Енергетична установка

Винахід відноситься до теплової енергетики, зокрема до теплоенергетичних установок, І може знайти широке застосування в котлотурбінних агрегатах у випадку використання низькосортового твердого палива. Відома парогазова енергетична установка, яка складається із паротурбінного блоку, який включає котел з основною та виконаною із повітряною рубашкою охолодження, додатковою топками, парову турбіну з генератором, і газотурбінної установки з компресором, газовою турбіною і генератором, при цьому компресор своїм виходом підключений через рубашку о холодження додаткової топки до газової турбіни, а остання своїм виходом під'єднана до додаткової топки котла [1]. Вказана установка характеризується обмежено низьким коефіцієнтом корисної дії, що витікає із техніко-економічних характеристик циклів роботи паротурбінної та газотурбінної установок. Завданням винаходу є підвищення коефіцієнта корисної дії шляхом додаткового виробітку електроенергії. Поставлене завдання досягається тим, що енергетична установка, яка складається із паротурбінного блоку, який включає котел з основною та, виконаною з рубашкою охолодження, додатковою топками, парову турбіну з генератором, і з газотурбінної установки з компресором, газовою турбіною і генератором, при цьому компресор своїм виходом підключений через рубашку додаткової топки до газової турбіни, а остання своїм вихлопом під'єднана до котла, згідно з винаходом, додатково доповнена циклоном, а також, по крайній мірі, одним електрогазодинамічним (ЕГД) генератором, встановленим у кільцевому зазорі між додатковою топкою і повітряною рубашкою охолодження топки, і своїм входом під'єднаним по повітрю через кільцеву повітряну рубашку до виходу компресора, а своїм виходом - до виходу циклона, а виходи останнього підключені відповідно по пилу - до входу ЕГД-генератора, а по повітрю - до газової турбіни. Додаткове доповнення відомої енергетичної установки ЕГД-генератором та циклоном, які органічно включені в технологічну схему газотурбінної установки, дозволяє виробити додаткову кількість електроенергії по ЕГД-методу, тобто шляхом іонізації запиленого високотемпературного газового потоку, який потім (після пилеочистки) обертає також і газову турбіну. Таким чином, вдається підвищити коефіцієнт корисної дії енергетичної установки. Суть винаходу поясняється кресленням (фіг.), на якому зображена принципова схема енергетичної установки. На схемі показані основні блоки енергетичної установки, а також функціональні зв'язки між ними: 1 - основна топка котельного агрегату, 2 додаткова топка; 3 - газова турбіна, 4 - компресор, 5 - електричний генератор, що складають газотурбінну установку (ГТУ). Додаткова топка 2 має основну повітряну рубашку охолодження 6 та додаткову рубашку 7, в якій нагрівається повітря із компресора 4, а також формується пилеповітряна суміш (тобто робоче тіло для генерації електроенергії по методу ЕГД-ефекта). В кільцевому зазорі додаткової рубашки 7 встановлені - сітка 8 з коронуючим електродом, витягуюча сітка-електрод 9 та колектор 10. Сітка 8 та колектор 10 мають виводи назовні додаткової топки 2 - електроди 11, а до сітки 8 підключений високовольтний трансформатор 12, до колектора і сітки підключені опори навантаження 13. В повітряний тракт, що з'єднує газову турбіну З і додаткову топку 2, включений циклон 14, причому пилюка із його виходу по лінії 15 поступає на вхід додаткової рубашки 7, обмеженої гарячою стінкою додаткової топки 2 і основною повітряною рубашкою охолодження 6. По повітрю циклон 14 лінією 16 з'єднаний з газовою турбіною 3. Вихід компресора 4 під'єднаний лінією 17 до основної повітряної рубашки 6, а лінія 18 з'єднує по газу вихід ЕГД-частини із входом циклона 14. Запропонована енергетична установка працює наступним чином. Подріблене тверде паливо низької якості (вугілля) разом із повітрям (окислювачем) поступає в додаткову топку 2 (предтопок), де починається попередній підігрів та горіння, яке продовжується в основній топці котельного агрегату 1. Там генерується пара певних параметрів, яка направляється в парову турбіну для виробництва електроенергії по загальноприйнятій для ТЕС схемі. Повітря, стиснуте в компресорі 4, поступає в основну рубашку о холодження 6 додаткової топки 2, де поступово проходячи по ній нагрівається, а потім поступає в додаткову рубашк у 7. В початковій зоні повітряної рубашки 7 проходить змішування нагрітого повітря із пилом для утворення пилеповітряної суміші. Ця суміш поступає в зону сітки 8 з коронуючими електродами, де проходить утворення позитивно заряджених частинок, які пролітають зону витягуючої сітки 9 та попадають на колектор 10, де накопичується заряд. Тим самим потенціал колектора 19 зростає. Різниця потенціалів між колектором 10 і сіткою 8 по суті є електрорушійною силою ЕГД-генератора. Ця е.р.с. (вірніше напруга) за допомогою електродів 11 підводиться до опору навантаження 13, а її менша частина через високовольтне джерело живлення 12 знову подається через електроди 11 на сітку 8 з коронуючими електродами. Проходячи колектор 10, частинки запиленого потоку втратили свій заряд, а дальше вони вже нейтральні, покидають рубашку 7, і по лінії 18 поступають на тангенціальний вхід циклона 14. Очищене повітря з високим значенням температури поступає на газову турбіну 3, ви хлоп якої іде на інтенсифікацію горіння твердого палива в додатковій топці 2. Пил, що збирається в нижній частині циклона 14, поступає на створення пилеповітряного потоку в р убашці 7. Очи щення пилеповітряного потоку потрібне для того, щоб робоче тіло газової турбіни не мало твердих включень, які б могли пошкодити лопатки турбіни. В енергетичній установці запропонованої конструкції реалізуються три види перетворення енергії: по звичайній схемі з допомогою парової турбіни, генератором, що обертається газовою турбіною, а також по методу ЕГД-генератора. В результаті кількість виробленої електроенергії значно зростає при незначному рості кількості спаленого вугілля, тобто в цій установці підвищується коефіцієнт корисної дії.