Спосіб утилізації теплоти газів, що відпроцювали, комбінованої енергетичної установкої

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при созда нии комбинированных парогазотурбинных установок, включающих парогазотурбинные и газотурбинные контуры с.утилизацией тепла отработавших газов для получения пара из конденсата, выделенного из отработавшей парогазовой смеси, и заключается а увеличении степени сжатия циклового воздуха, подаваемого к камере сгорания парогазотурбинного контура, по сравнению со степенью сжатия воздуха газотурбинного контура, чем достигается повышение термодинамической эффективности способа утилизации тепла отработавших газов комбинированной энергоустановки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Изобретение относится к газопаротурбостроению, в частности к газопаротурбинным установкам, и может быть использовано при проектировании новых и при модернизации действующих газотурбинных установок. Цель изобретения - устранение указанного недостатка путем сжатия каждого из потоков воздуха до оптимал ьного давления. На фиг.1 представлена схема комбинированной энергетической установки, реализующая описанный способ утилизации теплоты отработавших газов. Она включает газотурбинный двигатель, состоящий из воздушного компрессора, подающего сжатый воздух через камеру 2 сгорания в газовую турбину 3, приводя* щую его в действие. Одновременно газовая турбина 3 приводит в действие воздушный компрессор 4, подающий сжатый воздух через компрессор А', камеру 5 сгорания в па рогазовую турбину 6, приводящую в действие компрессор 4' и потребитель 7 энергии. Камера 5 сгорания сообщена по пару с котлами-утилизаторами 8 и 9, которые по газу сообщены с газовой турбиной 3 и парогазовой турбиной 6 соответственно. С выходов котла-утилизатора 9 сообщен конденсатор 10, который по конденсату связан с насосом 11, через который конденсат подается в котлы-утилизаторы 8 и 9. Компрессор 1, камера 2 сгорания, газовая турбина 3 и котел-утилизатор 4 образуют газовый контур энергоустановки, где отсутствует смешение циклового воздуха и продуктов сгорания с паром. Компрессор 4, A'fi камера 5 сгорания, парогазовая турбина 6," котел-утилизатор 9 и конденсатор 10 образуют газопаровой контур, где к цикловому воздуху и его продуктам сгорания подмешивается пар, получаемый в котлах-утилизаторак 8 и 9. 25-93 ел С со с* о СЛ 1826605 При работе комбинированной энергетической установки атмосферный воздух направляют в ее цикл двумя самостоятельными потоками. Один из них направляют в газовый контур, а второй в газопаровой контур энергоустановки. Воздух, направленный в газовый контур, сжимают в компрессоре 1. подают в камеру 2 сгорания газовой турбины 3, сжимают вместе с поданным туда топливом, производят работу 10 в газовой турбине 3, приводят в действие воздушные компрессоры 1 и 4, а отработавшие в газовой турбине 3 газы направляют в котел-утилизатор 8. где за счет их теплоты генерируется и нагревается водяной пар. 15 Воздух, направляемый в газопаровий контур, сжимают в компрессорах 4 и 4\ подают в камеру 5 сгорания, где образуют совместно с поданным туда топливом стехиометрическую или близкую к ней горючую смесь, 20 которую после сжигания смешивают с поданным туда водяным паром от котлов-утилизаторов 8 и 9, производят работу в парогазовой турбине 6 и приводят в действие компрессор 4' и потребитель 7 энергии. 25 Отработавшую парогазовую смесь из парогазовой турбины 6 подают в котел-утилизатор 9 для получения и нагрева водяного пара, затем направляют в конденсатор 10, а полученный конденсат из конденсатора 10 30 насосом 11 подают на вход котлов-утилизаторов 8 и 9. В случае образования в конденсаторе 10 излишнего конденсата (больше, чем нужно для питания котлов-утилизаторов 8 и 9) его подают посторонним потреби- 35 телям (на чертеже показано пунктиром). Благодаря разделению циклового воздуха на два потока и образования на их базе индивидуальных газового и газопарового контуров стала возможной реализация цели 40 предлагаемого изобретения, достигающаяся тем, что при одинаковых температурах потоков на входе в газовую и газопаровую турбину сжатие воздуха в парогазовом контуре по сравнению с газовым тем больше, 45 чем больше подмешивается к нему пара, направляемого из котлов-утилизаторов. Это позволяет обеспечить работу каждого из потоков в оптимальном режиме и тем самым повысить термодинамическую эффектив- 50 ность энергоустановки. Тепловые расчеты, выполненные для энергоустановки с предлагаемым способом утилизации теплоты отработавших газов, показывают, что при температуре потока на 55 входе в газовую и парогазовую турбины 1227°С максимальный КПД достигается при степени сжатия воздуха, поступающего в камеру сгорания 2 (газовый контур) Пк = 20-24, а поступающего в камеру сгорания 5 (газопаровый контур) Пк • 35-40. При этом использование оптимальных степеней сжатия каждого из воздушных потоков позволяет поднять КПД энергоустановки по сравнению с прототипом на около 3,5-4% абсолютных. На фиг.2 представлена другая схема комбинированной энергетической установки, реализующей предлагаемый способ утилизации теплоты отработавших газов. Ее конструктивное отличие состоит а том, что воздух после компрессора 1 разделяют на два потока, один из которых направляют в камеру 2 сгорания, а второй в воздушный компрессор 4, приводимый в действие парогазовой турбиной б, где его дополнительно сжимают до необходимого давления и подают в камеру 5 сгорания. Предлагаемый способ утилизации теплоты отработавших газов может также реализоваться с помощью схемы энергоустановки, представленной на фиг.З, отличие которой от схемы фиг.2 состоит в том, что часть ступеней компрессора 4 приводится во вращение от газовой турбины 3, а остальные от парогазовой турбины 6. Оценка экономической эффективности предлагаемого способа утилизации теплоты отработавших газов комбинированной энергетической установки выполнена путем сравнения технико-экономических показателей установки, на базе которой выполнен прототип, прототипа и предлагаемого технического решения, и представлена в приложении. Формула изобретения 1. Спбсоб ути/тзации теплоты отработавших газов комбинированной энергетической установки по авт.св. N 1786888, отли? ч а ю щ и й с я тем-, что, с целью повышения эффективности, воздух в камеры сгорания подают с различной степенью сжатия, причем степень сжатия воздуха, подаваемого в камеру сгорания парогазотурбинного контура, увеличивают. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что степень сжатия воздуха, подаваемого в камеру сгорания п э рог азоту рби иного контура, увеличивают на величину, пропорциональную добавке к нему пара. 1826605 Фиг I . 1826605 A Й Фиг. г. 1826605 Фиг. 3 . Редактор Л, Павлова Составитель Н. Дикий Техред М.Моргентал Корректор Г. Кос Заказ 2402/ДСП Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, ЮТ