Газо- і паротурбінна установка

1. Газо- и паротурбинная установка с включенным за газовой турбиной со стороны отходящего газа парогенератором для получения пара для паровой турбины в пароводяном контуре, причем парогенератор содержит включенную за угольной мельницей топочную установку, которая соединена с газовой турбиной трубопроводом, соединенным с первым, вторым и третьим трубопроводами частичных потоков отходящего газа для подвода соответственно первого частичного потока отходящего газа из газовой турбины к топочной установке в качестве воздуха для сжигания, второго частичного потока отходящего газа к угольной мельнице и третьего частичного потока отходящего газа к топочной установке, отличающаяся тем, что она содержит первый теплооб менник для охлаждения отходящего газа из газовой турбины, регулирующие органы для установки частичных потоков отходящего газа, второй теплообменник для подвода второго частичного потока отходящего газа для нагревания воздуха для угольной мельницы и подведенный к парогенератору трубопровод для подмешивания третьего частичного потока отходящего газа в дымовой газ. 2. Газо- и паротурбинная установка по п. 1, отличающаяся тем, что обтекаемый отходящим газом из газовой турбины первый теплообменник включен в пароводяной контур паровой турбины. 3. Газо- и паротурбинная установка по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что первый трубопровод частичного потока отходящего газа соединен с подключенным ко второму теплообменнику воздуховодом для подведения части подогретого во втором теплообменнике воздуха к первому частичному потоку охлажденного отходящего газа 4. Газо- и паротурбинная установка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что угольная мельница соединена со вторым теплообменником трубопроводом, в который впадает трубопровод холодного воздуха для подмешивания холодного воздуха к подогретому во втором теплообменнике воздуху для угольной мельницы. Изобретение относится к газо- и паротурбинным установкам За прототип заявляемого изобретения принята газо- и паротурбинная установка с включенным за газовой турбиной со стороны отходящего газа парогенератором для получения пара для паровой турбины в пароводяном контуре причем парогенератор содержит включенную за угольной мельницей топочную установку, которая соединена с газовой турбиной трубопроводом, соединенным с первым, вторым и третьим трубопроводами частичных потоков отходящего газа для подвода соответственно первого частичного потока отходящего газа из газовой турбины к топочной установке в качестве воздуха для сжигания, второго частичного потока отходящего газа к угольной мельнице и третьего частичного потока отходящего газа к топочной установке (Патент США US-A3 095 699; MKVf5:F01K 23/10; 02.07.63). В извест ной установке отходящий газ газовой турбины разделен на частичные потоки, причем один частичный поток может быть использован в качестве воздуха для сжигания в топочной установке, следующий частичный поток может быть использован для сушки угля, а еще один частичный поток может быть использован для подогрева питающей воды. При планировании и при строительстве газо- и паротурбинной установки, в частности, при присоединении газотурбинной установки к существующей паротурбинной установке с топочной установкой, необходимо согласовывать независимые друг от друга мощности газовой турбины и паровой турбины, а также парогенератора для достижения высокого коэффициента полезного действия. При этом коэффициент полезного действия тем выше, чем дольше газовая турбина эксплуатируется с полной нагрузкой. Так как в случае см О см СМ о> 27727 такой установки отходящий газ газовой турбины используется обычно в качестве воздуха для сжигания для топочной установки парогенератора, изменение мощности парогенератора, например, путем снижения температуры пламени топочной установки ведет к неудачному соотношению между количеством отходящего газа газовой турбины и необходимым количеством воздуха или кислорода для топочной установки. Кроме того, трубопроводы паротурбинной установки в этом случае подвержены перегреву. За счет этого, в частности, в области частичной нагрузки, коэффициент полезного действия установки может оптимизироваться только ограниченно. В основу изобретения поставлена задача повышения эффективности использования газо- и паротурбинной установки путем оснащения ее теплообменниками, регулирующими температуру потоков газа, входящих в топочную установку парогенератора и угольную мельницу, и регулирующими клапанами, в результате чего обеспечивается охлаждение разделенных потоков выходящего из газовой турбины газа и тем самым исключается перегрев каналов паротурбинной установки, обеспечивается возможность регулирования величины частичных потоков и подмешивания к ним холодного нагретого потока газа в зависимости от потребности топочной установки, а также соответствие количества отходящего газа газовой турбины количеству воздуха или кислорода для топочной установки, требующегося для поддержания в ней оптимального процесса горения независимо от мощностей газовой и паровой турбины и парогенератора, что приводит к увеличению коэффициента полезного действия установки. Поставленная задача достигается за счет того, что газе- и паротурбинная установка с включенным за газовой турбиной со стороны отходящего газа парогенератором для получения пара для паровой турбины в пароводяном контуре, причем парогенератор содержит включенную за угольной мельницей топочную установку, которая соединена с газовой турбиной трубопроводом, соединенным с первым, вторым и третьим трубопроводами частичных потоков отходящего газа для подвода соответственно первого частичного потока отходящего газа из газовой турбины к топочной установке в качестве воздуха для сжигания, второго частичного потока отходящего газа к угольной мельнице и третьего частичного потока отходящего газа к топочной установке, согласно изобретения, содержит первый теплообменник для охлаждения отходящего газа из газовой турбины, регулирующие органы для установки частичных потоков отходящего газа, второй теплообменник для подвода второго частичного потока отходящего газа для нагревания воздуха для угольной мельницы, и размещенную в парогенераторе смесительную камеру для подмешивания третьего частичного потока отходящего газа в дымовой газ. При этом обтекаемый отходящим газом из газовой турбины теплообменник включен в пароводяной контур паровой туобины, а первый трубопровод частичного потока отходящего газа соединен с подключенным ко второму теплообменнику воздуховодом для подведения части подогретого во втором теплообменнике воздуха к первому частичному потоку охлажденного отходящего газа. Кроме того, угольная мельница соединена со вторым теплообменником трубопроводом, в который впадает трубопровод холодного воздуха для подмешивания холодного воздуха к подогретому во втором теплообменнике воздуху для угольной мельницы. Для получения дополнительного пара для паровой турбины предпочтительно обтекаемый отходящим газом из газовой турбины теплообменник или холодильник включен в пароводяной контур паровой турбины. При этом отходящий газ из газовой турбины предпочтительно охлаждают до температуры, максимально допустимой при расчете существующих каналов дымового газа паротурбинной установки. Для обогащения воздуха для сжигания для топочной установки кислородом часть подогретого во втором теплообменнике воздуха является подводимой к первому частичному потоку охлажденного отходящего газа из газовой турбины. Для регулирования температуры в угольной мельнице к подогретому во втором теплообменнике воздуху для угольной мельницы подмешивают холодный воздух. Достигаемые изобретением преимущества состоят, в частности, в том, что, с одной стороны, с помощью охлаждения отходящих газов из газовой турбины в теплообменнике надежно исключается перегрев уже существующих каналов дымового газа паротурбинной установки, а, с другой стороны, с помощью разделения охлажденных отходящих газов на регулируемые частичные потоки достигается дополнительное использование содержащегося в отходящих газах тепла для всего процесса и, тем самым, более высокий коэффициент полезного действия установки независимо от режима работы. Для более подробного пояснения изобретения с помощью чертежа описан пример выполнения. При этом чертеж показывает в схематическом представлении газо- и паротурбинную установку с разделением отходящих газов из газовой турбины на три регулируемых частичных потока. Газо- и паротурбинная установка 1, согласно фигуре, содержит парогенератор 2 и включенную в пароводяной контур 3 паровую турбину 4 с подключенным генератором 5, а также включенную перед парогенератором 2 газовую турбину 6 с подключенным вторым генератором 7. Парогенератор 2 содержит топочную установку 8, которая подключена через топливопровод 9 к угольной мельнице 10. В упрощенно представленном пароводяном контуре 3 паровой турбины 4 включен конденсатор 11 и включенный за конденсатором 11 насос 12, а также расположенный в парогенераторе 2 подогреватель 13. Подогреватель 13 подключен со стороны выхода через первую ветвь 14, в которую включен вентиль 15, к нагреваемому горячим отходящим газом а из газовой турбины 6 первому теплообменнику 16. Подогреватель 13, кроме того, подключен через вторую ветвь 17 к расположенному в парогенераторе 2 в области топочной камеры 18 нагревательному устройству 19. Первый теплообменник 16 подключен со сто 27727 роны выхода через паропровод 20 к паровой турбине 4. Первый теплообменник 16 включен с первичной стороны в подключенный к газовой турбине 6 трубопровод отходящего газа 21. Для подвода первого частичного потока t1 отходящего газа а из газовой турбины 6 в топочную установку 8 к трубопроводу отходящего газа 21 подключен первый трубопровод частичного потока 22, который впадает в топочную установку 8. Трубопровод отходящего газа 21, кроме того, соединен через второй трубопровод частичного потока 23 со входом 24 парогенератора 2. Трубопровод отходящего газа 21 содержит, кроме того, третий трубопровод частичного потока 25, в который включен второй теплообменник 26. В трубопроводы частичного потока 22, 23 и 25 включены клапаны 27, 28 или, соответственно, 29, например, дроссельные клапаны или другие органы регулирования. Клапаны 27, 28 или, соответственно, 29 могут приводиться в действие не представленными при этом двигателями. Установка имеет воздушный компрессор 30, который через второй теплообменник 26 посредством воздухопровода 31 подключен к первому трубопроводу частичного потока 22. В воздухопровод 31 подключен регулирующий клапан 32 Парогенератор 2 имеет выход 33, соединенный с газовым фильтром 34. От второго теплообменника 26 отходит ветвь воздухопровода 35, соединяемая с угольной мельницей 10, которая, в свою очередь, соединена с углепроводом 36 для подвода угля к. В отходящую от воздухопровода 31 ветвь 35, в которую включен клапан 37, впадает подключенный перед вторым теплообменником 26 к воздухопроводу 31 трубопровод холодного воздуха 38, в который включен клапан 39. Парогенератор 2 имеет смесительную камеру 40 для смешения дымового газа г из топочной установки 8 и частичного потока t3 отходящего газа. К паровой турбине 4 подсоединен паропровод 41 для подвода перегретого пара. При работе газо- и паротурбинной установки вытекающий из газовой турбины 6 горячий отходящий газ а охлаждается в первом теплообменнике 16 до температуры примерно 400°С, так что стенки выполненных в виде каналов дымового газа трубопроводов частичного потока 22, 23 и 25 не нагреваются выше 400°С. В направлении потока отходящего газа а за первым теплообменником 16 отходящий газ а разделяется на три регулируемых частичных потока t1,12 и 13. При этом проходящий через первый трубопровод частичного потока 22 частичный поток t1 регулируется в зависимости от потребности топочной установки 8 в воздухе для сжигания, то есть, в частности, в зависимости от режима работы установки. При этом к частичному потоку t1 может подмешиваться сжатый А подогретый во втором теплообменнике 26 воздух L из воздушного компрессора 30. Для этого воздушный компрессор 30 через включенный со вторичной стороны во второй теплообменник 26 воздухопровод 31 подключен к первому трубопроводу частичного потока 22. Для регулирования необходимого количества воздуха в воздухопровод 31 включен клапан 32. При снижении нагрузки и тем самым при уменьшении потребности в воздухе для сжигания для топочной установки 8 не требующуюся для топочной установки 8 часть отходящего газа а через второй и третий трубопроводы частичного потока 23 и 25, с одной стороны, направляют в парогенератор 2, а с другой стороны, через второй теплообменник 26. При этом текущий по второму трубопроводу частичного потока 23 частичный поток t3 отходящего газа а подмешивают к полученному в топочной установке 8 дымовому газу г. Частичный поток t3 отходящего газа а и дымовой газ г покидают парогенератор 2 через его выход 33 и через газовый фильтр 34 в направлении (не показанной на чертеже) трубы. Подводимый по третьему трубопроводу частичного потока 25 частичный поток t2 отходящего газа а нагревает во втором теплообменнике 26 текущий по воздухопроводу 31 воздух, который затем подмешивается к вытекающему из парогенератора 2 дымовому газу г за газовым фильтром 34. Подогретый во втором теплообменнике 26 вторым частичным потоком t2 отходящего газа а воздух L из воздушного компрессора 30 течет по ветви 35 воздухопровода 31 в угольную мельницу 10. Он служит там, с одной стороны, в качестве тепловой среды для сушки подводимого по углепроводу 36 к угольной мельнице 10 угля к и, с другой стороны, в качестве транспортного средства для подвода размолотого в угольной мельнице 10 угля к по топливопроводу 9 в топочную установку 8. Путем подмешивания регулируемого с помощью клапана 39 количества холодного воздуха к подогретому воздуху L из второго теплообменника 26 регулируют температуру воздуха L для угольной мельницы 10. Дымовой газ г из топочной установки 8 и текущий в парогенератор 2 по второму трубопроводу 23 частичного потока частичный поток (3 отходящего газа а служат для получения пара для паровой турбины 4. Для этого воду из конденсатора 11 закачивают насосом 12 в нагреваемый дымовым газом г и отходящим газом а подогреватель 13 и там подогревают. Текущую по второй ветви 17 подогретую воду испаряют и перегревают в обогреваемом горячими дымовыми газами г из топочной установки 8 нагревательном устройстве 19. Перегретый пар подводят по паропроводу 40 к паровой турбине 4. Текущую по первой ветви 14 подогретую воду также испаряют и перегревают в первом теплообменнике 16 и подводят к паровой турбине 4 Там перегретый пар расширяют и в заключение конденсируют в кондЗноаицщьМ. разделения, согласно изобретения, охлажденных отходящих газов а из газовой турбины 6 на три регулируемых частичных количества t1, t2 и 13, с одной стороны, газовая турбина 6 развязана от требований топочной установки относительно требующихся при различных режимах работы количеств воздуха. С другой стороны, парогенератор 2 и, таким образом, паровой цикл может работать независимо от режима нагрузки газовой турбины 6. 27727 27727 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 Підписано др друку -З* ^ т Г 2001 р. Формат 60x84 І/В, Обсяг О, -З&обл.-вид.арк. Тираж 50 прим. УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22