Електростанція з комбінованим циклом та спосіб виробництва енергії на ній

1 Электростанция с комбинированным циклом, содержащая газовую турбину, включающую компрессор для сжатия воздуха, топочную камеру для нагревания воздуха, сжатого компрессором, генератор и турбину, соединенную с генератором, для расширения воздуха, нагретого в топочной камере, приведения в действие компрессора и генератора и образования горячих отходящих газов и вырабатывания энергии, отличающаяся тем, что содержит средство для подачи топлива в топочную камеру, камеру сгорания для сжигания частиц твердого топлива, сообщенную с источником измельченного топлива и с сепаратором, средство для подачи отходящих газов в камеру сгорания для псевдоожижения и сжигания частиц твердого топлива в камере сгорания с получением горячих продуктов сгорания, включающих крупные частицы золы, сообщенное с турбиной, средство для выработки энергии под действием горячих продуктов сгорания, сообщенное через сепаратор с камерой сгорания 2 Электростанция по п 1, отличающаяся тем, что камера сгорания представляет собой камеру сгорания с фонтанирующим слоем, включающую сепаратор для отделения частиц золы от горячих продуктов сгорания, а средство выработки энергии включает последовательно соединенные котел-утилизатор, предназначенный для вырабатывания водяного пара под действием горячих продуктов сгорания после отделения в сепараторе крупных частиц золы, паровую турбину для рас ширения водяного пара и выработки электроэнергии, узел охлаждения пара для конденсации водяного пара, расширившегося в паровой турбине, и средство для возврата конденсата, полученного в узле охлаждения, в котел-утилизатор 3 Электростанция по п 2, отличающаяся тем, что узел охлаждения включает холодильник, содержащий органическую жидкость, которая испаряется при конденсации водяного пара, органическую паровую турбину для расширения паров органического вещества, полученных в холодильнике, и выработки электроэнергии, холодильник конденсации паров органического вещества, расширившегося в указанной турбине, и получения жидкости и средство для возврата жидкости в холодильник 4 Электростанция по п 2, отличающаяся тем, что содержит пиролизер для использования измельченного горючего сланца и для приема золы, отделенной в сепараторе, предназначенный для получения углеродистого остатка, который поступает а камеру сгорания с фонтанирующим слоем, и способных гореть продуктов 5 Электростанция по п 4, отличающаяся тем, что средство для подачи топлива в топочную камеру подает способные гореть продукты в топочную камеру 6 Электростанция по п 5, отличающаяся тем, что средство для подачи топлива в топочную камеру подает дополнительное топливо в топочную камеру 7 Электростанция по п 5, отличающаяся тем, что содержит средство для обработки способных гореть продуктов, прежде чем они поступят в топочную камеру 8 Электростанция по п 2, отличающаяся тем, что содержит средство для обмена тепла между котлом-утилизатором и воздухом, подвергнутым сжатию в компрессоре, который расположен выше указанной топочной камеры 9 Электростанция по п 5, отличающаяся тем, что содержит средство для обмена тепла между котлом-утилизатором и воздухом, подвергнутым сжатию в компрессоре, который расположен выше топочной камеры 10 Электростанция по п 1, отличающаяся тем, что камера сгорания представляет собой камеру сгорания с псевдоожиженным слоем, а средство О ю о (О 46705 для псевдоожижения слоя включает вспомогарасширившегося водяного пара, холодильник вотельный вентилятор дяного пара для конденсации расширившегося 11 Электростанция по п 1, отличающаяся тем, водяного пара и средство для возврата полученчто камера сгорания представляет собой камеру ного конденсата в элементы теплообменника сгорания с псевдоожиженным слоем, в которой 15 Электростанция по п 1, отличающаяся тем, образуется горячая зола в виде остатка, при этом что теплообменник включает первую часть, обогэлектростанция включает пиролизер, приспособреваемую за счет некоторого количества газов, ленный для использования измельченного горюотходящих из турбины, для получения предваричего сланца и для приема золы из указанного слоя тельно нагретой воды и вторую часть, обогреваеи получения углеродистого остатка, который помую за счет горячих продуктов горения, для полудается в псевдоожиженный слой, и способных чения пара из указанной предварительно нагретой гореть продуктов, которые поступают в топочную воды камеру 16 Способ выработки энергии газовой турбиной, 12 Электростанция по п 11, отличающаяся тем, заключающийся втом, что что содержит средство для обмена тепла между - воздух подают в компрессор и подвергают сжапсевдоожиженным слоем и воздухом, подвергнутию, тым сжатию в компрессоре, который расположен - нагревают сжатый воздух в топочной камере, выше топочной камеры - нагретый сжатый воздух подают в газовую тур13 Электростанция по п 12, отличающаяся тем, бину, где происходит расширение газа, под дейстчто содержит теплообменник для приема части вием чего приводятся в действие компрессор и отходящих газов, содержащий органическую жидгенератор и образуются горячие отходящие газы и кость, испаряемую отходящими газами для полувырабатывается энергия, отличающийся тем, что чения паров органической жидкости, паровую ор- подают топливо в топочную камеру и сжигают, ганическую турбину для расширения паров - подают в камеру сгорания частицы твердого топорганической жидкости и вырабатывания электролива, энергии и расширившихся паров органического - направляют поток горячих отходящих газов из вещества, холодильник паров органического вегазовой турбины в камеру сгорания для создания щества для сжижения расширившихся паров орпсевдоожиженного слоя частиц твердого топлива, ганической жидкости и средство для возврата - сжигают частицы твердого топлива в камере сгожидкости в теплообменник рания в псевдоожиженном слое с получением горячих продуктов сгорания, включающих крупные 14 Электростанция по п 12, отличающаяся тем, частицы золы, что содержит элементы теплообменника, связанные псевдоожиженным слоем для получения во- направляют горячие продукты сгорания на среддяного пара, паровую турбину для расширения ство, предназначенное для выработки энергии водяного пара и вырабатывания электроэнергии и Настоящее изобретение относится к электростанции с комбинированным циклом, работающей на разных видах топлива В течение многих лет коммунальные предприятия для образования резких максимумов мощности используют стационарные электростанции с большими газовыми турбинами, на которых в качестве топлива применяются обычные газообразные или жидкие топлива, такие как природный газ, сжиженный нефтяной газ и т п , поскольку газовые турбины обладают малой инерционностью и способны работать в оперативном режиме Совсем недавно, с целью увеличения их эффективности, были разработаны электростанции с комбинированным циклом, позволяющие использовать газовые турбины на электростанциях, которые обеспечивают базовую нагрузку электрических линий Указанные электростанции включают котелутилизатор, который извлекает тепло из отходящих газов газовой турбины с целью получения пара, который приводит в действие паровую турбину и позволяет получить дополнительное количество энергии Кроме того, помимо котлаутилизатора дополнительно применяют обогрев трубопроводов В то же время делались, попытки использо вать менее дорогие и более доступные твердые топлива с низким теплосодержанием, такие как уголь низкого качества, горючий сланец, битуминозные фосфаты, биомассу и т п , на электростанциях базовой нагрузки Как правило, на электростанциях, работающих на указанных топливах с низким теплосодержанием, используют камеры сгорания с псевдоожиженным слоем, которые имеют интегральные теплообменные элементы Эти элементы обычно быстро засоряются за счет агломерации золы, поскольку используемые твердые топлива содержат сравнительно большое количество золы, что затрудняет передачу тепла рабочей жидкости электростанции Задачей настоящего изобретения является создание электростанции комбинированного цикла, которая работала бы на твердых топливах низкого качества, которая позволяет снизить или в значительной степени преодолеть указанные выше недостатки, и способа выработки энергии на этой электростанции Поставленная задача решается тем, что электростанция, с комбинированным циклом, содержащая газовую турбину, включающую компрессор для сжатия воздуха, топочную камеру для нагревания воздуха, сжатого компрессором, генератор 46705 и турбину, соединенную с генератором, для рассредство для обмена тепла между котломширения воздуха, нагретого в топочной камере, утилизатором и воздухом, подвергнутым сжатию в приведения в действие компрессора и генератора компрессоре, который расположен выше топочной и образования горячих отходящих газов и вырабакамеры тывания энергии, согласно изобретению, содерВыгодно, чтобы камера сгорания представляжит ла собой камеру сгорания с псевдоожиженным слоем, а средство для псевдоожижения слоя средство для подачи топлива в топочную кавключает вспомогательный вентилятор меру, камеру сгорания для сжигания частиц твердого топлива, Целесообразно, чтобы камера сгорания представляла собой камеру сгорания с псевдоожиженсредство для подачи отходящих газов в каменым слоем, в которой образуется горячая зола в ру сгорания для псевдоожижения и сжигания часвиде остатка, при этом электростанция включала тиц твердого топлива в камере сгорания с получепиролизер, приспособленный для использования нием горячих продуктов сгорания, включающих измельченного горючего сланца и для приема крупные частицы золы, и, золы из указанного слоя и получения углеродистосредство для выработки энергии под действиго остатка, который подается в псевдоожиженный ем горячих продуктов сгорания слой, и способных гореть продуктов, которые поПолезно, чтобы камера сгорания представляступают в топочную камеру ла, собой камеру сгорания с фонтанирующим слоем, включающую сепаратор для отделения Целесообразно, чтобы электростанция сочастиц золы от горячих продуктов сгорания, а держала средство для обмена тепла между псевсредство выработки энергии включало доожиженным слоем и воздухом, подвергнутым сжатию в компрессоре, который был бы располокотел-утилизатор, предназначенный для выжен выше топочной камеры рабатывания водяного пара под действием горячих продуктов сгорания после отделения в сепаПолезна также, чтобы электростанция содерраторе крупных частиц золы, жала паровую турбину для расширения водяного теплообменник для приема части отходящих пара и выработки электроэнергии, газов, содержащий органическую жидкость, испаряемую отходящими газами для получения паров узел охлаждения пара для конденсации водяорганической жидкости, ного пара, расширившегося в паровой турбине, и, средство для возврата конденсата, полученпаровую органическую турбину для расширеного в узле охлаждения, в котел-утилизатор ния паров органической жидкости и вырабатывания электроэнергии и расширившихся паров оргаЦелесообразно, чтобы узел охлаждения нического вещества, включал холодильник, содержащий органическую жидхолодильник паров органического вещества кость, которая испаряется при конденсации водядля сжижения расширившихся паров органиченого пара, ской жидкости, и органическую паровую турбину для расширесредство для возврата жидкости в теплообния паров органического вещества, полученных в менник холодильнике, и выработки электроэнергии, Выгодно, чтобы электростанция содержала холодильник конденсации паров органическоэлементы теплообменника, связанные псевго вещества, расширившегося в указанной турбидоожиженным слоем для получения водяного пане и получения жидкости, и ра, средство для возврата жидкости в холодильпаровую турбину для расширения водяного ник пара и вырабатывания электроэнергии и расширившегося водяного пара, Полезно также, чтобы электростанция содержала пиролизер для использования измельченнохолодильник водяного пара для конденсации го горючего сланца и для приема золы, отделенрасширившегося водяного пара, и ной в сепараторе, предназначенный для средство для возврата полученного конденсаполучения углеродистого остатка, который постута в элементы теплообменника пает в камеру сгорания с фонтанирующим слоем, Целесообразно, чтобы теплообменник вклюи способных гореть продуктов чал первую часть, обогреваемую за счет некоторого количества газов, отходящих из турбины, для Выгодно, чтобы средство для подачи топлива получения предварительно нагретой воды, и втов топочную камеру подавало способные гореть рую часть, обогреваемую за счет горячих продукпродукты в топочную камеру тов горения, для получения пара из указанной Выгодно также, чтобы средство для подачи предварительно нагретой воды топлива в топочную камеру подавало дополнительное топливо в топочную камеру Поставленная задача решается также тем, чот способ выработки энергии на газовой турбине, Полезно, чтобы электростанция содержала согласно изобретению включает следующие опесредство для обработки способных гореть продукрации тов, прежде чем они поступят в топочную камеру Выгодно, чтобы электростанция содержала воздух подают в компрессор и подвергают средство для обмена тепла между котломсжатию, утилизатором и воздухом, подвергнутым сжатию в нагревают сжатый воздух в топочной камере, компрессоре, который расположен выше указанагретый сжатый воздух подают в' газовую турной топочной камеры бину, где происходит расширение газа, под действием чего приводится в действие компрессор и Полезно, чтобы электростанция содержала 8 46705 дящимся выше указанной топочной камеры Если вместо камеры сгорания с фонтанирующим слоем применяют соответствующую камеру сгорания с псевдоожиженным слоем, то теплообменник должен быть смонтирован внутри секции сгорания Если используют камеру сгорания с фонтанирующим слоем, то теплообменник представляет собой узел, отдельный от камеры сгорания В дальнейшем изобретение поясняется конкретным вариантом его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых фиг 1 изображает схему электростанции, где показан узел газовой турбины, использующей газообразное или жидкое топливо, и псевдоожиженный слой в камере сгорания с фонтанирующим слоем, которая снабжает котел-утилизатор продуктами сгорания, согласно настоящему изобретению, фиг 2 изображает схему электростанции, аналогичной приведенной на - фиг 1, которая включает пиролизер для подачи горючего газа в узел газовой турбины, согласно изобретению, фигЗ изображает схему электростанции, аналогичной приведенной на фиг1, где воздух, подвергнутый сжатию в компрессоре узла газовой турбины, подогревается в котле-утилизаторе, а затем окончательно нагревается за счет использования газообразного или жидкого топлива в отдельной топочной камере, согласно изобретению, фиг 4 изображает схему электростанции, аналогичной приведенной на фиг 3, которая содержит пиролизер для подачи горючего газа в узел газовой турбины, согласно изобретению, фиг 5 схематично изображает псевдоожиженный слой, согласно настоящему изобретению, фиг 6 изображает схему электростанции, где имеется обычный псевдоожиженный слой, снабжаемый топливом из пиролизера, и поясняющая окончательную подготовку воздуха, сжатого в компрессоре узла газовой турбины, с использованием тепла, выделяемого в псевдоожиженном слое, согласно настоящему изобретению, При использовании камеры сгорания с фонтанирующим слоем электростанция, согласно нафиг 7 изображает модификацию электростанстоящему изобретению, включает пиролизер, приции, показанной на фиг 6, согласно изобретению, способленный для использования измельченного фиг 8 изображает схему электростанции, изогорючего сланца или другого твердого топлива браженной на фиг 7, в которой для псевдоожижеили смеси разных топлив, и для приема золы, отния слоя в камере сгорания используется лишь деленной в сепараторе для получения углеродичасть отходящих газов, согласно изобретению стого остатка, который поступает в камеру сгораНа фиг 1 показан один вариант выполнения ния с фонтанирующим слоем, и способных гореть электростанции, согласно настоящему изобретепродуктов Способные гореть продукты в виде нию, а именно электростанции с комбинировангорючего газа прежде, чем они поступят в топочным циклом, работающей на разных видах топлиную камеру узла газовой турбины, могут быть ва Электростанция 1 включает узел 2 газовой подвергнуты механическому фильтрованию и турбины, имеющей компрессор 3 для сжатия оксжатию В качестве альтернативы, способные горужающего воздуха, поступающего в компрессор в реть продукты могут быть подвергнуты обработке точке 4, топочную камеру 5 для нагрева воздуха, для получения очищенных горючих газов, которые подвергнутого сжатию в компрессоре Электропоступают в топочную камеру, и жидкого топлива, станция содержит также генератор 6 и турбину 7, которое может вводиться в камеру сгорания, нав которой газ, нагретый в топочной камере, распример, камеру сгорания с фонтанирующим слоширяется и приводит в действие компрессор и ем Наконец, втом случае, если используют камегенератор, вырабатывая электрический ток и обру сгорания с фонтанирующим слоем, можно разуя горячие отходящие газы, которые выходят использовать дополнительный теплообменник для из турбины в точке 8 Как правило, топливо в (преобмена тепла между камерой сгорания и воздуимущественно, природный газ, сжиженный нефтяхом, подвергнутым сжатию в компрессоре, нахоной газ или керосин) для питания топочной каме генератор и образуются горячие отходящие газы и вырабатывается энергия, подают топливо в топочную камеру и сжигают, подают в камеру сгорания частицы твердого топлива, направляют поток горячих отходящих газов из газовой турбины в камеру сгорания для создания псевдоожиженного слоя частиц твердого топлива, сжигают частицы твердого топлива в камере сгорания в псевдоожиженном слое с получением горячих продуктов сгорания, включающих крупные частицы золы, направляют горячие продукты сгорания на средство, предназначенное для выработки энергии Сепарация и/или фильтрование с осаждением большей части частиц золы из продуктов сгорания прежде, чем они поступают в котел-утилизатор, значительно снижает засорение теплообменник элементов в котле-утилизаторе Более того, в указанных условиях камера сгорания с фонтанирующим слоем имеет преимущества перед камерой сгорания с псевдоожиженным слоем, поскольку камера сгорания с фонтанирующим слоем менее чувствительна к изменениям скорости потока газа через узел газовой турбины, которые возможны при определенных условиях ее эксплуатации Если воды мало или она малодоступна, то можно использовать воздушный холодильник В этом случае узел охлаждения котла-утилизатора преимущественно содержит органическую жидкость, которая испаряется при конденсации пара с образованием паров органической жидкости, а для расширения паров органической жидкости и выделения электроэнергии применяют турбину, работающую на парах органического вещества, соединенную с генератором Расширившиеся пары органической жидкости конденсируются в охлаждаемом воздухом холодильнике с образованием жидкости Для возврата сконденсированной, жидкости в холодильник можно применить насос или использовать силу тяготения 46705 10 рабатывает электроэнергию Наконец, узел охлаждения 17 служит для конденсации пара, который расширялся в паровой турбине 16, и получения конденсата пара, который с помощью насоса 20 возвращается в котел-утилизатор На выходе из котла-утилизатора между ним и батареей {не показана), располагается вентилятор 21, служащий для усиления тока продуктов сгорания через обогревательный змеевик 22, по которому подается вода, а также для уменьшения величины обратного давления на выходе из газовой турбины Охлаждающий узел включает холодильник 23 , который является частью органического электрического модуля 24 цикла Ренкина Холодильник 23 содержит органическую жидкость, преимущественно пентан, который испаряется при конденсации водяного пара с получением паров органической жидкости В органической паровой турбине 25 пары органической жидкости расширяются, при этом вырабатывается электроэнергия и образуются расширившиеся пары органического вещества Модуль 17 узла 24 включает холодильник 26 органических паров, который преимущественно является холодильником, охлаждаемым воздухом, для сжижения расширенных паров органической жидкости Конденсат органической жидкости можно вернуть в холодильник 23 с помощью насоса 27 или за счет силы тяжести под действием гидростатического напора жидкости, если холодильник 26 располагается на достаточной высоте над холодильником23 Частицы 11 в камере сгорания 10 псевдоожиГорячая зола, отделенная в сепараторе 14 от жаются отходящими газами, поступающими по продуктов сгорания, образовавшихся в камере трубопроводу 8, соединенному с выхлопной трусгорания с фонтанирующим слоем, может испольбой турбины 7 Частицы сжигаются в камере сгозоваться для нагрева измельченного в порошок рания и образуют на выходе 12 горячие продукты твердого топлива перед тем, как оно подается в горения, которые включают крупные частицы зокамеру 10 сгорания с фонтанирующим слоем Это лы, мелкую золу и горячие топочные газы Хотя на необязательное приспособление указано в виде рисунках показано, что топочные газы из турбины блока 28 на фиг 1 используются для псевдоожижения частиц 11 в Если в соответствии с настоящим изобретекамере сгорания с фонтанирующим слоем, неконием используют камеру 10 сгорания с слоем, то в торое количество этик газов может также подаслучае необходимости для увеличения объема ваться в другие части камеры сгорания 10 для потока нагретого воздуха в камеру сгорания может улучшения условий горения, или в котелподаваться дополнительное количество воздуха утилизатор 13 для улучшения его рабочих харакЭтот нагретый воздух может быть использован теристик В качестве альтернативы в этом вариандля обогрева например, для обогрева сжатого те, а также в других вариантах осуществления воздуха в двухконтурном теплообменнике В каченастоящего изобретения часть отходящих из турстве альтернативы, воздух ' можно подавать небины газов может Быть использована для нагрева посредственно на газовую турбину В этом случае, органической жидкости, применяемой для получеесли использовать двухконтурныи теплообменник, ния энергии то можно с успехом применить керамический теплообменник Далее, когда горячий воздух, покиКамера сгорания 10 включает также сепарадающий камеру сгорания, используют непосредтор 14 для отделения частиц золы от горячих проственно, те не используя поверхность дуктов сгорания, образующихся в камере сгоратеплообменника, то можно применять керамичении Устройство 15 - это средство для выработки ские фильтры энергии под действием горячих продуктов сгорания На электростанции 1 устройство 15 предХотя на фиг 1 изображена камера Y0 сгорания ставляет собой котел-утилизатор 13, паровую с фонтанирующим слоем, можно использовать турбину 16 и узел охлаждения 17 Котел 13 физитрадиционную камеру сгорания с псевдоожиженчески отделен от камеры 10 сгорания с фонтаниным слоем Однако диапазон скоростей потока рующим слоем и легко вырабатывает пар под газа, в котором камера сгорания с фонтанируюдействием горячих продуктов, сгорания после тощим слоем будет работать успешно, шире, чем го, как сепаратор 14 отделит из них крупные часдиапазон скоростей для обычной камеры сгорания тицы золы, а пар подается по трубопроводу 18 в с псевдоожиженным слоем Таким образом, камепаровую турбину 16 Пар, расширяющийся в турра сгорания с фонтанирующим слоем более удоббине 16, приводит в действие генератор 19 и вына в том случае, когда возможны вариации скороры 5 узла 2, где оно сгорает в избытке воздуха, подается из внешнего источника Электростанция 1 включает также камеру сгорания, которая может быть камерой сгорания с псевдоожиженным слоем, однако преимущественно представляет собой камеру 10 сгорания с фонтанирующим слоем, в которой содержатся частицы 11 твердого топлива Камера 10 сгорания с фонтанирующим слоем широко известна В качестве альтернативы камера сгорания может представлять собой камеру сгорания другого типа Камеры сгорания с фонтанирующим слоем считаются в настоящее время более предпочтительными для сжигания горючих сланцев, поскольку в камере сгорания происходит рециклирование золы и углеродистых веществ Подобное рециклирование обеспечивает достаточный нагрев новой порции горючего, сланца, поступающего в камеру сгорания, так что практически все органические вещества, содержащиеся в горючем сланце, превращаются в пары для сжигания Другим преимуществом камеры сгорания с фонтанирующем слоем является то, что теплообменник для получения, например, водяного пара может быть размещен вне камеры сгорания Это позволяет удалить золу из продуктов сгорания, образующуюся в камере сгорания с фонтанирующим слоем, прежде, чем эти продукты поступят в теплообменник, и тем самым предотвратить его загрязнение 11 46705 12 продукты могут непосредственно поступать в топстеи потока в широких пределах и когда возможно ку ft где они сгорают предпочтительно вместе в широких пределах изменять тип твердого топлиприродным газом, или сжиженным нефтяным гава, что, например, может происходить вследствие зом, или жидкими топливами Или же способные изменений в течение дня и в зависимости от врегореть продукты вначале поступают в систему 35 мени года Камера сгорания с фонтанирующим обработки газа для фильтрования или дальнейслоем имеет другие преимущества, которые расшей обработки способных гореть продуктов крываются ниже, если дополнительно осуществляют подачу сжатого газа Система 35 обработки газа схематично представлена в виде аппарата для предварительной В процессе эксплуатации окружающий воздух обработки способных гореть продуктов, образуюподвергается сжатию в компрессоре 3, при этом щихся в пиролизере для получения полезного тополучают сжатый воздух, который нагревают за плива Система 35 может включать керамический счет сгорания жидкого или твердого топлива в фильтр, который служит для выделения мельтопочной камере 5, при этом горение протекает в чайших частиц из способных гореть продуктов и условиях избытка воздуха и образуются горячие для получения топлива в виде чистого горючего газы, которые расширяются в турбине 7 и привогаза, нагретого до высокой температуры В качедят в движение генератор 6 Выходящие газы стве альтернативы, способные гореть продукты из псевдоожижают твердые частицы топлива 11, копиролизера могут быть отфильтрованы путем торое поступает в топку камеры 10 сгорания с пропускания их через ванну, наполненную жидкофонтанирующим слоем из источника 23 с измельстью, такой как вода Способные гореть продукты ченным в порошок топливом (в частности, измогут быть сжижены, что позволяет провести их мельченным горючим сланцем) При этом топливо фильтрацию до их сжигания В качестве альтерсгорает с образованием горячих продуктов горенативы, способные гореть продукты могут быть ния, представляющих собой крупные частицы, отфильтрованы в жидком углеводороде, который, мелкую золу и горячие газы После того, как круппрежде чем отфильтрованные продукты будут ные частицы отделяют от продуктов сгорания в сожжены, охлаждает их до температуры в интерциклонном сепараторе 14, остальные горячие вале 200 - 300°С продукты сгорания поступают в котел-утилизатор 13, имеющий обогревательные спирали 22 Вода в Топливо, получаемое в системе 35 может найуказанных спиралях нагревается, испаряется и ти ряд применений на электростанции Преимуперегревается перед тем, как она поступает в пащественно очищенный горючий газ, получаемый в ровую турбину 16, где происходит ее расширение системе 35 поступает в топочную камеру 5 и в и в результате генератор 19 приводится в движеэтом случае элемент 36, связанный с системой 35, ние В узле охлаждения 23 происходит конденсапредставляет собой компрессор, который сжимает ция, а насос 20 возвращает полученный конденсат очищенный горючий газ, чтобы подать его на вход в котел-утилизатор 13 Наконец, дополнительное топочной камеры 5 Кроме того, способное гореть количество энергии вырабатывается за счет конжидкое топливо, получаемое в системе 35, после денсации водяного пара в узле охлаждения 17 при фильтрования может поступать в топочную камеиспользовании электростанции, работающей по ру 5 В этом случае для подачи очищенной жидкопринципу цикла Ренкина с органическим вещестсти в топочную камеру 5 можно применять насос вом, которая описана ранее В качестве альтернативы, указанную жидкость можно подавать неотфильтрованной в камеру 10 На электростанции 1 измельченное твердое сгорания с фонтанирующим слоем или в камеру топливо поступает непосредственно в камеру 10 сгорания с псевдоожиженным слоем, если она сгорания с фонтанирующим слоем Тем не менее используется Необязательно, но некоторое колинастоящее изобретение охватывает также обрачество способных гореть продуктов, получаемых в ботку твердого топлива в пиролизере, прежде чем пиролизере, может непосредственно в неоттопливо подается в камеру сгорания с фонтанифильтрованном виде поступать в камеру 10 сгорующим слоем, как это показано для электростанрания с фонтанирующим слоем или в камеру сгоции 30 на фиг 2 рания с псевдоожиженным слоем, если она На электростанции 30 (фиг 2) измельченный используется горючий сланец из источника 31 подают в пиролизер 32, в который также поступают горячие крупРабота электростанции 30, если рассматриные частицы из циклонного сепаратора 14 в бесвать работу узла газовой турбины 2 и котлакислородной атмосфере внутри пиролизера из утилизатора 13, практически идентична ранее органического вещества, содержащегося в горюописанной для электростанции 1 Существенное чем сланце, выделяют способные гореть продукотличие электростанции 30 по сравнению с электы, которые по трубопроводу 33 удаляются из питростанцией 1 заключается в том, что имеется ролизера Углеродистые остатки 34 из пиролизера пиролизер 32 и необязательная система обработпередаются в камеру 10 сгорания с фонтанируюки 35 назначение которых заключается в передаче щим слоем Зола, образующаяся в процессе горев топочной камере 5 дополнительного количества ния в камере сгорания с фонтанирующим слоем, тепла сжатому воздуху, поступающему из компостоянно удаляется из камеры 10 сгорания прессора, 3 Тепло, содержащееся в способных гореть Дополнительное количество тепла, передапродуктах, получаемых в пиролизере 32, может ваемое сжатому воздуху в газовой турбине 2, что использоваться преимущественно для дополнидостигается на электростанции 30 за счет сгорательного обогрева сжатого воздуха, получаемого в ния способных гореть продуктов, получаемых в компрессоре 3 Таким образом, способные гореть пиролизере, может быть достигнуто на электро 13 46705 станции аналогичной электростанции 1, как это показано на фигЗ Электростанция 37, приведенная на фигЗ, аналогична электростанции, показанной на фиг1, за исключением приспособления для дополнительной передачи тепла, которое будет описано далее На фигЗ нагрев воздуха, который подвергается сжатию в компрессоре 3, осуществляют с помощью устройства для теплообмена, которое располагается выше от топочной камеры между котлом-утилизатором 13 и сжатым воздухом из компрессора На фиг 3 показано, что котел-утилизатор 13 снабжен змеевиком 38 теплообменника через который проходит воздух, подвергнутый сжатию в компрессоре 3, и тем самым сжатый воздух нагревается прежде, чем он поступает в топочную камеру 5 Если тепла, которое передается воздуху, сжатому компрессором 3 в змеевике 38 недостаточно, то с целью увеличить количество тепла, отдаваемого в змеевике 38, в топочной камере предпочтительно сжигают природный газ, или сжиженный нефтяной газ, или жидкие топлива, такие как керосин, и т п Использование газообразного или жидкого топлива для нагрева воздуха, сжатого в компрессоре узла газовой турбины, может быть осуществлено с помощью устройства, приведенного для электростанции 3 на фиг 4 Электростанция 39 аналогична электростанции 30 Котел-утилизатор 40 электростанции 39 снабжен змеевиком теплообменника 40а через который проходит воздух, сжатый в компрессоре, прежде чем он попадает в топочную камеру 5 Система обработки газа 35 получает способные сгорать продукты, получаемые из пиролизера 32, и вырабатывает чистое газообразное топливо или смесь чистого газообразного топлива и жидкого топлива, как это описано далее Указанное топливо может подаваться в топочную камеру 5, как описано ранее Таким образом, сжатый воздух из компрессора 3 нагревается как за счет тепла, поглощенного в котле-утилизаторе 40, так и за счет тепла, выделяемого способными гореть продуктами, полученными в пиролизере В описываемом варианте осуществления изобретения для работы электростанции не требуется обычное газообразное или жидкое топливо Приведенные выше варианты осуществления настоящего изобретения используют камеру сгорания с фонтанирующим слоем, однако в тех же условиях можно применить и обычные камеры сгорания с псевдоожиженным слоем Это поясняется на фиг 5, где показана камера сгорания с псевдоожиженным слоем 41, содержащая змеевики 42 В указанных змеевиках находится вода, которая превращается в пар, поступающий в паровую турбину Змеевики 42 показаны схематично и обозначают змеевики для предварительного нагрева, испарения и перегрева пара, которые могут быть установлены в камере сгорания с псевдоожиженным слоем Если используют камеру сгорания с псевдоожиженным слоем, то горячие газы, отходящие из узла газовой турбины, используются, как это указано, в 43 для псевдоожижения содержимого камеры сгорания Измельченное твердое топливо, такое как например, измельченный горючий сла 14 нец, подают в псевдоожиженныи слои из источника 44, и псевдоожижение достигается под действием газо-воздушной смеси, поступающей на выход узла газовой турбины, и вспомогательного тягодутьевого устройства 45, которое поставляет дополнительное количество воздуха в камеру сгорания Вместо непосредственной подачи измельченного топлива в камеру сгорания с псевдоожиженным слоем, представленную на фиг 5, можно использовать пиролизер, что поясняется схемой для электростанции 46 приведенной на фиг 6 В пиролизер 47 (фиг 6) поступает измельченный горючий сланец из источника 47а горячие крупные частицы золы из камеры сгорания с псевдоожиженным слоем 48 В пиролизере образуется углеродистый остаток, который направляется в псевдоожиженныи слой, а также образуются способные сгорать продукты, которые можно непосредственно направить в топочную камеру 5, связанную с узлами газовой турбины 2 Способные гореть продукты могут быть подвергнуты, что не является обязательным, указанной выше обработке, прежде чем они будут сожжены в топочной камере 5 В топочную камеру 5 поступает сжатый воздух из компрессора 3 узла газовой турбины 7 после того, как воздух пройдет через змеевик теплообменника 49 расположенного внутри камеры сгорания с псевдоожиженным слоем Далее, горячий воздух поступает в топочную камеру, где сжигаются способные гореть продукты из пиролизера 46, нагревая тем самым воздух, поступающий в турбину 7 На выходе из этой турбины формируют газо-воздушную смесь, которую используют для псевдоожижения, и направляют ее в псевдоожиженныи слой Часть отходящих газов из турбины 7, прежде чем они будут выброшены через дымовую трубу, может поступать в двухконтурный теплообменник 50, как это показано на фиг 6 пунктирной линией Теплообменник 50 содержит змеевики 51 с органической жидкостью, которая испаряется под действием газов, отходящих из турбины, с образованием паров органической жидкости, которые поступают на органическую турбину 52, где они расширяются и приводят в движение генератор 53 а пары органического вещества после расширения попадают в линию 54 Расширившиеся пары органического вещества конденсируются в холодильнике 55 и конденсат возвращается с помощью насоса 56 в змеевики 51, завершая тем самым кругооборот органической жидкости Вместо того, чтобы вырабатывать электроэнергию с использованием органической жидкости, как это показано на фиг 6, для получения электроэнергии можно использовать водяной пар, как показано на фиг 7 Электростанция 57 (фиг 7) аналогична электростанции 46 Змеевик 58 в камере сгорания, имеющей псевдоожиженныи слой 59, обеспечивает тепло для нагрева сжатого воздуха, получаемого в компрессоре 3 Нагрев этого воздуха до необходимой температуры может быть достигнут за счет тепла, которое выделяется при сжигании в топочной камере 5 способных гореть продуктов, 15 46705 16 получаемых в пиролизере 47 тальное количество газов может подаваться в удобное место котла-утилизатора, совместимое с В псевдоожиженном слое расположены змеетемпературой отходящих из турбины газов, котовик предварительного нагрева 60, змеевик испарая меньше, чем температура горячих продуктов рителя 61 и змеевик перегревателя 62, в которых горения, образующихся в камере сгорания вода последовательно нагревается, испаряется, а пар перегревается за счет энергии, выделяющейКроме того, если применяется камера сгорася в процессе горения, протекающего в псевдония с псевдоожиженным слоем, то вместо испольожиженном слое 59 Перегретый пар, образуюзования в камере сгорания всех поверхностей для щийся в змеевике перегревателя 62, поступает в теплообмена, как показано на фиг 5 и 7, наприпаровую турбину 63, где он расширяется и привомер, змеевики для предварительного нагрева или дит во вращение генератор 64, а расширившийся часть змеевиков испарителя могут располагаться пар поступает в линию 65 Для конденсирования отдельно от камеры сгорания и нагреваться чарасширившегося пара, выходящего из паровой стью газов, отходящих из турбины, а остальная турбины, служит холодильник 66, а полученный часть этих газов поступает в камеру сгорания и конденсат с помощью насоса 67 возвращается в служит для псевдоожижения слоя В таком случае змеевик предварительного нагрева 65, тем самым газы, отходящие из турбины, температура которых завершая кругооборот воды электростанции обычно составляет около 500°С, могут быть использованы для предварительного нагрева и неВтом варианте осуществления изобретения, в обязательно для испарения некоторого количесткотором используется пиролизер, показано, что ва рабочей жидкости, а горячие продукты горения, измельченный горючий сланец поступает в пирообразующиеся в камере сгорания с псевдоожилизер, а углеродистый остаток из пиролизера пеженным слоем, температура которых составляет редается в камеру сгорания с фонтанирующим обычно приблизительно 800 - 900°С, могут быть слоем, В одной модификации измельченный гоиспользованы для испарения всей или оставшейрючий сланец, а также углеродистый остаток из ся рабочей жидкости, которая не была превращепиролизера может непосредственно направляться на в пар отходящими газами, и для перегрева рав камеру сгорания с фонтанирующим слоем Бобочей жидкости, прежде чем она поступит в лее того, в различных вариантах осуществления паровую турбину изобретения, приведенных ранее, вместо горючего сланца или вместе с горючим сланцем можно Подобная модификация представлена на использовать другие виды топлива с низким тепфиг 8, где изображенная электростанция 68 вклюлосодержанием, такие как торф Кроме того, почает теплообменник 69 в виде камеры сгорания с добные топлива с низким теплосодержанием псевдоожиженным слоем 70, которая функциониможно объединять с богатыми серой соединениярует аналогично камере на фиг 7, и устройства 71 ми, такими как богатые серой топлива, в частноКамера сгорания 70 содержит змеевики перегрести, топочное масло с большим содержанием севателя 72, который функционирует аналогично ры, и использовать в настоящем изобретении змеевикам 62 на фиг 7, и змеевики испарителя путем смешения или раздельного добавления 73 Устройство 71 содержит змеевики перегреватоплива в пиролизер, камеру сгорания с фонтанителя 74, которые функционируют аналогично рующим слоем или в псевдоожиженный слой в змеевикам перегревателя 60 на фиг 7, и змеевики различных вариантах осуществления настоящего испарителя 75 Таким образом, змеевики испариизобретения теля 75 и 73 разделены между устройствами 70 и 71 В одной из модификаций все змеевики испаБолее того, при работе пиролизера и камеры рителя могут быть расположены в камере сгорасгорания в различных приведенных выше варианния 70 тах осуществления изобретения образуется меньшее количество газообразных оксидов азота, Газы, покидающие турбину 7, разделяются на поскольку эти системы специальным образом два параллельных потока 76 и 77, ведущих, соотспроектированы Далее, рабочие температуры в ветственно, в камеру сгорания 70 и устройство 71 пиролизере и в камере сгорания значительно ниОтходящие газы в канале 76 служат - для предваже 1000°С, что также способствует снижению корительного нагретого конденсата водяного пара и личества газообразных оксидов азота для испарения части предварительно нагретой воды По завершении испарения, перегрев осущеНаконец, настоящее изобретение наиболее ствляется за счет горячих продуктов горения, поприспособлено для относительно небольших лучаемых в камере сгорания 70 В конце концов электростанций, т е электростанций с мощностью охлажденные отходящие газы и охлажденные до 30МВт Таким образом, в настоящем изобретепродукты горения отфильтровываются и выбрании заявляется эффективный, экономичный и не сываются в атмосферу Хотя на фиг 8 показан загрязняющий окружающую среду способ получепиролизер для получения способных гореть прония электричества в различных районах по всему дуктов, используемых в качестве топлива в камеЗемному шару ре сгорания узла газовой турбины, следует пониХотя в некоторых вариантах осуществления мать, что теплообменник, подобный изобретения, приведенных на рисунках, показано, обозначенному под номером 69, может включатьчто все газы, выходящие из газовой турбины, пося и в другие варианты осуществления настоящеступают в камеру сгорания для псевдоожижения го изобретения, подобные рассмотренным ранее твердого топлива в камере сгорания, в качестве вариантам, которые не содержат пиролизеров альтернативы, лишь часть этих газов может быть использована для получения псевдоожиженного слоя и сжигания топлива в камере сгорания Ос Варианты осуществления настоящего изобретения, в котором используется разделение пото 18 17 46705 ков газов, отходящих из турбины, являются предтуре, оптимальной для поглощения диоксида сепочтительными с точки зрения оптимизации конры, а именно приблизительно при температуре фигурации камеры сгорания в зависимости от ко800 - 840°С, то образование диоксида серы будет личества сжигаемого топлива снижено Более того, если котел-утилизатор Более того, хотя на всех рисунках показана функционирует при указанных температурах, то газовая турбина, в качестве альтернативы, вместо одновременно на низком уровне поддерживается нее может использоваться дизельный генератор, и образование диоксида азота так что может применяться дизельное топливо Далее, в соответствии с настоящим изобретеили, если требуется, тяжелое топливо Кроме тонием, отходы могут использоваться в качестве го, дизельная машина может работать на способматериалов, сжигаемых в камере сгорания, поканых гореть продуктах, получаемых в пиролизере занной на сопровождающих чертежах В этих случаях работу котла-утилизатора можно Преимущества и улучшенные результаты, контролировать таким образом, чтобы он выполпредставленные в виде способа и устройства по нял роль скруббера для мокрой очистки серосонастоящему изобретению становятся понятными держащих соединений Так, если котелиз приведенного выше описания предпочтительутилизатор будет функционировать при темпераного варианта осуществления изобретения 2 \ смесь ДЛЯ псеадашжения ФигЗ Фиг 1 20 Фиг 2 Фиг 4 19 20 46705 к дымовой трубе Фиг.7 Фиг. 6 Фиг.8 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71