ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1998 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 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, 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 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 [3] 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 котла-утилизатора, расположенных на газоходе за газовой турбиной, который по воде и пару связан с паротурбинной установкой.

В этой парогазовой установке пар производится в котле-утилизаторе, в котором давление продуктов сгорания ГТУ находится на уровне атмосферного.

Недостатком известной установки является высокая потеря тепла уходящих газов газовой турбины после котла-утилизатора, низкая термодинамическая эффективность паровой установки, сжигание только природного газа и реже - газотурбинного топлива.

Целью настоящего изобретения является повышение термодинамической эффективности производства электроэнергии и перевод существующих паросиловых энергетических установок в парогазовые с возможностью одновременного использования различных видов топлива, максимальное 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 и дымовой трубой, причем паровая котельная установка соединена дополнительными трубопроводами с паротурбинной установкой, воздухонагреватель паровой котельной установки установлен на газоходе, соединяющем котел-утилизатор и дымовую трубу газотурбинной установки.

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 уставлен на газоходе, соединяющем котел-утилизатор и дымовую трубу газотурбинной установки, является новой.

Парогазовая установка, дополнительно снабженная паровой котельной установкой с воздухоподогревателем и дымовой трубой, в которой воздухоподогреватель парового котла установлен на газоходе, соединяющем котел-утилизатор и дымовую трубу газотурбинной установки, не следует явным образом для специалиста из уровня техники, т.е. имеет изобретательский уровень.

Парогазовая установка, содержащая газотурбинную установку, котел-утилизатор, паротурбинную установку, дымовую трубу, соединительные трубопроводы, газоходы и газовоздухопроводы, а также воздухозаборники, в которой газовая установка снабжена паровой установкой с воздухоподогревателем и дымовой трубой, причем воздухоподогреватель паровой установки расположен на газоходе, соединяющем котел-утилизатор и дымовую трубу газотурбинной установки, промышленно применима и 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 данному техническому решению.

Парогазовая установка содержит газотурбинную установку 1, включающую в себя газовую 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. Котел-утилизатор 6 соединен с газотурбинной установкой 1 газоходом 7. Котел-утилизатор 6 соединен газоходом 8 с дымовой трубой 9 газотурбинной установки 1. Паротурбинная установка 10 связана с котлом-утилизатором 6 трубопроводами 11, 12. Паротурбинная установка 10 имеет в своем составе паровую турбину 13 с электрогенератором (не показан), конденсатор 14, деаэратор 15, подогреватель 16, конденсатный насос 17, питательный насос 18 и соединительные трубопроводы 19, 20, 21. Паровая котельная установка 22 газоходом 23, на котором установлен вентилятор 24, соединен с дымовой трубой 25. Воздухоподогреватель 26 паровой котельной установки 22 установлен на газоходе 8. Воздухоподогреватель 26 соединен с паровой котельной установкой 22 воздуховодом 27. Воздухоподогреватель 26 соединен воздухопроводом 27, на котором размещен вентилятор 28 с воздухозаборником 23. Подогреватель 16 паротурбинной установки 10 связан с паровой котельной установкой 22 трубопроводом 29. Паротурбинная установка 10 соединена с паровой котельной установкой 22 паропроводом 30.

Предлагаемая установка работает следующим образом. Газотурбинная установка 1 работает, вырабатывая электроэнергию, используя в качестве топлива, например, природный газ. Уходящие газы газотурбинной установки по газоходу 7 поступают в котел-утилизатор 6, связанный с паротурбинной установкой 10. Паротурбинная установка 10, объединенная с паровой котельной установкой 22, использующей в качестве топлива, например, уголь, вырабатывает электроэнергию и тепло для нужд потребителей.

Часть тепла котла-утилизатора 6 направляется в паротурбинную установку 10, а часть в газоход 8, соединяющий котел-утилизатор 6 и дымовую трубу 9 газотурбинной установки 1. Температура уходящих газов после котла-утилизатора 400^oC. Для того, чтобы использовать оставшуюся теплоту уходящих газов, на газоходе установлен воздухоподогреватель 26 паровой котельной установки. Воздух для работы паровой котельной установки 22 забирается воздухозаборником 23 из окружающей среды с температурой, например, +15^oC, и затем при помощи вентилятора 28 направляется в воздухоподогреватель 26, где нагревается и затем направляется в горелочное устройство паровой котельной установки 22 по воздухопроводу.

Уходящие газы газотурбинной установки 1, пройдя котел-утилизатор 6 и воздухоподогреватель 19, направляются по газоходу 8 в дымовую трубу 9. Температура уходящих газов, поступающих в дымовую трубу, 100 130^oC.

Уходящие газы паровой котельной установки 22 направляются в дымовую трубу 25.

Использование: в производстве тепловой и электрической энергии на базе установок, работающих по бинарному циклу, при комбинированном использовании газотурбинных (ГТУ) и паротурбинных (ПТУ) установок. Сущность изобретения: парогазовая установка, содержащая ГТУ, котел-утилизатор (КУ), ПТУ, паровую котельную установку, дымовые трубы, газоходы, газо-воздухопроводы, соединительные трубопроводы, в которой воздухоподогреватель паровой котельной установки размещен на газоходе, соединяющем КУ и дымовую трубу ГТУ. 1 ил.

Парогазовая установка, содержащая газотурбинную установку, котел-утилизатор, паротурбинную установку, дымовую трубу, соединительные трубопроводы, газоходы и газовоздухопроводы, а также воздухозаборники, отличающаяся тем, что парогазовая установка снабжена паровой котельной установкой с воздухоподогревателем и дымовой трубой, причем воздухоподогреватель паровой котельной установки установлен на газоходе, соединяющем котел-утилизатор и дымовую трубу газотурбинной установки.