Комбінована парогазова установка

Парогазова установка, що містить газотурбінну установку (ГТУ), утилізатор, в газоході якого розташовані поверхні нагрівання водяного парогенератора, парову турбіну з електрогенератором, деаератор, конденсатор водяної пари, конденсат з якої подається в деаератор, теплофікаційне та допоміжне теплотехнічне устаткування, яка відрізняється тим, що парогазова установка додатково 3 вої турбіни [5,6]. ПГУ цього типу прийнята за прототип. Термодинамічна ефективність ПГУ з котломутилізатором вище ефективності наведених аналогів. Недоліком прототипу, властивим також і аналогам, є висока температура вихідних газів (130-150°С), що призводить до теплового забруднення навколишнього середовища і є ще не використаним джерелом підвищення ефективності та потужності установки. В основу корисної моделі поставлено завдання удосконалення технології вироблення теплової та електричної енергії з метою зменшення витрати палива на вироблення енергії, зменшення негативного впливу парогазової установки на навколишнє середовище і поліпшення її економічних показників шляхом використання установкою теплоти викидних газів для додаткового отримання електричної енергії і покращення її теплової схеми. Поставлене завдання вирішується тим, що парогазова установка, що містить газотурбінну установку (ГТУ), утилізатор, в газоході якого розташовані поверхні нагрівання водяного парогенератора, парову турбіну з електрогенератором, деаератор, конденсатор водяної пари, конденсат з якої подається в деаератор, теплофікаційне та допоміжне теплотехнічне устаткування, згідно корисної моделі, парогазова установка додатково містить утилізаційну енергетичну установку з низькокиплячим робочим тілом (НРТ), яка містить парогенератор НРТ, поверхні нагріву якого розташовані в газоході утилізатора після водопарових поверхонь нагріву по ходу димових газів, парову турбіну на НРТ з електрогенератором, живильний насос НРТ, конденсатор НРТ, який охолоджується конденсатом з конденсатора водяної пари перед подачею його в деаератор, а діапазон потужностей утилізаційної установки обмежений мінімальною потужністю, що компенсує втрату потужності ГТУ внаслідок підвищення протитиску за газовою турбіною, обумовлену газодинамічним опором парогенератора НРТ, та максимальною потужністю, що визначається температурним перепадом димових газів між входом в парогенератор НРТ і викидом. Енергетична установка з НРТ у складі схеми парогазової установки необхідна для використання теплоти димових газів, які в прототипі викидають в оточуюче середовище, з метою додаткового отримання електроенергії. Парогенератор НРТ необхідний для виробництва пари і підвищення теплового потенціалу НРТ перед паровою турбіною НРТ. Розміщення поверхонь нагріву парогенератора НРТ в газоході утилізатора парогазової установки після водопарових поверхонь нагріву по ходу димових газів необхідне, оскільки саме теплота димових газів, що викидаються в прототипі, в корисній моделі використовується для отримання додаткової електроенергії. Парова турбіна на НРТ з електрогенератором необхідна для перетворення теплового потенціалу НРТ в механічну роботу, яку потім за допомогою електрогенератора перетворюють на електричну енергію. 56568 4 Конденсатор НРТ необхідний для конденсації відпрацьованої в турбіні пари НРТ. Охолодження конденсатора НРТ конденсатом з конденсатора водяної пари з послідуючою подачею його в деаератор необхідне для використання в водопаровому циклі теплоти конденсації пари НРТ, що підвищує ефективність установки. Живильний насос НРТ необхідний для підвищення тиску НРТ після конденсатора і забезпечення циркуляції НРТ в робочому тракті. Визначення діапазону можливих потужностей установки з НРТ необхідне, бо саме в цьому діапазоні методами техніко-економічного аналізу провадиться пошук оптимального значення потужності установки. Мінімальна межа в діапазоні потужностей не може бути меншою за втрату потужності ГТУ внаслідок підвищення протитиску за газовою турбіною через розміщення в газоході додаткових поверхонь нагріву НРТ, бо це буде означати зменшення потужності запропонованої комбінованої парогазової установки порівняно з прототипом. Максимальна можлива потужність установки з НРТ, яка визначає верхню межу діапазону потужності установки, при заданому тиску в конденсаторі НРТ природно визначається перепадом температур продуктів спалення на парогенераторі НРТ, бо від цього перепаду залежатиме кількість теплоти, якапідводиться від продуктів спалення в термодинамічному циклі НРТ. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображена принципова схема запропонованої комбінованої парогазової установки. Установка містить ГТУ 1 з електрогенератором 2, утилізатор 3, в газоході якого містяться поверхні нагрівання водяного парогенератора 4 і парогенератора НРТ 5, парову силову чи теплофікаційну турбіну 6 з електрогенератором 7, в доларовий конденсатор 8, конденсатний насос 9, деаератор 10, водяний живильний насос 11, турбіну з НРТ 12 з електрогенератором 13, конденсатор НРТ 14, живильний насос НРТ 15. Працює установка наступним чином. Працююча на газоподібному чи рідинному паливі ГТУ 1 з електрогенератором 2 виробляє товарну електроенергію, а продукти вихлопу ГТУ з температурою 450-500°С скидають в утилізатор 3, де в поверхнях нагріву парогенератора 4 внаслідок теплообміну з продуктами скиду з ГТУ виробляється високопотенційна пара, яку спрямовують в парову турбіну 6 з електрогенератором 7 для вироблення додаткової електроенергії і теплової енергії, якщо парова турбіна є теплофікаційною. Відпрацьовану пару з турбіни спрямовують в водопаровий конденсатор 8, конденсат з якого конденсатним насосом 9 подають як охолоджувач на охолодження конденсатора НРТ, де водяний конденсат збільшує свій тепловий потенціал за рахунок теплоти конденсації пари НРТ, після чого його подають в деаератор 10. Попередній підігрів конденсату призводить до зменшення затрати теплоти в деаераторі і підвищення ефективності установки. З деаератора вода живильним насосом 11 подають в водяний парогенератор 4. 5 56568 Димові гази після поверхонь парогенератора 4 з температурою 130-150°С вступають в контакт з поверхнями нагріву парогенератора НРТ 5, після чого, охолоджені до температури близько 60°С, викидаються в оточуюче середовище. Пару низькокиплячої рідини з парогенератора 5 спрямовують в турбіну НРТ 12 з електрогенератором 13 для вироблення додаткової електроенергії. При рівні температури викидних газів перед парогенератором НРТ близько 130°С в циклі з НРТ можна додатково отримати від 7 до 15% електроенергії від використаної теплоти. Після парової турбіни НРТ відпрацьовану пару низькокиплячої рідини спрямовують в конденсатор НРТ, в якому пара конденсується, віддаючи теплоту конденсації охолоджувачу конденсатора НРТ, в якості якого використовують водяний конденсат з конденсатора 8. Використання теплового потенціалу скидних димових газів в додатковому термодинамічному циклі з НРТ призводить до заощадження дефіцитного палива, що обумовлює позитивний економічний ефект при прогресуючому зростанні цін на природний газ і рідинне паливо. Крім того, застосування комбінованої схеми парогазової установки з використанням циклу з НРТ сприяє покращенню Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 екологічних показників установки внаслідок зменшення теплового забруднення навколишнього середовища і викиду парникових газів на одиницю виробляємої установкою електричної потужності. ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ 1. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. М.: «Энергия», 1967. 2. Канаев А.А., Корнеев М.И. Парогазовые установки. Л.: «Машиностроение», 1974, С.240. 3. Степанов Р.И. Котлы с предвключенными газовыми турбинами. - "Теплоэнергетика", 1995, №4, с.41-43. 4. Арсеньев Л.В., Тырышкин П.Г. Комбинированные установки с газовыми турбинами. Л.: «Машиностроение», Ленинградское отделение, 1982. 5. Вопросы выбора оптимального типа газотурбинных установок в составе ГТУ-ТЭЦ. / В.И. Ногин, Э.И. Тажиев, С.Н. Дорофеев и др. // Энергосбережение и водоподготовка. - 1997 - №2 - с.8011. 6. Выбор оптимальных решений отпуска теплоты на газотурбинных ТЭЦ. / С.В. Цанаев, В.Д. Буров, С.Н. Дорофеев и др. // Вестник МЭИ. - 1998 - №1. - с.19-23. Підписне Тираж 23 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