Комплексная парогазовая установка Советский патент 1988 года по МПК F01K25/00 F25B29/00 

; Изобретение относится к теплотехнике , а именно к комбинированным ус- |тановкам, позволяющим получать теп- |лоту, энергию и чистый диоксид угле- |рода и может быть использовано в энергетической, химической и нефтепе- рерабатываю1цей промышленности. I Цель изобретения - повьшение эффективности установки путем расшире- ния функ;1 ;иональных возможностей за счет производства водорода.

На чертеже изображена схема комплексной парогазовой установки.

Установка содержит основной газо- турбинный блок с компрессором 1, камерой 2 сгорания и турбиной 3, размещенной на одном валу с компрессором 1. В тракт выхлопных газов турбины 3 последовательно включены экономайзер 4, аппараты 5 очистки (на чертеже изображен только один, остальные включены ему параллельно) и гидроциклон .6 . Гидроциклон 6 по воде соедине через трехходовой вентиль 7 и насос 8 с экономайзером 4. Установка снабжена также соединенным с гидроциклоном 6 через насос 9 генератором Ю, ацетилена, к выходному патрубку ко- торого подключен компрессор 11, и I дополнительным газотурбинным блоком с компрессором 12, камерой 13 сгорания и турбиной 14, к выхлопу которой подсоединен генератор 15 водорода.

Электрогенератор 16 установлен на одном валу с компрессором 1 и турбиной 3, а электрогенератор 17 - с ком I прессором 12 и турбиной 14. Установк I имеет также размещенные в камерах 2 и 13 сгорания трубные пучки 18 и 19 и аппараты для получения диоксида углерода и карбида кальция, первый из которых помещен в межтрубное пространство 20 камеры 2 сгорания, а второй - в межтрубное пространство 21 камеры 13 сгорания. Межтрубные пространства 20 и 21 соединены между собой По оксиду кальция. Генератор 10 ацетилена подключен на входе к межтрубному пространству 21, а на выходе через компрессор 11 - к труб- ньм пучкам 18 и 19 камер 2 и;13 сгорания. Генератор 15 водорода выполнен в виде поверхностного теплообменника, который может иметь несколько параллельно включенных секций (показана одна). Трубное пространство генератора 15 водорода включено между выхлопом турбины 14 и аппаратами 5

очистки, а межтрубное на входе соединено с экономайзером 4 и межтрубным пространством 21.

Установка работает следующим обг разом.

Воздух, сжатый в компрессоре 1, подают в трубный пучок 12 камеры 2 сгорания, куда поступает также ацетилен, полученный в генераторе 10 ацетилена. При сгорании ацетилена в воздухе получают диоксид углерода (СО) и пары воды. Полученная смесь поступает в турбину 3. Выхлопные газы турбины 3 охлаждают в экономайзере 4 и подают в аппараты 5 очистки, заполненные водным раствором гидрооксида кальция. Очищенные вьпслопные газы выбрасывают в атмосферу, а карбонат кальция, образовавшийся в результате взаимодействия гидроокиси, кальция с COj, отводят в гидроциклон 6. Воду, отделенную в гидроциклоне 6, направляют через вентиль 7 на подогрев в экономайзер 4 и далее полученный пар - в генератор 15 водорода, а также в генератор 10 ацетилена. Карбонат кальция СаСОд, отделенный в гидроциклоне, транспортируют в твердом виде в межтрубное пространство 20 камеры 2 сгорания.

Под возд ействием теплоты, вьщеляю- щейся при сго&ании ацетилена в воздухе, в межтрубном пространстве

.20 происходит разложение карбоната

i

кальция: СаСО CaO+COi.

Образовавшийся диоксид углерода CO.jj отводят потребителю в газообразном виде или на охлаждение с целью получения твердого СО,, , а оксид кальция СаО подают в межтрубное пространство 21 камеры 13 сгорания дополнительного газотурбинного блока.

В трубном пространстве 19 камеры 13 сгорания сжигают ацетилен , подаваемый из генератора 10 ацетилена в потоке воздуха, сжатого компрессором 12. Под воздействием вьщеленной от сжигания теплоты в межтрубном пространстве 21, которое представляет собой аппарат для получения карбида кальция и заполнено углеродом С, происходит взаимодействие углерода С с оксидом кальция СаО с образованием карбида кальция СаС2 и окиси углерода. СО: CaO+3C CaCj+CO.

В межтрубное пространство генератора 15 водорода подают образовавшийся в межтрубном пространстве 20 каме

ры 2 сгорания оксид кальция СаО, образовавшуюся в межтрубном пространстве 21 камеры 13 сгорания окись углерода СО и полученный в экономайзере 4 пар. В генераторе 15 водорода, в его межтрубном пространстве, в.присутствии железа в качестве катализатора протекает следующая реакция: CaO+CO+Hj 0 СаСОз+Н J,.

Реакция идет при Поглощении теплоты,, отдаваемой газами, проходящими через трубное пространство генератор 15 водорода и поступающими затем в аппараты 5 очистки.

Образовавшийся в межтрубном, пространстве генератора 15 водород и в блоке очистки дымовых газов СаСОз подают в межтрубное пространство 19 камеры 2 сгорания. Газообразный Н отводят из отключенной от магистрали секции теплообменника после полного реагирования СО и водяного пара, после подтверждения этого с помощью соответствующего газоанализатора, кото- рыми снабжена каждая секция генератора 15 водорода. .

Карбид кальция СаСд., . образованный в межтрубном пространстве 21 камеры 13 сгорания, подают в генератор 10

ацетилена, где происходит его реакция с водой с образованием ацетилена и гидроксида кальция Ca(OH)j : (OH),j+C4Hj.

Ацетилен подают на.сжигание, а Са(ОН), отводят в аппараты 5 очистки. : Таким образом, предлагаемая схема комплексной установки позволяет, получать, кроме газообразного диоксида углерода, газообразный водород, являющийся ценным энергетическим продук- .том, который может быть использован различных отраслях науки и техни0

5

5

0

0

5

0

ки, в частности как самое экологически чистое топливо.

Формула изобретения

Комплексная парогазовая установка, содержащая основной газотурбинный блок с компрессором, камерой сгорания и турбиной, аппарат получения диоксида углерода и включенные в тракт выхлопных газов турбины экономайзер, аппараты очистки и гидроцик- лон, сообщенный по отделенному в нем карбонату кальция с аппаратом производства диоксида углерода, отличающаяся тем, что, с целью повьппения эффективности путем расширения функциональных возможностей за счет производства водорода, установка снабжена дополнительным газотурбинным блоком, генераторами ацетилена и водорода, аппаратом для получения карбида кальция и размещенными в камерах сгорания трубными пучками, аппараты для получения диоксида углерода и карбида кальция соединены между собой по оксиду кальция и размещены в межтрубных пространствах камер сгорания соответственно основного и дополнительного блоков, генератор ацетилена подключен на входе к межтрубному пространству камеры сгорания дополнительного блока, а на выходе - к трубным пучкам обеих камер, генератор водорода выполнен в виде поверхностного теплообменника, трубное пространство которого включено между выхлопом турбины дополнительного блока и аппаратами очистки, а межтрубное соединено на входе с. экономайзером и межтрубным пространством камеры сгорания дополнительного блока.

Изобретение м.б. использовано в энергетической, химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Сосйз Цель изобретения - повышение эффективности путем расширения функциональных возможностей. Установка снабжена газотурбинным блоком, генератором 10 ацетилена и генератором 12 водорода, трубными пучками 18 и 19, размещенными в камерах сгорания 2 и 13, и аппаратами для получения диоксида углерода и карбида кальция. Такое выполнение установки .позволяет получать,кроме газообразного диоксида углерода,газообразный водород, являющийся ценным энергетическим продуктом, который м.б. использован как самое экологически чистое топливо. 1 ил. «г г (Л 00 as 00 ел СЛ