Энергетическая установка Советский патент 1985 года по МПК F01K21/04 

W 11 11 .15

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к установкам с газотурбинным двигателем га-, зоперекачивающих станций.

По основному авт. св. № 1010305 известна .энергетическая установка, содержащая последовательно включен ные в тракт рабочего тела компрес-i сор, контактный парогенератор, камеру сгорания и газопарову турбину с теплообменником-утилизатором, подключенным к линии отработавших газов, причем контактный парогенератор выполнен в виде по меньшей мере двух ступеней, между которыми . в тракт рабочего включен теплообменник-утилизатор известной установке осуществлен промежуточный перегрев воздушно-паровой смеси в соответствующих ступенях теплообменника-утилизатора . при этом отработавшие газы могут быть охлаждены до температуры более 1газкой, чем температура воздушнопаровой смеси на входе в камеру егорания. Однако степень утилизации теплоты отработавших газов ограничена, так как они не могут быть охлаждены в последней по ходу отработавших газов ступени теплообменникаутилизатора ниже температуры воздушно-паровой смеси на его входе, что снижает экономичность установки,.

Цель изобретения - повьшение экономичности.

Поставленная цель достигается тем, что энергетическая установка, содержащая последовательно включенные в тракт рабочего тела компрессор 5 контактный парогенератор, камеру сгорания и газопаровую турбину с теплообменником-утилизатором, подключенным к линии отработавших газов причем контактный парогенератор выполнен в виде по меньшей мере двух ступеней, между которыми в тракт рабочего тела включен теплообменникутилизатор, дополнительно содержит испаритель мгновенного вскипания, включенный в водяной циркуляционный контур первой ступени парогенератора.

При такой схеме в первую по ходу рабочего тела ступень противоточного контактного парогенерарора поступает раствор (вода с повьпаенным солесодержанием), прошедший конденсаторы установки мгновенного испарения, с температурой ниже температуры адиабатного насыщения воздуха, поступающего после компрессора. ПротИвоточное движение обменивающихся сред в контактном парогенераторе обеспечивает снижение температуры воздуха в нем до температуры, близкой к температуре поступающего раствора, с одновременным насыщением воздуха за счет испаряющейся из раствора воды. Снижение температуры воздуха перед последней по ходу отработавших газов ступенью теплообменника-утилизатора позволяет более глубоко охлаждать отходящие газы, используя дополнительно отобраную теплоту для получения пресной воды,С повьшгением давления воздуха повьш1ается и его температура адиабатного насыщения, что дает возможность нагревать раствор в контактном парогенераторе при подаче в него горячего воздуха после компрессора до температуры, обеспечивающей эффективную эксплуатацию установки мгновенного испарения. Аэродинамическое сопротивлениеконтактного парогенератора незначительн по сравнениюс общими потерями давления в элементах газотурбиннойустановки. Контактныйспособ нагревараствора практически исключает возможность отложения солей при его нагреве, а применение воздуха в качестве греющего агента вместо обычно применяемых для этих целей продуктов сгорания обеспечивает получение дистиллята (пресной воды) питьевого качества.

На чертеже изображена схема предлагаемой энергетической .установки.

Установка содержит последовательно включенные в тракт I рабочего тела компрессор 2, контактный парогенератор/ выполненньй в виде двух ступеней 3 и 4, между которыми включен теплообменник-утилизатор 5, и камеру 6 сгорания, соединенную с газопаровой турбиной 7. Линия 8 отработавших газов газопаровой турбины 7 подключена к теплообменнику-утилизатору 5. Тракт 1 рабочего тела на участке между компрессором 2 и ступенью 3 парогенератора предназначен для транспортировки воздуха, а на участке между 3 ступенью 3 парогенератора и камерой сгорания - для подачи воздушно-паро вой смеси в последнюю. Каждая, из ступеней 3 и 4 парогенератора снабжена водяным циркуляционным контуром - соответственно 9 и 10 с насосом. В циркуляциоиньш контур 9 ступени 3 парогенератора включен испаритель мгновенного вскипания, содержащий камеры 11 адиабатного испарения, в которых установлены конденсаторы 12 и поддоны 13 дпя сбора дистиллята. Испаритель мгновенного вскипания оборудов ан также дроссельным вентилем 14 линией 15 отвода дистиллята, линией 16 подвода исходного раствора и линией 17 отвода упаренного раствора. Циркуляционный контур 10снабжен линией 18 подпитки. К газопаровой турбине 7 подключена нагрузка 19, например электрический генератор или нагнетатель природного газа, а камера 6 сгорания снабжена патрубком 20 подачи топлива. Энергетическая установка работает следующим образом. Из компрессора 2 нагретьй при сжатии воздух подают в первую ступень 3 контактного парогенератора, где воздух при нагреве раствора охлаждается и увлажняется испаряющейс из раствора водой. Далее охлажденну воздушнопаровую смесь нагревают в теплообменнике-утилизаторе 5 и подают во вторую ступень 4 контактного парогенератора, где она адиаба но увлажняется с охлаждением до тем пературы насьпцения, при которой сме подают в камеру 6 сгорания,куда по патрубку 20 постзшает топливо. Рабо чее тело (продуктЬ сгорания топлива после камеры 6 сгорания с повышенны 7 влагосодержанием подают в газопаровую турбину 6, после которой отработавшие газы по линии 8 поступают в теплообменник-утилизатор 5. Исходный раствор по линии 16 насосом прокачивается через конденса- торы 12, где предварительно нагревается образующимися при испарении парами воды. Далее раствор подается в первую ступень 3 контактного парогенератора, где он нагревается и за- тем через дроссельный вентиль 14, в котором снижается давление раствора, направляется в камеры 11 адиа- батного испарения. Из последней раствор насосом подается частично на рециркуляцию, а частично по линии 17 удаляется из испарителя мгновенного вскипания. Дистиллят, стекающий с конденсаторов 12 в поддоны 13, по линии 15 подается потребителям. Компенсация потерь воды циркуляционного контура 10 осуществляется подпиткой по линии 18. Изобретение позволяет использовать часть теплоты воздуха после компрессора для перегрева раствора испарителя мгновенного вскипания. При этом в последнюю по ходу отработавших 1азов ступень теплообменника-утилизатора поступает насыщенная воздущно паровая смесь с температурой, меньшей температуры адиабатного насыщения воздуха на выходе из компрессора. В предлагаемой установке обеспечено глубокое охлаждение отработавших газов с одновременным получением дистиллята (пресной воды) питьевого качества, что особенно важно при расположении газоперекачивающих с,тандий магистральных газопроводов в местностях, где ощущается дефицит пресной воды.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА по авт. св. № 1010305, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, она дополнительно содержит испаритель мгновенного вскипания, включенный в водяной циркуляционный контур первой ступени контактного парогенератора.