Парогазовая установка Советский патент 1981 года по МПК F01K21/00 

(54) ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к теплоэне гетике, в частности к парогазовым установкам, и может быть применено в энергетике и на транспорте. Известна парогазовая установка, содержащая пароводородный контур, включающий соединенные последовател но пароводородный реактор, газ,Ьпаро вую турбину и конденсатор, а также газопаровой контур, включающий соеди ненные последовательно врздушный ком прессор, камеру сгорания и силовую турбину, и газоводородный компрессор вход которого соединен с водородным объемом конденсатора, а выход - с ка мерой сгорания l. Недостаток этой установки - невыс кий коэффициент полезного действия, обусловленный потерями тепла отработанных газов газопарового контура и системы охлаждения пароводороднОго реактора и тепла конденсации пара в конденсаторе. Цель изобретения - повышение КПД установки. Для достижения указанной цели парогазовая установка снабжена дополнительным водородным контуром, включающим соединенные последовательно теплообменник, водородную турбину и регенератор/ причем водородный контур сообщен с пароводородным контуром посредством теплообменника, размещенного в пароводородном реакторе, а с гаэопаровым контуром - посредством конденсатора, выполненного в виде термосорбционного компрессора, десорбируккдий патрон которого соединен со входом теплообменника, а адсорбирующий патрон - с выходом водородной турбины, а выход силовой турбины с входом пароводородного реактора через десорбир ющий патрон термосорбционного компрессора. Это позволнет использовать тепло конденсации парогазовой смеси для нагрева десорбирующего патрона и получения дополнительной полезной мощности водородной турбины. На чертеже изображена схема парогазовой установки. Парогазовая установка содержит три контура: пароводородный, газопаровой и водородный. Пароводородный контур состоит из пароводородного реактора 1, последовательно соединенного с газопаровой турбиной 2 и конденсатором 3, выполненным в виде термосорбционного котлпрессора. Последний содержит десорбирующий патрон 4 с теплообменниками 5 и 6 и адсорбирующий патрон 7 с теплообменником 8, Через теплообменник 5 и кон денсатор 3 пароводородный контур сое динен с гаэопаровым контуром-установки Газопаровой контур представляет собой собственно газотурбинный двигатель (ГТД), состоящий из газоводородного компрессора 9, соединенного с камеро сгорания 10, с которой также соедине воздушный компрессор 11, и силовой турбины 12, расположенной на выходе из камерысгорания 10, Выход силовой турбины 12 через теплообменник б кон денсатора 3 и водяной насос 13 соеди нен с пароводородным реактором 1. Водородный контур включает теплообменник 14, установленный в пароводородном реакторе 1 и соединенный, с одной стороны с регенератором 15, а с другой - со входом водородной турбины 16 а Выход водородной турбины 16 через регенератор 15 соединен с конденсатором 3, выполненным в виде термосорбционного компрессора. Установка работает следующим образом. В пароводородном реакторе 1 образуется высокотемпературная смесь водяного пара и водорода, внутренняя энергия которой на газопаровой турбине 2 преобразуется в механическую энергию, снимаемую внешним потребителем. Далее смесь поступает в теп: лообменник 5 десорбирующего патрона 4, где отдает свое тепло находящемуся в патроне сорбенту водорода. При этом пар конденсируется, а вода отде ляется от газообразного водорода, который компрессором 9 подается как топливо в камеру сгорания 10 газотурбинного двигателя. Здесь происходит сгорание водорода в кислороде воздуха, подаваемого компрессором 11 через теплообменник 8 адсорбирующего патрона 7 в камеру сгорания 10. При .этом адсорбирующий патрон 7 охлаждается атмосферным воздухом. Образовавшийся в результате сгора ния водорода в камере 10 высокотемп ратурный газ расширяется на силовой турбине 12, нагруженной внешним потребителем мощности, после чего про пускается через теплообменник 6 десорбирующего патрона 4, где отдает свое тепло сорбенту водорода. При этом пар конденсируется, а неконден сирующиеся газы выбрасываются в атмосферу. Конденсат из теплообменник 5 и 6 насосом 13 подается в паровод родный реактор 1, где опять вступае в реакцию с энергоаккумулиругощими в ществами. При нагреве десорбирующего патрона 4 за счет поглощения тепла проходящих через теплообменники 5 и 6 газов, отработавших на турбинах 2 к 12 соответственно, из сорбента В1даеляется водород, температура давления которого зависит от количества поглощаемого тепла. Далее водород проходит через регенератор 15 и теплообменник 14, поглощая тепло регенерации и тепло системы охлаждения пароводородного реактора 1. Внутренняя энергия водорода в турбине 16 преобразуется в механическую энергию, снимаемую внешним потребителем. Отработавший на турбине 16 водород охлаждается в регенераторе 15, а затем поступает в адсорбирующий патрон 7, где поглощается сорбентом водорода. После окончания процессов десорбции и адсорбции патроны 4. и 7 меняют местами. Конструкция установки позволяет полезно использовать тепло конденсации отработавших парогазовых смесей пароводородного и газопарового контуров, что значительно повышает ее КПД. Формула изобретения Парогазовая установка, содержащая пароводородный контур, включающий соединенные последовательно пароводородный реактор, газопаровую турбину и конденсатор, и газопаровой контур, включающий соединенные последовательно воздушный конденсатор, камеру сгорания и силовую турбину, и газоводородный компрессор, вход которого соединен с водородньм объемом конденсатора, а выход - с камерой сгорания, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД, установка снабжена дополнительным водородным контуром, включающим соединенные последовательно теплообменник, водородную турбину и регенератор, причем водородный контур сообщен с пароводородным контуром посредством теплообменника, размещенного в пароводородном реакторе, а с газопаровым контуром посредством конденсатора, выполненного в виде термосорбционного компрессора, десорбирующий патрон которого соединен со входом теплообменника, а адсорбирующий-патрон - с выходом водородной турбины, а выход силовой турбины сообщен с входом пароводородного реактора через десорбирующий патрон термосорбционного компрессора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 700j667, кл. F 01 К 21/04, 1977.