ПАРОГАЗОВАЯ 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 генераторов электроэнергии на предприятиях с автономным электроснабжением.

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.

Найболее близким к прелагаемому 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 которой поступают в регенератор и затем в экономайзер.

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

Недостатком ближайщего аналога является низкая производительность и низкая устойчивость ее камеры сгорания против разрушения от помпажей, колебаний газов и жидкости в ее проточной части, гидроударов и вибраций.

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

Поставленная задача решается тем, что в парогазовой энергетической установке, содержащей высоконапорную камеру сгорания, разделенную на жидкостную, например водяную 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 для прочности, надежности в работе и устойчивости против помпажей, вибраций, гидроударов выполнен цилиндрической формы и с демпферными полостями, выполненными между ее двухстенными с сферически наружу выгнутыми 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, соединенным с крышкой. Полая стойка при этом выполнена с возможностью сообщения демпферных полостей между собой и через компенсирующее отверстие, выполненное во внутренней стенке крышки с парогазовой полостью камеры сгорания, что также делает установку надежной в работе.

Сущность изобретения показана на чертеже.

Пример выполнения предлагаемого решения.

Парогазовая 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, камеру сгорания, выполненную объединенной с ГТУ 10 для сброса в ее парогазовую полость выхлопных газов ГТУ, через теплообменник 11, выполненный в жидкостной полости, и через устройство 12, например, горелки, 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 наружу корпуса выгнутыми 15 и 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 во внутренней стенке крышки с парогазовой полостью, что дает устойчивость против помпажей, вибраций и надежность в работе. Пусковые режимы установки обеспечиваются с помощью выхлопной трубы 23 и отключающей арматуры 24.

Парогазовая 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 c содержанием в них 14-16% кислорода по объему подают в теплообменник 11, где их теплота передается жидкости, например 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 с 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 наружу корпуса выгнутыми 15 и 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 во внутренней сферически выгнутой стенке 15 крышки 17 и затем через полость в стойке 20 и в его компенсаторе 21 передаются на демпферные газовые полости 14 в крышке 17 и днище 18, и там гасятся за счет сжимаемости газов и рассеяния энергии. Из турбины 6 отработанная смесь поступает в регенератор 5 в жидкостной полости 4 камеры сгорания 1. Из регенератора 5 парогазовая смесь поступает на экономайзер 8 и греет 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 высокоэкономична и надежна. Найдет широкое применение в энергетике и для автономного электроснабжения различных предприятий и объектов.

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам для выработки электроэнергии на тепловых электростанциях и автономно на предприятиях. Парогазовая энергетическая установка содержит высоконапорную камеру сгорания, разделенную на жидкостную полость с регенератором и парогазовую полость с перегородками, образующими ряд камер, экономайзер, турбину и генератор. 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 наружу выгнутыми стенками крышки и днища. Днище при этом 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 выполнением во внутренней стенке крышки с парогазовой полостью камеры сгорания. Изобретение позволяет повысить производительность и надежность установки в работе. 1 ил.

Парогазовая 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 наружу выгнутыми стенками крышки и днища, днище при этом 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, выполненное во внутренней стенке крышки с парогазовой полостью камеры сгорания.