Парогазовая установка

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и энергетического машиностроения, а конкретно к комбинированному использованию парогазовой газотурбинной установки, производящей тепловую и электрическую энергию.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание технического решения парогазовой установки, экономическая и технологическая эффективность использования которой не будет зависеть от высоких температур наружного воздуха.

Технический результат, обеспечиваемый заявленной полезной моделью, за счет которого решается указанная задача, заключается в сохранении высокого КПД газовой турбины парогазовой установки при температурах окружающей среды в 30÷40°C и выше.

Для решения поставленной задачи предлагается парогазовая установка, включающая в себя газотурбинную и паротурбинную установки, котел-утилизатор, трубопроводы газа и воды и соединительные воздуховоды. Кроме того, она дополнительно оборудована воздухоохладителем, установленным на входе воздуха в газотурбинную установку, с абсорбционной холодильной машиной, соединенной с воздухоохладителем контурным трубопроводом.

В частном случае парогазовая установка оборудована конденсатором пара, вход которого соединен трубопроводом отработанного пара, идущего от паротурбинной установки, а выход которого оборудован насосом и соединен трубопроводом с котлом-утилизатором.

В другом частном случае второй выход абсорбционной холодильной машины подсоединен к трубопроводу, идущему от конденсатора пара.

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и энергетического машиностроения, а конкретно к комбинированному использованию парогазовой газотурбинной установки, производящей тепловую и электрическую энергию.

Известна парогазовая энергетическая установка по патенту РФ на полезную модель 103849, содержащая кинематически связанные паровую турбину и первый электрогенератор, кинематически связанные газовую турбину с камерой сгорания, имеющей зону горения и зону смешения, воздушный компрессор и второй электрогенератор, паровой котел, связанный с паровой турбиной для подачи пара и с газовой турбиной для использования тепла продуктов горения, а также систему подачи основного горючего и систему подачи дополнительного горючего, при этом воздушный компрессор выполнен с возможностью нагнетания атмосферного воздуха в зону горения камеры сгорания, а камера сгорания выполнена с возможностью подачи продуктов горения в газовую турбину из зоны смешения и связана с системой подачи основного горючего с возможностью подачи основного горючего в зону горения и с системой подачи дополнительного горючего с возможностью подачи его в зону смешения.

Также известна парогазовая установка по патенту РФ на изобретение 2078229, принятая за ближайший аналог и содержащая газотурбинную установку, паротурбинную установку, котел-утилизатор, водяной теплообменник, дымовую трубу, газоходы, воздуховоды, трубопроводы пара и воды, а также дополнительный байпасный газопровод, оснащенный дополнительным пароперегревателем и горелочным устройством, который соединяет выхлоп газотурбинной установки и вход котла-утилизатора.

Однако особенность работы газовых турбин, входящих в указанные и подобные комбинированные парогазовые установки, заключается в существенном снижении КПД газовой турбины при повышении температуры окружающей среды выше 15°C, т.е. температуры воздуха на всасывании (входе) в турбину.

Задачей заявляемой полезной модели является создание технического решения парогазовой установки, экономическая и технологическая эффективность использования которой не будет зависеть от высоких температур наружного воздуха.

Технический результат, обеспечиваемый заявленной полезной моделью, за счет которого решается указанная задача, заключается в сохранении высокого КПД газовой турбины парогазовой установки при температурах окружающей среды в 30÷40°C и выше.

Для решения поставленной задачи предлагается парогазовая установка, включающая в себя газотурбинную и паротурбинную установки, котел-утилизатор, трубопроводы газа и воды и соединительные воздуховоды. Кроме того, она дополнительно оборудована воздухоохладителем, установленным на входе воздуха в газотурбинную установку, с абсорбционной холодильной машиной, соединенной с воздухоохладителем контурным трубопроводом.

Кроме того, в целях более экономного и эффективного использования воды в парогазовой установке в предлагаемом техническом решении предусмотрены два частных случая. В первом частном случае парогазовая установка оборудована конденсатором пара, вход которого соединен трубопроводом отработанного пара, идущего от паротурбинной установки, а выход которого оборудован насосом и соединен трубопроводом с котлом-утилизатором.

В другом частном случае второй выход абсорбционной холодильной машины подсоединен к трубопроводу, идущему от конденсатора пара.

Сущность полезной модели поясняется на блок-схеме (фиг.1), на которой показана заявленная парогазовая установка и ее составные части (узлы).

Заявленное техническое решение парогазовой установки состоит из газотурбинной установки 2, соединенной воздуховодом с воздухозаборным устройством 1 и трубопроводом 3 с источником газа. Отработанный в газотурбинной установке 2 дымовой газ поступает по трубопроводу 4 в спиральный паронагреватель парового котла-утилизатора 5, а на выходе из него по воздуховоду 6 выводится в атмосферу. Перегретый пар от котла-утилизатора 5 поступает по трубопроводу 7 в паровую турбину 8, а на выходе из нее по трубопроводу 9 поступает в конденсатор пара 10. После конденсации пара вода (конденсат) по трубопроводу 11 с помощью насоса 12 снова поступает в котел-утилизатор 5. Кроме того, парогазовая установка оборудована воздухоохладителем 13, установленным на входе воздуха в газотурбинную установку 2 и соединенным контурным трубопроводом 15 с абсорбционной холодильной машиной 14, второй выход которой подсоединен трубопроводом 16 с помощью дополнительного патрубка к трубопроводу 11.

Заявленная парогазовая установка работает следующим образом.

Атмосферный воздух через воздухозаборное устройство 1 вместе с природным газом, поступающим по трубопроводу 3, одновременно подаются в зону горения камеры сгорания газотурбинной установки 2, в которой за счет сжигания топлива вырабатывается полезная работа в виде электроэнергии.

Для того чтобы использовать оставшуюся теплоту отработавших газов после сжигания в газовой турбине топлива, отработанный дымовой газ, имеющий высокую температуру (450-550°C), поступает по трубопроводу (газоходу) 4 в пополняемый сетевой водой паровой котел-утилизатор 5, нагревая имеющуюся в котле питательную воду до получения пара, после чего по воздуховоду 6 выводится в атмосферу.

Пар, полученный в котле-утилизаторе, по трубопроводу 7 направляют в паровую турбину 8 паротурбинной установки, которая вырабатывает электроэнергию и/или тепло для нужд потребителей.

Кроме того, парогазовая установка оборудована конденсатором пара 10, в который поступает по трубопроводу 9 отработанный пар от паровой турбины 8. После конденсации в нем пара вода (конденсат) по трубопроводу 11 с помощью насоса 12 снова поступает в котел-утилизатор 5.

При высокой температуре атмосферного воздуха окружающей среды для повышения эффективности работы газовой турбины воздух, подаваемый через воздухозаборное устройство 1, необходимо охлаждать. В этих целях парогазовая установка оборудована воздухоохладителем 13, установленным на входе воздуха в газотурбинную установку 2 и объединенным с абсорбционной холодильной машиной 14 контурным трубопроводом 15, которые охлаждают поступающий воздух до заданной температуры (ниже 15°C). Кроме того, второй выход абсорбционной холодильной машины 14 подсоединен трубопроводом 16 с помощью дополнительного патрубка к трубопроводу 11. Через этот выход вода (сконденсировавшийся пар) от абсорбционной холодильной машины дополнительно питает котел-утилизатор.

1. Парогазовая установка, включающая в себя газотурбинную и паротурбинную установки, котел-утилизатор, трубопроводы газа и воды и соединительные воздуховоды, отличающаяся тем, что она дополнительно оборудована воздухоохладителем, установленным на входе воздуха в газотурбинную установку, а также абсорбционной холодильной машиной, соединенной с воздухоохладителем контурным трубопроводом.

2. Парогазовая установка по п.1, отличающаяся тем, что оборудована конденсатором пара, вход которого соединен трубопроводом отработанного пара от паротурбинной установки, а выход которого оборудован насосом и соединен трубопроводом с котлом-утилизатором.

3. Парогазовая установка по п.2, отличающаяся тем, что второй выход абсорбционной холодильной машины подсоединен к трубопроводу, идущему от конденсатора пара.