотоупорного кирпича. Другим недостатком способа является отсутствие противодавления воздуха в канале, которое могло бы воспрепятствовать пpоникновению дымовых газов с большой коррозионной агрессивностью в железобетонную несущую оболочку, а также малая интенсивность движения слабоподогретого воздуха.

Известна также дымовая труба, в которой вентиляция зазора между несущей оболочкой и газоотводящим каналом осуществляется путем подачи в зазор подогретого в калориферах воздуха [2]
Движение воздуха, как и в описанном выше способе, осуществляется за счет естественной вентиляции. Однако применение этого способа ограничено из-за присущих ему недостатков и может быть рекомендовано только при значительной высоте дымовой трубы (Н≥200 м), достаточно большом уровне подогрева воздуха в калориферах и малом избыточном давлении газов в газоотводящем канале трубы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для удаления газа, на котором применен способ интенсифицированного выброса продуктов сгорания в верхние слои атмосферы [3] В этом случае подогретый в калориферах воздух с температурой 50-90^оС принудительно вентилятором подается в зазор между несущей железобетонной оболочкой и газоотводящим каналом. Воздух выбрасывается в атмосферу через кольцевой зазор в выходном торце трубы. При этом в вентилируемом зазоре создается давление, превышающее давление продуктов сгорания в газоотводящем канале. Скорость воздуха на выходе из кольцевого сечения трубы значительно больше, чем скорость продуктов сгорания в устье трубы, т.е. создается кольцевой поддув. Создание кольцевого поддува в устье трубы способствует увеличению аэродинамической составляющей подъема газового потока, что эквивалентно увеличению строительной высоты дымовой трубы. Однако это требует повышенных расходов тепла и электроэнергии.

Цель изобретения снижение затрат тепла и электроэнергии на удаление продуктов сгорания в верхние слои атмосферы.

Цель достигается тем, что устройство для удаления газа тепловой электростанции дополнительно содержит эжектор, напорный патрубок которого соединен с трубопроводом подачи воздуха, выходной с вентилируемым зазором дымовой трубы, а всасывающий с выходным трубопроводом газотурбинной установки, причем последний подключен в газоотводящему каналу.

Схема предлагаемого устройства для удаления газа тепловой электростанции представлена на чертеже.

Устройство для удаления газа тепловой электростанции содержит газовую турбину 1, выхлопной газоход 2, эжектор 3, газоход 4, дымовую трубу 5 с вентиляционным зазором 6 между несущей оболочкой 7 и газоотводящим каналом 8. Эжектор 3 снабжен всасывающим 9, выходным 10 и напорным 11 патрубками. Напорный патрубок 11 соединен с воздухопроводом 12. Выхлопной газоход 2 соединен посредством газохода 13 с боровами 14 дымовой трубы. В борова 14 также поступают продукты сгорания от котельных установок.

Устройство для удаления газа тепловой электростанции работает следующим образом.

Часть продуктов сгорания от газовой турбины 1 по газоходу 2 через эжектор 3 и газоход 4 поступает в верхние слои атмосферы по дымовой трубе 5 через вентилируемый зазор 6 между несущей оболочкой 7 и газоотводящим каналом 8. В эжекторе 3, который соединен своим всасывающим патрубком 9 с выхлопным газоходом 2, выходным патрубком 10 с газоходом 4, напорным патрубком 11 с воздухопроводом 12, происходит охлаждение продуктов сгорания газовой турбины от 350-500^оС до 100^оС путем смешения их с воздухом нагнетаемым в воздуховод 12.

Остальная большая часть продуктов сгорания от газовой турбины 1 поступает в верхние слои атмосферы по газоходу 13 боровом 14 через газоотводящий канал 7. Туда же по газоходам 15 поступают продукты сгорания от котельных установок, работающих на серосодержащих видах топлива.

Температура среды в вентилируемом зазоре дымовой трубы должна быть такой, чтобы, исходя из условия трещиностойкости кислотоупорной футеровки, перепад температур между ее внутренней и наружной поверхностями не превышал 50^оС, а внутренняя поверхность бетона имела бы температуру не более 100^оС.

Опытами установлено, что температура стенки внутри дымовой трубы ниже температуры газового потока всего на несколько градусов. Коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания за газотурбинными установками при простых схемах находятся на уровне α_yx≈4-6, а температура выхлопных газов при этом составляет 350-500^оС.

Проведенные расчеты по формулам
V_p 37,1 lg (d/(3,77 + 0,085α),
d (1000 + 8αd_b)/(7,83 α- 0,83), где V_р точка росы продуктов сгорания, ^оС;
d влагосодержание продуктов сгорания, г/кг;
d_b влагосодержание атмосферного воздуха (принята 10 г/кг);
α- коэффициент избытка воздуха, показали, что влагосодержание продуктов сгорания за газовой турбиной, работающей на природном газе усредненного состава, находится в пределах 43,3-32,0 г/кг, а точка росы на уровне 38,0-32,4^оС.

Таким образом при подаче в вентилируемый зазор дымовой трубы охлажденных в поверхностных охладителях до 50-80^оС продуктов сгорания газотурбинной установки соблюдается t₂ > V_р.

При охлаждении же продуктов сгорания газовой турбины от 350-500^оС также до 50-80^оС путем смешения их с воздухом t_b 20^оС d_b 10 г/кг в эжекторе образуется инертная газовоздушная смесь с влагосодержанием d_см 13-12 г/кг. Температура точки росы такой смеси не превышает 18^оС. Поэтому такая инертная воздушно-газовая смесь тем более пригодна для вентиляции зазора между несущей железобетонной оболочкой и газоотводящим каналом дымовой трубы тепловой электростанции.

Применение предлагаемого технического решения позволит кроме экономии тепла и электроэнергии избежать на ТЭС калориферов.

Использование: в энергетике, на тепловых электростанциях с газотурбинными установками, работающими на природном газе. Сущность изобретения: устройство для удаления газа тепловой электростанции дополнительно содержит эжектор, напорный патрубок которого соединен с трубопроводом подачи воздуха, выходной с вентилируемым зазором дымовой трубы, а всасывающий с выходным трубопроводом газотурбинной установки, причем последний подключен к газоотводящему каналу, при этом вентилируют зазор между несущей оболочкой и газоотводящим каналом дымовой трубы газом, а в качестве газа используют охлажденные продукты сгорания газотурбинной установки или смесь воздуха с продуктами сгорания газотурбинной установки. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для удаления газа тепловой электростанции, имеющей газотурбинную установку на природном газе, содержащее дымовую трубу с вентилируемым зазором между несущей оболочкой и газоотводящим каналом, трубопровод подачи воздуха в зазор, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит эжектор, напорный патрубок которого соединен с трубопроводом подачи воздуха, выходной с вентилируемым зазором дымовой трубы, а всасывающий с выходным трубопроводом газотурбинной установки, причем последний подключен к газоотводящему каналу. 2. Способ удаления газа тепловой электростанции путем вентиляции зазора между несущей оболочкой и газоотводящим каналом дымовой трубы газом, отличающийся тем, что в качестве газа используют охлажденные продукты сгорания газотурбинной установки или смесь воздуха с продуктами сгорания газотурбинной установки.