Парогазовая установка Советский патент 1985 года по МПК F01K23/10 

4

1 1 Изобретение, относится к теплоэнергетике, а именно к парогазовым установкам, и может быть использовано преимущественно в судостроении Известна судовая парогазовая уста новка, содержащая газотурбинный двигатель (ГТД), с выхлопным трактом которого соединен утилизационный котел, снабженный экономайзером, испарителем и пароперегревателем, а к последнему подключена паровая турбина Cl.. Тепло выхлопных газов используется в утилизационном котле для выработки пара, работающего на турбине. Однако температура газа в утилизационном котле ограничена температурой уходящих газов, мощность паровой турбины составляет 25-30% от мощности ГТД, режимы работы паровой турбины зависят от режимов работы ГТД. При уменьшении мощности ГТД паровая турбина должна быть отключена. Невысокие температуры газов в утилизационном котле приводят к необходимости увеличения поверхностей нагрева, а следовательно, к урсудшению весогабаритных показателей установки. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является парогазовая установка, содержащая ГТД, соободенный с его выхлопным трактом утилиза ционный котел с горелочным устройст вом и пароперегревателем и соединен ную с последним паровую турбину С 21 На номинальном режиме работы ути лизационный котел работает на уходя щих газах ГТД, форсирование нагрузки обеспечивает паровая турбина за счет сжигания топлива в горелочном устройстве утилизационного котла. Однако в данной установке повышаетс температура всего расхода выхлопных газов ГТД, невозможно локально повы сить температуру именно в пароперегревателе, отсутствует регулировани расходов нагреваемой и ненагреваемо частями уходящих газов, что снижает ее экономичность особенно на частич ных нагрузках. Цель изобретения - повьппение эко номичности установки на частичных нагрузках. Указанная цель достигается тем, что в парогазовой установке, содержащей газотурбинный двигатель, сооб 92 щенный с его выхлопным трактом утилизационный котел с горелочным устройством и пароперегревателем и соединенную с последним паровую турбину, выхлопной тракт разделен на два канала и снабжен дросселем, установленным в одном из каналов., в котором размещены также горелочное устройство и пароперегреватель котла. На чертеже изображена схема парогазовой установки. Установка содержит ГТД 1 с выхлопным трактом 2, соединенным с утилизационным котлом, содержащим испа.ритель 3 и экономайзер 4. Участок выхлопного тракта 2 от ГТД 1 до испарителя 3 разделен на два канала 5 и 6. 8канале 6 расположены пароперегреватель 7, горелочное устройство 8 и ;Дроссель 9. Пароперегреватель 7 соединен паропроводом с конденсационной паровой турбиной 10. Установка работает следующим образом. ГТД 1 передает полезную мощность своему потребителю, поток газа на участке выхлопного тракта 2 от ГТД 1 до испарителя 3 раздваивается по каналам 5 и 6. Часть газа в канапе 6 пропускают через дроссель 9, нагревают при сгорании топлива в горелочном устройстве 8 до требуемой температуры (вплоть До стехиометрической) и направляют в пароперегреватель 7. После пароперегревателя 7 газ из канала 6 смешивают с основным потоком газа из канала 5 и подают последовательно в испаритель 3 и экономайзер 4. Перегретый в пароперегревателе 7 пар расширяется в конденсационной паровой турбине 10, которая отдает полезную мощность потребителю. Из конденсатора паровой турбин1а 9конденсат подают в экономайзер 4. В схеме установки используется в значительной степени термодинамические преимущества бинарных циклов с утилизационным котлом - передача тепла паровой турбине от уходящих газов ГТД производится по изобаре низкого давления газовой части и лишь небольшая доля тепла передается паровой турбине непосредственно от горячего источника (горелочное устройство) , минуя газотурбинную ступень, причем в количестве, необходимом для получения высокой температуры перегретого пара в пароперегревателе 7. Это позволяет улучшить экономичность установки с утилизационным котлом, которые не могут реализовать высокие параметры пара, так как в настоящее время еще не освоены необходимые для этого, высокие температуры в цикле ГТД.

Количество газа, нагреваемого в канале 6, определяют из условия

.получения минимальных габаритов пароперегревателя за счет максимальн возможного температурного напора (последнее достигается при коэффициенте избытка воздуха, близком к 1,1-t,15) и обеспечивают соответству;к 1цкм положением дросселя 9. В установке часть газа, поступающая в пароперегреватель 7, имеет

;температуру, близкую к стехиометрической, что позволяет получить перегретый пар с высокой температурой,

ограничиваемой только прочностью

материала паропе ре грев ателя 7. Это существенно улучшает паровой цикл,

экономичность установки в целом.

Высокие температурные напоры в пароперегревателе 7 и других участках котла, повышение коэффициента теплопередачи (особенно в пароперегррвателе, где к переносу тепла конвекцией добавляется радиация), позволяют создать парогазовзпо установку с улучпенными весогабаритными характеристиками паровой части и установки в целом.

Дожигание части уходящих газов РГД i перед пароперегревателем позволяет i варьировать мощностью паровой турбины вплоть до создания установки с равными мощностями ГТД и паровой турбины. Такой вариант перспективен для применения в компрессорных станциях магистральных газопроводов (ГТД и паровая турбина приводят раздельно одинаковые нагнетатели), в судовых силовых установках - для повышения экономичности на частичных нагрузках при работе на два винта в режиме перекрестной работы.

ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА, содержащая газотурбинный двигатель, сообщеннь1й с его выхлопньы трактом утилизационный котел с горелочным устройством и пароперегревателем и соединенную с- последним паровую турбину, отличающаяся тем, что, с целью повьтаения экономичности на частичных нагрузках, выхлопной тракт разделен на два канала и снабжен дросселем, установленным в одном из каналов, в котором размещены также горелочное устройство и пароперегреватель котла.