Парогазова установка

Реферат: Запропонована парогазова установка, яка містить газотурбінну установку, з'єднаний з нею по газовому тракту перехідним газоходом котел-утилізатор, паротурбінну установку, байпасний газохід, пальниковий пристрій і пароперегрівач, скидний газохід, димову трубу, з'єднувальні трубопроводи. Котел-утилізатор і пароперегрівач містять модулі поверхонь нагріву пароводяного контуру. Вихід байпасного газоходу виведений безпосередньо в корпус котлаутилізатора між модулями поверхонь нагріву. Установка додатково оснащена димососом рециркуляції, вхід якого з'єднаний зі скидним газоходом в місці виходу останнього з котлаутилізатора, а вихід з'єднаний з байпасним газоходом після пароперегрівача. UA 103124 C2 (12) UA 103124 C2 UA 103124 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується сфери виробництва теплової та електричної енергії, а саме до виробництва теплової та електричної енергії на базі установок, що працюють за бінарним циклом при комбінованому використанні газотурбінних установок і паротурбінних установок. Відома парогазова установка утилізаційного типу, яка містить газотурбінну установку, що складається з компресора, газової турбіни та генератора, розташованих на одному валу, камеру згорання, розміщену між компресором і газовою турбіною, а також паротурбінної установки, що складається з парової турбіни та генератора, розташованих на одному валу, системи регенерації, конденсатора, конденсатних і живильних насосів, деаератора і з'єднувальних трубопроводів, котел-утилізатор, розташований на газоході за газовою турбіною, який по воді і пару трубопроводами сполучений з паротурбінною установкою (патент США № 4466241, МПК F02С6/18, дата публікації: 21.08.1984). Основним недоліком такої установки є те, що температура продуктів згоряння за газовою турбіною, як і у більшості сучасних газотурбінних установках не дозволяє отримувати в котліутилізаторі пар з необхідною для традиційних паротурбінних установок температурою 535-565° С. Пар у відомій установці має температуру перед турбіною 500-520 °C. Робота турбіни зі зниженою температурою пари знижує економічність паротурбінної установки і ефективність всієї парогазової установки в цілому. Відома парогазова установка, що містить газотурбінну установку, з'єднаний з нею по газовому тракту перехідним газоходом котел-утилізатор, паротурбінну установку, поєднану трубопроводами пари і води з котлом-утилізатором, яка має з ним спільний пароводяний контур, байпасний газохід, з'єднаний своїм входом з перехідним газоходом в місці підключення останнього до входу котла-утилізатора, підключені до байпасного газоходу пальниковий пристрій і пароперегрівач, а також скидний газохід, димову трубу, з'єднувальні трубопроводи, причому котел-утилізатор і пароперегрівач містять модулі поверхонь нагріву пароводяного контуру парогазової установки (патент Росії № 2078229, МПК F02С6/18, дата публікації 27.04.1997). Ця парогазова установка є найбільш близьким аналогом до винаходу, що заявляється. Основним недоліком відомої парогазової установки є недостатня ефективність використання теплоти газоподібних продуктів згоряння, що проходять байпасним газоходом. В цій установці внаслідок з'єднання виходу байпасного газоходу зі скидним газоходом, (при відсутності газового підігрівача води в мережі або відсутності теплового навантаження) продукти згоряння з байпасного газоходу надходять в скидний газохід, змішуються з продуктами згоряння, які пройшли котел-утилізатор, підвищуючи температуру останніх, і далі виводяться в димову трубу. У свою чергу, підвищення температури продуктів згоряння які виводяться з установки призводить до зниження ККД парогазової установки в цілому через додаткові втрати тепла до навколишнього середовища. Задачею винаходу є підвищення ККД парогазової установки за рахунок більш раціонального і повного використання теплоти газоподібних продуктів згоряння, що утворюються при спалюванні палива. Поставлена задача вирішується тим, що у відомій парогазовій установці, яка містить газотурбінну установку, з'єднаний з нею по газовому тракту перехідним газоходом котелутилізатор, паротурбінну установку, поєднану трубопроводами пари і води з котломутилізатором, яка має з ним спільний пароводяний контур, байпасний газохід, з'єднаний своїм входом з перехідним газоходом в місці підключення останнього до входу котла-утилізатора, підключені до байпасного газоходу пальниковий пристрій і пароперегрівач, а також скидний газохід, димову трубу, з'єднувальні трубопроводи, причому котел-утилізатор і пароперегрівач містять модулі поверхонь нагріву пароводяного контуру парогазової установки, відповідно до заявленого винаходу вихід байпасного газоходу виведений безпосередньо в корпус котлаутилізатора між модулями поверхонь нагріву. Можливе виконання установки, додатково обладнаною димососом рециркуляції, вхід якого з'єднаний зі скидним газоходом в місці виходу останнього з котла-утилізатора, а вихід з'єднаний з байпасним газоходом після пароперегрівача. Можливе виконання установки, додатково обладнаною паротурбінною установкою низького тиску з власним пароводяним контуром. Можливе виконання установки, в якій пароперегрівач, підключений до байпасного газоходу, додатково містить модулі поверхонь нагріву пароводяного контуру низького тиску. Можливе виконання установки, в якій на перехідному газоході між газовою турбіною та котлом-утилізатором встановлений регулювальний шибер. Технічним результатом є підвищення ефективності використання теплоти газоподібних продуктів згоряння, що стає можливим за рахунок виведення виходу байпасного газоходу 1 UA 103124 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 безпосередньо в корпус котла-утилізатора між модулями поверхонь нагріву, що дозволяє додатково збільшити ступінь їх нагрівання і, тим самим, збільшити ККД парогазової установки в цілому. Обладнання установки димососом рециркуляції дозволяє зрівняти температури газоподібних продуктів згоряння в байпасному газоході і котлі-утилізаторі, що в свою чергу дозволяє уникнути температурного перекосу поверхонь нагріву і забезпечити рівномірність нагрівання води в них. Обладнання парогазової установки паротурбінної установкою низького тиску з власним пароводяним контуром дозволяє додатково збільшити кількість вироблюваної електроенергії, а оснащення пароперегрівача додатковими модулями поверхонь нагріву дозволяє ще більш ефективно використовувати теплоту газоподібних продуктів згоряння. Обладнання перехідного газоходу регулювальним шибером підвищує ефективність управління парогазової установкою за рахунок отримання можливості регулювання обсягу газоподібних продуктів згоряння, що надходять в котел-утилізатор і байпасний газохід. На кресленні наведена запропонована парогазова установка. Заявлена парогазова установка містить газотурбінну установку 1, з'єднаний з нею по газовому тракту перехідним газоходом 2 через регулювальний шибер 3 котел-утилізатор 4. До перехідного газоходу 2 через регулювальний шибер 3 також підключений байпасний газохід 5. До байпасного газоходу 5 підключений пальниковий пристрій 6 і пароперегрівач 7. Вихід байпасного газоходу 5 виведений безпосередньо в корпус котла-утилізатора 4 між модулями поверхонь нагріву 8. Паротурбінна установка 9, яка входить до складу парогазової установки, є паротурбінною установкою високого тиску, яка має загальний пароводяний контур з котломутилізатором 4. До складу цього контуру входять модулі поверхонь нагріву 8 в котлі-утилізаторі 4, трубопровід живильної води 10, паропровід 11, модулі поверхонь нагріву 12 в пароперегрівачі 7. До виходу котла-утилізатора 4 приєднаний скидний газохід 13 і димова труба 14. До скидного газоходу 13 в місці виходу останнього з котла утилізатора 4 підключений вхід димососа рециркуляції 15. Вихід димососа рециркуляції 15 з'єднаний з байпасним газоходом 5 після пароперегрівача 7. Заявлена парогазова установка додатково забезпечена паротурбінною установкою низького тиску 16 із власним пароводяним контуром, до складу якого входять модулі поверхонь нагріву 17 в котлі-утилізаторі 4, трубопровід живильної води 18, паропровід 19, модулі поверхонь нагріву 20 в пароперегрівачі 7. Запропонована парогазова установка працює таким чином. Атмосферне повітря подається на вхід компресора газотурбінної установки 1, з якої після спалювання палива і вироблення корисної роботи гарячі газоподібні продукти згоряння надходять в перехідний газохід 2. За допомогою встановленого на газоході 2 регулювального шибера 3 газоподібні продукти згоряння розділяються на два потоки. Перший потік надходить в котел-утилізатор 4, а другий - в байпасний газохід 5. В котлі-утилізаторі 4 продукти згоряння віддають своє тепло для виробництва пари шляхом нагрівання живильної води, що надходить по трубопроводу 10 з паротурбінної установки високого тиску 9 до модулів поверхонь нагріву 8, і по трубопроводу 18 з паротурбінної установки низького тиску 16 до модулів поверхонь нагріву 17. Вироблений пар подається в пароперегрівач 7, де перегрівається до температури 540-570 °C, а потім подається паропроводом 11 на вхід паротурбінної установки високого тиску 9, а також паропроводом 19 на вхід паротурбінної установки низького тиску 16 з температурою в залежності від тиску в контурі (як правило 200-250 °C) і використовується для обертання парових турбін, які забезпечують роботу електрогенераторів. Після котла-утилізатора 4 продукти згоряння з температурою 80-100 °C скидним газоходом 13 подаються в димову трубу 14 і виводяться в атмосферу. Продукти згоряння, відведені в байпасний газохід 5, за допомогою встановленого на ньому пароперегрівача 7 віддають частину свого тепла модулям поверхонь нагріву 12 для перегріву пари високого тиску до температури 540-570 °C, що надходить з котла-утилізатора 4. При цьому можливі два режими роботи пароперегрівача 7: з включеним пальниковим пристроєм 6 (як правило, такий режим роботи використовується в холодну пору року), що забезпечує додатковий підігрів за рахунок спалювання палива, і з відключеним пальниковим пристроєм 6 (такий режим можливий в теплу пору року). Після пароперегрівача 7 газоподібні продукти згоряння байпасним газоходом 5 надходять у котел-утилізатор 4 між модулями поверхонь нагріву 8. Частина продуктів згоряння зі скидного газоходу 13 засмоктується димососом рециркуляції 15 і повертається в байпасний газохід 5 після пароперегрівача 7, тим самим, знижуючи температуру газоподібних продуктів згоряння, що подаються газоходом 5 в котел-утилізатор 4, і 2 UA 103124 C2 зрівнюючи її з температурою газоподібних продуктів згоряння, які вже знаходяться в котліутилізаторі 4. Це дозволяє забезпечити рівномірний нагрів модулів 8. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 1. Парогазова установка, що містить газотурбінну установку, з'єднаний з нею по газовому тракту перехідним газоходом котел-утилізатор, паротурбінну установку, сполучену трубопроводами пари і води з котлом-утилізатором, яка має з ним спільний пароводяний контур, байпасний газохід, з'єднаний своїм входом з перехідним газоходом в місці підключення останнього до входу котла-утилізатора, підключені до байпасного газоходу пальниковий пристрій і пароперегрівач, а також скидний газохід, димову трубу, з'єднувальні трубопроводи, причому котел-утилізатор і пароперегрівач містять модулі поверхонь нагріву пароводяного контуру парогазової установки, яка відрізняється тим, що вихід байпасного газоходу виведений безпосередньо в корпус котла-утилізатора між модулями поверхонь нагріву, причому додатково оснащена димососом рециркуляції, вхід якого з'єднаний зі скидним газоходом в місці виходу останнього з котла-утилізатора, а вихід з'єднаний з байпасним газоходом після пароперегрівача. 2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що вона додатково оснащена паротурбінною установкою низького тиску з власним пароводяним контуром низького тиску. 3. Установка за п. 3, яка відрізняється тим, що пароперегрівач, підключений до байпасного газоходу, додатково містить модулі поверхонь нагріву пароводяного контуру низького тиску. 4. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що на перехідному газоході між газовою турбіною та котлом-утилізатором встановлений регулювальний шибер. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3