Устройство для охлаждения циклового воздуха газотурбинной установки Российский патент 2023 года по МПК F02C3/00 F02C7/12 

Изобретение относится к области газотурбинных установок и может использоваться для охлаждения циклового воздуха перед подачей его в осевой компрессор, повышения эффективности и экономичности газоперекачивающих агрегатов.

Известно устройство для стабилизации мощности газотурбинной установки (RU №2126902, F02C 6/18, 27.02.1999) применимое на газоперекачивающих агрегатах газовой промышленности, преимущественно работающих в районах с жарким климатом для стабилизации массовой производительности воздушного компрессора, при повышении температуры окружающего воздуха. Устройство включает воздухопромыватель и газоохладитель, подключенные к входному патрубку воздушного компрессора и выхлопному патрубку газотурбинной установки, соответственно.

Недостатком указанного технического решения является использование в качестве теплоносителя воды, частичный отбор выхлопных газов непосредственно с газовой турбины, что снижает коэффициент полезного действия газотурбинной установки.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является испарительный охладитель, а также газотурбинная установка с испарительным охлаждением, содержащая компрессор, камеру сгорания и газовую турбину, в которой отбор тепла осуществляется от природного газа до аппаратов воздушного охлаждения газа (RU №2662009, F04D 25/02, 23.07.2018). В качестве теплоносителя данная схема использует воду, отбор необходимого тепла производится перед аппаратами воздушного охлаждения газа. При этом схема предполагает содержать в себе: испарительный охладитель, питающее устройство, камеру сбора воды, установку химводоочистки.

Недостатком данного технического решения является сложный процесс преобразования тепла в холод, промежуточный теплоноситель в роли воды, сложность конструкции, что влечет существенные затраты на обслуживание, неэкологичность, и большие затраты электроэнергии.

При осуществлении изобретения обеспечивается решение следующих технических проблем: снижение потребления электроэнергии, облегчение технологического процесса охлаждения циклового воздуха, исключающее теплоноситель в роли воды и универсальность системы.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство для охлаждения циклового воздуха газотурбинной установки, включающее компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, дымосос, теплообменник, устройство для смешения воздуха и комплексное воздухоочистительное устройство, согласно предлагаемому техническому решению устанавливают абсорбционную бромистолитиевую холодильную установку, связанную подводящими трубопроводами с перекрывающими кранами с устройством для смешения воздуха, дымососом и теплообменником, в теплый период времени кран подачи теплого воздуха перекрыт, отработанные газы после турбины газотурбинной установки направляют в выхлопную шахту, где дымососом часть выхлопных газов направляют в абсорбционную бромистолитиевую холодильную установку, в которой поступающий атмосферный воздух охлаждают и направляют в устройство для смешения воздуха, входящее в состав комплексного воздухоочистительного устройства.

Кроме того, теплообменник для системы противообледенения, входящий в состав комплексного воздухоочистительного устройства, устанавливают после компрессора газотурбинной установки, переключения производят соответствующими кранами, в теплый период времени кран подачи теплого воздуха перекрыт, а в холодный период времени блок с абсорбционной бромистолитиевой холодильной установкой отсекают, теплый воздух после компрессора газотурбинной установки направлен в воздушный теплообменник, после использования отработанный воздух стравливают в атмосферу.

Устройство для охлаждения циклового воздуха включает абсорбционную бромистолитиевую холодильную установку, подводящие трубопроводы, устройство для смешения воздуха, дымосос и теплообменник, в зимний период используемый как противообледенительная система. В отличие от рассматриваемой схемы в качестве прототипа, абсорбционная бромистолитиевая холодильная установка имеет сравнительно низкие показатели потребления электроэнергии, так как использует для работы тепловую энергию обрабатываемого вещества. К выхлопной шахте газоперекачивающего агрегата подводится дымосос, отбирающий часть выхлопных газов. В холодное время года блок абсорбционной бромистолитиевой холодильной установки отсекается кранами для перепуска теплого сжатого воздуха напрямую в комплексное воздухоочистительное устройство в систему противообледенения. Облегчение процесса охлаждения циклового воздуха заключается в исключении из системы посредника в виде воды, применение системы как в летнее, так и в зимнее время, а также сравнительно простой схеме по эксплуатации абсорбционной бромистолитиевой холодильной установки.

На фиг. 1 представлена схема заявляемой системы охлаждения циклового воздуха, где

1 - абсорбционная бромистолитиевая холодильная установка;

2 - дымосос;

3 - комплексное воздухоочистительное устройство;

4 - компрессор газотурбинной установки;

5 - камера сгорания;

6 - турбина газотурбинной установки;

7 - теплообменник воздушный;

8 - устройство для смешения воздуха.

Устройство работает следующим образом. В теплый период времени кран подачи теплого воздуха перекрыт. Отработанные газы после турбины газотурбинной установки 6 направляются в выхлопную шахту, где дымососом 2 часть выхлопных газов направляется в абсорбционную бромистолитиевую холодильную установку 1, в которой поступающий атмосферный воздух охлаждается и направляется в устройство для смешения воздуха 8, входящее в состав комплексного воздухоочистительного устройства 3.

В холодный период времени блок с абсорбционной бромистолитиевой холодильной установкой 1 отсекается, теплый воздух после компрессора газотурбинной установки 4 направляется в воздушный теплообменник 7, выступающий в качестве противообледенительной системы, входящий в состав комплексного воздухоочистительного устройства 3, после использования отработанный воздух стравливается в атмосферу.

Таким образом, предлагаемая схема по охлаждению циклового воздуха является энергосберегающей, в виду низкого потребления электроэнергии абсорбционной бромистолитиевой холодильной установкой и простой в эксплуатации, в виду отказа от воды в качестве теплоносителя. Простота предлагаемой схемы обеспечит надежную работу и долгий срок службы агрегатов.

Изобретение относится к области газотурбинных установок и может использоваться для охлаждения циклового воздуха перед подачей его в осевой компрессор, повышения эффективности и экономичности газоперекачивающих агрегатов. При осуществлении изобретения обеспечивается решение следующих технических проблем: снижение потребления электроэнергии, облегчение технологического процесса охлаждения циклового воздуха, исключающее теплоноситель в роли воды, и универсальность системы. Устройство для охлаждения циклового воздуха газотурбинной установки содержит газотурбинную установку с компрессором, камерой сгорания, газовой турбиной, дымососом, теплообменник, устройство для смешения воздуха и абсорбционную бромистолитиевую холодильную установку. Отбор выхлопных газов для работы абсорбционной бромистолитиевой холодильной установки осуществляется дымососом из выхлопной шахты. Теплообменник и устройство для смешения воздуха установлены в комплексном воздухоочистительном устройстве. Изобретение позволяет повысить эффективность, экологичность и экономичность газотурбинных установок. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для охлаждения циклового воздуха газотурбинной установки, включающее компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, дымосос, теплообменник, устройство для смешения воздуха и комплексное воздухоочистительное устройство, отличающееся тем, что устанавливают абсорбционную бромистолитиевую холодильную установку, связанную подводящими трубопроводами с перекрывающими кранами с устройством для смешения воздуха, дымососом и теплообменником, в теплый период времени кран подачи теплого воздуха перекрыт, отработанные газы после турбины газотурбинной установки направляют в выхлопную шахту, где дымососом часть выхлопных газов направляют в абсорбционную бромистолитиевую холодильную установку, в которой поступающий атмосферный воздух охлаждают и направляют в устройство для смешения воздуха, входящее в состав комплексного воздухоочистительного устройства.

2. Устройство для охлаждения циклового воздуха газотурбинной установки по п. 1, отличающееся тем, что теплообменник для системы противообледенения, входящий в состав комплексного воздухоочистительного устройства, устанавливают после компрессора газотурбинной установки, переключения производят соответствующими кранами, в теплый период времени кран подачи теплого воздуха перекрыт, а в холодный период времени блок с абсорбционной бромистолитиевой холодильной установкой отсекают, теплый воздух после компрессора газотурбинной установки направлен в воздушный теплообменник, после использования отработанный воздух стравливают в атмосферу.