Парогазовая установка

Авторы патента:

F01K21/04 - работающие на смеси пара и газа; установки, генерирующие или подогревающие пар путем непосредственного контакта воды или пара с горячим газом (парогенераторы с непосредственным контактом вообще F22B)

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к парогазовым установкам и может быть применена для привода нагнетателей в компрессорных станциях магистральных газопроводов, электрогенераторов на тепловых электрических станциях. Задачей полезной модели является повышение эффективности и надежности парогазовой установки. Технический результат достигается тем, что парогазовая установка, содержит компрессоры низкого и высокого давлений, связанные между собой через воздухоохладитель, при этом компрессор высокого давления последовательно связан через камеру сгорания с турбиной высокого давления и турбиной низкого давления, а компрессор низкого давления связан с турбиной низкого давления, турбина низкого давления, в свою очередь, связана с котлом-утилизатором, между компрессором высокого давления и камерой сгорания дополнительно установлен регенератор по холодной стороне, соединенный по горячей стороне с турбиной низкого давления и котлом-утилизатором.

Известна газопаровая установка, содержащая компрессоры низкого и высокого давлений, связанные между собой через воздухоохладитель, и через регенеративный подогреватель (по холодной стороне), камеру сгорания высокого давления с турбиной высокого давления, камеру сгорания низкого давления с турбиной низкого давления, а та в свою очередь с регенеративным подогревателем (по горячей стороне) и котлом-утилизатором, соединенным паропроводом с камерой сгорания высокого давления, отличающаяся тем, что камера сгорания низкого давления установлена на обводном воздуховоде после компрессора низкого давления и связана паропроводом с котлом-утилизатором и газопроводом с турбиной низкого давления [Андрющенко А.И. Термодинамические расчеты оптимальных параметров тепловых электростанций. - М.: Высшая школа, 1963, с. 201].

Недостатками данной установки являются снижение эффективности работы регенеративного подогревателя и котла утилизатора за счет разделения потоков, что уменьшает расход уходящих газов через каждый из этих элементов схемы; а также значительные потери тепла с уходящими газами из-за их высокой температуры и ограниченного теплосъема на регенераторе и котле-утилизаторе.

Известна парогазовая установка, содержащая компрессоры низкого и высокого давлений, связанные между собой через воздухоохладитель, и через камеру сгорания высокого давления с турбиной высокого давления, камеру сгорания низкого давления с турбиной низкого давления и котлом-утилизатором, соединенным паропроводами с камерами сгорания высокого и низкого давлений, отличающаяся тем, что камера сгорания низкого давления установлена на обводном воздуховоде после компрессора низкого давления и связана паропроводом с котлом-утилизатором и газопроводом с турбиной низкого давления [Патент RU 60139 от 10.01.2007 г.].

Недостатком данной установки является снижение экономичности работы из-за неполного использования теплоты уходящих продуктов сгорания.

Задачей полезной модели является повышение эффективности и надежности парогазовой установки.

Технический результат заключается в повышении степени внутрицикловой утилизации тепла.

Технический результат достигается тем, что парогазовая установка, содержит компрессоры низкого и высокого давлений, связанные между собой через воздухоохладитель, при этом компрессор высокого давления последовательно связан через камеру сгорания с турбиной высокого давления и турбиной низкого давления, а компрессор низкого давления связан с турбиной низкого давления, турбина низкого давления, в свою очередь, связана с котлом-утилизатором, между компрессором высокого давления и камерой сгорания дополнительно установлен регенератор по холодной стороне, соединенный по горячей стороне с турбиной низкого давления и котлом-утилизатором.

В полезной модели применяется параллельный подвод воздуха в турбину низкого давления. Его эффект заключается в том, что достигается снижение потерь тепла с уходящими газами при незначительном уменьшении мощности установки (снижение температуры на входе в турбину частично компенсируется увеличением расхода теплоносителя). А так же, в рассматриваемой установке, при сохранении впрыска пара от котла-утилизатора дополнительно применяется подогрев воздуха перед камерой сгорания уходящими газами после турбины низкого давления в регенераторе. Кроме того, т.к. впрыск пара в газовый поток осуществляется перед регенератором, он также выполняет функцию пароперегревателя. Это позволяет повысить эффективность и экономичность работы установки.

На фигуре изображена парогазовая установка, состоящая из: 1 - компрессора низкого давления; 2 - воздухоохладителя; 3 - компрессора высокого давления; 4 - камеры сгорания; 5 - турбины высокого давления; 6 - турбины низкого давления; 7 - электрогенератора; 8 - регенератора; 9 - котла-утилизатора.

Парогазовая установка работает следующим образом. Воздух, сжатый в компрессоре низкого давления 1, разделяется на два потока. Первый из них, пройдя воздухоохладитель 2, попадает в компрессор высокого давления 3, где его давление повышается еще больше. Затем поток воздуха смешивается с потоком пара из котла-утилизатора 9. Далее паровоздушная смесь пропускается через регенератор 8, который представляет собой теплообменный аппарат поверхностного типа. Туда же в регенератор 8 после турбины низкого давления 6 направляются отработавшие газы, которые отдают часть своего тепла паровоздушной смеси. Подогретая паровоздушная смесь подается в камеру сгорания 4, в которой сжигается газообразное топливо. Из камеры сгорания 4 продукты сгорания попадают в турбину высокого давления 5, являющуюся приводом для компрессоров низкого и высокого давлений 1,3. Второй поток сжатого воздуха после компрессора низкого давления 1 смешивается с продуктами сгорания из турбины высокого давления 5 и поступают в турбину низкого давления 6, которая является приводом для электрогенератора 7. Выхлопные газы, поступающие из турбины низкого давления 6, проходят регенератор 8, где подогревают паровоздушную смесь перед камерой сгорания 4. Из регенератора 8 выхлопные газы поступают в котел-утилизатор 9, где отдают тепло его котловой воде. После этого выхлопные газы направляются в атмосферу.

Парогазовая установка, содержащая компрессоры низкого и высокого давлений, связанные между собой через воздухоохладитель, при этом компрессор высокого давления последовательно связан через камеру сгорания с турбиной высокого давления и турбиной низкого давления, а компрессор низкого давления связан с турбиной низкого давления, турбина низкого давления, в свою очередь, связана с котлом-утилизатором, отличающаяся тем, что между компрессором высокого давления и камерой сгорания дополнительно установлен регенератор по холодной стороне, соединенный по горячей стороне с турбиной низкого давления и котлом-утилизатором.