ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2000 года по МПК F01K13/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при проектировании новых и реконструкции действующих парогазовых установок (ПГУ).

Известна ПГУ [1], содержащая газовую турбину и паровой котел, снабженный трактами подвода топлива и воздуха для обеспечения возможности работы в автономном режиме, причем выхлопной тракт газовой турбины подключен к газовому тракту парового котла, в котором расположены парогенерирующие и регенеративные газоводяные теплообменники (РГТ).

Недостаток данной установки заключается в том, что воздухопровод для подачи горячего воздуха в паровой котел для сжигания топлива при автономном режиме работы подключен к выхлопному тракту газовой турбины. При необходимости подключения и отключения газовой турбины во время автономной работы парового котла в этом случае требуется сооружение пусковой трубы и применение плотных отключающих газовых клапанов, а также модернизация горелочных устройств парового котла для приспособления к работе в автономном и комбинированном (вместе с газовой турбиной) режимах. Кроме того, в ПГУ [1] для нагрева воздуха в автономном режиме предусмотрены калориферы, греющей средой в которых служит вода, нагреваемая в упомянутых регенеративных газоводяных теплообменниках, что менее экономично и конструктивно более сложно по сравнению с непосредственным нагревом воздуха в газовом тракте котла.

Достигаемым результатом предлагаемого изобретения является обеспечение оптимального режима эксплуатации при минимальной эмиссии оксидов азота (NO_x) в автономном и комбинированных режимах работы парового котла.

Это обеспечивается тем, что в ПГУ, содержащей газовую турбину и паровой котел, снабженный трактами подвода топлива и воздуха для обеспечения возможности работы в автономном режиме, с подключением выхлопного тракта газовой турбины к газовому тракту парового котла, в котором расположены парогенерирующие и РГТ, согласно изобретению указанные тракты подвода топлива и воздуха отделены от выхлопного тракта газовой турбины.

Подключение выхлопного тракта газовой турбины к газовому тракту парового котла осуществлено в области максимального разрежения газового тракта котла.

Паровой котел снабжен воздухоподогревателем, включенным в газовый тракт котла с помощью байпасной линии, шунтирующей РГТ.

На чертеже схематически изображен один из возможных примеров выполнения ПГУ в соответствии с изобретением.

ПГУ содержит в составе не показанной на чертеже газотурбинной установки газовую турбину 1 с камерой 2 сгорания и паровой котел 3, снабженный трактами 4, 5 подвода соответственно топлива и воздуха к дополнительным горелкам 6 для обеспечения возможности работы котла в автономном режиме. Выхлопной тракт 7 газовой турбины 1 подключен к основным горелкам 8 парового котла 3, в газовом тракте которого 9 расположены парогенерирующие (не показаны) и регенеративные (10, 11) газоводяные теплообменники. На выходе газовый тракт 9 соединен с дымососом 12 и дымовой трубой 13. Тракт 4 подвода топлива и тракт 5 подвода воздуха с дополнительными горелками 6 для работы парового котла 3 в автономном режиме отделены от выхлопного тракта 7 с основными горелками 8.

Подключение выхлопного тракта 7 газовой турбины 1 через основные горелки 8 к паровому котлу 3 осуществлено в области максимального разрежения газового тракта (в нижней части топочного пространства).

Для работы в автономном режиме паровой котел 3 снабжен выносным регенеративным воздухоподогревателем РВП 14, включенным в газовый тракт 9 котла 3 с помощью байпасной линии 15, шунтирующей РГТ 10, 11.

Вентилятор 16 служит для подачи воздуха при работе парового котла 3 в автономном режиме. Топливный тракт 17 служит для подачи основного топлива в камеру сгорания 2 газотурбинной установки, топливный тракт 18 - для возможности подачи дополнительного топлива в основные горелки 8 парового котла 3 при его работе в комбинированном режиме.

Парогазовая установка работает следующим образом.

Основное (газообразное) топливо по топливному тракту 14 поступает в камеру 2 сгорания газотурбинной установки. Продукты сгорания из камеры 2 подаются в газовую турбину 1, а выхлопные газы из последней - в основные горелки 8, расположенные в нижней части топочного пространства парового котла 3, где расположена создаваемая дымососом 12 область максимального разрежения газового тракта котла. При этом обеспечивается высокая эффективность заполнения топочного пространства котла поступающими в нее продуктами сгорания. Омывая расположенные в котле 3 радиационные и конвективные поверхности нагрева, продукты сгорания отдают им свое тепло для генерации водяного пара, поступающего на выработку электроэнергии в паросиловой части ПГУ (не показано). Дымовые газы в выходной части газового тракта 9 в автономном режиме проходят через выносной РВП 14, после чего при помощи дымососа 12 сбрасываются в дымовую трубу 13, при необходимости предварительно проходя через систему газоочистки (не показана).

При работе в комбинированном режиме для повышения стабильности и увеличения паропроизводительности в топочное пространство парового котла 3 через основные горелки 8 дополнительно к поступающим из газовой турбины 1 продуктам сгорания может по топливному тракту 18 подаваться топливо, сгорающее с использованием в качестве окислителя содержащегося в выхлопных продуктах сгорания избыточного воздуха.

При работе парового котла 3 в автономном режиме выхлопной тракт 7 и топливный тракт 18 отключаются и вводится в действие подача в дополнительные горелки 6 топлива по тракту 4 с одновременной подачей по тракту 5 вентилятором 16 воздуха, предварительно пропускаемого через РВП 14. При этом участок газового тракта 9 с РГП 10, 11 отключается. Суммарная поверхность РГП 10, 11 выбирается из условия охлаждения газов в комбинированном режиме до такой же температуры, что и в автономном режиме при включенном РВП 14.

Источники информации
1. Патент РФ N 2031213, 6 F 01 K 13/00, 1992.

Изобретение предназначено для использования в теплоэнергетике при проектировании новых и реконструкции действующих парогазовых установок (ПГУ). Сущность изобретения: в ПГУ с паровым котлом, снабженным трактами подвода топлива и воздуха для обеспечения возможности работы в автономном режиме, указанные тракты отделены от выхлопного тракта газовой турбины. При этом подключение выхлопного тракта газовой турбины к газовому тракту парового котла осуществлено в области максимального разрежения газового тракта котла, а паровой котел для работы в автономном режиме снабжен воздухоподогревателем, включенным в газовый тракт котла с помощью байпасной линии, шунтирующей регенеративные газоводяные теплообменники. Изобретение позволяет обеспечить оптимальный режим эксплуатации при использовании автономного и комбинированного режима работы. 1 ил.

Парогазовая установка, содержащая газовую турбину и соединенный с ее выхлопным трактом паровой котел с парогенерирующими и регенеративными газоводяными теплообменниками, снабженный трактами подвода топлива в выхлопной тракт газовой турбины для обеспечения возможности работы котла в основном режиме с подтопкой, а также трактами подвода топлива и воздуха для работы котла в автономном режиме с отключенной газовой турбиной, причем выхлопной тракт газовой турбины подключен к топочной части газового тракта парового котла, отличающаяся тем, что она снабжена отдельным трактом подвода топлива для работы котла в автономном режиме, причем этот тракт и тракт подвода воздуха отделены от выхлопного тракта газовой турбины, паровой котел снабжен воздухоподогревателем, присоединенным к газовому тракту котла с помощью байпасной линии, шунтирующей регенеративные газоводяные теплообменники, с возможностью переключения газового тракта на воздухоподогреватель в автономной режиме работы котла и на регенеративные газоводяные теплообменники - в основном режиме работы.