Энергетическая установка

 

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая последовательно включенные в тракт рабочего тела компрессор. ,:j-..p...M,v,, . . . Л ..f,:, ..-..4Kv,;i основной контактный парогенератор, выполненный в виде по меньшей мере двух ступеней, между которьгми включен теплообменник-утилизатор, камеру сгорания и газопаровую.турбину, о тличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и расширения диапазона регулирования мощности , она снабжена последовательно сообщенными дополнительными теплообменником-утилизатором и контактным парогенератором, а также смесителем, при этом первьй на входе подключен к тракту между выходом из последней по коду рабочего тела ступени основi ного парогенератора и входом в камеру сгорания, а последний - к выходу из (Л камеры сгорания. со о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) F 01 К 23 10

Л

,3:

Ф

1.

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3517848/24-06 (22) 01. 12.82

ЦЯ 07.05.84. Бюл. Р 17 (72) Л.Г. Семенюк, Г.А. Пресич, А.Я. Зельцер и В.Г. Григоров (7 1) Научно-исследовательский инсти тут санитарной техники и оборудования зданий и сооружений (53) 621.165-621. 11 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 495443, кл. F 01 К 23/ 10, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 3362422,кл. F 01 К 23/ l0, 1981.

1 (54) (57) ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая последовательно включенные в тракт рабочего тела компрессор, основной контактный парогенератор, выполненный в виде по меньшей мере двух ступеней, между которыми включен теплообменник-утилизатор, камеру сгорания и газопаровую турбину, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности и расширения диапазона регулирования мощности, она снабжена последовательно сообщенными дополнительными теплообменником-утилизатором и контактным парогенератором, а также смесителем, при этом первый на входе подключен к тракту между выходом иэ последней по ходу рабочего тела ступени основного парогенератора и входом в камеру,д

Ф сгорания, а последний — к выходу из камеры сгорания.

1090900 расход воздуха, сжимаемого компрессором 12 j.

Однако степень влагосодержания воздушно-паровой смеси, поступающей в камеру сгорания, по условиям устойчивого горения природного газа все-таки остается недостаточной,что ограничивает степень регенерации теплоты отработавших газов, а значит снижает экономичность установки.

Изобретение оТНосНТсН к теплоэнергетике и может быть применено, в частности, в компрессорных станциях магистральных газопроводов, оборудованных газотурбинными гаэоперекачивающими агрегатами.

Известна энергетическая установка, содержащая последовательно вклюЧенные в тракт рабочего тела компрессор, контактный парогенератор, камеру сго- 10 рания и газопаровую турбину с теплообменником-утилизатором, подключенным к линии отработавших газов. В установке в парогенераторе в процессе контактирования воздуха с водой 15 испарение последней происходит при температуре ниже температуры кипения воды. Теплота, расходуемая на испарение воды, отбирается от отработавших газов. За счет увеличения 20 влагосодержания рабочего тела снижается расход воздуха, сжимаемого в компрессоре Г1 3.

Однако степень регенерации теплоты отработавших газов, а соответ- 25 ственно, и количес во испарившейся влаги, ограничены, так как температура воды, контактирующей с воздухом, должна быть выше температуры насыщенной воздушно-паровой смеси на выходе, и следовательно температура, до которой могут быть охлаждены отработавшие газы, должна быть выше температуры смеси на входе в камеру сгорания.

Известна также энергетическая ус35 тановка, содержащая последовательно включенные в тракт рабочего тела компрессор, основной контактный парогенератор, выполненный в виде по

40 меньшей мере двух ступеней, между которыми включен теплообменник-утилизатор, камеру сгорания и газовую турбину. Установка позволяет осуществлять промежуточный перегрев воэ45 душно-паровой смеси в соответствующих ступенях теплообменника-утилизатора, повысить влагасодержание рабочего тела и соответственно снизить

Целью изобретения является повышение экономичности и расширение диапазона регулирования мощности установки.

Для достижения укаэанной цели энергетическая установка, содержащая последовательно вкЛюченные в тракт рабочего тела компрессор, основной контактный парогенератор, выполненный в виде по меньшей мере двух ступеней, между которыми включен теплаобменник-утилизатор, камеру сгорания и газопаровую турбину, снабжена последовательно сообщенными дополнительными теплообменником-утилизатором и контактным парогенератором, а также смесителем, при этом первый на входе подключен к тракту между Ф выходом из последней по ходу рабочего тела ступени основного парогенератора и входом в камеру сгорания, а последний — к выходу из камеры сгорания.

На чертеже схематически изображена предлагаемая энергетическая установка.

Установка содержит последовательно включенные в тракт 1 рабочего тела компрессор 2, основной контактйый парогенератор, выполненный в виде двух ступеней 3 и 4, между которыми включен теплообменник-утилизатор 5, камеру 6 сгорания и газапаровую турбину 7, к линии 8 отработавших газов которой подключен дополнительный теплообменник-утилизатор 9,, последовательно соединенный с дополнительным контактным парогенератаром 10, подключенным линией 11 с регулирующим органом 12 к смесителю 13, установленному между камерой б сгорания и гаэопаровой турбиной 7, при этом дополнительный теплообменник-утилизатор 9 подключен к тракту 1 рабочего тела на выходе иэ последней по ходу рабочего тела ступени 4 основного контактного парогенератара.

К гаэапаровой турбине 7 подключена нагрузка 14. Линия 11 с включенными в нее дополнительными теплообменником-утилизаторам 9 и контактным парагенератором 10 подключена параллельно тракту 1 рабочего тела. Камера б сгорания снабжена линией 15 подачи топлива, а каждая из ступеней

3 и 4 основного контактного парогенератора, также, как и дополнительный парогенератор 10, снабжена

ВНИИПИ Заказ 303 7/32

Тираж 502 Подписное àï ШЮ "Патент", r.Óàrîðoä, ул.Проектная, 4 з 10909 водяным циркуляционным контуром соответственно 16-18 с насосами 19 и линиями 20 подпитки. Тракт t рабочего тела на участке между компрессором 2 и ступенью 3 основного контактного парогенератора предназначен для транспортировки воздуха, а на участке между ступенью 3 основного контактного парогенератора и камерой

6 сгорания — для подачи воздушно- 10 паровой. смеси в последнюю. Линия 11 служит для транспортировки воздушнопаровой смеси к смесителю 13.

Энергетическая установка работает следующим образом. 15

Из компрессора 2 нагретый при сжатии воздух по тракту 1 подают в первую ступень 3 основного контактного парогенератора, где его адиабатно увлажняют испаряющейся водой и охлаж-2р дают до состояния насыщения. Далее нагретую воздушно-паровую смесь перегревают в теплообменнике-утилиэаторе 5 и подают во вторую ступень

4 основного контактного парогенератора, где подвергают ее дапьнейшему адиабатному увлажнению до влагосодержания, обеспечивающего устойчивое сгорание природного газа в камере 6 сгорания с охлаждением до температуры адиабатного насьпцения, . при которой часть воздушно-паровой смеси по основной ветви тракта 1 подают в камеру 6 сгорания. Туда же по линии 15 подают топливо. Осталь° ное количество воздушно-паровой смеси по линии 11 направляют в дополнительный теплообменник-утилизатор 9,где ее еще раз перегревают и подают в дополнительный контактный парогенератор 10. Здесь воздушно-паровую смесь дополнительно адиабатно увлажняют с охлаждением до температуры насьпцения и подают в смеситель 13 для разбавления продуктов сгорания после камеры 6 сгорания до требуемой температуры.

Рабочее тело — разбавленные воздушно-паровой смесью продукты сгорания топлива, после смесителя 13 с повьп енньп влагосодержанием подают 50 в газопаровую турбину 7 после которой отработавшие газы по линии 8 направляют последовательно в допол00 4, нительный теплообме нник-утилизатор

9 и основной теплообменник-утилизатор 5.

Температура адиабатного насьпцения воздушно-паровой смеси, а следовательно, и количество влаги, добавляемой к ней в дополнительном контактном парогенераторе 10, определяется требуемой температурой разбавления продуктов сгорания перед газопаровой турбиной 7. Для регулирования соотношения расхода воздушно-паровой смеси, подаваемой в камеру 6 сгорания и смеситель 13 на линии 11 предусмотрен регулирующий орган t2.

Степень адиабатного увлажнения воздушно-паровой смеси в каждом из контактных парогенераторов может быть отрегулирована производительностью насосов циркуляционных контуров

16-18 ° Компенсация потерь воды осуществляется подпиткой циркуляционных контуров 16-18 по линиям 20.

Возможность регулирования расхода и параметров смеси на входе в турбину позволяет расширить диапазон регулирования мощности.

Такая схема позволяет подавать для разбавления продуктов сгорания после камеры сгорания не участвующую в процессе горения воздушно-паровую смесь с более высоким влагосодержанием, чем у воздушно-паровой смеси, .подаваемой в камеру сгорания. При прочих равных условиях количество воздушно-паровой смеси, подаваемой для разбавления продуктов сгорания после камеры сгорания до требуемой температуры, с увеличением ее влагосодержания снижается, так как удельная теплоемкость воздушно-паровой смеси повышается за счет увеличения доли водяного пара, удельная теплоемкость которого почти в два раза превышает удельную теплоемкость сухого воздуха. Кроме того, с о увеличением влагосодержания воздушно-паровой смеси снижается доля сухого воздуха в ней. Укаэанные факторы позволяют снизить расход воздуха, сжимаемого в компрессоре, и, следовательно, уменьшить часть работы турбины, расходуемой на привод компрессора.