ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК F02C6/18 

Изобретение относится к области производства тепловой и электрической энергии, 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 в своем составе 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, оснащенных 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 [1] [2]
Недостатком указанных схем является наличие аппаратуры, работающей под высоким давлением. Высоконапорные генераторы должны быть выполнены из материалов, обеспечивающих надежность работы при одновременном сочетании высокой температуры (более 1000^oC) и давления (более 15 атм) по греющей среде, что ведет к удорожанию установки.

Указанный недостаток устранен в парогазовых установках утилизационного типа, где пар для паротурбинной установки производится в котле-утилизаторе, который размещен на газоходе за газовой турбиной, за счет тепла продуктов сгорания, имеющих давление на уровне атмосферного а температуру, достаточную для получения пара.

Наиболее близким техническим решением является известная парогазовая установка утилизационного типа, 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 и 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 [3][4]
В этой парогазовой установке пар производится в котле-утилизаторе, в котором давление продуктов сгорания ГТУ находится на уровне атмосферного.

Одним из недостатков известной установки является высокая потеря тепла с уходящими газами, низкая термодинамическая эффективность паровой установки, сжигание только природного газа или реже газотурбинного топлива.

Целью изобретения является повышение термодинамической эффективности производства электроэнергии, перевод существующих паросиловых энергетических установок в парогазовые с возможностью одновременного использования различных видов топлива, максимально использование традиционного стандартного оборудования.

Указанная цель достигается тем, что парогазовая установка снабжена паровой котельной установкой, сжигающей, например, природный газ, как в ГТУ, или мазут, или твердое топливо с воздухоподогревателем, дымовой трубой, дожигающим устройством, причем паровая котельная установка соединена дополнительными трубопроводами с паротурбинной установкой, воздухоподогреватель паровой котельной установки установлен на газоходе, соединяющем котел-утилизатор и дымовую трубу дополнительной установки, а дожигающее устройство размещено на дополнительном воздуховоде, соединяющем воздухоподогреватель и паровую котельную установку.

Парогазовая установка, содержащая газотурбинную установку, работающую, например, на природном газе, котел-утилизатор, паротурбинную установку, паровую котельную установку, работающую, например, на твердом топливе, воздухоподогреватель, дымовые трубы, соединительные трубопроводы, газо- и воздухопроводы, в которой воздухоподогреватель паровой котельной установки установлен на газоходе, соединяющем котел-утилизатор и дымовую трубу газотурбинной установки, а дожигающее устройство размещено на воздухопроводе, соединяющем воздухоподогреватель и паровую котельную установку, является новой.

Парогазовая установка, дополнительно снабженная паровой котельной установкой, подсоединенной дополнительными трубопроводами к паротурбинной установке, дымовой трубой, воздухоподогревателем, установленным на газоходе, соединяющем котел-утилизатор и дымовую трубу газотурбинной установки и, дожигающим устройством, размещенным на воздуховоде, соединяющим воздухоподогреватель и паровую котельную установку, не следует явным образом для специалиста из уровня техники, т.е. имеет изобретательский уровень.

Парогазовая установка, содержащая газотурбинную установку, работающую, например, на природном газе, котел-утилизатор, дымовые трубы, дожигающее устройство, паротурбинную установку, паровую котельную установку, работающую, например, на твердом топливе, воздухоподогреватель, который установлен на газоходе, соединяющем котел-утилизатор и дымовую трубу газотурбинной установки и дожигающее устройство, расположенное на воздуховоде, соединяющем воздухоподогреватель и паровую котельную установку, промышленно применимо для сооружения новых, а особенно для реконструкции и модернизации старых электростанций.

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

На чертеже показана схема парогазовой установки, выполненной по предлагаемому техническому решению.

Парогазовая установка содержит газотурбинную установку 1, включающую в себя турбину 2 с электрогенератором (не показан) и компрессором 3 на одном валу, а также камерой сгорания 4 между ними. Газотурбинная установка 1 имеет свое воздухозаборное устройство 5.

Газоход 6 соединяет котел-утилизатор 7 с газотурбинной установкой 1. Котел-утилизатор 7 соединен газоходом 8 с дымовой трубой 9 газотурбинной установки 1. На газоходе 8 установлен воздухоподогреватель 10, имеющий свой воздухозабор 11 и вентилятор 12.

На воздухопроводе 13, размещенном между воздухоподогревателем 10 и горелочным устройством 14 паровой котельной установки 15 расположено дожигающее устройство 16. Паровая котельная установка 15 соединена с паротурбинной установкой 17.

Паровая турбина 18 с электрогенератором (не показано) связана с паровой котельной установкой 15 и с котлом-утилизатором 7. Паровая котельная установка 15 имеет пароперегреватель 19 с барабаном 20, горелочное устройство 14 и водяной экономайзер 21. В состав паротурбинной установки 17 входят конденсатор 22, деаэратор 23, подогреватель 24, конденсатный насос 25, питательный насос 26 и соединительные трубопроводы 27, 28, 29, 30. Паровая турбина 18 связана с паровой котельной установкой 15 паропроводом 31, который соединен с трубопроводом 30, соединяющим котел-утилизатор 7 в паровой турбиной 18.

Подогреватель 24 паротурбинной установки 17 связан с экономайзером 21 паровой котельной установки 15 трубопроводом 29, который соединен с котлом-утилизатором 7 трубопроводом 32. Паровая котельная установка 15 имеет свою дымовую трубу 33, с которой она связана газопроводом 34, на котором в свою очередь установлен дымосос 35.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

Газотурбинная установка 1, используя в качестве топлива, например, природный газ вырабатывает электроэнергию.

Уходящие газы газотурбинной установки, имеющие температуру 400 - 600^oC, по газоходу 6 поступают в котел-утилизатор 7, связанный с паротурбинной установкой 17 трубопроводами 30, 32. Паротурбинная установка 17, объединенная с паровой котельной установкой 15, использующей в качестве топлива, например, уголь, вырабатывает электроэнергию и тепло для нужд потребителей.

Часть тепла газотурбинной установки 1 используется в котле-утилизаторе 7 для получения пара для паротурбинной установки 17, а часть направляется в газоход 8, соединяющий котел-утилизатор 7 и дымовую трубу 9 газотурбинной установки 1. Для того, чтобы использовать оставшуюся теплоту уходящих газов после котла-утилизатора 7 на газоходе установлен воздухоподогреватель 10 паровой котельной установки 15. Воздух для работы паровой котельной установки 15 забирается из атмосферы через воздухозаборник 11 и вентилятором 12 направляется в воздухоподогреватель и затем по воздухопроводу 13 в горелочное устройство 14 паровой котельной установки 15. Для догрева воздуха при остановленной газотурбинной установке 1 на воздуховоде 13 размещено дожигающее устройство 16. Нагретый до 200 300^oC воздух в дожигающем устройстве 16 подается в горелочное устройство 14 паровой котельной установки 15 для сжигания топлива, например угля.

Уходящие газы паровой котельной установки 15 направляются в дымовую трубу 33 по газоходу 34 дымососами 35.

Уходящие газы газотурбинной установки 1, пройдя котел-утилизатор 7 и воздухоподогреватель 10, также выбрасываются в дымовую трубу 9 газотурбинной установки при 100 130^oC.

Изобретение относится к области производства тепловой и электрической энергии, более конкретно к производству тепловой и электрической энергии на базе установок, работающих по бинарному циклу при комбинированном использовании газотурбинных установок и паротурбинных установок. Парогазовая установка, содержащая газотурбинную установку, котел-утилизатор с подключенной к нему паротурбинной установкой, паровую котельную установку, подключенную к паротурбинной установке дополнительными трубопроводами, в которой воздухоподогреватель размещен на газоходе, связывающем котел-утилизатор и дымовую трубу газотурбинной установки, а дожигающее устройство размещено на воздуховоде, соединяющем воздухоподогреватель и паровую котельную установку. 1 ил.

Парогазовая установка, содержащая паровую турбину, газотурбинную установку с установленным на газоходе последней котлом-утилизатором и паровую котельную установку с горелочным устройством, водяным экономайзером, пароперегревателем и дымовой трубой, причем паровая турбина подключена к паровой котельной установке и котлу-утилизатору, отличающаяся тем, что газоход газотурбинной установки снабжен на выходе своей дымовой трубой, газотурбинная установка снабжена воздухоподогревателем, установленным на газоходе между котлом-утилизатором и дымовой трубой и снабженным своим воздухозабором и вентилятором, воздухоподогреватель и горелочное устройство соединены воздухопроводом с расположенным на нем дожигающим устройством, а паровая турбина подключена по пару к котлу-утилизатору газотурбинной установки.