ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК F02C3/30 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электрических станциях и других стационарных промышленных объектах, связанных с эксплуатацией газовых турбин.

Известна принимаемая в качестве прототипа газотурбинная установка, работающая на газообразном топливе, в виде самостоятельного агрегата или представляющая собой часть энергетической установки с паровыми турбинами, содержащая камеру сгорания, по меньшей мере один подключенный к ней топливный компрессор и, по меньшей мере, один газоохладитель с замкнутой системой циркуляции охлаждающего агента, включенной в цикл утилизации тепла [1] Топливный компрессор в известной установке аналогично ее воздушному компрессору выполнен в виде установленного на одном валу с газовой турбиной механического агрегата. Такое выполнение топливного компрессора неоправданно усложняет газотурбинную установку с учетом того, что расход газообразного топлива значительно (на порядок) меньше, по сравнению с поступающим в камеру сгорания воздухом, и размещение дополнительного компрессора механического типа даже небольшой производительности на одном валу с турбиной конструктивно представляет собой достаточно сложную задачу, привод же компрессора от электросети слишком неэкономичен.

Достигаемым результатом изобретения является упрощение установки, повышение ее надежности и экономичности. Указанный результат обеспечивается согласно изобретению тем, что в работающей на газообразном топливе газотурбинной установке в виде самостоятельного агрегата или представляющей собой часть энергетической установки с паровыми турбинами, содержащей камеру сгорания, по меньшей мере, один подключенный к ней топливный компрессор и, по меньшей мере, один газоохладитель с замкнутой системой циркуляции охлаждающего агента, включенной в цикл утилизации тепла, топливный компрессор выполнен в виде пароструйного аппарата, а каждый газоохладитель в виде установленного за пароструйным аппаратом конденсатора пара, имеющего раздельные патрубки для выхода парогазовой смеси и слива конденсатора в отводную линию, включенную в цикл утилизации тепла газотурбинной установки или энергетической установки с паровыми турбинами. Упрощение газотурбинной установки и повышение ее надежности связано с конструктивной и компоновочной простотой струйного аппарата, экономичность с использованием энергии пара более низкопотенциальной по сравнению с отбором мощности на привод компрессора непосредственно от вала газовой турбины и тем более с приводом от электросети.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемой газотурбинной установки в виде самостоятельного агрегата; на фиг. 2 то же в составе тепловой электрической станции, имеющей независимые паротурбинные установки; на фиг. 3 газотурбинная установка, представляющая собой часть парогазовой энергетической установки.

Газотурбинная установка, работающая на газообразном топливе, содержит камеру сгорания 1, по меньшей мере, один подключенный к ней топливный компрессор 2 и, по меньшей мере, один газоохладитель с замкнутой системой 3 циркуляции охлаждающего агента, включенной в цикл утилизации тепла. При этом топливный компрессор 2 выполнен в виде пароструйного аппарата 4, соединенного своим напорным входом 5 с паропроводом 6, а всасывающим 7 с газовой магистралью 8. Каждый газоохладитель выполнен в виде установленного за пароструйным аппаратом 4 конденсатора 9 пара, имеющего раздельные патрубки: патрубок 10 для отвода сжатой парогазовой смеси по топливопроводу 11 в камеру сгорания 1 и патрубок 12 для слива конденсатора в отводную линию 13, включенную в цикл утилизации тепла газотурбинной установки или энергетической установки с паровыми турбинами.

Газотурбинная установка в виде самостоятельного агрегата (фиг. 1) дополнительно содержит паровой котел-утилизатор 14, вход в газовый тракт которого через газопровод 15 подключен к выхлопу газовой турбины 16, выходной паропровод 6 к напорному входу 5 пароструйного аппарата 4, а сливной патрубок 12 конденсатора 9 пароструйного аппарата 4 к всасывающей линии 17 питательного насоса 18 котла-утилизатора 14. Система охлаждения 3 конденсатора 9 включена в цикл утилизации путем использования отбираемого тепла для нужд теплоснабжения.

Газотурбинная установка может входить в состав тепловой электрической станции (ТЭС) с независимыми паротурбинными установками (фиг. 2). В этом случае пар на напорных вход 5 пароструйного аппарата 4 поступает от котлов ТЭС, в качестве охлаждающего агента в системе циркуляции 3 может быть использована питательная вода ТЭС, отходящие газы газовой турбины 16 могут сбрасываться в котлы ТЭС, а конденсат из отводной линии 13 в конденсатную линию ТЭС.

Газотурбинная установка, представляющая собой часть парогазовой энергетической установки (фиг. 3), дополнительно содержит котел-утилизатор 14 и паровую(ые) турбину(ы) 19 с конденсатором 20 и системой регенерации тепла, включающей подогреватель низкого давления (ПНД) 21, деаэратор 22, подогреватель высокого давления первой ступени (ПВД-1), в качестве которого служит конденсатор 9 пароструйного аппарата 4, подогреватель 23 второй ступени (ПВД-2) и конденсатные насосы 24. В этом варианте установки напорный вход 5 пароструйного аппарата 4 подключен к отбору паровой турбины 19 с давлением не ниже требуемого давления сжатия газообразного топлива, система охлаждения 3 конденсатора 9 включена в систему регенерации тепла паротурбинной части тепловой электростанции (в напорную линию питательного насоса 18), а сливной патрубок 12 конденсатора 9 подключен к участку указанной системы регенерации тепла (деаэратору 22) с давлением среды ниже давления парогазовой смеси на выходе пароструйного аппарата 4.

Газотурбинная установка работает следующим образом. Газообразное топливо из газовой магистрали 8 поступает на всасывающий вход 7 пароструйного аппарата 4, к напорному входу 5 которого подается по паропроводу 6 пар от котла-утилизатора 14 (фиг. 1, 3) или от котлов ТЭС (фиг. 2). Сжатая до заданного давления, парогазовая смесь направляется в конденсатор 9, где большая часть пара конденсируется, а парогазовая смесь с заданным остаточным содержанием пара поступает по топливопроводу 11 в камеру сгорания 1. Конденсат из сливного патрубка 12 направляется по отводной линии 13 в цикл утилизации тепла (питательная вода котлов). Охлаждение пара в конденсаторе 9 осуществляется хладоагентом (водой), также включенным в цикл утилизации тепла (теплоснабжение фиг. 1, питательная вода ТЭС фиг. 2 и 3).

Из приведенных примеров реализации видно, что предлагаемая газотурбинная установка при простоте конструкции и эксплуатации обеспечивает ее высокую надежность и экономичность.

Источника информации:
1. Авторское свидетельство СССР N 349798, М. Кл. F 01 K 23/08, 1972.

Использование: на тепловых электрических станциях и других стационарных промышленных объектах, связанных с эксплуатацией газовых турбин. Сущность изобретения: в газотурбинной установке, работающей на газообразном топливе, топливный компрессор выполнен в виде пароструйного аппарата, соединенного с установленными за пароструйным аппаратом конденсатором пара, имеющих раздельные патрубки для выхода парогазовой смеси и слива конденсатора в отводную линию, включенную в цикл утилизации тепла газотурбинной установки или энергетической установки с паровыми турбинами. Пар для подачи в пароструйный аппарат может быть получен в специальном котле-утилизаторе или использован из имеющегося источника. Приведены примеры подключения пароструйного аппарата к тепловым схемам электростанций с газотурбинными и парогазовыми блоками. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Газотурбинная установка, работающая на газообразном топливе, в виде самостоятельного агрегата или представляющая собой часть энергетической установки с паровыми турбинами, содержащая камеру сгорания, по меньшей мере один подключенный к ней топливный компрессор и по меньшей мере один газоохладитель с замкнутой системой циркуляции охлаждающего агента, включенной в цикл утилизации тепла, отличающаяся тем, что топливный компрессор выполнен в виде пароструйного аппарата, а каждый газоохладитель в виде установленного за пароструйным аппаратом конденсатора пара, имеющего раздельные патрубки для выхода парогазовой смеси и слива конденсата в отводную линию, включенную в цикл утилизации тепла газотурбинной установки или энергетической установки с паровыми турбинами. 2. Установка по п. 1 в виде самостоятельного агрегата, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит паровой котел-утилизатор, вход в газовый тракт которого подключен к выхлопу газовой турбины, выходной паропровод к напорному входу пароструйного аппарата, а сливной патрубок конденсатора к всасывающей линии питательного насоса котла-утилизатора. 3. Установка по п. 1, представляющая собой часть парогазовой энергетической установки, дополнительно содержащей котлы-утилизаторы и паровые турбины с системой регенерации тепла, отличающаяся тем, что напорный вход пароструйного аппарата подключен к отбору паровой турбины с давлением не ниже требуемого давления сжатия газообразного топлива, система охлаждения конденсатора пара включена в систему регенерации тепла паротурбинной части тепловой электростанции, а сливной патрубок конденсатора струйного аппарата подключен к участку указанной системы регенерации тепла с давлением среды ниже давления парогазовой смеси на выходе пароструйного аппарата.