Способ работы газотурбинной установки и установка для его осуществления
Использование: в энергетике, в частности для снижения концентрации окислов азота и утилизации тепла выхлопных газов. Сущность изобретения: газотурбинная установка снабжена теплообменником с промывочным устройством, смесительным инжектором со струйными соплами, байпасным трубопроводом, подключенным к выходу из турбины и струйным соплам, промежуточным охладителем сжимаемого воздуха, установленным между ступенями компрессора и выполненным в виде струйного газовоздушного агрегата со сборником отсепарированной воды, подключенным к камере сгорания, паропроводом и трубопроводом подачи воды, подключенными к охладителю. В выхлопном тракте турбины расположены две теплообменные секции, первая секция выполнена в виде котла-утилизатора, вторая - в виде инжектора, подключенного к атмосфере. 2 с. и 9 з. п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для снижения концентрации окислов азота и утилизации тепла выхлопных газов.
Известен способ работы газотурбинной установки, включающей ступенчатое сжатие воздуха, промежуточное охлаждение между ступенями сжимаемого воздуха и впрыскивание в него воды, сжигание топлива в сжатом воздухе в камере сгорания с одновременной подачей водяного пара в последнюю, расширение полученного рабочего тела с получением полезной работы на валу турбины, двухстадийное охлаждение выхлопных газов с одновременным нагревом водяного пара, выпуск охлажденных выхлопных газов в атмосферу. Недостатками такого способа являются недостаточная эффективность процесса снижения окислов азота в выхлопных газах и большой расход воздуха, участвующего в сжигании топлива. Известна также газотурбинная установка, содержащая многоступенчатый компрессор, включенные между ступенями промежуточной охладитель сжимаемого воздуха и трубопровод подачи воды, камеру сгорания с подключенным к ней паропроводом, турбину с расположенными в ее выхлопном тракте темплообменными секциями, подключенными по нагреваемой среде к паропроводу. Недостатком установки является то, что в ней невозможно обеспечить возврат конденсата в цикл утилизационной установки. Целью изобретения является снижение расхода воздуха через камеру сгорания газотурбинной установки, снижение содержания окислов азота в выхлопных газах и утилизация тепла выхлопных газов. Цель достигается тем, что по способу работы газотурбинной установки, включающему ступенчатое сжатие воздуха, промежуточное охлаждение между ступенями сжимаемого воздуха и впрыскивание в него воды, сжигание топлива в сжатом воздухе в камере сгорания с одновременной подачей водяного пара в последнюю, расширение полученного рабочего тела с получением полезной работы на валу турбины, двухстадийное охлаждение выхлопных газов с одновременным нагревом водяного пара, выпуск охлажденных выхлопных газов в атмосферу, дополнительно падают воду в камеру сгорания, а водяной пар при промежуточном охлаждении сжимаемого воздуха, осуществляют перед охлаждением отбор части выхлопных газов, а охлажденную основную часть выхлопных газов промывают водой и дополнительно охлаждают в контактном теплообменнике, сепаратируют и очищают воду, при этом охлаждение выхлопных газов при первой стадии производят в котле-утилизаторе, охлаждение при второй стадии посредством инжекционного смешивания выхлопных газов с атмосферным воздухом, а их выпуск посредством их инжектирования с одновременным нагревом отобранной частью выхлопных газов, причем при промежуточном охлаждении сжимаемого воздуха и при подаче воды в камеру сгорания ее впрыск осуществляиют посредством мелкодисперсного распыливания воды паром, дополнительно при промежуточном охлаждении осуществляют сбор крупных капель и последующую их подачу в камеру сгорания, а отсепарированную очищенную воду после контактного теплообменника направляют в котел-утилизатор. Кроме того, сжигание топлива в камере сгорания осуществляют при коэффициенте избытка воздуха, равном 1,3 1,4. При этом охлаждение посредством инжекционного смешивания выхлопных газов с атмосферным воздухом производят до температуры, близкой к температуре росы газовой смеси. Впрыск воды при мелкодисперсном ее распыливании осуществляют при соотношении расхода пара и воды, равном 1 100, при давлении пара на 1,5 2 кГс/см2 выше, чем давление в камере сгорания. Цель достигается тем, что газотурбинная установка, содержащая многоступенчатый компрессор, включенные между ступенями промежуточный охладитель сжимаемого воздуха и трубопровод подачи воды, камеру сгорания с подключенным к ней паропроводом, турбину с расположенными в ее выхлопном тракте двумя теплообменными секциями, подключенными по нагреваемой среде к паропроводу, снабжена контактным теплообменником с промывочным устройством, смесительным инжектором со струйными соплами, байпасным трубопроводом, подключенным к выходу из турбины и струйным соплам, при этом промежуточный охладитель сжимаемого воздуха выполнен в виде струйного газовоздушного агрегата со сборником отсепарированной воды, подключенным к камере сгорания, а паропровод и трубопровод подачи воды подключены к охладителю, первая теплообменная секция выполнена в виде котла-утилизатора, вторая -в виде инжектора, подключенного к атмосфере. Инжектор выполнен со струйными соплами и регулируемым жалюзийным устройством подвода атмосферного воздуха для смешивания с выхлопными газами. При этом контактный теплообменник снабжен замкнутым циркуляционным контуром оборотной воды, включающим фильтр очистки воды и конденсатор. Установка снабжена выносным сепаратором, соединенным с циркуляционным контуром оборотной воды и котлом-утилизатором. Кроме того, контактный теплообменник может быть выполнен противоточного типа тока воды, поперечного типа тока воды или барботажного типа. Предлагаемое решение отличается от известных решений в области снижения содержания окислов азота и утилизации тепла выхлопных газов тем, что глубокая утилизация тепла выхлопных газов достигается в парогазовом цикле, работающем на парогазовой смеси, с полным возвратом конденсата в цикле "пар конденсат" котла-утилизатора при сниженном расходе оборотной воды, при этом работа газотурбинной установки осуществляется при сниженном до значения![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
Формула изобретения
1. Способ работы газотурбинной установки, включающий ступенчатое сжатие воздуха, промежуточное охлаждение между ступенями сжимаемого воздуха и впрыскивание в него воды, сжигание топлива в сжатом воздухе в камере сгорания с одновременной подачей водяного пара в последнюю, расширение полученного рабочего тела с получением полезной работы на валу турбины, двухстадийное охлаждение выхлопных газов с одновременным нагревом водяного пара, выпуск охлажденных выхлопных газов в атмосферу, отличающийся тем, что дополнительно впрыскивают воду в камеру сгорания, а водяной пар подают при промежуточном охлаждении сжимаемого воздуха, осуществляют перед охлаждением отбор части выхлопных газов, а охлажденную основную часть выхлопных газов промывают водой и дополнительно охлаждают в контактном теплообменнике, сепарируют и очищают воду, при этом охлаждение выхлопных газов при первой стадии производят в котле-утилизаторе, охлаждение при второй стадии посредством инжекционного смешивания выхлопных газов с атмосферным воздухом, а их выпуск посредством их инжектирования с одновременным нагревом отобранной частью выхлопных газов, причем при промежуточном охлаждении сжимаемого воздуха и при впрыске воды в камеру сгорания ее впрыск осуществляют посредством мелкодисперсного распыливания воды паром, дополнительно при промежуточном охлаждении осуществляют сбор крупных капель и последующую их подачу в камеру сгорания, а отсепарированную очищенную воду после контактного теплообменника направляют в котел-утилизатор. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сжигание в камере сгорания осуществляют при коэффициенте избытка воздуха, равном 1,3 1,4. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что охлаждение посредством инжекционного смешивания выхлопных газов с атмосферным воздухом производят до температуры, близкой к температуры, близкой к температуре росы газовой смеси. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что впрыск воды при мелкодисперсном ее распылении паром осуществляют при соотношении расхода пара, воды, равном 1 100, и при давлении пара на 1,5 2 кгс/см2 выше, чем давление в камере сгорания. 5. Газотурбинная установка, содержащая многоступенчатый компрессор, включенный между ступенями промежуточный охладитель сжимаемого воздуха, и трубопровод подачи воды, камеру сгорания с подключенным к ней паропроводом, турбину с расположенными в ее выхлопном тракте двумя теплообменными секциями, подключенными по нагреваемой среде к паропроводу, отличающаяся тем, что установка снабжена контактным теплообменником с промывочным устройством, смесительным инжектором со струйными соплами, байпасным трубопроводом, подключенным к выходу из турбины, и струйным соплом, промежуточный охладитель сжимаемого воздуха выполнен в виде струйного газовоздушного агрегата со сборником отсепарированной воды, подключенным к камере сгорания, а паропровод и трубопровод подачи воды подключены к охладителю, первая теплообменная секция выполнена в виде котла-утилизатора, вторая в виде инжектора, подключенного к атмосфере. 6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что инжектор выполнен со струйными соплами и регулируемым жалюзийным устройством подвода атмосферного воздуха для смешивания с выхлопными газами. 7. Установка по п.5, отличающаяся тем, что контактный теплообменник снабжен замкнутым циркуляционным контуром оборотной воды, включающим фильтр очистки воды и конденсатор. 8. Установка по пп.5 7, отличающаяся тем, что она снабжена выносным сепаратором, соединенным с циркуляционным контуром оборотной воды и котлом-утилизатором. 9. Установка по пп.5 и 7, отличающаяся тем, что контактный теплообменник выполнен противоточного типа тока воды. 10. Установка по пп.5 и 7, отличающаяся тем, что контактный теплообменник выполнен поперечного типа тока воды. 11. Установка по пп.5 и 7, отличающаяся тем, что контактный теплообменник выполнен барботажного типа.РИСУНКИ
Рисунок 1