Спосіб підвищення коефіцієнта корисної дії установок комбінованого циклу

Спосіб підвищення коефіцієнта корисної дії установок комбінованого циклу, який полягає в збільшенні кількості ступенів генерації пари в паровому циклі, який відрізняється тим, що генерація пари здійснюється підігрівом води до стану, близького до критичної точки, та багатоступеневим дроселюванням підігрітої води, причому кількість ступенів дроселювання перевищує кількість ступенів генерації пари в котельних агрегатах установок комбінованого циклу. (19) (21) a200512581 (22) 26.12.2005 (24) 26.11.2007 (72) ВАССЕРМАН ОЛЕКСАНДР АН АТОЛІЙОВИЧ, UA, ШУТЕНКО МАКСИМ АРУТЮНОВИЧ, UA (73) ВАССЕРМАН ОЛЕКСАНДР АН АТОЛІЙОВИЧ, UA, ШУТЕНКО МАКСИМ АРУТЮНОВИЧ, UA (56) UA 27727, F01K23/10, 16.10.2000 GB 1585596, F01K23/06, 04.03.81 RU 2144994, F02C6/18, 27.01.2000 US 2002059792, F01D17/00, 23.05.2002 3 81044 Поставлена задача вирішується тим, що в способі підвищення коефіцієнта корисної дії установок комбінованого циклу (газопаротурбінних установок) чотири теплообмінника - підігрівач живильної води та три генератора пари замінюються одним підігрівачем води, в якому вода доводиться до стану, близького до критичної точки. Далі вода багатоступенево дроселюється, після кожного ступеня дроселювання частина води перетворюється в пару, яка відділяється від води та прямує на розширення в турбіну (безпосередньо чи після підігріву в пароперегрівачі). Кожна ступень дроселювання потребує лише пароводяний барабан та дросельний клапан, які не є складними пристроями. Втрати від необоротності при генерації пари будуть меншими, ніж в установці прототипі, що веде до зростання термічного ККД парового циклу. Так, у модифікованому циклі сумарний ріст ентропії робочого тіла в процесах підведення теплоти та дроселювання на 5 % менше, ніж сумарний ріст ентропії робочого тіла в процесах підведення теплоти в паровому циклі установки — прототипу. Спосіб здійснюється наступним чином. Живильна вода після конденсатора стискається насосом до 0,2 бар, змішується с насиченої водою, яка відбирається з пароводяного барабану з тиском 1,5 бар, і прямує в підігрівач води, де вода підігрівається до температури 376,3°С за рахунок теплообміну з вихлопними газами ГТУ. Фазового переходу в підігрівачі води не відбувається. Далі вода дроселюється до тиску 150 бар, в результаті чого вона перетворюється в вологу пару зі степеню сухості 0,1927. В пароводяному барабані з тиском 150 бар волога пара розділюється на насичену пару та насичену рідину (воду). Насичена пара прямує у первинний пароперегрівач, де вона підігрівається до температурі 540°С, після чого пара починає розширюватися у турбіні. Насичена вода дроселюється до тиску 100 бар, в пароводяному барабані знову розділюється на насичену пару та насичену воду. Насичена пара прямує у турбіну у ступень з відповідним тиском пари, змішується з парою, що розширювалась у турбіні від тиску 150 бар, та продовжує розширення. Насичена вода прямує у наступну ступень дроселювання, яких всього шість. Кінцевий тиск в цих ступенях дорівнює 150, 100, 50, 20, 6,5, 1,5 бар, відповідні степені сухості після дроселювання 0,193, 0,153, 0,155, 0,130, 0,108, 0,097. При тиску 20 бар насичена пара, отримана при дроселюванні, змішується з парою, яка розширилась в турбіні до того ж тиску, та підігрівається до 540°С в проміжному пароперегрівачі. Далі перегріта пара продовжує розширення в турбіні до тиску 0,05 бар. Після цього пара конденсується та цикл замикається. На діаграмі T,S наведені звичайний паровий цикл (Фіг.1) з трьохступеневої генерацією пари і модифікований згідно запропонованому способу цикл (Фіг.2). Для установки - прототипу відносне зростання термічного ККД парового циклу складає 2,5% (від 4 31,5% до 32,3%) і ефективного ККД установки комбінованого циклу 0,7% (від 57,2% до 57,6%). Зростання ефективного ККД установки комбінованого циклу менш вагоме, ніж термічного ККД парового циклу, тому що в установці комбінованого циклу тільки близько 30% потужності приходиться на ПТУ. Установка з багатоступеневим дроселюванням буде конструктивно простіша за прототип, тому реалізація способу на нових установках приведе до зменшення їхньої будівельної вартості. Термін окупності винаходу буде обумовлений витратами на проектноконструкторські роботи і перебудову виробництва. За рахунок економії палива при експлуатації (2,8 млн. нм 3 природного газу на рік для установки потужністю 263 МВт, тобто 420 тисячі доларів США) цей термін буде менш одного року. Слід відмітити, що вказана економія дорівнює 0,26 % будівельної вартості теплової електростанції на базі установки S107FA. Джерела інформації: 1. Roberta Eldrid, Lynda Kaufinan, Paul Marks. The 7FB: The next evolution of the F gas turbine. - http ://www. gepower.com 2. Steam turbines for reheatcycle. http://www.gepower.com. 5 81044 6