Изобретение относится к энергетике, в частности к энергетическим установкам, работающим по комбинированному газ отурбинно-паротурбинному циклу.
Цель изобретения - повышение КПД установки.
i На фиг,1 изображена принципиальная схема предлагаемой установки; на , . фиг,2 - газотурбинный цикл в T S-диаграмме
Установка содержит газовую турбину 1 с генератором 2, камерой 3 сго15212844
сатной линией 30 через конденсатопро- вод 35 и конденсатный насос 36, Воздухоохладитель 7 и/или ,газоохладитель 12 подключены по нагреваемой среде к конденсатной линии 30 паровой турбины посредством конденсато- провода 37 и конденсатного насоса 38. Установка также содержит контур 39 жидкого теплоносителя, включающий теплообменник АО, установленный в тракте дымовых газов парогенератора 18 параллельно пароперегревателям и теплообменник 41, расположенрания и подключенные к последней воз- ный на ветви 17 выхлопного тракта
20
25
30
35
духопровод 4 и газопровод 5 (фиг.О. В воздухопровод 4 газовой турбины включены последовательно по ходу воздуха ступень 6 низкого давления воздушного компрессора, воздухоохладитель 7, ступень 8 высокого давления воздушного компрессора, паровой воздухонагреватель 9 и нагреватель 10 воздуха, В газопровод 5 газовой тур- бинь включены последовательно по ходу горючего газа ступень 11 низкого давления газового компрессора, газо- рхладитель 12, ступень 13 высокого давления газового компрессора, паровой газонагреватель 14 и нагреватель 15 газа. Выхлопной тракт газовой турбины 1 выполнен в виде двух ветвей 16 и 17„ Установка содержит парогенератор 18 с топочной камерой 19, к которой подключены ветвь 1 б выхпоп- ного тракта газовой турбины, трубопровод 20 подачи угольной пыли и дополнительный воздухопровод 21. В последний включены вентилятор 22 и нагреватель 23 воздуха.,Установка содержит паротурбинный контур, включающий паровую турбину 24 с отбором 25 пара, подсоединенную к паропроводу 26 перегретого-Пара парогенератора, испаритель 27, пароперегреватель 28 и промежуточный пароперегреватель 29, рГазмещенные в тракте дымо- вых газов парогенератора 18, и кон- денсатную линию 30. В последней рас- положе1ны конденсатор 31, конденсатный насос 32, регенеративнью подогревате ли 33 питательной воды и питательный насос 34. При этом паровой га- зонагреватель 14 и/или паровой воздухонагреватель 9 сообщены по грею- , щейг среде с паропроводом 26 перегре- 5 того пара парогенератора и/или отбором 25 пара паровой турбины 24, а по конденсату греющего пара - с конден40
45
газовой турбины, а также нагреватель 23 воздуха, нагреватель 15 газа и/или нагреватель 10 воздухао При этом нагреватель 23 воздуха и теплообменник 41, включен1&1й по нагреваемой среде в контур жидкого теплоносителя и сообщенный с одной из ветвей выхлопного тракта газовой турбины, соединены по жидкому теплоносителю между собой и подключен к теплообменнику 40, установленному в тракте дымовых газов парогенератора. Контур 39 жидкого теплоносителя оснащен циркуляционными насосами 42„
Установка работает следующим образом.
Воздух дпя горения горючего газа в газотурбинном цикле подается от ступени б воздушного компрессора (фиг. 1). Параметры захваченного воздуха дпя горения соответствуют в T-S- диаграмме точке а (), В ступени 6 низкого давления воздушного компрессора воздух сжимается до параметров в точке Ь, При этом его температура повьшдается. Сжатый в ступени низкого давления воздух поступает затем в воздухоохладитель 7, в который подается конденсат из паротурбинного контура, и отдав конденсату количество тепла Q, соответствующее площади b,b ,с jCjb, охлаждается до начальной температуры - точка с на T-S диаграмме. В ступени 8 высокого давления воздушного компрессора воздух сжимается с повышением температуры до параметров в точке d и попадает в снабжаемый отбираемым из паротурбинного цикла паром воздухонагреватель 9. В последнем к воздуху подводится количество Тепла Qj, соответствующее площади е,е ,d.,d,et,npH этом отбираемый пар конденсируется и нагревает воздух до температуры в точке е
0
5
0
5
5
0
5
газовой турбины, а также нагреватель 23 воздуха, нагреватель 15 газа и/или нагреватель 10 воздухао При этом нагреватель 23 воздуха и теплообменник 41, включен1&1й по нагреваемой среде в контур жидкого теплоносителя и сообщенный с одной из ветвей выхлопного тракта газовой турбины, соединены по жидкому теплоносителю между собой и подключен к теплообменнику 40, установленному в тракте дымовых газов парогенератора. Контур 39 жидкого теплоносителя оснащен циркуляционными насосами 42„
Установка работает следующим образом.
Воздух дпя горения горючего газа в газотурбинном цикле подается от ступени б воздушного компрессора (фиг. 1). Параметры захваченного воздуха дпя горения соответствуют в T-S- диаграмме точке а (), В ступени 6 низкого давления воздушного компрессора воздух сжимается до параметров в точке Ь, При этом его температура повьшдается. Сжатый в ступени низкого давления воздух поступает затем в воздухоохладитель 7, в который подается конденсат из паротурбинного контура, и отдав конденсату количество тепла Q, соответствующее площади b,b ,с jCjb, охлаждается до начальной температуры - точка с на T-S диаграмме. В ступени 8 высокого давления воздушного компрессора воздух сжимается с повышением температуры до параметров в точке d и попадает в снабжаемый отбираемым из паротурбинного цикла паром воздухонагреватель 9. В последнем к воздуху подводится количество Тепла Qj, соответствующее площади е,е ,d.,d,et,npH этом отбираемый пар конденсируется и нагревает воздух до температуры в точке е
10
Количество тепла Q, подводится к , сжатому воздуху при его нагреве от . температуры в точке d до температуры в точке е. При этом отпадает необходимость подавать это тепло в камере 3 сгорания газовой турбины 1 путем сжигания газа, напротив оно образуется путем сжигания угля в парогенераторе 18. В результате этого происхо дит перераспределение расходов топ- лив - снижение расхода газа в газотурбинном цикле и повышение расхода угля в паротурбинном цикле.
Сжатый и предварительно подогретый воздух для горения поступает в нагреватель 10, где к нему подводится количество тепла Q, соответствующее площади f,f ,e ,e,f так, что.воздух дпя горения выходит из нагревателя 0 10, имея температуру в точке f. Для подачи тепла из парогенератора 18 используется контур 39 жидкого теплоносителя, в котором в качестве тепло15
денсатной линии 30 паровой турбины 24 конденсатным насосом 38 по конде сатопроводу 37 и возвращается обрЛтно в конденсатную линию перед регенеративными подогревателями 33,
Пар на паровой воздухонагреватель 9 и паровой газонагреватель 14 подается из паропровода 26 перегрето го пара и/или из отбора 25 пара паро вой турбины 24. Конденсат греющего пара после паровых воздухонагревателя и газонагревателя возвращается конденсатным насосом 36 по конденса- топроводу 35в конденсатную линию 30 перед питательным насосом ЗАо Подогрев воздуха и горючего газа паром может также осуществляться многоступенчатым путем.
В камере 3 сгорания в результате сгорания газа при подаче сжатого и подогретого воздуха образуется количество тепла Q ,, соответствующее пло щади g,g ,f ,f,s в T-S-диаграмме
носителя применяется натрий - вещест- J5 (фиг.2). При этом температура газов
во, рассчитанное на гораздо более высокие температуры, чем водяной пар о .Натрий, поскольку температура его кипения при атмосферном давлении составляет около и, кроме того, резко возрастает уже при сравнительно малых избыточных давлениях, Способен без изменения фаз передать тепло при высокой температуре сжатому дпя газотурбинного цикла воздуху. Свойства натрия как вещества позволяют при этом переносить тепло из парогенератора 18 в газотурбинный контур и свести к минимуму затраты и потери в процессе теплопередачи. От нагревате30
35
40
повьггаается до температуры в точке g. Затем газы подаются в газовую турбину 1 , в которой они расширяются с вы полнением работы. Полученная мощност затрачивается на приведение в дейст вие генератора 2. В случае необходимости лишь часть отработавших в газо вой турбине газов подается в топочную камеру 19 парогенератора 18 по ветви 16 выхлопного тракта газовой турбины, тогда как другая часть га-; зов по ветви 17 через теплообменник 41 направляется в дашовую трубу. При этом в топочной камере 19 парогенера тора 18 происходит сгорание угля, до ставленного по трубопроводу 20 подач угольной пыли.
ля 10. воздух подается в камеру 3 сгорания газовой турбины.
Горючий газ для газотурбинного цикла также, как и воздух, сжимается в ступени 11 низкого давления и ступени 13 высокого давления газового омпрессора. При этом осуществляется промежуточное охлаждение газа в газоохладителе 12, акже охлаждаемого конденсатом паротурбинного цикла. После ступени 13 газового компрессора газ подается последовательно в снабжаемый отбираемым из паротурбинного цикла паром паровой газонагреватель 14, в снабжаемый жидким натрием нагреватель 15 и далее в камеру 3 сгорания газовой турбины,
Ковденсат в воздухоохладитель 7 и газоохпадитель 12 подается из кон
денсатной линии 30 паровой турбины 24 конденсатным насосом 38 по конден- сатопроводу 37 и возвращается обрЛт но в конденсатную линию перед регенеративными подогревателями 33,
Пар на паровой воздухонагреватель 9 и паровой газонагреватель 14 подается из паропровода 26 перегретого пара и/или из отбора 25 пара паровой турбины 24. Конденсат греющего пара после паровых воздухонагревателя и газонагревателя возвращается конденсатным насосом 36 по конденса- топроводу 35в конденсатную линию 30 перед питательным насосом ЗАо Подогрев воздуха и горючего газа паром может также осуществляться многоступенчатым путем.
В камере 3 сгорания в результате сгорания газа при подаче сжатого и подогретого воздуха образуется количество тепла Q ,, соответствующее площади g,g ,f ,f,s в T-S-диаграмме
(фиг.2). При этом температура газов
0
5
0
повьггаается до температуры в точке g. Затем газы подаются в газовую турбину 1 , в которой они расширяются с выполнением работы. Полученная мощность затрачивается на приведение в действие генератора 2. В случае необходимости лишь часть отработавших в газовой турбине газов подается в топочную камеру 19 парогенератора 18 по ветви 16 выхлопного тракта газовой турбины, тогда как другая часть га-; зов по ветви 17 через теплообменник 41 направляется в дашовую трубу. При этом в топочной камере 19 парогенератора 18 происходит сгорание угля, доставленного по трубопроводу 20 подачи угольной пыли.
Благодаря подогреву воздуха и горючего газа горение в камере 3 сго рания происходит при повышенной температуре, поэтому необходимо обеспечить большой избыток воздуха, чтобы не превысить допустимую температуру на входе газовой турбины 1, Этот изQ быток воздуха обеспечивает избыток кислорода в отходящих газах газовой турбины, который направляют в топочную камеру 19 парогенератора 18 для обеспечения сжигания угольной пыли. Избыток кислорода в отработавших газах газовой турбины I тем выше, чем больше подогреты сжатый воздух и горючий газ о Более высокое содержание кислорода в отходящих газах
обеспечивает сжигание большего количества угля и применение большого количества менее калорийного и при известных условиях плохо пригодного для газификации угля. При этом в топочную камеру 19 парогенератора 18 подается с отходящими газами из газовой турбины 1 количество тепла Q, соответствующее площади h,h ,a , a,h, а также выделяется тепло от сгорания угля, подаваемого по трубопроводу 20.
Часть тепла из парогенератора 18 подается через теплообменник 40, ус- тановлет1ный в тракте его дымовых газов в контур 39 жидкого теплоносителя, в котором циркулирует при помоиря циркуляционного насоса 42 натрий При .этом в теплообменнике 40 осуществляется нагрев натрия, а в нагревателях 10 и 15 воздуха и газа натрий отдает свое тепло воздуху и горючему газу, направляемым в камеру 3 сгорания газовой турбины. Это тепло, выполняющее работу в газотурбинном цикле, выделяется в парогенераторе 18, вследствие чего нет необходимости полу чать его.в газотурбинном цикле, сжигая высококалорийный горючий газ. В результате снижается расход горючего газа или,.если горючий газ получают путем газификации угля, снизкает- ся мощность газификационной уста- rtOBKH.
Если требуется повысить содержаг ние кислорода в топочной камере 19, то посредством вентилятора 22 осуществляется подача воздуха по дополнительному воздухопроводу 21 Через нагреватель 23 воздуха в парогенера- - тор 18, Нагреватель 23 расположен в контуре 39.жидкого теплоносителя и воздух в нем нагревается теплом, отобранным из парогенератора в теплообменнике 40, так что температура воздуха регулируется до оптимальной для сжигания угля. В результате подогрева . воздуха снижается количество отходящих газов из газовой тзгрбины 1, направляемых в парогенератор 18, и часть отходящих газов направляется по ветви 17 выхлопного тракта в теплообменник 41, который включен в контур 39 жидкого теплоносителя о В теп-.
0
5
0
5
0
5
0
5
0
лообменнике 4I осуществляется допол нительный нагрев натрия. При этом дпя обеспечения наиболее глубокого охлаждения отходящих газов, направляемых в теплообменник 41, последний подключен через циркуляционный насос 42 к нагревателю 23 воз духа
В том случае, если газотурбинный цикл выполнен так, что температура газа на входе газовой турбины I не превышает температуру на выходе нагревателя 10 воздуха, то может отпасть необходимость в камере 3 сгорания, нагревателе 5 газа, нагревателе 23 воздуха и теплообменнике 41, а газотурбинный цикл сведется к воз- душио-турбинному циклу. Весь отходящий воздух из газовой турбины используется в этом случав в качестве воздуха дпя горения угля в парогенераторе 18. Тепло выделяется при этом лищь в топочной камере 19 при сжигании угля, а тепло, необходимое дпя воз- -, душнотурбинного цикла, полностью передается через контур 39 жидкого теплоносителя.
В парогенераторе помимо нагрева натрия в теплообменнике 40 осуществляется генерация пара дпя паротурбинного цикла в испарителе 27 и пароперегревателе 28, Из последнего перегретый пар поступает в паровую турбину 24. Отработавший в турбине пар поступает в конденсатор 31, а конденсат из последнего направляется по конденсатной линии 30 паровой турбины посредством конденсатного насоса 32 в регенеративные подогреватели 33 питательной воды и посредством питательного насоса. 34 в испаритель 27,
Изобретение позволяет повысить КДЦ установки путем уменьшения расхода горючего газа в газотурбинном цикле за счет увеличения расхода угля в парогенераторе при использовании паровых газонагревателя и/или воздухонагревателя, а также путем широкой регенерации тепла при использовании воздухоохладителя и/или газоохладителя между ступенями компрессоров и теплообменника в контуре жидкого теплоносителя, сообщенного с выхлопным трактом газовой турбины.
/9 г
r
SO
fWlhi
31
S2
I /
7
25.
Ои-
ПД Ч , N.
Fngj
r IIj -f7
/5 Ч V I 1 I M
нШй
. . .1
Ji N
37
WJ
| ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА | 0 |
|
SU322503A1 |
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
