СПОСОБ РАБОТЫ ПАРОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2003 года по МПК F01K21/04 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к парогазовым установкам, работающим на смеси пара и продуктов сгорания топлива.

Известен способ работы парогазовой установки, включающий образование рабочей парогазовой смеси, расширение последней в турбине с совершением работы, осушение потока парогазовой смеси путем введения в него воды с температурой ниже температуры конденсации воды в парогазовой смеси, удаление осушенных газов и отвод конденсата (см. авторское свидетельство СССР 547121, кл. F 01 K 21/04, опубл. 07.12.87).

Недостатки данного способа заключаются в больших потерях тепла (скрытая теплота парообразования), так как не вся вода удаляется (высаживается) из парогазовой смеси и воды из-за недоохлаждения парогазовой смеси. При высаживании же из парогазовой смеси необходимого по количеству воды по известному способу необходимо было бы подать значительно большое количество холодной воды. Это в свою очередь приведет тому, что сливаемая вода из конденсатора будет также холодной, а значит теплота, возвращаемая через утилизационный контур, будет уменьшена, т.е. больше тепла будет потеряно в окружающую среду и еще больше энергии необходимо будет затратить для получения холодной воды.

Задача изобретения - уменьшение потерь и тепла воды в окружающую среду.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе работы парогазовой установки, включающем образование рабочей парогазовой смеси, расширение последней в турбине с совершением работы, осушение потока парогазовой смеси путем введения в него воды с температурой ниже температуры конденсации воды в парогазовой смеси, удаление осушенных газов и отвод конденсата, в поток первоначально осушенной парогазовой смеси дополнительно вводят воду с температурой на 15-40^oС ниже температуры первоначально вводимой воды и с расходом в 1,5-5 раз ниже расхода первоначально вводимой воды.

Указанные соотношения позволяют обеспечить повышение температуры первоначально вводимой воды, и уменьшить общее количество оборотной воды, и, как следствие, обеспечить полное высаживание воды из парогазовой смеси, повысить температуру отводимой воды, степень утилизации тепла отходящих газов, а также снизить затраты на охлаждение оборотной воды. Выходя за границы указанных соотношений технический результат не достигается, так как переохлаждение и перерасход дополнительно вводимой воды приводит к снижению экономичности из-за значительного роста затрат, связанных с охлаждением этой воды, а недоохлаждение данной воды и ее недостаток приводит к увеличению потерь воды и тепла с отходящими газами.

На чертеже изображена установка для реализации предложенного способа.

Парогазовая установка содержит газотурбинный двигатель с компрессором 1, камерой 2 сгорания и турбиной 3, работающей на смеси пара и продуктов сгорания топлива, котел-утилизатор 4, питательный насос 5, конденсатор 6 с основными распылителями 7 и дополнительными распылителями 8, циркуляционный насос 9, холодильники 10 и 11, вакуумный насос 12, турбогенератор 13, трубопроводы 14, 15 подвода воды в конденсатор 6, трубопровод 16 отвода воды (конденсата) из конденсатора 6, гидравлические трубопроводы 17, 18.

Способ реализуется следующим образом.

Атмосферный воздух поступает в компрессор 1, где сжимается, и подается в камеру 2 сгорания, куда одновременно впрыскивается топливо. Горячие газы в камере 2 сгорания смешиваются с паром, поступающим из котла-утилизатора 4. Образовавшаяся рабочая парогазовая смесь из камеры 2 сгорания поступает в турбину 3, где расширяется с совершением работы, приводя во вращение турбогенератор 13 и вакуумный насос 12. После турбины 3 горячая парогазовая смесь поступает в котел-утилизатор 4, где остывает до температуры 130-90^oС. После котла-утилизатора 4 парогазовая смесь поступает в конденсатор 6, куда по трубопроводу 14 через распылители 7 подается вода, и происходит первоначальное осушение потока парогазовой смеси. Причем вода, поступающая в конденсатор 6 через распылители 7, охлаждает парогазовую смесь до температуры немногим ниже температуры конденсации воды. Остатки несконденсированной воды высаживаются из отходящих газов путем дополнительного введения воды в конденсатор 6 по трубопроводу 15 через распылители 8. При этом вода, поступающая в конденсатор 6 через распылители 8, имеет температуру на 15-40^oС ниже температуры первоначально вводимой воды и ее расход в 1,5-5 раз ниже расхода первоначально вводимой воды. Охлажденные и осушенные выхлопные газы сжимаются до атмосферного давления в вакуумном насосе 12 и выбрасываются в атмосферу. Вода (конденсат) по трубопроводу 16 отводится из контактного конденсатора 6. Часть сливаемой воды (конденсата) насосом 9 по трубопроводу 17 через холодильники 10, 11 подается снова в контактный конденсатор 6 навстречу парогазовому потоку, а другая часть сливаемой воды (конденсата) питательным насосом 5 по трубопроводу 18 подается в котел-утилизатор 4, где, отбирая тепло от парогазовой смеси из-за турбины 4, превращается в пар. Пар из котла-утилизатора 4 по паропроводу 16 подается в камеру 2 сгорания.

В зависимости от конструкции контактного конденсатора ввод в него воды может быть осуществлен в виде струй, капель, брызг, тумана и т.п.

Направление движения потока воды, первоначально вводимой в конденсатор, по отношению к направлению движения потока воды, вводимой дополнительно, может выбираться в зависимости от конструкции конденсатора, в частности в зависимости от наличия различных устройств смачивания и поверхности охлаждения (жалюзи, сетчатые пакеты и т.д.).

Введение дополнительной воды может осуществляться за первоначальным введением воды в конденсатор по ходу газа в конденсаторе на разном расстоянии, выбираемом в зависимости от конструкции конденсатора, в частности в зависимости от наличия различных устройств смачивания и поверхности охлаждения (жалюзи, сетчатые пакеты и т.д.).

Способ относится к теплоэнергетике, в частности к парогазовым установкам, работающим на смеси пара и продуктов сгорания топлива, и позволяет уменьшить потери тепла и воды в окружающую среду. В способе работы парогазовой установки, включающем образование рабочей парогазовой смеси, расширение последней в турбине с совершением работы, осушение потока парогазовой смеси путем введения в него воды с температурой ниже температуры конденсации воды в парогазовой смеси, удаление осушенных газов и отвод конденсата, в поток первоначально осушенной парогазовой смеси дополнительно вводят воду с температурой на 15-40^oС ниже температуры первоначально вводимой воды и с расходом в 1,5-5 раз ниже расхода первоначально вводимой воды. 1 ил.

Способ работы парогазовой установки, включающий образование рабочей парогазовой смеси, расширение последней в турбине с совершением работы, осушение потока парогазовой смеси путем введения в него воды с температурой ниже температуры конденсации воды в парогазовой смеси, удаление осушенных газов и отвод конденсата, отличающийся тем, что в поток первоначально осушенной парогазовой смеси дополнительно вводят воду с температурой на 15-40^oС ниже температуры первоначально вводимой воды и с расходом в 1,5-5 раз ниже расхода первоначально вводимой воды.