Спосіб комбінованого одержання теплової і електричної енергії і пристрій для його здійснення

1. Спосіб комбінованого одержання теплової й електричної енергії, що включає спалення паливного газу в підігрітому у теплообміннику відпрацьованими продуктами згоряння повітрі, розширення продуктів згоряння в турбіні до тиску нижче атмосферного з приводом у рух компресора і електрогенератора, охолодження в теплообміннику відпрацьованих продуктів згоряння з наступним їхнім стиском у компресорі і одержання електричної енергії від електрогенератора, який відрізняється тим, що додатково одержують теплову енергію для теплофікації за рахунок тепла відпрацьованих продуктів згоряння в двосекційно C2 2 (13) 1 3 71674 4 паливного газу в підігрітому у теплообміннику відни стиснути х у компресорі відпрацьованих продукпрацьованими продуктами згоряння повітрі, розтів згоряння після водогрійного котла на вхід у ширення продуктів згоряння в турбіні до тиску никамеру згоряння через теплообмінник, а частини жче атмосферного з приводом компресора і на охолодження соплових і робочих лопаток турбіелектрогенератора, охолодження в теплообміннини, із викидом в атмосферу забезпечує підвищенку відпрацьованих продуктів згоряння з наступним ня коефіцієнта корисної дії установки по виробниїх стиском у компресорі і викидом в атмосферу, цтву електричної енергії за рахунок зменшення одержання електричної енергії від електровикиду тепла з термодинамічного циклу установки, генератора. покращує екологічні характеристики установки Приведений засіб має такі недоліки: низький шляхом рециркуляції охолоджених продуктів згокоефіцієнт корисної дії одержання електричної ряння в камері згоряння за рахунок зниження теменергії, мала кількість одержуваної для теплофіператури в зоні горіння, забезпечує надійну роботу кації теплової енергії, потребуються великі габариустановки за рахунок охолодження гарячих частин ти повітроприймальних і газовихлопних устроїв. турбіни, покращує масогабаритні характеристики У основу винаходу поставлена задача високовхідного і вихідного пристроїв установки за рахуефективного та екологічно чистого виробництва нок зменшення споживання атмосферного повітря теплової і електричної енергій із використанням і відпрацьованих продуктів згоряння, що викидагазоподібного палива низького тиску для устаноються в атмосферу; спалення паливного газу при вок малих електричних потужностей. тисках нижче атмосферного дозволяє використоПоставлена задача вирішується тим, що засіб вувати газоподібне паливо низького тиску без закомбінованого одержання теплової та електричної стосування спеціальних дотискних паливних компенергії, що включає процеси спалення паливного ресорів, що дозволяє виключити витрати газу в підігрітому у теплообміннику відпрацьовамеханічної роботи на їхній привід, крім того, збіними продуктами згоряння повітрі, розширення льшення об'ємних витрат через установку сприяє продуктів згоряння в турбіні до тиску нижче атмопідвищенню коефіцієнтів корисної дії турбомашин сферного з приводом компресора і електрогенераза рахунок винятку впливу масштабного чинника тора, охолодження в теплообміннику відпрацьовадля установок малих електричних потужностей, а них продуктів згоряння з наступним їхнім стиском у при зниженні тиску в камері згоряння концентрація компресорі і одержання електричної енергії від оксидів азоту в продукта х згоряння зменшується. електрогенератор а; відповідно до винаходу, доНа Фіг.1 подана принципова схема установки, датково одержують теплову енергію для теплофіщо реалізує винахід. кації за рахунок тепла відпрацьованих продуктів На Фіг.2 подане креслення установки для комзгоряння в двохсекційному водогрійному котлі, бінованого виробництва теплової й електричної секції якого встановлені перед і за компресором, енергії теплової потужності 682кВт і електричної після чого здійснюють викид відпрацьованих про400кВт. дуктів згоряння в атмосферу, частина стиснутих у Установка включає регенератор 1, сполучений компресорі відпрацьованих продуктів згоряння по повітрю з клапаном регулювання тиску в камері після водогрійного котла подають на вхід у камеру згоряння 2 і камерою згоряння 3, по газу сполучезгоряння через теплообмінник, частина на охолоній із вихідним пристроєм турбіни 4 і секцією вододження соплових і робочих лопаток турбіни, а загрійного котла низького температурного потенціалишок викидають в атмосферу, спалення паливнолу 5, що сполучена з вхідним пристроєм го газу роблять при тисках нижче атмосферного, компресора 6. Компресор б вихідним патрубком причому тиск у камері згоряння регулюють клапасполучений із секцією водогрійного котла високого ном на вході повітря в установку. температурного потенціалу 7 і через пристрій реДля здійснення даного засобу в установці для циркуляційних клапанів 8 із вхідним пристроєм комбінованого одержання теплової й електричної регенератора по повітряній стороні, охолоджуваенергій, що включає регенератор, камеру згорянними елементами турбіни 4 і пристроєм відводу ня, турбіну, о холодник, компресор, відповідно до продуктів згоряння в атмосферу. Турбіна 4 механівинаходу, перед і за компресором установлені чно сполучена з компресором 6 і через редуктор 9 секції водогрійного котла, при цьому секція водоіз електрогенератором 10. До компресору 6 пригрійного котла за компресором по продуктах зголаштований регульований вхідний направляючий ряння сполучена через трубопровід з атмосферою апарат 11 і протипомпажний клапан 12. і через регенератор із камерою згоряння, а також Засіб роботи цієї установки здійснюється таіз системою охолодження гарячих частин турбіни, ким чином. крім того, у повітроприймальному пристрої встаКомпресором 6 створюється тиск робочого тіновлений регулюючий клапан. ла нижче атмосферного у всіх елементах проточСукупність відмітних ознак засобу дозволяє за ної частини установки від входу в згаданий компрахунок зростання виробітки теплової енергії в ресор і до клапанна регулювання тиску в камері двохсекційному водогрійному котлі збільшити козгоряння 2. Під дією атмосферного тиску повітря ефіцієнт використання тепла палива до 80-85%, а через клапан 2 надходить у вхідний патрубок повісаме, застосування двохсекційного водогрійного тряної сторони регенератора 1, мішається з часкотла дозволяє в одній секції виробляти теплову тиною відпрацьованих продуктів згоряння, нагріенергію більш низького температурного потенціавається в повітряній стороні регенератора 1 і лу, а в іншій секції теплову енергію більш високого надходить в камеру згоряння З, куди через паливні температурного потенціалу, що забезпечує більш форсунки подається паливний газ низького тиску, і гнучке і економічне її використання; подача частиде здійснюється процес спалювання паливного 5 71674 6 газу з утворенням продуктів згоряння. Продукти ється на вхід у камеру згоряння через повітряну згоряння розширюються в турбіні 4 із виробництсторону регенератора, частина на охолодження вом механічної роботи, що затрачається на привід соплових і робочих лопаток турбіни 4. Забезпекомпресора 6 і через редуктор 9 електрогенераточення стійкої роботи компресора здійснюється ра 10. Далі продукти згоряння віддають тепло порегульованим вхідним направляючим апаратом 11 вітрю в газовій стороні регенератора 1 і воді в секі протипомпажним клапаном 12. За допомогою ції водогрійного котла низького температурного електрогенератора 10 механічна робота перетвопотенціалу 5, після чого, охолоджені, надходять на рюється в електричну енергію. Клапаном регулювхід у компресор 6. У компресорі 6 продукти зговання тиску в камері згоряння 2 і зміною витрати ряння стискуються до тиску необхідного для википаливного газу здійснюється зміна електричної і ду в а тмосферу з подоланням гідравлічних опорів теплової потужності установки. секції водогрійного котла високого температурного Використання описаного засобу дозволяє випотенціалу 7, пристрою рециркуляційних клапанів сокоефективно і екологічно чисто виробляти теп8 і газовідвідного пристрою. У процесі стиску відлову й електричну енергію з використанням газобувається перетворення механічної енергії, витраподібного палива низького тиску для установок ченої на привід компресора в теплову енергію помалих електричних потужностей. току продуктів згоряння. Ця теплова енергія Як приклад, на Фіг.2 подане креслення уставикористовується для нагрівання води в секції новки для комбінованого виробництва теплової й водогрійного котла високого температурного потеелектричної енергії теплової потужності 682 кВт і нціалу 7. Частина стиснутих у компресорі відпраелектричної 400кВт. Коефіцієнт корисної дії одерцьованих продуктів згоряння після секції водогрійжання електричної енергії 29,6%. Коефіцієнт виконого котла високого температурного потенціалу 7 ристання тепла палива 80%. через пристрій рециркуляційних клапанів 8 пода Комп’ютерна в ерстка Т. Чепелев а Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ ,МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601