Парогазовая энергетическая установка Советский патент 1987 года по МПК F01K21/04 

Изобретение относится к теплочиер гетическим установкам, работающим на жидком горючем.

Цель изобретения - повышение эффективности работы установки путем уменьшения тепловых потерь в окружающую среду.

На фиг.1 изображена схема предлагаемой парогазовой энергетической ус- IQ ные газы из камеры 8 направляются тановки, на фиг.2 - график зависимое- через баластировочную решетку 9, поротов питательных насосов 3, 4 и 21 (от соответствующих электродвигателей или специаш ных турбоустановок), путем подачи компонентов топлива через форсуночную головку 7 в камеру 8 сгорания, где производится их поджиг, а также путем подачи воды в баластировочную решетку 9. Высокотемператур

ти температ фы парогазовой смеси от процентного содержания воды в ней.

Парогазовая энергетическая установка содержит емкости 1 и 2 компонентов топлива (окислителя и горючего) , соединенные трубопроводами низкого давления с насосами 3 и 4, которые подключены трубопроводами высокого давления к автономным секциям, выполненным, например, в виде трубны пучков 5 и 6, соответственно, выходы из которых подключены к форсуночной головке 7 камеры 8 сгорания парогазо генератора, отделенной баластировоч- иой решеткой 9 от камеры 10 парообразования. Плрогазогенератор подключен к турбине 11 с электрогенераторо 12. Выход турбины 11 сообщен с конденсатором 13, в котором расположены трубные пучки 5 и 6 компонентов топлива и трубный пучок 14 питательной воды. По воде конденсатор 13 подключен к деаэратору 15, а по газу - к компрессору 16. Деаэратор 15 подключен к емкости 17 сконденсированной воды, которая через перекачивающий насос 18 и устройство 19 для очистки воды сообщена с емкостью 20 очищенно

воды, подключенной через питательный насос 21, расположенный на тракте 22 питательной воды, к трубному пучку 14, соединенному с баластировочной решеткой 9.

В случае разомкнутого пароводяного тракта установки, например, при заборе воды из естественного водоема и сброса в него конденсата баласти- ровочная решетка парогазогенератора

может быть сообщена через водяной пи- gQ природного газа (даже очищенного тательный насос 21 с указанным воде- предварительно от вредных примесей)

их

емом 23, как показано пунктирными линиями на фиг.1.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

При необходимости выработки злек- троэнерг ии производится запуск парогазогенератора, которьп осуществляется за счет раскрутки до нужных обов кислороде и смешении продуктов сгорания с водой образуются в небол ших количествах различные кислоты 55 (серная, сернистая, азотная, азотис тая, углекислота и др.), а также см лообразные вещества, присутствие ко торых в пароводяном контуре недопус тимо, в том числе из-за прогрессирую

ные газы из камеры 8 направляются через баластировочную решетку 9, поротов питательных насосов 3, 4 и 21 (от соответствующих электродвигателей или специаш ных турбоустановок), путем подачи компонентов топлива через форсуночную головку 7 в камеру 8 сгорания, где производится их поджиг, а также путем подачи воды в баластировочную решетку 9. Высокотемператур5

0

средством которой производится распыление подаваемой воды и смешение ее с газом, в камеру 10 парообразования, в которой зав€ ршается испарение воды и осуществляется теплообмен между газом и водяным паром, а также обеспечивается (в том числе и с помощью специальных устройств) выравнивание температурного поля парогазовой смеси,

Стенки камеры сгорания парогазогенератора охлаждаются водой, подаваемой либо в пристеночный слой ее, либо в специальный охлаждающий тракт, 5 образованный огневой стенкой и рубашкой камеры сгорания.

Парогазовая смесь из камеры 10 парообразования подается на турбину 11, раскручивая ее до нужных оборотов, а вместе с ней и электрогенератор 12. Отработавшая на турбине парогазовая смесь подается в специальный конденсатор 13, в котором при последовательном прохождении через теплообменники воды, топлива и окислителя происходит конденсация водяного пара и первичное отделение воды от газа. С целью уменьшения давления на выходе из турбины газовая полость конденсатора 13 сообщается с компрессором 16, который откачивает. При этом газ либо выбрасывается из конденсатора в окружающую среду, либо утилизируется .

Вода из конденсатора 13 (насьш1ен- ная газами) поступает далее в деаэратор 15, в котором происходит ее окончательная дегазация.

I

Поскольку при сгорании сжиженного

5

0

5

их

в кислороде и смешении продуктов сгорания с водой образуются в небольших количествах различные кислоты 55 (серная, сернистая, азотная, азотистая, углекислота и др.), а также смо- лообразные вещества, присутствие которых в пароводяном контуре недопустимо, в том числе из-за прогрессирующего их накопления, воду погле деаэратора 15 пропускают через устройство 19 для очистки. После очистки вода с помощью питательного насоса 21 подается в баластировочную решетку 9 Так как предпагаемую парогазовую энергоустановку можно использовать для покрытия пиковой и полупиковой частей графика нагрузки в энергосистемах, т.е. работать оца будет лишь Б течение нескольких часов в сутки, то в пароводяном тракте можно смонтировать две накопительные емкости: для сконденсированной воды 17 и для очищенной воды 20, а очистку воды производить не только в процессе работы установки, но и во время ее останова. Для этого нспольз . ЮТ специальный перекачивающий водяной насос 18.

При измененш нагрузки в энергосистеме изменяется соответственно и вырабатываемая на турбине мощность. Делается это либо за счет изменения давления перед турбиной и суммарного расхода парогазовой смеси через нее, т.е. путем изменения числа оборотов всех питательных насосов, либо за счет изменения температуры парогазовой смеси, т.е. изменения соотношения з(;гановка, содержащая парогазогенератор

между массовым расходом компонентовс камерой сгорания и парообразования,

топлива и воды.турбину, конденсатор с теплообменной

Останов энергетической установкиповерхностью, тракт питательной воды.

производится путем прекращения подачи

в парогазогенератор компонентов топ- насос и емкость для хранения воды.

лива и воды.

Как пуск установки и набор необходимой мощности, так и останов ее производится по специальной програмемкости для хранения горючего и оки лителя, отличающаяся те что, с целью повыигения эффективност работы установки путем , уменьшения

ме. Исполнительными органами програм- тепловых потерь в окружающую среду, мно-регулирующей системы являются теплообменная поверхность конденсасг(-циальные клапаны и регуляторы (не показаны), установленные в линиях высокого давления компонентов топлива и воды.

Время, необходимое для набора мощности после пуска установки, определяется допустимыми градиентами изменения температуры для горячих узлов и элементов конструкции.

45

тора выполнена из трех автономных секций, входы которых подключены соответственно к емкостям с окислителем, горючим и водой, а выходы - соответственно к камере сгорания и парообразования .

2. Установка по п.1, о т л и ч а - ю щ а я с я тем, что емкость для

а также инер- . хранения воды выполнена двухсекцион- ционностью турбогенераторной части ной, между секциями которой дополниустановки, и исчисляется, как и у газотурбинной установки, минутами, что

позволяет эффективно испольтов:) ть предлагаемую установку для отслеживания за колебаниями суточного графика нагрузки в энергосистеме.

Поскольку в качестве окислителя н предлагаемой парогазовой установке используется жидкий кислород, а в качестве горючего - сжиженный природный газ, то получение компонентов топлива позволяет уменьшить неравномерность графика нагрузки энергосистемы за счет подключения к ней в период провалов нагрузки заводов по вьфаботке

жидкого и ожиженного природного газа. Выработанные в эти часы компоненты топлива будут использоваться на установке в часы пиковых нагрузок, являясь своеобразным аккумулятором энергни. Указанный процесс аккумулирова-i ния можно использовать для равномерной загрузки базисных ГЭС и АЭС, параллельно решая проблему равномерного зябора природного газа из маг истральных газопроводов.

Формула изобретения 1. Парогазовая энергетическая усв котором расположены перекачивающий

емкости для хранения горючего и окислителя, отличающаяся тем, что, с целью повыигения эффективности работы установки путем , уменьшения

45

тора выполнена из трех автономных секций, входы которых подключены соответственно к емкостям с окислителем, горючим и водой, а выходы - соответственно к камере сгорания и парообразования .

2. Установка по п.1, о т л и ч а - ю щ а я с я тем, что емкость для

тельно размещено устройство для очистки.

Т iOOO

800

600

- Маз1//т7+Huc/iopod

00

200

60

Природный газ Kuc/iopod

85

90

ГП-относительное f o/iuчество воды, % П1к-масса ооды , тQ-масса кислорода; Шр-масса горючего

Редактор А.Козорич

Составитель В.Здмулаев Техред Л.Сердюкова

Заказ 4616/31Тираж 481Подписное

ВНИИПН Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ГПяП1в

f;:о/

°

Корректор М.Пожо

Изобретение позволяет повысить эффективность работы установки путем уменьшения тепловых потерь в окружающую среду. Теплообменная поверхность конденсатора 13 выполнена из трех автономных трубных пучков 5, 6 и 14, входы которых подключены к емкости с окислителем, топливом и водой, а выходы - к камерам 8 и 10 сгорания и парообразования. Такое выполнение позволяет обеспечить выравнивание т-рного поля парогазовой смеси, осуществить конденсацию водяного пара и первичное отделение воды от газа. Емкость для хранения воды выполнена двухсекционной, а между секциями размещено устройство 19 очистки, что позволяет производить очистку воды не только в процессе работы установки, но и во время ее останова. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. сл со о 4 м: