ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК F02C6/18 

Изобретение относится к производству тепловой и электрической энергии, а более конкретно к производству тепловой и электрической энергии на базе установок, работающих по бинарному циклу при комбинированном использовании газотурбинных установок и паротурбинных установок.

Известны парогазовые установки с раздельными рабочими телами на базе бинарного цикла. Такие парогазовые установки содержат газотурбинную установку, состоящую из воздушного компрессора, газовой турбины и генератора, размещенных на одном валу, и паротурбинной установки, состоящей из паровой турбины и генератора, размещенных на одном валу, оснащенную системой регенерации.

Общим элементом газотурбинной и паротурбинной установок является высоконапорный парогенератор, который производит пар для паротурбинной установки на тепле продуктов сгорания, образующихся при сжигании топлива в среде сжатого воздуха, поданного из компрессора газотурбинной установки в камеру сгорания высоконапорного парогенератора. После высоконапорного парогенератора продукты сгорания, находящиеся под давлением и имеющие высокую температуру, направляются в газовую турбину для выработки электрической мощности Вукалович М.Н. Новиков И.И. Техническая термодинамика, М. Энергия, 1988, с. 464, Теплотехнический справочник. М. Энергия, т. 1, 1975, с. 492-494).

Основным недостатком таких парогазовых установок является сложность изготовления и эксплуатации высоконапорного парогенератора при параметрах давления и температуры продуктов сгорания перед газовой турбиной у современных газотурбинных установок до 30-40 ата и 1100-1300^oС соответственно.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является известная парогазовая установка утилизационного типа (см. источник), которая включает в себя газотурбинную установку (ГТУ), состоящую из компрессора, газовой турбины и генератора, расположенных на одном валу, камеру сгорания, размещенную между компрессором и газовой турбиной, а также паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины и генератора, расположенных на одном валу, системы регенерации, конденсатора, конденсатных и питательных насосов, деаэратора и трубопроводов конденсата, питательной воды и пара, а также котел-утилизатор, расположенный на газоходе за газовой турбиной, который по воде и пару связан с паротурбинной установкой.

Основным недостатком такой установки является то, что температура продуктов сгорания за газовой турбиной у современных газотурбинных установок на уровне 460-520^oС, что ниже температуры пара для традиционных паротурбинных установок, составляющей 535-565^oС, что приводит к необходимости снижения температуры пара в ущерб экономичности паротурбинной установки и всей парогазовой установки в целом.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является устранение указанного недостатка, повышение термодинамической эффективности производства электроэнергии и перевод существующих паросиловых энергетических установок в парогазовые, имеющих более высокие технико-экономические показатели, с минимальным объемом реконструкции и минимальным количеством заменяемого оборудования.

Технический результат достигается тем, что в парогазовой установке, содержащей газотурбинную установку, включающую воздушный компрессор, газовую турбину с электрогенератором, камеру сгорания, воздухозаборник, котел-утилизатор, подключенную к котлу-утилизатору паротурбинную установку, дымовую трубу, газоходы, компрессор выполнен из двух частей компрессора первой ступени и компрессора второй ступени, газовая турбина выполнена из двух частей приводной газовой турбины и силовой газовой турбины, вход компрессора первой ступени подсоединен к воздухозаборнику, а выход к камере сгорания, электрогенератор соединен с силовой газовой турбиной, котел-утилизатор размещен между приводной газовой турбиной и силовой газовой турбиной таким образом, что входной патрубок котла-утилизатора подключен к выходу приводной газовой турбины, а выходной патрубок к газоходу, соединяющему вход силовой газовой турбины и вход компрессора второй ступени.

Предлагаемое техническое решение отвечает критериям новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости, т.е. всем критериям изобретения и является изобретением.

На прилагаемом чертеже показана парогазовая установка, выполненная по предлагаемому изобретению.

Парогазовая установка содержит газотурбинную установку, включающую компрессор, состоящий из двух частей компрессор первой ступени 1 и компрессор второй ступени 2, установленную на едином валу с газовой турбиной, состоящую также из двух частей приводной газовой турбины 3 и силовой газовой турбины 4, к которой присоединен электрогенератор 5. Между компрессором второй ступени 2 и приводной газовой турбиной 3 расположена камера сгорания 6. К камере сгорания 6 первым дополнительным газоходом 7 подсоединен компрессор первой ступени 1, который соединен с воздухозаборником 8.

Котел-утилизатор 9 расположен между приводной газовой турбиной 3 и силовой газовой турбиной 4 таким образом, что входной патрубок 10 котла-утилизатора 9 подключен к выходу приводной газовой турбины, а выходной патрубок 11 котла-утилизатора подключен ко второму дополнительному газоходу 12, соединяющему всас компрессора второй ступени 2 и вход силовой газовой турбины 4.

К котлу-утилизатору 9 трубопроводами 13 и 14 подключена паротурбинная установка 15, состоящая из паровой турбины 16 с электрогенератором 17, а также контура регенерации, в состав которого входят: конденсатор 18, конденсационный насос 19, регенератор низкого давления 20, деаэратор 21, насос 22 питательной воды, регенератор 23 высокого давления, соединенные между собой трубопроводами 24, 25 и 26.

Силовая газовая турбина 4 газоходом 27 подключена к дымовой трубе 28.

Парогазовая установка работает следующим образом:
Воздух из воздухозаборника 8 подается в компрессор первой ступени 1, где сжимается, нагревается и по первому дополнительному газоходу 7 подается в камеру 6 сгорания. Туда же подается сжатый воздух от компрессора второй ступени 2. Продукты сгорания после камеры 6 сгорания приводят в действие приводную газовую турбину 3 и силовую газовую турбину 4.

Приводная газовая турбина 3 обеспечивает работу компрессора первой ступени 1 и работу компрессора второй ступени 2. После приводной газовой турбины 3 продукты сгорания направляются в силовую газовую турбину 4, с которой соединен генератор 5, вырабатывающий электроэнергию.

Продукты сгорания после приводной турбины 3, направляются в котел-утилизатор 9, и далее во второй дополнительный газоход 12, соединяющий компрессор второй ступени 2 и силовую газовую турбину 4.

Паротурбинная установка 14, подключенная к котлу-утилизатору 9 трубопроводами 13 и 14, вырабатывает электроэнергию при помощи генератора 17 и при необходимости тепло для нужд потребителя.

Уходящие газы, отработавшие в силовой газовой турбине 4, через газоход 27 направляются в дымовую трубу 28.

Использование: в производстве тепловой и электрической энергии, а более конкретно - в производстве тепловой и электрической энергии на базе установок, работающих по бинарному циклу при комбинированном использовании газотурбинных и паротурбинных установок. Сущность изобретения: парогазовая установка состоит из газотурбинной установки, котла-утилизатора, подключенной к нему паротурбинной установки в которой компрессор выполнен из двух частей - компрессора первой ступени и компрессора второй ступени, газовая турбина выполнена из двух частей - приводной и силовой газовой турбины, выходы компрессоров первой и второй ступени подключены к камере сгорания, котел-утилизатор размещен между приводной газовой турбиной и дополнительным газоходом, соединяющим вход компрессора второй ступени и вход силовой газовой турбины. 1 ил.

Парогазовая установка, содержащая газотурбинную установку, включающую в себя воздушный компрессор, газовую турбину с энергогенератором, камеру сгорания, воздухозаборник, котел-утилизатор, дымовую трубу, газовоздухопроводы, паротурбинную установку, включающую в себя паровую турбину с электрогенератором, конденсатор, конденсатные и питательные насосы, подогреватели конденсата и питательной воды, деаэратор и соединяющие их трубопроводы пара и воды, отличающаяся тем, что она снабжена двумя дополнительными газоходами, компрессор выполнен из двух частей: компрессора первой ступени и коммпрессора второй ступени, газовая турбина выполнена из двух частей: приводной газовой турбины и силовой газовой турбины, вход компрессора первой ступени подсоединен к воздухозаборнику, выход компрессора первой ступени подсоединен первым дополнительным газоходом к камере сгорания, вход компрессора второй ступени подсоединен к второму дополнительному газоходу, а выход к камере сгорания, второй дополнительный газоход размещен между входом компрессора второй ступени и входом числовой газовой турбины, котел-утилизатор размещен между приводной газовой турбиной и вторым дополнительным газоходом.