Парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной


 


Владельцы патента RU 2409746:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет (RU)

Изобретение относится к области энергетики - к парогазовым энергоустановкам. Парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной содержит паровую турбину, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, котел-утилизатор с пароперегревателем, испарителем, газоводяным подогревателем питательной воды, газопровод, электрогенератор, конденсатор, паропровод острого пара, трубопровод питательной воды, пароперегреватель котла-утилизатора связан паропроводом острого пара с входом паровой турбины, конденсатор трубопроводом питательной воды соединен с входом газоводяного подогревателя питательной воды, регенератор, вакуумный деаэратор, трубопровод низкого давления, трубопровод греющей воды, впрыскивающий трубопровод с расширительным соплом, трубопровод подогретой воды, газоохладитель с первой ступенью газоводяного подогревателя питательной воды и газоводяным подогревателем низкого давления, трубопровод горячей питательной воды. Изобретение позволяет повысить тепловую экономичность. 1 ил.

 

Парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной относится к энергетике и может быть применена на тепловых электростанциях.

Известны парогазовые установки традиционной тепловой схемы. Среди них наиболее распространены ПТУ с паровым котлом-утилизатором. Теплота отработавших газов ГТУ используется в котле-утилизаторе для выработки пара, поступающего в паровую турбину. (Цанев С.В., Буров В.Д., Ремезов А.Н. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций. М.: Издательство МЭИ, 2002.)

Большая часть мощности газовой турбины расходуется на привод компрессора, поэтому ГТУ имеют низкий коэффициент полезной работы. Предельная мощность парогазовых установок с одной газовой турбиной оказывается существенно меньше предельной мощности паротурбинных блоков.

Известны также парогазовые установки с паротурбинным приводом компрессора, в которых мощность ПТУ определяется не мощностью газотурбинной установки, а паропроизводительностью котла-утилизатора.

Воздух после компрессора подается в камеру сгорания газовой турбины. Продукты сгорания из газовой турбины поступают в паровой котел-утилизатор, где генерируется перегретый пар, подаваемый в паровую турбину. В отличие от традиционных схем ПТУ компрессор приводится паровой турбиной, а газовая турбина соединена валом с электрическим генератором. Конденсат пара подается питательным насосом в котел-утилизатор. (Зарянкин А.Е., Зарянкин В.А., Сторожук С.К., Арианов С.В. Сравнительный анализ схем ПГУ с газотурбинным и паротурбинным приводами компрессора. Газотурбинные технологии, №8, 2008.)

Преимущества парогазовой установки с паротурбинным приводом компрессора связаны с тем, что:

- мощность газовой турбины полностью используется для привода генератора;

- в ПГУ используется один генератор;

- при неизменном расходе через газовую турбину увеличивается мощность ПГУ;

- снижается степень повышения давления воздуха в компрессоре, поэтому уменьшается мощность компрессора относительно мощности газовой турбины,

повышаются температура газа на выходе из газовой турбины и

паропроизводительность котла-утилизатора.

Недостатком описанной парогазовой установки с паротурбинным приводом компрессора является ее недостаточно высокая экономичность.

Техническим результатом изобретения является повышение тепловой экономичности.

Технический результат достигается тем, что парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора, содержащая паровую турбину, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, котел-утилизатор с пароперегревателем, испарителем и газоводяным подогревателем питательной воды, газопровод, электрогенератор, конденсатор, паропровод острого пара, трубопровод питательной воды; пароперегреватель котла-утилизатора связан паропроводом острого пара с входом паровой турбины, конденсатор трубопроводом питательной воды соединен с входом газоводяного подогревателя питательной воды, причем она дополнительно содержит регенератор, вакуумный деаэратор, трубопровод низкого давления, трубопровод греющей воды, впрыскивающий трубопровод с расширительным соплом, трубопровод подогретой воды, газоохладитель с первой ступенью газоводяного подогревателя питательной воды и газоводяным подогревателем низкого давления, трубопровод горячей питательной воды; выход компрессора связан с газовой турбиной через последовательно включенные по ходу воздуха воздушную сторону регенератора и камеру сгорания, выход газовой турбины связан с атмосферой через последовательно включенные по ходу отработавших газов котел-утилизатор с пароперегревателем, испарителем, второй ступенью газоводяного подогревателя питательной воды, газопровод, газовую сторону регенератора и газоохладитель с первой ступенью газоводяного подогревателя питательной воды и газоводяным подогревателем низкого давления; конденсатор соединен с входом вакуумного деаэратора, выход вакуумного деаэратора связан трубопроводом низкого давления с входом газоводяного подогревателя низкого давления, выход газоводяного подогревателя низкого давления соединен первым трубопроводом греющей воды с входом вакуумного деаэратора, вторым впрыскивающим трубопроводом с промежуточными ступенями компрессора и третьим трубопроводом подогретой воды с выходом компрессора; выход вакуумного деаэратора через трубопровод питательной воды с питательным насосом и первую ступень газоводяного подогревателя питательной воды связан трубопроводом горячей питательной воды с второй ступенью газоводяного подогревателя питательной воды котла-утилизатора; паровая турбина соединена с валом компрессора, вал газовой турбины соединен с валом электрогенератора.

Парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной согласно изобретению позволяет:

- уменьшить мощность компрессора за счет впрыска в промежуточные ступени через расширительное сопло перегретой деаэрированной воды;

- повысить интенсивность испарения в ступенях компрессора мелкодисперсных капель вводимой перегретой воды;

- за счет впрыска в сжатый воздух после компрессора подогретой воды снизить температуру перед регенератором и увеличить его степень регенерации;

- за счет расширения в газовой турбине газопаровой смеси повысить температуру за газовой турбиной и обеспечить генерацию в котле-утилизаторе перегретого пара стандартных параметров;

- повысить электрическую мощность парогазовой установки за счет расширения в газовой турбине газопаровой смеси;

- понизить температуру газопаровой смеси, уходящей из газоохладителя установки;

- повысить КПД парогазовой установки за счет уменьшения мощности компрессора и более полной утилизации теплоты отработавшей газопаровой смеси в регенераторе и газоохладителе.

На чертеже изображена тепловая схема парогазовой установки с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной. Она включает паровую турбину 1, компрессор 2, регенератор 3, камеру сгорания 4, газовую турбину 5, газопровод 6, паропровод 7, котел-утилизатор 8 с второй ступенью газоводяного подогревателя питательной воды 9, испарителем и пароперегревателем 10, вакуумный деаэратор 11, трубопровод питательной воды 12, трубопровод низкого давления 13, трубопровод греющей воды 14, впрыскивающий трубопровод 15 с расширительным соплом, трубопровод подогретой воды 16, газоохладитель 17 с газоводяным подогревателем низкого давления 18 и первой ступенью газоводяного подогревателя питательной воды 19, трубопровод горячей питательной воды 20, электрогенератор 21. Конденсатор паровой турбины 1 соединен с входом вакуумного деаэратора 11, выход вакуумного деаэратора через трубопровод питательной воды 12 и первую ступень газоводяного подогревателя питательной воды 19 связан трубопроводом горячей питательной воды 20 с второй ступенью газоводяного подогревателя питательной воды 9 котла-утилизатора 8, кроме того, выход вакуумного деаэратора 11 связан трубопроводом низкого давления 13 с входом газоводяного подогревателя низкого давления 18, выход газоводяного подогревателя низкого давления соединен первым трубопроводом греющей воды 14 с входом вакуумного деаэратора 11, вторым впрыскивающим трубопроводом 15 с расширительным соплом соединен с промежуточными ступенями компрессора и третьим трубопроводом подогретой воды 16 - с выходом компрессора 2. Паровая турбина 1 соединена с валом компрессора 2, вал газовой турбины 5 соединен с валом электрогенератора 21.

Парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной работает следующим образом. Атмосферный воздух сжимается в компрессоре 2, поступает в воздушную сторону регенератора 3, где нагревается за счет теплоты отработавших газов, подаваемых в его газовую сторону по газопроводу 6. В камере сгорания 4 сжигается топливо и повышается температура газов перед газовой турбиной 5. При расширении газов в газовой турбине 5 совершается полезная работа, используемая для привода электрогенератора 21. Отработавшие в газовой турбине 5 газы поступают в котел-утилизатор 8, где за счет их теплоты во второй ступени газоводяного подогревателя питательной воды 9, испарителе и пароперегревателе 10 генерируется перегретый пар, подаваемый в паровую турбину 1 по паропроводу 7. Полезная работа паровой турбины 1 используется для привода компрессора 2. Частично охлажденные в котле-утилизаторе 8 газы по газопроводу 6 поступают в газовую сторону регенератора 3, где отдают часть своей теплоты сжатому воздуху, подогреваемому в воздушной части регенератора 3. Из регенератора 3 частично охлажденные газы поступают в газоохладитель 17, где отдают часть своей теплоты, нагревая воду низкого давления в газоводяном подогревателе низкого давления 18 и питательную воду в первой ступени газоводяного подогревателя питательной воды 19, после чего они сбрасываются в атмосферу. Часть подогретой в газоводяном подогревателе низкого давления 18 воды низкого давления по первому трубопроводу греющей воды 14 подается на вход вакуумного деаэратора 11 и обеспечивает в нем термическую деаэрацию конденсата пара паровой турбины 1. По второму впрыскивающему трубопроводу 15 эта вода поступает через расширительное сопло в проточную часть компрессора 2, к его промежуточным ступеням. При входе в проточную часть компрессора 2 предварительно подогретая указанная вода оказывается перегретой относительно воздуха в этих ступенях компрессора. При расширении в сопле эта вода дробится на мелкодисперсные капли и интенсивно испаряется, понижая температуру сжимаемого воздуха. За счет этого уменьшается мощность, затрачиваемая на сжатие воздуха, и понижается его температура на выходе из компрессора 2. Третий поток воды низкого давления по трубопроводу подогретой воды 16 поступает, распыленный на мелкие капли, в поток сжатого воздуха, выходящего из компрессора 2. В результате указанных впрысков подогретой воды в воздух, сжимаемый в компрессоре 2 и на выходе из него, в регенератор 3 поступает смесь сжатого воздуха пониженной температуры и влажного пара. За счет этого интенсифицируется процесс теплообмена в регенераторе 3. В газовой турбине 5 расширяется газопаровая смесь, за счет чего увеличивается полезная работа газовой турбины 5 и электрическая мощность электрогенератора 21.

Парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной, содержащая паровую турбину, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, котел-утилизатор с пароперегревателем, испарителем, газоводяным подогревателем питательной воды, газопровод, электрогенератор, конденсатор, паропровод острого пара, трубопровод питательной воды; пароперегреватель котла-утилизатора связан паропроводом острого пара с входом паровой турбины, конденсатор трубопроводом питательной воды соединен с входом газоводяного подогревателя питательной воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит регенератор, вакуумный деаэратор, трубопровод низкого давления, трубопровод греющей воды, впрыскивающий трубопровод с расширительным соплом, трубопровод подогретой воды, газоохладитель с первой ступенью газоводяного подогревателя питательной воды и газоводяным подогревателем низкого давления, трубопровод горячей питательной воды; выход компрессора связан с газовой турбиной через последовательно включенные по ходу воздуха воздушную сторону регенератора и камеру сгорания, выход газовой турбины связан с атмосферой через последовательно включенные по ходу отработавших газов котел-утилизатор с пароперегревателем, испарителем, второй ступенью газоводяного подоргревателя питательной воды, газопровод, газовую сторону регенератора и газоохладитель с первой ступенью газоводяного подогревателя питательной воды и газоводяным подогревателем низкого давления; конденсатор соединен с входом вакуумного деаэратора, выход вакуумного деаэратора связан трубопроводом низкого давления с входом газоводяного подогревателя низкого давления, выход газоводяного подогревателя низкого давления соединен первым трубопроводом греющей воды с входом вакуумного деаэратора, вторым впрыскивающим трубопроводом с промежуточными ступенями компрессора и третьим трубопроводом подогретой воды с выходом компрессора; выход вакуумного деаэратора через трубопровод питательной воды с питательным насосом и первую ступень газоводяного подогревателя питательной воды связан трубопроводом горячей питательной воды с второй ступенью газоводяного подогревателя питательной воды котла-утилизатора; паровая турбина соединена с валом компрессора, вал газовой турбины соединен с валом электрогенератора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике. .

Изобретение относится к теплоэнергетике - к парогазовым установкам. .

Изобретение относится к области энергетики. .

Изобретение относится к области газотурбинной техники, а именно к установкам для производства электроэнергии и сжатого воздуха, а также паровоздушной смеси для технологических целей.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для производства электрической и тепловой энергии. .

Изобретение относится к комбинированным парогазовым энергоустановкам. .

Изобретение относится к способу и системе для переработки газообразного летучего органического соединения при помощи газовой турбины. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. .

Изобретение относится к области газотурбостроения. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики

Изобретение относится к теплоэнергетике
Изобретение относится к области производства механической энергии в первичных тепловых двигателях роторного типа с газообразным рабочим телом, в которых повышение КПД осуществляется за счет регенерации тепла отработавших газов с использованием эндотермических процессов водно-парового преобразования углеводородного топлива

Изобретение относится к двигателестроению, Камерно-инжекторно-турбинный двигатель содержит сообщенные между собой посредством вала турбину и компрессор с электрогенератором, камеры сгорания, системы управления, охлаждения и зажигания

Изобретение относится к теплоэнергетике

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии на электростанциях и автономно на различных предприятиях

Изобретение относится к энергетике. Энергетическая установка содержит парогазовую турбину, компрессор, камеру сгорания топлива. В состав установки включено средство утилизации тепла отходящих газов, выполненное с возможностью его использования в качестве источника пара. Для этого установка снабжена тепловым насосом, контур которого включает испаритель, дроссельный клапан, конденсатор и дополнительный компрессор, выполненный с возможностью привода от парогазовой турбины. Контур теплового насоса сообщен с источником рабочего тела, используемого в контуре теплового насоса, и служащим охладителем в конденсаторе, причем линия, связывающая выход тепловоспринимающего контура конденсатора и вход дополнительного компрессора, выполнена с возможностью отвода тепла на технологические и бытовые нужды технологическим потребителям. На газоотводящей линии между выходом парогазовой турбины и теплоотдающим контуром конденсатора размещен теплоотдающий контур теплообменника, при этом, газовый выход конденсатора сообщен с атмосферой, а его конденсатный выход связан с конденсатоотводчиком, который через линию, включающую насос и последовательно связанные тепловоспринимающие контуры теплообменника и испарителя, сообщен с камерой сгорания. Изобретение позволяет уменьшить потери тепла и воды в окружающую среду. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергетике. Энергетическая установка содержит парогазовую турбину, компрессор, камеру сгорания топлива. В состав установки включено средство утилизации тепла отходящих газов, выполненное с возможностью его использования в качестве источника пара. Для этого установка снабжена тепловым насосом, контур которого включает испаритель, дроссельный клапан, конденсатор и дополнительный компрессор, выполненный с возможностью привода от парогазовой турбины. Кроме того, установка снабжена паровой турбиной, выполненной с возможностью работы на один вал с парогазовой турбиной. На газоотводящей линии между выходом парогазовой турбины и теплоотдающим контуром конденсатора размещен теплоотдающий контур теплообменника, при этом газовый выход конденсатора сообщен с атмосферой, а его конденсатный выход связан с конденсатоотводчиком, который через линию, включающую насос и последовательно связанные тепловоспринимающие контуры теплообменника и испарителя, сообщен с камерой сгорания и входом паровой турбины, при этом выход паровой турбины сообщен со вторым конденсатором, конденсатный выход которого через второй питательный насос связан с конденсатоотводчиком. Изобретение позволяет уменьшить потери тепла и воды в окружающую среду. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Парогазовая установка (ПГУ) относится к области энергетики. Установка имеет два рабочих контура: парогазовый, представляющий собой газотурбинную установку (ГТУ), и паровой, включающий в себя теплообменник-конденсатор, установленный во входном канале ГТУ, теплообменник-нагреватель, установленный в выходном канале ГТУ, паровую турбину и насос высокого давления, которые закольцованы. Рабочим телом ГТУ является смесь воздуха и водяного пара, которая образуется в результате испарения воды в теплообменнике-конденсаторе. Рабочим телом парового контура является пар, который образуется в результате испарения жидкости в теплообменнике-нагревателе с последующей конденсацией в теплообменнике-конденсаторе. Испарение воды и конденсация жидкости в теплообменнике-конденсаторе происходят одновременно. Изобретение позволяет повысить эффективность установки. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Парогазотурбинная установка состоит из входного устройства, компрессора, камеры сгорания, камеры смешения, турбины привода компрессора, выходного устройства, теплообменника-испарителя, теплообменника-нагревателя, расположенного за теплообменником-испарителем, паровой турбины, теплообменника-конденсатора. Теплообменник-испаритель расположен в канале выходного устройства за турбиной привода компрессора и соединен с одной стороны с источником воды, а с другой - с камерой смешения. Вода, прежде чем попасть в теплообменник-испаритель, проходит через теплообменник-конденсатор паровой турбины. Паротурбинный контур закольцован: входной ресивер турбины соединен с выходом из теплообменника-нагревателя; выходной ресивер турбины через канал низкого давления теплообменника-конденсатора соединен с входом в насос, выход из которого соединен с входом в теплообменник-нагреватель. В паротурбинном контуре циркулирует легкоиспаряющаяся жидкость, переходящая в пар и обратно (например, этиловый спирт), имеющая температуру кипения менее 100°С. Достигается повышение эффективного кпд парогазотурбинной установки до 70-75%. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх