Спосіб утилізації теплоти відпрацьованої газопарової суміші в газотурбінній установці

Спосіб утилізації тепла відпрацьованої газопарової суміші в газопаротурбінній установці, що включає процеси випаровування низькокиплячого робочого тіла при високому тиску шляхом підведенням тепла від відпрацьованої газопарової суміші, розширення пари низькокиплячого робочого тіла високого тиску з виконанням роботи та конденсації водяної пари з охолодженої відпрацьованої газопарової суміші при безпосередньому контакті газопарової суміші з охолодженою водою, який відрізняється тим, що воду охолоджують шляхом відведенням тепла до низькокиплячого робочого тіла, яке випаровують при низькому тиску, а пару низькокиплячого робочого тіла стискають, витрачаючи роботу пари низькокиплячого робочого тіла високого тиску. Винахід відноситься до галузі турбомашинобудування, зокрема до газопаротурбінних установок. Відомий спосіб утилізації теплоти відпрацьованої газопарової суміші в газопаротурбінній установці, що включає процеси відводу теплоти від відпрацьованої газопарової суміші на виробництво водяної пари, конденсації водяної пари з охолодженої відпрацьованої газопарової суміші при безпосередньому контакті газопарової суміші з охолоджуючою водою [патент на винахід №93007304 UA F02С6/18 від 30.06.97, Бюл. №3, 1997]. Недоліком існуючого способу є значні витрати охолоджуючої води на конденсацію водяної пари з охолодженої відпрацьованої газопарової суміші, температура якої після відводу від неї теплоти на виробництво водяної пари досить висока і становить 160...200°С. Прототипом винаходу є спосіб утилізації теплоти відпрацьованої газопарової суміші в газопаротурбінній установці, що включає процеси випаровування низькокиплячого робочого тіла при високому тиску підводом теплоти від відпрацьованої газопарової суміші, розширення пари низькокиплячого робочого тіла високого тиску з виконанням роботи та конденсації водяної пари з охолодженої відпрацьованої газопарової суміші при безпосередньому контакті газопарової суміші з охолоджуючою водою [Комплексне використання утилізаційних енергоустановок на КС для підвищення ефективності ГПА /Б.Д. Білека, С.П. Васильєв, В.М. Клименко, В.М. Коломєєв, B.I. Ізбаш, Д.А. Костенко, В.А. Кривуця //Нафтова і газова промисловість. -2001. -№4 -С.40-43]. Недоліком існуючого способу є значні витрати охолоджуючої води на конденсацію водяної пари з охолодженої відпрацьованої газопарової суміші, оскільки теплота від охолоджуючої води, в свою чергу, відводиться до зовнішнього охолоджуючого середовища, наприклад повітря, й вода не може бути охолоджена до температури нижче, ніж температура повітря. Висока ж температура охолоджуючої води вимагає значних її витрат. В основу винаходу поставлено задачу скорочення витрати охолоджуючої води на конденсацію водяної пари з охолодженої відпрацьованої газопарової суміші за рахунок зниження температури охолоджуючої води. (19) UA (11) 71359 (13) C2 (21) 20031212271 (22) 24.12.2003 (24) 16.01.2006 (46) 16.01.2006, Бюл. № 1, 2006 р. (72) Білека Борис Дмитрович, Дикий Микола Олександрович, Коломєєв Валентин Миколайлович, Ізбаш Віктор Іванович, Кривуця Віль Андрійович, Радченко Микола Іванович, Сирота Олександр Архипович (73) МИКОЛАЇВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ГУМАНІТАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ПЕТРА МОГИЛИ (56) Білека Б.Д. Комплексне використання утилізаційних енергоустановок на КС для підвищення ефективності ГПА, Нафтова і газова промисловість, 2001, №4 3 71359 4 Для вирішення цієї задачі у способі утилізації пароводяному котлі 4 на виробництво теплоти відпрацьованої газопарової суміші в енергетичної пари, яка упорскується в камеру згогазопаротурбінній установці, що включає процеси ряння 2, а потім в утилізаційному контурі на низьвипаровування низькокиплячого робочого тіла при кокиплячому робочому тілі на випаровування високому тиску підводом теплоти від низькокиплячого робочого тіла у випарнику 5 при відпрацьованої газопарової суміші, розширення високому тиску, а потім у випарнику 7 при низькопари низькокиплячого робочого тіла високого тиску му тиску. Утворену у випарнику-охолоджувачі 7 з виконанням роботи та конденсації водяної пари з води пару низькокиплячого робочого тіла низького охолодженої відпрацьованої газопарової суміші тиску стискають у струминному компресорі 6, витпри безпосередньому контакті газопарової суміші з рачаючи роботу пари низькокиплячого робочого охолодженою водою, воду охолоджують відводом тіла високого тиску, яка утворюється у випарнику теплоти до низькокиплячого робочого тіла, яке 5, і конденсують відводом теплоти в конденсаторі випаровують при низькому тиску, а пару низькоки8 низькокиплячого робочого тіла. Отриманий в плячого робочого тіла стискають, витрачаючи роконденсаторі 8 конденсат низькокиплячого робоботу пари низькокиплячого робочого тіла високого чого тіла ділять на два потоки, один із яких після тиску. зниження тиску і відповідно температури у дроЗавдяки використанню роботи пари низькокисельному клапані 9 випаровують у випарникуплячого робочого тіла високого тиску на стискання охолоджувачі 7 води при низькому тиску, а другий пари низького тиску стає можливим випаровувати після підвищення тиску в насосі 10 випаровують у низькокипляче робоче тіло при низьких тиску і випарнику 5 при високому тиску. Конденсація відповідно температурі, значно нижчих від темпеводяної пари з охолодженої відпрацьованої ратури зовнішнього охолоджуючого середовища, газопарової суміші здійснюється в контактному наприклад повітря, а отже й охолоджувати воду до конденсаторі 11 при безпосередньому контакті температури нижче, ніж температура повітря, і в газопарової суміші з охолоджуючою водою. Конрезультаті скоротити витрати охолоджуючої води денсат разом із охолоджуючою водою на конденсацію водяної пари з охолодженої накопичується у збірнику 14, після якого їх суміш відпрацьованої газопарової суміші. ділиться на два потоки, один із яких На фіг. зображено схему газопаротурбінної усохолоджується у випарнику - охолоджувачі 7 і тановки, в якій реалізується запропонований подається насосом 12 охолоджуючої води в конспосіб утилізації теплоти відпрацьованої тактний конденсатор 11, а другий нагнітається газопарової суміші. конденсатним насосом 13 в утилізаційний паровоУстановка на фіг. складається з компресора 1, дяний котел 4. Завдяки використанню роботи пари камери згоряння 2, турбіни 3, утилізаційного паронизькокиплячого робочого тіла високого тиску, водяного котла 4, утилізаційного контуру на низьутвореної у випарнику 5, на стискання пари низькокиплячому робочому тілі, який включає випарник кого тиску струминним компресором 6 стає мож5 низькокиплячого робочого тіла при високому ливим випаровувати у випарнику 7 низькокипляче тиску, струминний компресор 6, випарник низькоробоче тіло при низьких тиску і відповідно киплячого робочого тіла при низькому тиску - охотемпературі, значно нижчих від температури лоджувач води 7, конденсатор 8 низькокиплячого зовнішнього охолоджуючого середовища, наприкробочого тіла, дросельний клапан 9, насос низьколад повітря, а отже й охолоджувати воду до темкиплячого робочого тіла 10, а також контактного ператури нижче, ніж температура повітря, і в конденсатора 11 пари з газопарової суміші, насоса результаті скоротити витрати охолоджуючої води 12 охолоджуючої води, конденсатного насоса 13 на конденсацію водяної пари з охолодженої для утилізаційного пароводяного котла 4, збірника відпрацьованої газопарової суміші в контактному 14 конденсату пари газопарової суміші та конденсаторі 11. охолоджуючої води. Розрахунки показують, що при температурах Спосіб утилізації теплоти відпрацьованої газопарової суміші після пароводяного котла газопарової суміші в газопаротурбінній установці 170°С, кипіння низькокиплячого робочого тіла у на фіг. здійснюється таким чином. випарниках низького і високого тиску відповідно Газопарова суміш, яка утворюється в камері 10°С і 120°С, конденсації низькокиплячого робочозгоряння 2 в результаті змішування стисненого в го 40°С коефіцієнт ежекції струминного компресокомпресорі 1 повітря, продуктів згоряння вуглера становить 0,25, що забезпечує скорочення витводного палива та енергетичної пари, рати охолоджуючої води на конденсацію водяної упорскуваної в камеру згоряння 2, розширюється в пари з охолодженої відпрацьованої газопарової турбіні 3. Теплота відпрацьованої в турбіні 3 суміші в контактному конденсаторі на 30%. Як газопарової суміші використовується спочатку в низькокипляче робоче тіло застосовували н-бутан. 5 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 71359 6 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