Теплосиловая установка Советский патент 1992 года по МПК F01K23/06 

1

(21)4870249/06

(22) 30.07.90

(46) 23.09.92. Бюл. № 35

(71)Ивановский энергетический институт им.В.И.Ленина

(72)В.И.Затуловский, В.С.Каекин, В.В.Масленников, В.С.Павлов, Ю.А.Первовский и И.А.Ткаченко

(56)Чухин Н,М., Рыжкин О.Я., Цанев С.Ю. Теплоэнергетика, 1982. № 3, с.65-67,

Кириллов Н.И., Арсеньев Л.В.. Ходак К.С., Бодров К.С., Романова Г.А. - Теплоэнергетика, 1981. № 4, с.41-46.

Авторское свидетельство СССР № 231558. кл. F 01 К23/06, 1968. (54) ТЕПЛОСИЛОВАЯ УСТАНОВКА

(57)Использование: в теплоэнергетике, в частности на тепловых электрических станциях с парогазовыми установками. Сущность изобретения: теплосиловая установка содержит паровую турбину 2, газовые турбины 7 и 12 с камерами 10 и 14 сгорания соответственно и воздушные компрессоры 8,13. В установке имеется тепловой насос, включающий компрессор 11, размещенный на одном валу с компрессором 13 и турбиной 12, конденсатор 19, дроссельный вентиль 28 и испаритель 15. Выхлопы газовых турбин 7 и 12 через экономайзер 17 подогрева питательной воды газоходом 16 соединены с испарителем 15 теплового насоса и далее с дымовой трубой 18. Выхлопы воздушных компрессоров 8 и 13 газовых турбин 7 и 12 воздуховодом 20 соединены через конденсатор 19 теплового насоса с камерами 10 и 14 сгорания. Между испарителем 15 и конденсатором 19 на линии расширения хладагента установлен турбодетандер 26 с электрическим генератором 27.1 з.п.ф-лы, 1 ил.

нXI О

со о

00

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электрических станциях с парогазовыми установками.

Известны схемы парогазовых тепловых электрических станций: с высоконапорными парогенераторами, со сбросом газов газовой турбины в топку котла, с котлом-утилизатором, с вытеснением пара отборов регенеративных подогревателей паровой турбины теплом уходящих газов газовой турбины (полузависимая схема) (1). Во всех этих схемах имеются газовые экономайзеры, позволяющие утилизировать отбросную теплоту газовой турбины и тем самым заметно повысить КПД всей установки. Недостатком таких схем является относительно высокая температура выхлопных газов уже после газового экономайзера, т.е. дальнейшая утилизация отбросной теплоты при таком уровне температур выхлопного газа в поверхностных подогревателях становится экономически невыгодной из-за больших поверхностей нагрева этих подогревателей.

Известна также парогазовая установка, содержащая парогенератор, паровую турбину, регенеративные подогреватели высокого и низкого давлений, деаэратор, питательный насос, газовую турбину с воздушным компрессором, электрическим генератором, камерой сгорания, газовый экономайзер подогрева питательной воды, входом газовой стороны соединенной с выхлопом газовой турбины, а выходом - с дымовой трубой (2).

Наиболее близкой по технической сущности и фактическому эффекту является комбинированная парогазовая установка, содержащая замкнутый паросиловой контур с экономайзером, а также воздушный компрессор, выхлопной патрубок которого воздуховодом подключен к камерам сгорания двух газовых турбин, при этом, первая из газовых турбин имеет электрогенератор и размещена на одном валу с воздушным компрессором, а ее выхлопной патрубок газопроводом через экономайзер сообщен с атмосферой (дымовой трубой) (3).

Недостатком таких парогазовых установок является относительно высокая температура выхлопных газов после газового экономайзера и невозможность в данной схеме повышения температуры воздуха, идущего в камеру сгорания газовой турбины, выше чем температура воздуха после воздушного компрессора.

Целью изобретения является повышение экономичности парогазовой установки.

Эта цель достигается введением в установку теплового насоса и дальнейшей утилизацией теплоты выхлопных газов после газового экономайзера в испарителе теплового насоса и повышением температуры воздуха после воздушного компрессора в конденсаторе этого же теплового насоса. Повышение температуры воздуха после компрессора, идущего на горение в камеру

0 сгорания газовых турбин, заметно увеличивает экономичность всей установки, несмотря на дополнительный расход топлива на привод компрессора теплового насоса. Поставленная цель обеспечивается тем,

5 что теплосиловая установка, содержащая замкнутый паросиловой контур с экономайзером, а также воздушный компрессор, выхлопной патрубок которого воздухопроводом подключен к камерам сгорания двух газовых

0 турбин, при этом, первая из газовых турбин имеет элетрогенератор и размещена на одном валу с воздушным компрессором, а ее выхлопной патрубок газопроводом через экономайзер сообщен с дымовой трубой,

5 дополнительно снабжена воздушным компрессором и тепловым насосом с конденсатором, дроссельным клапаном, испарителем и компрессором, при этом, последний и дополнительный воздушный ком0 прессор размещены на одном валу со второй газовой турбиной, выхлопные патрубки последних подключены соответственно к выхлопным патрубкам воздушного компрессора и первой газовой турбины, ис5 паритель теплового насоса размещен в газопроводе за экономайзером по ходу газового потока, а компрессор теплового насоса - на воздухопроводе, соединяющем выхлопной патрубок воздушного компрес0 сора с камерами сгорания. Кроме того, между испарителем и конденсатором теплового насоса параллельно дроссельному клапану установлен турбодетандер с электрическим генератором.

5 На чертеже представлена принципиальная схема паросиловой установки.

Установка содержит парогенератор 1, паровую турбину 2 с регенеративными подогревателями низкого давления 3 и высо0 кого давления 4, деаэратор 5 с питательным насосом 6. Установка содержит также газотурбинную установку с первой газовой турбиной 7, воздушным компрессором 8, электрическим генератором 9 и камерой

5 сгорания 10, тепловой насос с компрессором рабочего агента 11 и газотурбинным приводом, состоящим из второй газовой турбины 12, дополнительного воздушного компрессора 13 и камеры сгорания 14.

Вход газовой стороны испарителя 15 теплового насоса газоходом 16 через газовый экономайзер 17 подсоединен к выхлопным патрубкам газовых турбин 7 и 12, а выход испарителя - к дымовой трубе 18. Вход воздушной стороны конденсатора 19 теплового насоса воздуховодом 20 подсоединен к выхлопным патрубкам воздушных компрессоров 8 и 13, а выход конденсатора - к камерам сгорания 10 и 14. Трубопровод 21 с запорной арматурой 22 через экономайзер 17 одним концом подсоединен к напорному патрубку питательного насоса 6, а другим концом к трубопроводу питательной воды 23 с запорной арматурой 24 и 25. Тур- бодетандер 26 с электрическим генератором 27 подключен по рабочему агенту параллельно дроссельному клапану 28 между испарителем 15 и конденсатором 19.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

Паровая и газовые турбины работают по полузависимой схеме. В этом режиме регенеративные подогреватели высокого давления 4 отключены, а питательная вода после питательного насоса 6 по трубопроводу 21 через кономййзер 17 и далее по трубопроводу 23 подается к парогенератору 1. В экономайзере117 питательная вода нагревается за счет выхлопных газов газовых тур- бин первой 7 и второй 12. После экономайзера 17 газы подаются к испарите-, лю 15 теплового насоса и охлажденные через дымовую трубу 18 выбрасываются в атмосферу. Воздух после компрессоров 8 и 13 по воздуховоду 20 поступает в конденсатор 19 теплового насоса, нагревается и далее подается к камерам сгорания 10 и 14 газовых турбин 7 и 12. Тепловой насос работает следующим образом. Рабочий агент, например, водяной пар, сжимается в компрессоре 11, после чего его давление и тем- пер-атура значительно повышаются и направляется в конденсатор 19, там тепло рабочего агента отдается воздуху, поступающему в конденсатор после воздушных компрессоров 8 и дополнительного 13 по воздуховоду 20. Охлажденный рабочий агент дросселируется в дроссельном вентиле 28 или расширяется в турбодетандере 26, приводящем во вращение генератор 27. Рабочий агент после дросселя 28 и турбоде- тандера 26 в жидком или влажном 5 состоянии при низком давлении поступает в испаритель 15. где за счет теплоты выхлопных газов, поступающих в испаритель по газоходу 16, испаряется или уменьшается его влагосодержание. Охлажденные вы10 хлопные отбросные газы через дымовую трубу 18 выбрасываются в атмосферу.

После испарителя 15 рабочий агент поступает на всас компрессора 11, сжимается и т.д.

15 Таким образом, за счет утилизации теплоты выхлопных газов в тепловом насосе в камеры сгорания газовых турбин, как энергетической первой, так и второй - привода теплового насоса, подается воздух, более

0 горячий, чем при работе баз теплового насоса, что повышает экономичность работы всей установки, несмотря на дополнительный расход топлива в газовой турбине - приводе теплового насоса, а расширение

5 рабочего агента теплового насоса в турбо- детандоре повышает экономичность установки за счет дополнительной выработки электроэнергии.

Формула изобретения

0 подключены соответственно к выхлопным патрубкам воздушного компрессора и первой газовой турбины, испаритель теплового насоса размещен в газопроводе за экономайзером по ходу газового потока, а кон5 денсатор те тлового насоса - на воздухопроводе, соединяющем выхлопной патрубок воздушного компрессора с камерами сгорания.

но снабжен турбодетандером с электроге- соответственно между конденсатором и нерэтором. вход и выход которого подсое- дроссельным клапаном и последним и испа- динены к контуру теплового насоса рителем.