ГАЗОПАРОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2013 года по МПК F01K13/00 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии на тепловых электростанциях и в качестве автономных генераторов электроэнергии на предприятиях.

Известна парогазовая установка с котлом полного горения, содержащая газотурбинный агрегат, паровой котел, паровую турбину и газоводяные теплообменники, где выхлопные газы газотурбинной установки /ГТУ/ подают к горелкам парового котла, куда также подают топливо. Полученный в котле пар вращает паровую турбину, уходящие газы из котла подогревают питательную воду

/В.П.Безлепкин. "Паротурбинные и парогазовые установки электростанций". СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1997 г., стр.27-30/ [1].

Недостатком известной установки является наличие большого состава оборудования, необходимого для реализации двух термодинамических циклов, что увеличивает ее размеры и снижает экономическую эффективность в работе.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является энергетический агрегат, содержащий высоконапорную камеру сгорания, разделенную на парогазовую с камерами и жидкостную с регенератором полости, где продукты горения очищаются и охлаждаются в камерах над зеркалом жидкости, устройство топливоподачи, экономайзер, утилизатор теплоты уходящих газов, компрессор, электрогенератор и турбину, выхлопные газы каторой поступают в регенератор и затем в экономайзер

/патент РФ №2170827, F01K 11/00, 13/00, 20.07.2001 г./ [2].

Недостатками ближайшего аналога являются низкая производительность и низкая устойчивость ее камеры сгорания против разрушения от помпажей, колебаний газов и жидкости, гидроударов и вибраций.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении экономической эффективности и надежности установки в эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что в газопаровой энергетической установке, содержащей высоконапорную камеру сгорания, разделенную на жидкостную, например, водяную полость с регенератором, и парогазовую полость с перегородками, образующими ряд камер, экономайзер, турбину, электрогенератор и утилизатор теплоты уходящих газов, высоконапорная камера сгорания выполнена объединенной с газотурбинной установкой /ГТУ/, с возможностью сброса в ее парогазовую полость выхлопных газов ГТУ через теплообменник, выполненный в жидкостной полости, и через устройство для дожигания топлива, выполненное в парогазовой полости. Причем корпус камеры сгорания, для прочности, надежности в работе и устойчивости против помпажей, вибраций, гидроударов, выполнен цилиндрической формы и с демпферными полостями, выполненными между ее двухстенными с сферически вогнутыми во внутрь корпуса и плоскими стенками крышки и днища. Днище при этом выполнено установленным на амортизаторы, например резиновые, и полой стойкой, например из трубчатой стали, с компенсатором, например, в виде пружины из той же трубчатой стали связанным с крышкой. Полая стойка при этом выполнена с возможностью сообщения демпферных полостей между собой и через компенсирующее отверстие в сферически во внутрь корпуса вогнутой стенке крышки с парогазовой полостью камеры сгорания, что делает установку надежной в работе.

Сущность изобретения показана на чертеже.

Пример выполнения изобретения

Газопаровая энергетическая установка содержит высоконапорную камеру сгорания 1, условно разделенную на парогазовую полость 2 с перегородками, образующими ряд камер 3, и жидкостную полость 4, например, заполненную простой водой, с регенератором 5, турбину 6, электрогенератор 7, экономайзер 8, утилизатор теплоты уходящих газов 9. Камера сгорания выполнена объединенной с ГТУ 10 для сброса в ее парогазовую полость выхлопных газов ГТУ, через теплообменник 11, выполненный в жидкостной полости, и через устройство 12 для дожигания топлива 13, выполненное в парогазовой полости. При этом корпус камеры сгорания выполнен цилиндрической формы и с демпферными полостями 14, выполненными между ее двухстенными с сферически во внутрь корпуса вогнутыми 15 и плоскими 16 стенками крышки 17 и днища 18. Днище при этом выполнено установленным на амортизаторы 19, например, резиновые, и полой стойкой 20, например, из трубчатой стали, с компенсатором 21, например, в виде пружины из той же стали, связанным с крышкой, что делает камеру сгорания надежной и безотказной в работе. Полая стойка при этом выполнена с возможностью сообщения демпферных полостей камеры сгорания между собой и через компенсирующее отверстие 22 в сферически вогнутой во внутрь стенки крышки с парогазовой полостью камеры сгорания, что дает устойчивость против помпажей, вибраций и надежность в работе. Пусковые режимы установки обеспечиваются с помощью выхлопной трубы 23 и отключающей арматуры 24.

Газопаровая энергетическая установка работает следующим образом.

Для начала работы установки арматуру 24 переводят на выхлоп газа через выхлопную трубу 23 в атмосферу. После пуска ГТУ 10 арматуру 24 переводят опять в рабочее положение. Высокотемпературные выхлопные газы /например, с температурой 450-550°C/ из ГТУ 10 с содержанием в них 14-16% кислорода по объему подают в теплообменник 11, где их теплота передается жидкости, например, простой воде, жидкостной полости 4 камеры сгорания 1. Затем газы из теплообменника 11, в смеси с топливом 13 подают на горелки устройства 12 для дожигания топлива, где дожиганием топлива 13 температуру газов поднимают, например, до 900-1100°C и сбрасывают в парогазовую полость 2 камеры сгорания 1, чем повышается производительность и эффективность установки. В парогазовой полости 2 газы перемещаются по камерам 3, образованным перегородками к турбине 6, контактируют с жидкостью жидкостной полости 4, смешиваются c ее парами и охлаждаются до необходимого для лопаток турбины 6 значения. Затем смесь поступает на турбину 6, которая вращает электрогенератор 7. При этом все помпажные, гидравлические, вибрационные, разного рода ударные нагрузки на проточную часть и в целом на камеру сгорания 1 ослабляются и погашаются ее цилиндрической формы корпусом и демпферными полостями 14, выполненными между ее двухстенными с сферически во внутрь вогнутыми 15 и плоскими 16 стенками крышки 17 и днища 18. Днище при этом выполнено установленным на амортизаторы 19 и полой стойкой 20, например, из трубчатой стали с компенсатором 21, в виде полой пружины из той же трубчатой стали, связанным с крышкой, что также делает камеру сгорания 1 надежной и прочной. При этом все изменения давления газов в камере сгорания при ее работе через компенсирующее отверстие 22 в сферически во внутрь камеры сгорания вогнутой стенке 15 крышки 17 и затем через полость в стойке 20 и в его компенсаторе 21 передается на демпферные газовые полости 14 в крышке 17 и в днище 18, и там гасятся за счет сжимаемости газов и рассеяния энергии. Из турбины 6 отработанная смесь, через регенератор 5 в жидкостной полости 4 камеры сгорания 1 поступает на экономайзер 8 и подогревает там подпиточную воду. Затем выхлопные газы вместе с парогазовой смесью поступают в утилизатор теплоты уходящих газов 9, промываются там водой и через выхлопную трубу выкидываются в атмосферу.

Предлагаемая установка проста, компактна, экологически безвредна, в эксплуатации высоко эффективна и надежна, найдет широкое применение в энергетике и для автономного электроснабжения предприятий и объектов.

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам для выработки электроэнергии на тепловых электростанциях и автономно на предприятиях. Газопаровая энергетическая установка содержит высоконапорную камеру сгорания, разделенную на жидкостную полость с регенератором и парогазовую полость с перегородками, образующими ряд камер, экономайзер, турбину и электрогенератор. Высоконапорная камера сгорания выполнена объединенной с газотурбинной установкой /ГТУ/, с возможностью сброса в ее парогазовую полость выхлопных газов ГТУ, через теплообменник, выполненный в жидкостной полости, и через устройство для дожигания топлива, выполненное в парогазовой полости. Причем корпус камеры сгорания выполнен цилиндрической формы и с демпферными полостями, выполненными между ее двухстенными с сферически вогнутыми во внутрь и плоскими стенками крышки и днища. При этом днище выполнено установленным на амортизаторы и полой стойкой с компенсатором, соединенным с крышкой. Полая стойка при этом выполнена с возможностью сообщения демпферных полостей между собой и через компенсирующее отверстие в сферически вогнутой во внутрь стенке крышки с парогазовой полостью камеры сгорания. Изобретение позволяет повысить производительность и надежность установки в работе. 1 ил.

Газопаровая энергетическая установка, содержащая высоконапорную камеру сгорания, разделенную на жидкостную полость с регенератором и парогазовую полость с перегородками, образующими ряд камер, экономайзер, турбину, электрогенератор и утилизатор теплоты уходящих газов, отличающаяся тем, что высоконапорная камера сгорания выполнена объединенной с газотурбинной установкой (ГТУ), с возможностью сброса в ее парогазовую полость выхлопных газов ГТУ через теплообменник, выполненный в жидкостной полости, и через устройство для дожигания топлива, выполненное в парогазовой полости, причем корпус камеры сгорания выполнен цилиндрической формы и с демпферными полостями, выполненными между ее двухстенными со сферически вогнутыми вовнутрь и плоскими стенками крышки и днища, при этом днище выполнено установленным на амортизаторы и полой стойкой с компенсатором, связанным с крышкой, полая стойка при этом выполнена с возможностью сообщения демпферных полостей между собой и через компенсирующее отверстие в сферически вогнутой вовнутрь стенке крышки с парогазовой полостью камеры сгорания.