(54) ЭНЕРГОУСТАНОВКА С ГЛУБОКИМ ОХЛАЖДЕНИЕМ ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ
1
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в энергоустановках с глубоким охлаждением уходящих дымовых газов.
Известна энергоустановка с глубоким охлаждением продуктов сгорания, содержащая компрессор, камеру сгорания, газовую турбину и установленные последовательно напорный экономайзер, имеющий три ступени: кипящую, сухую и мокрую, сепаратор капельной влаги, регенеративный теплообменник с трубопроводом выхлопа продуктов сгорания и турбодетандер 1.
Указанная энергоустановка обладает следующими недостатками. При снижении нагрузки, и соответствующем уменьщении количества сжигаемого топлива увеличивается коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания, так как режим работы компрессора, установленного на одном валу с электродвигателем (электрогенератором), является практически фиксированным. При этом снижается температура точки росы в мокрой ступени напорного экономайзера и, следовательно, cни kaeтcя эффективность использования тепла конденсации водяных паров, имеющихся в продуктах сгорания.
Кроме того, в данном случае существенно ограничено использование впрыска воды в камеру сгорания, позволяющего значительно ПОВЫСИТЬ эффективность, единичную электрическую и тепловую мощности установки. 5Цель изобретения - повыщение эффективности энергоустановки с глубоким охлаждением отработанных газов.
Указанная цель достигается тем, что энергоустановка дополнительно снабжена ,- последовательно установленными воздухоохладителем и эжектором, подключенными между выходом компрессора и сепаратором капельной влаги и регенеративным теплообменником, причем воздухоохладитель включен по нагреваемой среде параллельно сухой ступени напорного экономайзера, а на трубопроводе выхлопа продуктов сгорания дополнительно установлен ресивер, подключенный к всасывающему патрубку эжектора.
На чертеже изображена принципиальная схема энергоустановки с глубоким охлаждением отработанных газов.
Энергоустановка содержит компрессор 1, камеру 2 сгорания, горелочное устройство 3, форсунки для впрыска воды в камеру 4 сгорания, газовую турбину 5, электрегенератор 6, кипящую, сухую и мокрую ступени 7-9 напорного экономайзера, сепаратор 10 капельной влаги, сетевой насос 11, источник 12 водоснабжения, регенеративный теплообменник 13, турбодетандер 14, электрогенератор 15,. потребитель 16 холода, трубопровод 17 обратного тока хладагента, выхлоп 18 продуктов сгорания, трубопровод 19 прямого тока продуктов сгорания, потребитель 20 горячей воды, потребитель 21 , пара, перепускную магистраль 22 сжатого воздуха, запорный вентиль 23, ресивер 24, эжектор 25, воздухоохладитель 26. Энергоустановка с глубоким охлаждением отработанных газов работает следующим образом. Компрессор 1 всасывает воздух из окружающей среды. Сжатый воздух после компрессора 1 поступает в камеру 2 сгорания, куда подается топливо через горелочное устройство 3 и впрыскивается вода через форсунки. Образовавшиеся при сжигании топлива продукты сгорания поступают в газовую турбину 5, в которой соверщают работу. Газовая турбина 5 служит приводом для компрессора 1 и электрогенератора 6, в котором развивается полезная мощность. После газовой турбины 5 которая работает при неполном расширении продуктов сгорания, при определенном противодавлении, последние поступают в напорный экономайзер, состоящий из трех ступеней: кипящей 7, сухой 8 и мокрой 9. В .кипящей ступени 7 (низконапорный парогенератор) образуется пар, пароводяная смесь или перегретая вода. В сухой ступени 8 продукты сгорания охлаждаются до температуры точки росы. В мокрой ступени 9 продукты сгорания Охлаждаются ниже температуры точки росы до температуры, определяемой температурой подогреваемо холодной воды, с конденсацией водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. В сепараторе 10 капельной влаги производится отделение капельной влаги. Затем продукты сгорания поступают в регенеративный теплообменник 13, где охлаждаются обратным потоком хладагента, после чего расширяются до атмосферного давления в турбодетандере 14, который используется для привода электрогенератора 15. После расширения в трубодетандере 14 продукты сгорания превращаются в хладагент, имеющий сниженную по отношению к окружающей среде температуру и используются у потребителя холода 16. Затем по трубопроводу 17 обратного тока хладтагент проходит через регенеративный теплообменник 13 на выхлоп 18 в атмосферу. Холодная вода подается сетевым насосом 11 из источника 12 водоснабжения сначала в мокрую ступень 9 напорного экономайзера, затем в сухую ступень 8, оттуда частично направляется к потребителям 20 горячей воды, а частично - в кипящую ступень 7 напорного экономайзера, оттуда в виде пара, пароводяной смеси или перегретой воды идет к потребителям 21. При уменьшении нагрузки уменьшается подача топлива в камеру 2 сгорания через горелочное устройство 3. .При этом для избежания повышения коэффициента избытка воздуха, осуществляется перепуск части сжатого воздуха после компрессора 1 по магистрали 22 через вентиль 23 в газовый тракт напорного экономайзера за сепаратором 10 капельной влаги. Тепло перепускаемого сжатого воздуха может быть полезно использовано для подогрева сетевой воды в воздухоохладителе 26, который может включаться по воде параллельно сухой ступени 8 напорного экономайзера. Холодопроизводительность установки можно увеличить, используя для охлаждения воздуха в воздухоохладителе 26 охлаждающую циркуляционную воду. Избыточный напор сжатого воздуха полезно используется в эжекторе 25, установленном на перепускной магистрали 22. На Бсас эжектора 25 подаются газы из трубопровода 17 обратного тока хладагента после регенеративного теплообменника 13. Поскольку в трубопроводе 17 обратного тока хладагента возможно присутствие капельной влаги или частиц льда, осажденных на набивке регенеративного теплообменника 13 прямым током газов, для исключения их попадания в турбодетандер 14 в месте отбора газов к эжектору 25 установлен ресивер 24. Благодаря увеличению расхода газов через турбодетандер 14 увеличивается его мощность и хладопроизводительность установки. При осуществлении впрыска воды в камеру 2 сгорания, описанный выще перепуск воздуха осуществляется для исключения ограничений по пропускной способности турбины 5 и помпажу компрессора 1 при использовании серийно выпускаемых компрессоров и газовых турбин высокого давления, применяемых в ГТУ газотурбинных установках обычного типа. Использование предлагаемой энергоустановки с глубоким охлаждением отработанных газов с использованием перепуска воздуха позврлит повысить на частичных нагрузках эффективность использования тепла конденсации водяных паров, благодаря сохранению коэффициента избытка воздуха и, следовательно, температуры точки росы на уровне, соответствующему номинальному режиму, а также использовать для энергоустановок с глубоким охлаждением отработанных газов при организации впрыска воды в камеру сгорания серийно впускаемых компрессоров и газовых турбин высокого давления без ограничений по пропускной способности Турбины и помпажу компрессора.
