Газопарова турбоустановка

Изобретение относится к энергомашиностроению, в частности к газопаровым турбоустановкам электростанций. Известна газопаротурбинная установка, содержащая турбину, камеру сгорания на входе турбины и систему впрыска воды в камеру сгорания [1]. Недостатком данной установки являются значительные энергетические потери в ее камере сгорания на доведение в ней воды до парообразного состояния. Известна также газопаротурбинная установка, содержащая турбину, связанную с ней камеру сгорания газообразного топлива, размещенную на входе турбины, и коллектор отработавших газов, размещенной на ее выходе, парогенератор, связанный с устройством подачи воды и с системой подвода тепла из коллектора отработавших газов, а также устройство перемешивания среды, выходящей из парогенератора, с газообразным топливом перед сжиганием [2]. Недостатками данной установки являются необходимость использования для ее работы легкогорючего топлива и значительные выбросы загрязняющих продуктов в атмосферу. Указанные недостатки устранены в предлагаемое газопаровой турбоустановке, содержащей турбину, связанные с ней камеру сгорания газообразного топлива, размещенную на входе турбины, и коллектор отработавших газов, размещенный на ее выходе, парогенератор, связанный с устройством подачи воды и с системой подвода тепла из коллектора отработавших газов, а также устройство перемешивания среды, выходящей из парогенератора, с газообразным топливом перед сжиганием, за счет того, что на вы ходе коллектора отработавших газов помещено устройство выделения из них чистого газифицированного углерода, выход которого, в свою очередь, связан с устройством перемешивания среды, выходящей из парогенератора, с газообразным топливом. Такое выполнение установки позволяет преобразовать отбираемый из коллектора отработавших газов углерод и часть получаемого в парогенераторе пара в водород и моноокись углерода, которые, поступая в горючую смесь, улучшают ее горючие свойства, что в значительной мере позволяет снизить требования к качеству газообразного топлива и уменьшает выбросы вредных веществ в атмосферу. На чертеже (фиг.) приведен общий вид предлагаемой газопаровой установки. Газопаровая установка состоит из корпуса 1 с подводящим 2 и отводящим 3 патрубками, турбины с рабочим 4 и компрессорным 5 колесами, камеры сгорания 6 с размещенными в ней горелками 7. С отводящим патрубком посредством трубопровода 8 связано устройство перегрева пара 9, выход которого в свою очередь посредством трубопровода 10 связан с парогенератором 11 с устройством выделения газифицированного углерода из отработавших газов. Корпус устройства перегрева пара 9 образует камеру 12 для пропускания отработавших газов, вн утри которой помещен змеевик 13, вход которого связан посредством трубопровода 14 с парогенератором 11 с устройством выделения газифицированного углерода из отработавших газов, а вы ход - посредством трубопровода 15 с частью горелок 7, помещенных в камере сгорания 6. Парогенератор 11 с устройством выделения газифицированного углерода из отработавших газов снабжен, в свою очередь, трубопроводом 16 для подвода воды и трубопроводом 17 для отвода газифицированного углерода к части горелок 7, помещенных в камере сгорания 6, и патрубком 18 для удаления оставшейся фракции отработавших газов в атмосферу. Трубопровод 17 снабжен также подводящим патрубком 19, связанным с дополнительным источником газифицированного углерода (на чертеже не показан). Остальная часть горелок 7, расположенных в камере сгорания 6, связана с трубопроводом 20, служащим для подачи газообразного топлива. Газопаровая установка работает следующим образом. На горелки 7 камеры сгорания 6, посредством трубопровода 20 подается топливо, а через подводящий патрубок 2 - воздух. Топливо, сгорая, приводит во вращение турбину за счет создания усилия на ее рабочем колесе 4 и прогревает камеру до рабочей температуры 800°C. Отработавшие газы, нагретые до высокой температуры, через отводящий патрубок 3, трубопровод 8, устройство перегрева пара 9, трубопровод 10 поступает в парогенератор 11 с устройством выделения газифицированного углерода. Одновременно в парогенератор 11 через трубопровод 16 подается вода. Нагретые отработавшие газы превращают воду в пар, и, одновременно, резко охлаждаются, что приводит к отделению от этих газов газифицированного углерода. Пар, образованный в парогенераторе 11, через трубопровод 14 поступает в змеевик 13 устройства перегрева пара 9. В связи с более высокой температурой отработавших газов в камере 12 устройства перегрева отработавших газов 9, чем в парогенераторе 11, пар в змеевике 13 приобретает дополнительную порцию тепла, после чего поступает по трубопроводу 15 через определенную часть горелок 7 в камеру сгорания 6. Одновременно полученный в парогенераторе 11 газифицированный углерод, проходя по трубопроводу 17, где он смешивается с поступающей по патрубку 19 дополнительной порцией газифицированного углерода, также поступает через часть горелок 7 в камеру сгорания 6, а оставшаяся фракция отработавших газов удаляется через патрубок 18. Благодаря турбулентному потоку, вызываемому различным углом наклона горелок и тяге, из-за работы компрессорного колеса 5 турбины, происходит перемешивание поступающих потоков углерода и перегретого пара, в связи с чем имеет место химическая реакция Полученный таким образом синтез-газ, представляющий собой смесь водорода и окиси углерода, участвует вместе с основным топливом в процессе горения в камере сгорания 6, что повышает горючие свойства подаваемого в эту камеру топлива, а отбор углерода из отработавших газов, осуществляемый в парогенераторе 11, позволяет значительно снизить их отрицательное воздействие на окружающую среду.