Камера сгорания газового котла используемая в теплофикационной газотурбинной установке

Теплофикационная газотурбинная установка относится к области энергетики, а точнее к теплофикационным газотурбинным установкам, применяемым для надстройки существующих водогрейных котлов подогревающих сетевую воду теплосети. Задачей предложенного технического решения является повышение коэффициента полезного действия теплофикационной газотурбинной установки по выработке электроэнергии, ее тепловой мощности и экономичности. Поставленная задача решается за счет того, что Теплофикационная газотурбинная установка, содержит воздушный компрессор, рекуператор, камеру сгорания, газовую турбину, электрогенератор, водогрейный котел, трубопроводы обратной и прямой воды теплосети; выход воздушного компрессора через рекуператор и камеру сгорания связан трубопроводами с входом газовой турбины, выход последней соединен газоходами через рекуператор и водогрейный котел с атмосферой, водогрейный котел соединен на входе с трубопроводами обратной, а на выходе прямой сетевой воды; ротор газовой турбины соединен валами с ротором воздушного компрессора и ротором электрогенератора, при этом, в трубопроводе между воздушным компрессором и рекуператором размещен дополнительный воздухо-водяной теплообменник, подключенный на входе к трубопроводу обратной, а на выходе к трубопроводу прямой сетевой воды. Применение дополнительного воздухо-водяного теплообменника, размещенного между воздушным компрессором и рекуператором и подключенного трубопроводами на входе к трубопроводу обратной сетевой воды.

Теплофикационная газотурбинная установка относится к области энергетики, а точнее к теплофикационным газотурбинным установкам, применяемым для надстройки существующих водогрейных котлов подогревающих сетевую воду теплосети.

Известна энергетическая газотурбинная установка с регенератором, содержащая воздушный компрессор, регенератор, камеру сгорания, газовую турбину, электрогенератор. Выход воздушного компрессора связан воздуховодом через регенератор и камеру сгорания с газовой турбинрй, выхлопной патрубок последней соединен газоходом через регенератор с атмосферой. Ротор газовой турбины связан общим валом с роторами воздушного компрессора и электрогенератора. (Журнал «Газотурбинные технологии». Каталог газотурбинного оборудования, 2003-2004 гг., рис.2, стр.170.)

Регенеративные установки имеют высокий коэффициент полезного действия по производству электроэнергии, но их обычно не применяют в качестве теплофикационных газотурбинных установок, в том числе потому, что недостаточна их тепловая мощность и высокая стоимость установки.

Эффективно применение газотурбинных установок для надстройки существующих водогрейных котлов производящих подогрев сетевой воды тепловой сети.

Наиболее близкой по технической сущности к предполагаемому изобретению является теплофикационная газотурбинная установка, надстраиваемая над существующим водогрейным котлом.

Она содержит воздушный компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, электрогенератор, газоводяной подогреватель, существующий водогрейный котел, обратный и прямой трубопроводы сетевой воды. Выход воздушного компрессора связан воздуховодом через камеру сгорания с газовой турбиной, выхлопной патрубок последней соединен газоходом через газоводяной подогреватель с камерой сгорания существующего водогрейного котла. Выхлопной патрубок последнего соединен газоходом через дымовую трубу с атмосферой. Ротор газовой турбины соединен с роторами воздушного компрессора и электрогенератора. (Журнал «Газотурбинные технологии». Каталог газотурбинного оборудования, 2003-2004 гг., рис.13, стр.172).

Описанная теплофикационная газотурбинная установка принята за прототип изобретения.

Применение газоводяного подогревателя, размещенного в выхлопном газоходе газовой турбины перед водогрейным котлом позволяет снизить температуру газов перед ним и не требует значительной реконструкции водогрейного котла. Но он имеет относительно низкий коэффициент полезного действия по выработке электроэнергии и недостаточно высокую тепловую мощность.

Задачей предложенного технического решения является повышение коэффициента полезного действия теплофикационной газотурбинной установки по выработке электроэнергии, ее тепловой мощности и экономичности.

Поставленная задача решается за счет того, что Теплофикационная газотурбинная установка, содержит воздушный компрессор, рекуператор, камеру сгорания, газовую турбину, электрогенератор, водогрейный котел, трубопроводы обратной и прямой воды теплосети; выход воздушного компрессора через рекуператор и камеру сгорания связан трубопроводами с входом газовой турбины, выход последней соединен газоходами через рекуператор и водогрейный котел с атмосферой, водогрейный котел соединен на входе с трубопроводами обратной, а на выходе прямой сетевой воды; ротор газовой турбины соединен валами с ротором воздушного компрессора и ротором электрогенератора, при этом, в трубопроводе между воздушным компрессором и рекуператором размещен дополнительный воздухо-водяной теплообменник, подключенный на входе к трубопроводу обратной, а на выходе к трубопроводу прямой сетевой воды. Применение дополнительного воздухо-водяного теплообменника, размещенного между воздушным компрессором и рекуператором и подключенного трубопроводами на входе к трубопроводу обратной сетевой воды, а на выходе к трубопроводу прямой сетевой воды, позволяет:

- понизить температуру воздуха перед рекуператором, увеличить температурный напор между продуктами сгорания и сжатым воздухом, степень регенерации и коэффициент полезного действия теплофикационной газотурбинной установки;

- увеличить тепловую мощность установки за счет подогрева сетевой воды горячим сжатым воздухом;

- уменьшить габариты и стоимость воздухо-водяного теплообменника за счет высокого давления сжатого воздуха в этом теплообменнике;

- понизить температуру продуктов сгорания перед водогрейным котлом и облегчить их подвод к горелкам водогрейного котла без его реконструкции.

На чертежах на фиг.1, показана блок-схема теплофикационной газотурбинной установки, а на фиг.2 приведена ее принципиальная схема.

Блок-схема на фиг.1 состоит из двух блоков: энергетический газотурбинный блок 1, водогрейный блок 2.

На чертеже фиг.2 показана принципиальная схема теплофикационной газотурбинной установки.

Энергетический газотурбинный блок 1 включает: воздушный компрессор 3, воздухо-водяной теплообменник 4, рекуператор 5, камеру сгорания 6, газовую турбину 7, электрогенератор 8, выхлопной газоход газовой турбины 9.

Водогрейный блок 2 включает: трубопровод охлажденной сетевой воды 10, трубопровод подогретой сетевой воды 11, водогрейный котел 12, трубопроводы прямой 13 и обратной 14 сетевой воды, выходной газоход с дымовой трубой 15.

Теплофикационная газотурбинная установка выполнена следующим образом.

Воздушный компрессор 3 энергетического газотурбинного блока 1 соединен по воздуху трубопроводами через рекуператор 5 и камеру сгорания 6 с газовой турбиной 7. По продуктам сгорания выхлоп газовой турбины 7 соединен газоходами через рекуператор 5 водогрейный котел 12 водогрейного блока 2 и выходной газоход 15 и дымовую трубу с атмосферой. Ротор газовой турбины 7 соединен валами с роторами воздушного компрессора 3 и электрического генератора 8. Трубопровод обратной сетевой воды 14 водогрейного блока 2 подсоединен к входным патрубкам водогрейного котла 12 и воздухо-водяного теплообменника 4 энергетического газотурбинного блока 1, выходной патрубок водогрейного котла 12 соединен с трубопроводом прямой сетевой воды 13, выходной патрубок воздухо-водяного теплообменника 4 подключен трубопроводом подогретой сетевой воды 11 к трубопровду прямой сетевой воды 13.

Теплофикационная газотурбинная установка работает следующим образом. В воздушном компрессоре 3 энергетического газотурбинного блока 1 сжимают атмосферный воздух, охлаждают его воздухо-водяном теплообменнике 4, подогревая сетевую воду теплосети, подводимую в него по трубопроводу охлажденной сетевой воды 10 и отводимую по трубопроводу подогретой сетевой воды 11 водогрейного блока 2. Частично охлажденный сжатый воздух подогревают в рекуператоре 5 и в камере сгорания 6 и сжигают в нем подводимое топливо. Продукты сгорания топлива расширяют в газовой турбине 7 энергетического газотурбинного блока 1 и по выхлопному газоходу 9 газовой турбины 7 подают в рекуператор 5, используя теплоту выхлопных газов газовой турбины 7 для подогрева сжатого воздуха. Далее охлажденные продукты сгорания направляют в камеру сгорания водогрейного котла 14 водогрейного блока 2, подводят в нее дополнительное топливо и по выходному газоходу с дымовой трубой 15 продукты сгорания сбрасывают в атмосферу. Сетевую воду из трубопровода обратной линии

теплосети 14 водогрейного блока 2 разделяют на два потока. Первый из них по трубопроводу охлажденной сетевой воды 10 направляют в воздухо-водяной теплообменник 4, нагревают его теплотой сжатого воздуха и по трубопроводу подогретой сетевой воды 11 подают в трубопровод прямой сетевой воды 13. Второй поток из трубопровода обратной сетевой воды 14 направляют в водогрейный котел 12, подогревают его, утилизируя теплоту продуктов сгорания, и отводят в трубопровод прямой сетевой воды 13.

Предлагаемая компоновка теплофикационной газотурбинной установки имеет преимущества, как перед известными аналогами, так и перед прототипом и обеспечивает повышение ее тепловой экономичности и тепловой мощности.

Теплофикационная газотурбинная установка, содержит воздушный компрессор, рекуператор, камеру сгорания, газовую турбину, электрогенератор, водогрейный котел, трубопроводы обратной и прямой воды теплосети; выход воздушного компрессора через рекуператор и камеру сгорания связан трубопроводами с входом газовой турбины, выход последней соединен газоходами через рекуператор и водогрейный котел с атмосферой, водогрейный котел соединен на входе с трубопроводами обратной, а на выходе прямой сетевой воды; ротор газовой турбины соединен валами с ротором воздушного компрессора и ротором электрогенератора, при этом, в трубопроводе между воздушным компрессором и рекуператором размещен дополнительный воздухо-водяной теплообменник, подключенный на входе к трубопроводу обратной, а на выходе к трубопроводу прямой сетевой воды.