Парогазовая установка Советский патент 1992 года по МПК F01K23/10 

Автономная электростанция В изолированном от cr/7 ff0C&fЈW оУъек/пе, налрине/у 8 rocrrwecton annaflOMS

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при усовершенствовании парогазовых установок с высоконапорными парогенераторами для обеспечения их работы без забора воздуха из атмосферы и удаления отработавших газов в атмосферу. Преимущественно, оно может быть применено в парогазовых установках космических объектов, подводных аппаратов и подвижных объектов, работающих в условиях недо- статка кислорода в воздухе.

Известна парогазовая установка, содержащая высоконапорный парогенератор с устройствами подачи в него окислителя и горючего, подключенный по газам к газовой турбине с теплообменником на выхлопе отработавших газов и подсоединенный посредством размещенной в нем парогенерирующей поверхности к замкнутому паросиловому контуру с паровой трубиной, конденсато- ром, насосом и регенеративными подогревателями. Недостатками этой установки являются низкая экономичность и наличие выбросов отработавших газов в окружающую среду,

Цель изобретения - повышение экономичности и снижение вредных выбросов в окружающую среду.

Цель достигается за счет того, что парогазовая установка дополнительно снабжена емкостью сжиженного газа с паровой и жидкостной зонами, соединенными между собой через теплообменник на выхлопе газовой турбины. Устройства подачи окислителя и горючего выполнены в виде балло- нов, каждый из которых выполнен с гибкой герметичной мембраной, разделяющей емкость баллона на зону запаса окислителя или (и) горючего и управляющую зону, при этом первая подсоединена к высоконапор- ному парогенератору, а вторая - к паровой зоне емкости сжиженного газа. Сущностью изобретения является использование в качестве устройства подачи запасенных сжатых окислителя и горючего системы поддавливания, основанной на использовании сжиженного газа. Использование диоксида углерода в качестве сжиженного газа в системе поддавливания обеспечивает возможность сжатия окислителя и горючего до 60 кг/см2| и подачи их в парогенератор без затрат энергии при работе установки. Использование в качестве окислителя и горючего кислорода и водорода позволяет получать на выхлопе установки водяной пар и конденсат и тем самым обеспечивает снижение вредных выбросов в окружающую среду.

На чертеже представлена схема парогазовой установки.

Установка содержит высоконапорный парогенератор 1 с размещенной в нем парогенерирующей поверхностью 2. Пароге- нерирующая поверхность 2 включена в замкнутый контур паровой турбины 3, подключенной к генератору 4. Выход турбины 3 соединен с конденсатором 5, выход которого в свою очередь соединен с входом насоса 6, а выход насоса 6 через регенеративный подогреватель (подогреватели) 7 питательной воды соединен с входом парогенерирующей поверхности 2. Высоконапорный парогенератор 1 подключен по газам к газовой турбине 8. Выход турбины 8 соединен с входом конденсатора 9, выход последнего через насос 10 соединен с обогревающей полостью 11 теплообменника 12. Установка снабжена емкостью 13 сжиженного газа, имеющую паровую и жидкостную зоны 14, 15, соединенные между собой через обогреваемую полость 11 теплообменника 12. Паровая зона 14 емкости 13 соединена с управляющей зоной (отсеками) 16 и 17 поддавливания баллонов 18 и 19 для хранения запаса сжатых: окислителя (кислорода) - в отсеке 20 и горючего (водорода) - в отсеке 21. Управляющая зона (отсеки 16 и 17) и зона (отсеки 20 и 21) запаса (хранения), размещаясь в одном баллоне 18 и 19, разделены гибкими герметичными мембранами 22. Зоны 20 и 21 с помощью трубопроводов 23 и 24 подсоединены к высоконапорному парогенератору 1. Обе турбины 3, 8 и электрический генератор 4 соединены общим валом 25. Устройство подачи окислителя и горючего парогенератора 1 выполнено в виде баллонов 18 и 19, сообщенных трубопроводами 26 и 27 с емкостью 13 сжиженного газа.

Парогазовая установка работает следующим образом.

При хранении сжиженного диоксида углерода при температуре +23°р в емкости 13 устанавливается давление 60-кг/см2, это давление по трубопроводам 26 и 27 передается в управляющую зону - отсеки поддавливания 16 и 17, а через мембраны 22 в баллонах 18 и 19 - в зону запаса окислителя горючего - отсеки 20 и 21. Таким образом, управляющая зона (система поддавливания) при комнатной температуре готова к подаче окислителя и горючего в парогенератор 1. При работе установки окислитель и горючее поступают по трубопроводам 23 и 24 на горение в высоконапорный парогенератор 1. Продуктом сгорания является водяной пар, который передает часть своей теплоты парогенерирующей поверхности 2 и за счет этого охлаждается до температуры 450°С. С учетом аэродинамического сопротивления трубопроводов 23 и 24 и газового

контура парогенератора 1 давление пара на выходе из парогенератора Т составляет 40- 45 кг/см2. Таким образом, перед газовой турбиной 8 поддерживаются параметры пара - 40 кг/см . 450°С. В конденсаторе 9 поддерживаются параметры: давление абсолютное - 0,5 кг/см2, температура +60 - 100°С. Высокие параметры конденсата обеспечивают, во-первых, возможность сокращения расхода охлаждающего рабочего тела конденсатора 9 и допускают использование рабочего тела с высокими температурами (до 50 - 60°С), что особенно важно при работе установки в затрудненных условиях отвода теплоизбытков, например, в объектах, изолированных от атмосферы, и, во-вторых, достаточный температурный перепад (30 - 40°С) межДу конденсатом и диоксидом углерода, обеспечивающий высокую скорость испарения жидкой фазы диоксида в теплообменнике 12.

Образовавшийся конденсат из конденсатора 9 забирается насосом 10, пропускается через обогревающую полость 11 теплообменника 12 и сбрасывается;,напри- мер, в могильник. Регулирование давления диоксида углерода обеспечивается соответствующим изменением расхода конденсата в теплообменник 12. При этом часть конденсата (или весь поток) перепускается помимо теплообменника 12. За теплообменником 12 оба потока конденсата смешиваются, их температура существенно снижается и с температурой 45 - 60°С конденсат поступает, в, например, могильник. Конденсат из могильника может использоваться в пусковых операциях турбин 3 и 8. С помощью

0

5

0

5

0

5

насоса он может подаваться в конденсатор 5 турбины 3.

Пар, образовавшийся в парогенерирую- щей поверхности 2 парогенератора 1 подается в турбину 3, после турбины 3 в конденсатор 5, из которого он насосом 6 возвращается через регенеративный подогреватель 7 снова в парогенерирующую поверхность 2 высоконапорного парогенератора 1. Перед турбиной 3 поддерживаются такие же параметры, как и перед турбиной 8.

Формула изобретения Парогазовая установка, содержащая высоконапорный парогенератор с устройствами подачи в него окислителя и горючего, подключенный по газам.к газовой турбине с теплообменником на выхлопе отработавших газов и подсоединенный посредством размещенной в кем парогенерирующей поверхности к замкнутому паросиловому контуру с паровой турбиной, конденсатором, насосом и регенеративными подогревателями, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и снижения вредных выбросов в окружающую среду, она дополнительно снабжена емкостью сжиженного газа с паровой и жидкостной зонами, соединенными между собой через теплообменник на выхлопе газовой турбины, а устройства подачи окислителя и горючего выполнены в виде баллонов,каждый из которых выполнен с гибкой герметичной мембраной,разделяющей емкость баллона на зону запаса окислителя или горючего и управляющую зону, при этом первая подсоединена к высоконапорному парогенератору, а вторая - к паровой зоне емкости сжиженного газа.

Использование: изобретение относится к энергетике, может быть использовано при усовершенствовании парогазовых установок с высокотемпературными парогенераторами для обеспечения их работы без забора воздуха из атмосферы и выброса отработавших газов в атмосферу и позволяет повысить экономичность. Сущность изобретения: парогазовая установка содержит высоконапорный парогенератор 1, подключенный по газам к газовой турбине 8 с теплообменником 12 на выхлопе отработавших газов и подсоединенный посредством размещенной в нем па регенерирующей поверхности 2 к паровой турбине 3. Установка снабжена емкостью 13 сжиженного газа с паровой и жидкостной зонами 14 и 15, соединенными между собой через теплообменник 12. Устройства подачи окислителя и горючего выполнены в виде баллонов 18 и 19 с отсеками 16и 17 поддавливания (управляющая зона), соединенных с паровой зоной 14 емкости 13, и отсеками (зонами) 20, 21 запаса окислителя или горючего, подсоединенными к парогенератору 1. Гибкая герметичная мембрана 22 разделяет зону запаса и управляющую зону. 1 ил.