Установка для комбінованого вироблення теплової та електричної енергії

Установка для комбінованого вироблення теплової та електричної енергії, яка містить компресор, камеру спалення, газову турбіну з електрогенератором, котел-утилізатор, встановлений після газової турбіни, систему трубопроводів і газоходів, 3 16866 4 Відомі когенераційні установки на базі газопокотел-утилізатор, встановлений після газової турршневих двигунів (ГПД) з котлами-утилізаторами, біни, систему трубопроводів і газоходів, теплофіякі застосовуються в котельнях малої й частково каційне обладнання, систему автоматики і регулюсередньої потужності [5-7]. вання, згідно корисної моделі, установка Недоліком цих установок є обмеженість їх пододатково містить регенератор, з'єднаний додаттужнісного ряду й незадовільні екологічні характековим газоходом з газовою турбіною і повітропрористики (великі викиди NOx і CO (до 500 мг на куводом з камерою згоряння, газоводяний теплооббічний метр продуктів спалення)), що обмежує їх мінник для гарячого водопостачання, з'єднаний використання в густо заселених місцевостях і кудодатковими газоходами з регенератором й котрортних зонах, недостатня теплова потужність, що лом-утилізатором, систему регулювання розподілу викликає необхідність для теплозабезпечення допродуктів спалення, при чому компресор, виконадатково використовувати теплофікаційні котли, ний водоохолоджуємим, з'єднаний по воді трубопчасто з незадовільною ефективністю і перевитрароводом з теплообмінником для гарячого водопотою палива. стачання. Відома когенераційна установка на базі газоРегенератор необхідний для підвищення ккд турбінного двигуна з котлом-утилізатором, обрана ГТУ в літній період роботи. за прототип, яка застосовується в котельнях сереГазоводяний теплообмінник необхідний для дньої й підвищеної потужності комунальних і прозабезпечення цілорічного гарячого водопостачанмислових підприємств [8]. У цій установці газотурня. бінний двигун працює по простому циклу. Із ГТУ Додаткові газоходи із шиберами та трубопропродукти спалення подають в котел-утилізатор, води необхідні для з'єднання елементів установки. після чого вони поступають в димар. Ці установки Система регулювання розподілу продуктів задовольняють широкий діапазон теплових та спалення необхідна для регулювання розподілу електричних навантажень комунальних енергетипродуктів спалення між регенератором і котломчних та промислових підприємств. Теплова потужутилізатором. ність когенераційної установки на базі ГТУ значно Виконання компресора водоохолоджуємим є більша, ніж установки на базі ГПД і для комунальнеобхідним для зменшення механічної енергії на них підприємств її нарощення принципово не обйого привід і забезпечення високої ступені регенемежене. Установки на базі ГТУ мають відносно рації улітку. низькі шкідливі викиди (викиди NOx і CO в багаЗ'єднання системи охолодження компресора з тьох випадках значно менше 25-50мг/м3 продуктів газоводяним теплообмінником необхідно для виспалення) і не становлять екологічної проблеми. користання теплоти охолодження компресора в Принциповим недоліком цих установок є несистемі гарячого водопостачання. вирішеність проблеми круглорічної роботи газової Суть корисної моделі пояснюється креслентурбіни в номінальному режимі, що пов'язано із ням, на якому зображена принципова схема засезонністю споживання теплової енергії. У літній пропонованої установки для комбінованого виробперіод непотрібну теплову енергію доводиться лення теплової та електричної енергії. скидати в повітря, що призводить до підвищеного Установка містить ГТУ, яка складається з вотеплового забруднення оточуючого середовища, а доохолоджуємого компресора 1 з ступенями й використання установки з ГТУ, працюючою по теплообмінниками (на кресленні показаний двоспростому циклу, тільки як електрогенеруючої є тупеневий водоохолоджуємий компресор; число недостатньо ефективним. Це змушує комунальні ступенів може бути більшим), камери спалення 2, підприємства обирати потужність когенераційної газової турбіни 3 з електрогенератором 4, регенеустановки, виходячи тільки з теплової потужності, ратор 5, котел-утилізатор 6, газоводяний теплообнеобхідної для гарячого водопостачання, яке є мінник для гарячого водопостачання 7, живильний практично постійним круглий рік. Це забезпечує насос 8, газоходи із шиберами 9, 10, 11, 12, 13, 14, найбільш прийнятні строки окупності установки. 15. На кресленні також умовно показаний спожиАле це знижує ефективність використання когеневач теплової енергії (опалення) 16. раційних технологій, бо саме взимку, коли найПрацює установка, у залежності від сезону, більш висока потреба в тепловій енергії, найбільш наступним чином. Узимку, коли збільшується сповисока ефективність використання цих технологій, живання теплової енергії, закривають шибери 9, пов'язаних з економією палива на виробництво 11 12, 13. Відкритими залишаються шибери 10, 14, теплової енергії. 15. В корисної моделі поставлено задачу удоскоВисокотемпературні викидні гази з газової туналення когенераційної установки на базі ГТУ з рбіни 3 спрямовують в котел-утилізатор 6. У котелкотлом-утилізатором для комбінованого виробутилізатор живильним насосом 8 подають зворотлення теплової та електричної енергії в комунальну воду з теплової мережі. Цільовий теплоносій них теплофікаційних підприємствах шляхом вве(пару чи гарячу воду) після котла-утилізатора надення в схему установки додаткових устроїв з правляють споживачу теплової енергії 16 (опаленметою підвищення ефективності когенераційної ня). Скидні гази, які після котла-утилізатора 6 ще установки, зв'язаною із сезонністю теплопостачанмають достатній тепловий потенціал, направляють ня. в газоводяний теплообмінник 7 для гарячого водоПоставлена задача вирішується тим, що устапостачання, в який подають воду із системи охоновка для комбінованого вироблення теплової та лодження компресора 1. Гарячу воду з теплообелектричної енергії, яка містить компресор, камеру мінника 7 направляють в мережу гарячого спалення, газову турбіну з електрогенератором, 5 16866 6 водопостачання (ГВП), а охолоджені в теплообтоспроможними як базові електрогенеруючі машиміннику гази спрямовують в димар. ни в порівнянні з існуючими базовими ТЕЦ і конУлітку, коли потреби у теплоенергії обмежуденсаційними електростанціями (ккд 32-35%). ються тільки гарячим водопостачанням, потік проСезонна робота регенератора і котладуктів спалення з ГТУ спрямовують інакше. Закриутилізатора мало відбивається на строках окупновають шибери 10, 14, 15. Відкритими залишаються сті когенераційних установок, оскільки основну шибери 9, 11, 12, 13. Високотемпературні гази з долю в інвестиціях в когенераційні установки ГТУ направляють в регенератор 5, куди направскладає вартість ГТУ. ляють стисле повітря після компресора 1. В регеВикористання запропонованої корисної моделі нераторі відбувається підогрів стислого повітря за буде сприяти поширенню когенераційних технолорахунок теплоти скидних газів із ГТУ, після чого гій, які сьогодні є найбільш прогресивними техногаряче повітря направляють в камеру спалення 2. логіями в теплоенергетиці. Таким чином відбувається перетворення простого Джерела інформації циклу ГТУ на регенеративний. Оскільки компресор 1. Рыжкин В.Я.. Тепловые электрические ставодоохолоджуємий і температура стислого повітнции. М.: "Энергия", 1967. ря, яке подають в регенератор, низька, ступінь 2. Канаев А.А., Корнеев М.И.. Парогазовые регенерації обмежується тільки необхідністю досустановки. Л.: "Машиностроение", 1974. татності теплового потенціалу скидних газів з ре3. Степанов Р.И.. Котлы с предвключенными генератора для забезпечення гарячого водопостагазовыми турбинами. -"Теплоэнергетика", 1995, чання і є достатньою для забезпечення зростання №4, с.41-43. ефективності ГТУ. 4. Арсеньев Л.В., Тырышкин П.Г. КомбинироСкидні гази з регенератора подають в газовованные установки с газовыми турбинами. Л.: "Мадяний теплообмінник 7 для підігріву води, яка посшиностроение", Ленинградское отделение, 1982. тупає з системи водоохолодження компресора, 5. Каталог ООО "Налим", г.Севастополь, Укпісля чого направляють в димар. раина. Безумовно, когенераційні установки найбільш 6. Когенерационные установки (для комбиниефективні узимку, коли значна кількість палива в рованного производства электрической энергии и теплоенергетиці витрачається на одержання тептепла). Каталог АООТ "Первомайскдизельмаш", г. лової енергії. Влітку їх ефективність значно падає, Первомайск, Украина. що відбивається на строках окупності цих устано7. Мини-теплоэлектростанции DEUTZ. "Автовок. Але цього можна запобігти при умові, якщо моторс", Генеральное представительство АО влітку когенераційні установки будуть розглядати"DEUTZ" (Германия) в Украине, г. Киев. ся як електрогенеруючі з постачанням електрое8. ГТЭС когенерационного цикла (теплофиканергії в електричну мережу. Використання влітку ционные). Каталог газотурбинного оборудования. регенераційного циклу дозволяє підвищити елект"Газотурбинные технологии", 2005г., Россия. ричний ккд ГТУ до 38-42%, що робить їх конкурен Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601