Спосіб експлуатації газо- і паротурбінної установки та газо- і паротурбінна установка, що працює за цим способом

1. Спосіб експлуатації газо- і паротурбінної установки (2), при якому тепло, що міститься у розширеному робочому середовищі (AG) відповідної газової турбіни (2а), що експлуатується як на газі, так і на рідкому паливі як паливі, використовують для одержання пари для відповідної включеної в пароводяний контур (3) турбіни (2Ь), причому конденсовану пару з парової турбіни (2Ь) підводять як конденсат (К) до пароводяного контуру (3), і при якому з пароводяного контуру (3) відводять частковий потік (t1) з метою підігріву, який відрізняється тим, що частковий потік (t1) використовується як для підігріву конденсату, так і для підігріву палива. 2. Спосіб згідно з п. 1, який відрізняється тим, що для підігріву палива проводять непрямий теплообмін через проміжний контур (62). 3. Спосіб згідно з п. 2, який відрізняється тим, що для підігріву конденсату проміжний контур (62) відключають. 4. Спосіб по будь-якому з п.п. 1-3, який відрізняється тим, що охолоджений при підігріві конденса C2 (54) СПОСІБ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ГАЗО- І ПАРОТУРБІННОЇ УСТАНОВКИ ТА ГАЗО- І ПАРОТУРБІННА УСТАНОВКА, ЩО ПРАЦЮЄ ЗА ЦИМ СПОСОБОМ 36829 F02С6/10, F01К23/06, технічне рішення якої вибрано прототип. Газо- і паротурбінна установка, в якій теплота, що міститься в розширеному робочому середовищі з газової турбіни, використовується для одержання пари для парової турбіни, містить, як правило, парогенератор на відхідному теплі. Теплопередача відбувається за допомогою чисельних нагрівальних поверхонь, які розташовані у вигляді труб або пучка труб у парогенераторах на відхідному теплі. Вони знов-таки включені в пароводяний контур парової турбіни. Пароводяний контур охоплює декілька, наприклад, два або три ступені тиску, причому кожний ступінь тиску містить нагрівальні поверхні підігрівача (економайзер), нагрівальні поверхні випарника і нагрівальні поверхні перегрівника. З відомої газо- і паротурбінної установки в залежності від пануючих у пароводяному контурі парової турбіни умов тиску досягається термодинамічний коефіцієнт корисної дії приблизно від 50 до 55%. Газо- і паротурбінна установка, в якій в якості палива для газової турбіни котельне паливо (мазут) передбачене тільки для короткої тривалості роботи, наприклад, для 100-500 год/рік в якості аварійного резерву до природного газу, установка в першу чергу розрахована і оптимована для експлуатації газової турбіни на природному газі. Щоб підвищувати в режимі нагрівання температуру живильної води при вході в парогенератор на відхідному теплі, без складного відбору від турбіни, необхідне тепло може бути відібране різним чином з самого парогенератора на відхідному теплі. Одна можливість полягає в тому, щоб зовсім або частково обминути звичайно передбачений підігрівач конденсату і нагрівати конденсат у включеній в пароводяний контур місткості живильної води шляхом підводу пари низького тиску. Такий метод, звичайно, потребує при малих тисках пари наявності системи гарячої пари в місткості живильної води, яка має великий об'єм та при необхідності є багатоступеневою, що при великих проміжках нагріву може погіршувати функцію знегажування, що звичайно реалізується в місткості живильної води. Для забезпечення ефективного знегажування конденсату температура конденсату в місткості живильної води повинна підтримуватися, по можливості, у діапазоні температур між 130 і 160°, причому проміжок нагрівання конденсату в місткості живильної води повинен підтримуватися малим. Це може, наприклад, відбуватися шляхом підігріву конденсату через додатковий підігрівач, що обігрівається за допомогою пари. Щоб поставити в розпорядження достатньо тепла, в установках з двома або трьома ступенями тиску часто є необхідним відбір гарячої води з економайзера високого тиску парогенератора на відхідному теплі. Це має, звичайно, зокрема, в установках із трьома ступенями тиску недолік, що може впливати на звичайно передбачений живильний насос високого тиску з погляду його продуктивності, і що додатковий підігрівач конденсату повинен обраховуватися особливо неекономічним чином для високого тиску, а також високих різниць температури. Далі негативним чином при експлуатації на котельному паливі виникають втрати дроселюван ня цього або кожного живильного насоса. Далі відбір гарячої води з економайзера високого тиску призводить до зменшення кількості пари високого тиску шляхом зниження так званої температури наближення високого тиску, що знов-таки призводить до зменшення коефіцієнту корисної дії установки. Тому в основу винаходу покладена задача показати спосіб експлуатації газо- і паротурбінної установки вищеназваного виду, яким незалежно від використаного для газової турбіни палива досягається особливо високий коефіцієнт корисної дії установки. Це повинно досягатися в придатній для здійснення способу газо- і паротурбінній установці з малими технічними витратами. Щодо способу ця задача, згідно з винаходом, вирішується за рахунок того, що частковий потік із пароводяного контуру використовують як для підігріву конденсату, так і для підігріву палива. Винахід при цьому базується на тому, що в газо- і паротурбінній установці з вимогою високого коефіцієнта корисної дії при експлуатації на природному газі звичайно передбачений підігрів палива, як це в принципі відомо з WO 95/00747. Згідно з цим документом з пароводяного контуру парової турбіни для підігріву палива відбирають частковий потік нагрітої води і після непрямого теплообміну з паливом знову підводять до пароводяного контуру. В переважаючій формі виконання при застосуванні газу в якості палива його проте нагрівають не безпосередньо. Більш того, тепло віддається проміжному контуру, наприклад, через теплообмінник вода/вода так, що тільки протікаючи в проміжному контурі середовище служить для нагріву палива. Так як при застосуванні в якості палива рідкого палива ця система підігріву не потрібна, доцільно її використовують у режимі роботи на рідкому паливі для підігріву конденсату причому тоді проміжний контур може бути відключений. Охолоджений при підігріві конденсату частковий потік переважно знову домішують до конденсату. Відчутно тепло, яке міститься у відхідному газі з газової турбіни, зменшується у випадку виконаного з трьох ступенів тиску, а саме з ступеня низького тиску, ступеня середнього тиску та ступеня високого тиску пароводяного контуру в парогенераторі на відхідному теплі, в напрямку течії відхідного газу від системи високого тиску через систему середнього тиску до системи низького тиску. Для подачі необхідного для підігріву конденсату тепла, доцільно як відбір часткового потоку, так і повернення часткового потоку виконувати зі ступеня середнього тиску або відповідно в цей ступінь. При цьому частковий потік доцільно знову підводять до ступеня середнього тиску тоді, коли обумовлене експлуатаційними вимогами виробництво пари низького тиску зменшується нижче заданого значення. Доцільно це відбувається за рахунок того, що переважно відібрану від економайзера середнього тиску й охолоджену при підігріві конденсату воду спрямовують не в систему конденсату, а до парового барабана середнього тиску і там знову нагрівають. За рахунок цього зекономлене для підігріву живильної води тепло знаходиться в розпорядженні для нагрівання конденсату. Крім того відповідно зменшується паропродуктивність сту 2 36829 пеня середнього тиску так, що знижується також кількість конденсату для ступеня середнього тиску. Так як цим способом можна справлятися з вхідними температурами парогенератора на відхідному теплі, наприклад до 135°С, для цієї мети (резервне паливо) можна практично перекривати увесь спектр котельного палива так, що можлива стандартизація. Відносно газо- і паротурбінної установки з включеним після парової турбіни в пароводяному контурі конденсатором, названа задача згідно з винаходом, вирішується шляхом теплообмінника, що підходить як для підігріву палива газової турбіни, так і для підігріву конденсату за допомогою часткового потоку з пароводяного контуру. У переважній формі виконання теплообмінник включений на первинній стороні після розташованої в парогенераторі на відхідному теплі нагрівальної поверхні підігрівача, переважно економайзера середнього тиску. Щоб з міркувань безпеки у випадку витоку при непрямому теплообміні уникнути контакту між паливом і частковим потоком, теплообмінник для підігріву палива приєднаний переважно на вторинній стороні в проміжний контур. Тоді для підігріву конденсату відбувається переключення з відключенням проміжного контуру, причому тоді теплообмінник підключений на вторинній стороні до трубопроводу конденсату. Для вибору підігріву або палива газової турбіни, або конденсату доцільно передбачений, щонайменше, один вентиль, наприклад, у проміжному контурі і/або в з'єднанні від теплообмінника до трубопроводу конденсату. Приклади виконання винаходу пояснюються більш докладно за допомогою креслення (фіг.), на якому показаний у розрізі парогенератор на відхідному теплі, нагрівальні поверхні якого включені в пароводяний контур газо- і паротурбінної установки. Поданий у розрізі на кресленні парогенератор на відхідному теплі 1 є частиною газо- і паротурбінної установки для виробництва електричної енергії. Через нього протікає гарячий відхідний газ AG з газової турбіни 2а і служить для виробництва пари, причому його нагрівальні поверхні включені в пароводяний контур 3 парові турбіни 2Ь. Для цього парогенератор на відхідному теплі 1 містить підключений до трубопроводу конденсату 4 підігрівач конденсату 6, який сполучений на стороні виходу через циркуляційний насос 8 зі своїм входом. Для обведення в разі потреби підігрівача конденсату 6 на напірній стороні конденсатного насосу 10 до трубопроводу конденсату 4 під'єднаний байпасний трубопровід 12 із вентилем 14, який з'єднаний із виходом підігрівача конденсату 6. Підігрівач конденсату 6 на боці виходу через зворотний клапан 16 і трубопровід 18 із вентилем 20 з'єднаний із барабаном низького тиску 22. Підігрівач конденсату 6 крім того з'єднаний на стороні виходу через трубопровід 24 з дегазаційним баком, що має дегазатор 26, або місткістю живильної води 28. Місткість живильної води 28 з'єднана на стороні виходу через трубопровід 30 із циркуляційним насосом 32. як через зворотний клапан 16 і трубопровід 24 із своїм входом, так і з трубопроводом 18. Місткість живильної води 28 крім того сполучена на стороні виходу через тру бопровід 34 з насосом живильної води 36 - як показано стрілками а і b - з економайзером високого тиску 38 і економайзером середнього тиску 40. Для підігріву живильної води в ємність живильної води 28 входить паропровід 42, який підключений до паропроводу 46, що веде від барабана низького тиску 22 до нагрівальної поверхні перегрівника низького тиску 44. Нагрівальна поверхня перегрівач низького тиску 44 утворює разом із барабаном низького тиску 22 та з нагрівальною поверхнею випарника низького тиску 48, що підключена до барабана низького тиску 22, а також із частиною низького тиску парової турбіни 2Ь ступінь низького тиску пароводяного контуру 3. Економайзер середнього тиску 40 з'єднаний зі сторони виходу через вентиль 50 з барабаном середнього тиску 52, до якого підключена нагрівальна поверхня випарника середнього тиску 54. Економайзер середнього тиску 40 утворює разом із барабаном середнього тиску 52 і нагрівальною поверхнею випарника середнього тиску 54, а також з не представленою нагрівальною поверхнею перегрівача середнього тиску і частиною середнього тиску парової турбіни 2Ь ступінь середнього тиску пароводяного контуру 3. Відповідно економайзер високого тиску 38 є частиною не представленого більш докладно ступеня високого тиску пароводяного контуру 3. Економайзер середнього тиску 40 з'єднаний крім того з боку виходу теплообмінником 56, що підключений з первинної сторони до первинного трубопроводу 58, який з'єднаний з трубопроводом конденсату 4, у якому розміщений редукційний клапан 60. Теплообмінник 56 на вторинній стороні включений у проміжний контур 62 з наступним теплообмінником 64 для підігріву палива. В проміжному контурі 62, який утворює систему підігріву палива, крім того в напрямку течії після другого теплообмінника 64 включені вентиль 66 і насос 68. До проміжного контуру 62, тобто до вторинної сторони теплообмінника 56 крім того підключені представлений штриховою лінією перший трубопровід 70 і також представлений штриховою лінією другий трубопровід 72. Перший трубопровід 70 входить через вентиль 74 в лінію конденсату 4. Другий трубопровід 72, у який включений вентиль 76, з'єднує трубопровід конденсату 4 зі стороною всмоктування включеного в проміжний контур 62 насоса 68. До первинного трубопроводу 58 теплообмінника 56 під'єднаний також представлений штриховою лінією трубопровід 78 із вентилем 80, який входить у з'єднуючий економайзер середнього тиску 40 із барабаном середнього тиску 52 трубопровід 82. При роботі парогенератора на відхідному теплі 1, до підігрівача конденсату 6 через насос 10 і трубопровід конденсату 4 підводять конденсат К з підключеного після парової турбіни конденсатора 84. При цьому підігрівач конденсату 6 через трубопровід 12 може бути обійдений цілком або частково. Температура Тк становить порядку 25-40°С. Тиск конденсату Рк становить порядку 10-20 бар. Конденсат К нагрівають у підігрівачі конденсату 6 і для цього, якнайменше, частково прокачують через циркуляційний насос 8. Нагрітий конденсат К підводять через трубопровід 24 частково або повністю у місткість живильної води 28 або в дегаза 3 36829 току t1 відбувається шляхом непрямого обміну в теплообміннику 56. При застосуванні газу як палива газової турбіни В відбувається теплообмін часткового потоку t1 у теплообміннику 56 з введеним в циркуляцію в проміжному контурі 62 середовищем W, переважно, водою, яка знову віддає це тепло через другий теплообмінник 64 паливу газової турбіни В. При застосуванні рідкого палива як палива газової турбіни В' проміжний контур 62 через вентиль 66 відключають і роблять теплообмін часткового потоку t1, у теплообміннику 56 з підведеним до теплообмінника 56 по трубопроводу 72 конденсатом К, який після охолодження в теплообміннику 56 знову домішують через трубопровід 70 до конденсату К, що тече через трубопровід конденсату. 4. При цьому, частковий потік t1 охолоджується до температури приблизно 50°С, причому конденсат К, який відтікає на вторинній стороні через трубопровід 70 від теплообмінника 56, нагрівається до температури Тк приблизно 100-180°С. Таким чином, частковий потік t1, що використовується при застосуванні газу як палива В для газової турбіни 2а для підігріву палива, залучається при застосуванні рідкого палива як палива В' для газової турбіни 2а для підігріву конденсату. Шляхом використання системи підігріву палива 62, 68, для підігріву конденсату, що не потрібна при роботі на рідкому паливі і в основному містить теплообмінник 56, економляться зроблені до цього часу відбори з пароводяного контуру 3, зокрема, із економайзера високого тиску 38. Крім того, відпадає необхідність у зовнішньому підігріві конденсату, включаючи потрібні для цього трубопроводи і арматуру, а також відповідне регулювання. Таким чином, як при роботі на газі, так і при роботі на рідкому паливі досягається особливо високий коефіцієнт корисної дії установки. При цьому переключення з підігріву палива на підігрів конденсату є можливим простим чином. тор 26, причому там відбувається нагрівання живильної води за допомогою пари, спрямованої через трубопровід 42, і знегажування конденсату К. Нагріту живильну воду, з одного боку, підводять до барабану низького тиску 22 і, з іншого боку, через насос живильної води 36 до економайзера середнього тиску 40, а також із підвищеним тиском до економайзеру високого тиску 38. Підведена до ступеня низького тиску живильна вода випаровується в нагрівальній поверхні випарника низького тиску 48 при низькому тиску, причому відділену в барабані низького тиску пару, яка знаходиться при низькому тиску, частково підводять до місткості живильної води 28 і частково - до нагрівальної поверхні перегрівача низького тиску 44. Перегріту там пару підводять до частини низького тиску парової турбіни 2Ь. Так само живильну воду з температурою Тм 220-240°С при середньому тиску Рм порядку 40-50 бар підводять до барабана середнього тиску 52 і випаровують у нагрівальній поверхні випарника середнього тиску 54. Відділену у барабані середнього тиску 52 пару, що знаходиться при середньому тиску, підводять до частини середнього тиску парової турбіни 2b. Аналогічно живильну воду, що знаходиться при високому тиску і нагріту в економайзері високого тиску 38, випаровують і в перегрітому стані підводять до частини високого тиску парової турбіни 2b. Відібраний із пароводяного контуру 3 частковий потік t1, спрямовують через теплообмінник 56 і там охолоджують. Охолоджений частковий потік t1 знову підводять до пароводяного контуру 3. При цьому повернення охолодженого часткового потоку t1 може відбуватися або через трубопровід 58 шляхом домішування до конденсату К, або через трубопровід 78 шляхом підживлення в барабан середнього тиску 52. Для перемикання передбачені вентилі 60 і 80. Охолодження часткового по 4 36829 Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5