Парогазотурбінна установка складного відкритого циклу

Парогазотурбинная установка сложного открытого цикла, содержащая компрессор низкого давления, контактный теплообменник промежуточного охлаждения ьоздуха, компрессор высокого давления, камеру сгорания, турбины высокого, среднего и низкого давления с приводным энергоблоком, например, с электрогенератором, котел-утилизатор, систему очистки и подачи воды, нагнетающий насос, причем котел-утилизатор с помощью газопровода подсоединен к турбине низкого давления, а с помощью паро Изобретение относится к области энергетики, в частности к газотурбинным энергетическим установкам с впрыском воды или пара в рабочий тракт. Известна парогазотурбинная установка, в которой водяной перегретый пар, полученный в парогенераторе, утилизирующем теплоту выхлопных газов, вводится а воздушный поток в кольцевых полостях вокруг провода к камере сгорания, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена контактным конденсатором-сепаратором с выхлопными патрубками, скруббером-охладителем, перекачивающим насосом, системой подпитки водой, дополнительно газопроводом и водопроводами, причем контактный конденсатор связан газопроводом с котлом-утилизатором, система очистки и подачи воды через нагнетающий насос соединена водопроводами параллельно с котлом-утилизатором и контактным теплообменником промежуточного охлаждения воздуха, выход из контактного конденсатора-сепаратора соединен водопроводом со входом в скруббер-охладитель, а выход из последнего через перекачивающий насос соединен водопроводами параллельно с контактным конденсатором-сепаратором и системой очистки и подачи воды, а система подпитки водой подключена ко входу в перекачивающий насос. камеры сгорания (Cheng D.Y.Regeneratlve Parallel Compound Dual-Fluid Heat Engine. Patent USA No. 4248039, Feb. 9, 1981). Подача .пара воды вместе с воздухом в камеру сгорания приводит к резкому (на 50%) снижению содержания оксида азота в выхлопных газах. Увеличение массы рабочего тела на турбине и его теплоемкости приводит к возрастанию мощности установки. Недостатком известной конструкции является от С > СО ю о 17390 сутствие устройства для регенерации воды из выхлопных газов. Наиболее близким техническим решением по назначению, технической сущности и достигнутому результату является парога- 5 зотурбинная установка сложного открытого цикла, выбранная в качестве прототипа, содержащая компрессор низкого давления, прямоточный испарительный контактный теплообменник промежуточного охлажде- 10 ния воздуха с впрыском воды, компрессор высокого давления, камеру сгорания, отдельные турбины высокого, среднего и низкого давления, причем последняя с приводным энергоблоком, например, сэлек- 15 трогенератором, котел-утилизатор, в котором тепло выхлопных газов используется для получения перегретого водяного пара, причем последний направляется в камеру сгорания и подмешивается к газу перед тур- 20 бинами высокого, среднего и низкого давления, а также системы очистки и подачи воды в котел-утилизатор (Такая, Ясун. Характеристики встроенной парогазовой установки на базе ГТУ с промподогревом//Современное 25 машиностроение. Сер. А. № 4,1989, с. 11-26). Недостатком известного устройства является отсутствие агрегата для регенерации воды из выхлопных газов, что при общем расходе воды в известном устройстве, рав- 30 ном 100 кг/с, создает проблему питания устройства водой и ее подготовки (очистки), учитывая круглосуточный режим работы парогазотурбинной установки. В основу изобретения поставлена зада- 35 ча усовершенствования парогазотурбинной установки сложного открытого цикла, в которой путем конденсации из выхлопных газов обеспечивается возврат использованной воды и тем самым снимается проблема пита- 40 ния установки водой. При этом появляется возможность извлечения из выхлопных газов вредных продуктов сгорания путем контактной конденсации пара из выхлопных газов дополнительно к уменьшению вред- 45 ных выбросов за счет подачи водяного пара в камеру сгорания. Поставленная задача решается тем, что парогазотурбинная установка сложного открытого цикла, содержащая компрессор 50 низкого давления, контактный теплообменник промежуточного охлаждения воздуха, компрессор высокого давления, камеру сгорания, турбины высокого, среднего и низкого давления с приводным энергоблоком, 55 например,, с электрогенератором, систему очистки и подачи воды, котел-утилизатор, нагнетающий насос, причем котел-утилизатор с помощью газопровода подсоединен к турбине низкого давления, а с помощью па ропровода к камере сгорания, согласно изобретению снабжена контактным конденсатором-сепаратором с выхлопными патрубками, скруббером охладителем, перекачивающим насосом, системой подпитки водой,дополнительно газопроводом и водопроводами, причем контактный конденсатор-сепаратор связан газопроводом с котлом-утилизатором, система очистки и подачи воды через нагнетающий насос соединена водопроводами параллельно с котлом-утилизатором и контактным теплообменником промежуточного охлаждения воздуха, выход из контактного конденсатора-сепаратора соединен водопроводом со входом в скруббер-охладитель, а выход из последнего через перекачивающий насос соединен водопроводами параллельно с контактным конденсатором-сепаратором и системой очистки и подачи воды, а система подпитки водой подключена ко входу в перекачивающий насос. В контактном конденсаторе-сепараторе производится выделение жидкости из выхлопных газов и сбор ее, затем в скруббереохладителе происходит дальнейшее охлаждение этой воды, откуда вода поступает на питание контактного теплообменника промежуточного охлаждения, котла-утилизатора и контактного конденсатора-сепаратора. Поскольку в этой воде имеются примеси вредных продуктов сгорания для их извлечения введена система очистки воды, а так как всю воду из выхлопных газов извлечь невозможно, необходима система подпитки установки водой. Сущность изобретения поясняется схемой парогазотурбинной установки сложного открытого цикла, представленной на чертеже. Парогазотурбинная установка содержит расположенные последовательно по газовому тракту компрессор низкого давления 1, контактный теплообменник промежуточного охлаждения воздуха 2, компрессор высокого давления 3, камеру сгорания 4, турбины высокого 5, среднего 6, низкого давления 7, соединенную общим валом с энергоблоком 8, котел-утилизатор 9. Установка содержит также последовательно размещенные по пароводяному тракту контактный конденсатор-сепаратор 10 с выхлопными патрубками 11, скруббер-охладитель 12, перекачивающий насос 13, систему очистки воды 14, систему подпитки водой 15, нагнетающий насос 16, параллельно соединенные трубопроводами контактный теплообменник промежуточного охлаждения воздуха 2 и котел-утилизатор 9. Турбина низкого давления 7 соединена газопроводом 17 с котлом 17390 утилизатором 9, а последний связан с конконтактный конденсатор-сепаратор 10 для тактным конденсатором-сепаратором 10 гаохлаждения выхлопной парогазовой смеси зопроводом 18. Контактный конденсаи конденсации из нее паров воды, а частичтор-сепаратор 10 соединен со скрубберомно - в систему очистки и подачи воды 14, охладителем 12 водопроводом подачи воды 5 Поскольку часть воды не удается извлечь из 19 с одной стороны и через перекачивающий выхлопных газов в конденсаторе-сепаратонасос 13 водопроводом откачки воды 20 - с ре 10 и она безвозвратно уходит с этими другой стороны. Параллельно скруббер-охгазами в атмосферу, необходима постоянладитель 12 связан с системой очистки воды ная подпитка парогазотурбинной установки 14. Система подпитки водой 15 соединена 10 свежей водой. Эту задачу выполняет систеводопроводом с перекачивающим насосом ма подпитки водой 15, из которой вода по15. дается на вход в перекачивающий насос 13. Парогазотурбинная установка сложного Далее нагнетающим насосом 16 вода наоткрытого цикла работает следующим обраправляется в контактный теплообменник зом. 15 промежуточного охлаждения воздуха 2, где Воздух сжимается в компрессоре низкоразбрызгивается и испаряется в воздухе, го давления 1, проходит через теплообменсжатом в компрессоре низкого давления 1, ник промежуточного охлаждения 2, где и параллельно - в котел-утилизатор 9, где охлаждается за счет испарения разбрызгипревращается в перегретый пар, для чего ваемой к нем воды. При этом используется 20 используется теплота постулающих туда же теплота, накопленная воздухом при его сжаиз турбины низкого давления 7 выхлопных тии. Далее охлажденный воздух попадает в газов. Затем перегретый пар поступает во компрессор высокого давления 3, в котором внешний контур ксмеры сгорания 4, где смена его дальнейшее сжатие тратится гораздо шивается с газообразными продуктами сгоменьше энергии, чем расходовалось бы, ее- 25 рания и далее поступает последовательно в ли бы воздух не был охлажден. Затем паротурбины высокого 5, среднего 6 и низкого вбздушная смесь подается в камеру давления 7. сгорания 4, где благодаря каталитическому влиянию водяного пара при сгорании топлиОбычно в контактных конденсаторах-сева выделяется гораздо меньше оксидов азо- 30 параторах из парогазовой смеси удается изта, чем при горении только в воздухе. Во влечь 85-90% влаги, 3-5% влаги теряется за счет испарения в скруббере-охладителе. Тавнешний конгур камеры сгорания 4 подаетким образом введение в состав парогазотурся перегретый в котле-утилизатсое 9 водябинной установки контактного ной пар и за счет увеличения массы рабочего тела и его теплоемкости повышается мощ- 35 конденсатора-сепаратора и скруббера-охладителя позволяет вернуть в оборот 80ность турбин 5, б, 7, куда смесь продуктов 85% воды, используемой для повышения ее сгорания и водяного пара поступает из камощности и чистоты выхлопа и тем самым меры сгорания 4. После турбины низкого устранить весьма острую проблему питания давления 7 эта смесь направляется по газопроводу 17 в котел-утилизатор 9, где теплота 40 таких установок водой, особенно в безводных районах. Кроме снижения выброса в газов используется для испарения воды и атмосферу вредных продуктов сгорания за перегрева пара, направляемого далее во счет ввода водяного пара в камеру сгорания, внешний контур камеры сгорания 4. Из котконтактный конденсатор-сепаратор служит ла-утилизатора 9 парогазовая смесь по газопроводу 18 поступает в контактный 45 дополнительным агрегатом мокрой очистки выхлопных газов. Значение такого усоверконденсатор-сепаратор Ю, где пар конденшенствования парогазотурбинной установсируется на струях и каплях воды и отделяки сложного открытого цикла определяется ется от выхлопных газов, которые уходят в тем, что за счет ввода воды в воздушный атмосферу через патрубки 11. Конденсат в контактном конденсаторе-сепараторе 10 пе- 50 тракт парогазотурбинной установки в количестве до 30% от расхода воздуха мощность ремешивается с охлаждающей водой и по установки повышается на 55%, а ее коэффиводопроводу 19 поступает в скруббер-охлациент полезного действия на 23%, что придитель 12, где разбрызгивается и охлаждаводит к уменьшению удельного расхода ется атмосферным воздухом. Далее вода топлива в 1,9 раза. Количество вредных оксобирается в поддоне скруббера-охладите- 55 сидов азота в выхлопных газах снижается ля 12, откуда откачивается насосом 13 и повдвое. дается частично по водопроводу 20 в 17390 Упорядник Замовлення 4230 Техред М.Моргентал Коректор О.Обручар •Тираж підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101