BG63223B1

BG63223B1 - Метод и инсталация с парогазова турбина за оползотворяване на топлината на изгаряне на газообразни и течни горива

Info

Publication number: BG63223B1
Application number: BG102176A
Authority: BG
Inventors: Николай КОЛЕВ; Димитър КОЛЕВ; Настя ФИЛИПОВА
Original assignee: Николай КОЛЕВ; Димитър КОЛЕВ; Настя ФИЛИПОВА
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 2001-06-29
Also published as: BG102176A

Abstract

Изобретението намира приложение в енергетиката заповишаване на енергийната ефективност на парогазови турбини при едновременно понижаване на концентрацията на азотните окиси в димните газове. Турбината е разделена на степени, всяка със своя горивна камера, като водната пара се подава прегрята в първата степен на турбината. След турбината парогазовата смес постъпва в топлообменник за оползотворяване на топлината и за получаване на необходимата водна пара. Следва допълнително оползотворяване на топлината за нагряване на топлофикационна вода в индиректен топлообменник и в система с контактни економайзери, където кондензира водната пара. Кондензатът се очиства химически и след изпаряване и прегряване на парата се подава в първата горивна камера. В горивните камери, без последната, въздухът сеподава в стехиометрично количество, а в последната- в малък излишък. Температурата на изгаряне в последната горивна камера е понижена. Инсталацията включва многостепенна парогазова турбина (6) с горивни камери (4) и въздушен компресор (2), както и комбиниран топлообменник (10) за нагряване на продуктите, постъпващи в горивните камери. Топлообменник (31) служи за подгряване на топлофикационна вода. Инсталацията включва още контактни економайзери (15) със свързани с тях помпа (16) и топлообменен блок (13), както и колона за очистване на водния кондензат от СО2 и О2, топлообменници (22 и 25), блок за химическо очистване на водния кондензат (21)и помпи (20 и 28).

Description

(54) МЕТОД И ИНСТАЛАЦИЯ С ПАРОГАЗОВА ТУРБИНА ЗА ОПОЛЗОТВОРЯВАНЕ НА ТОПЛИНАТА ОТ ИЗГАРЯНЕТО НА ГАЗООБРАЗНИ И ТЕЧНИ ГОРИВА

Област на техниката

Изобретението се отнася до метод за оползотворяване на топлината от изгарянето на газообразни и течни горива за производство на топлина и на механична енергия и инсталация за неговото осъществяване и ще намери приложение предимно в енергетиката, поспециално при производство на електроенергия и топлоенергия за топлофикационни нужди.

Предшестващо състояние на техниката

Известен е метод [1] за оползотворяване топлината, получена при изгарянето на газообразни и течни горива, при който горивата се изгарят под високо налягане в горивната камера, като в нея се подава още въздух и прегрята водна пара. Получената парогазова смес се дроселира в парогазова турбина, след което се охлажда индиректно, при което топлината й се използва за получаване на прегрята водна пара, която след прегряване се подава в горивната камера на турбината.

Известна е инсталация [1] за осъществяване на метода, която включва парогазова турбина, с компресор за въздух и парен котел за получаване на прегрята водна пара, за утилизация на топлината на изгорелите газове от 35 турбината. Парният котел е свързан с горивната камера на парогазовата турбина за подаване в нея на получената в котела прегрята водна пара.

Недостатък на този метод и на инстала- 40 цията за неговото реализиране е, че значителна част от водата на подадената в горивната камера на парогазовата турбина водна пара се губи в атмосферата с димните газове на изхода от котела, като кпд на превръщане на 45 енергията на горивото в топлинна и в механична енергия не са достатъчно високи.

Известен е втори метод [2] за използване на топлината, получена при изгарянето на газообразни и течни горива с използване на 50 парогазова турбина. При него горивата се изгарят под високо налягане в горивните камери на многостепенна газова турбина, където се подава още въздух под налягане. В първата горивна камера се подава и водна пара, предимно прегрята. Както постъпващия за изгарянето на горивото въздух, така и водната пара се нагряват индиректно от напускащата турбината парогазова смес. Във всички горивни камери, с изключение на първата, се подава за допълнително нагряване парогазовата смес, дроселирана в предишната степен на парогазовата турбина. Получената във всяка от горивните камери парогазова смес се дроселира в следващите степени на парогазовата турбина. След последната й степен парогазовата смес се охлажда индиректно, при което топлината й се използва за прегряване на водната пара и въздуха, постъпващи в горивните камери на турбината. Димните газове след дроселирането им се охлаждат индиректно с компресиран въздух и с водна пара, след което се охлаждат индиректно с топлофикационна вода. След това димните газове се охлаждат директно, в противоток, с не по малко от един последователни циркулационни водни потоци, при което водната пара в тях кондензира и се отвежда под формата на воден кондензат. Съгласно един вариант на този метод всеки от циркулационните водни потоци, нагрети директно, нагрява индиректно воден поток, предимно топлофикационна вода, при спазване принципа на противотока. Съгласно друг вариант на метода всеки от циркулационните водни потоци, нагрети директно, освен последния по хода на парогазовата смес, нагрява индиректно воден поток, преимуществено топлофикационна вода. Последният нагрят директно циркулационен воден поток промива въздуха, постъпващ в компресора, като го овлажнява.

Известна е инсталация [2] за осъществяване на втория метод, която включва многостепенна газова турбина, свързана с вала си към консуматор на механична работа, по-специално електрогенератор. Тя включва още компресори за въздух и топлообменник за утилизация на топлината на парогазовата смес след турбината, за нагряване на въздух и прегряване на водна пара, постъпващи в горивните камери, както и топлообменник за индиректно доподгряване на топлофикационна вода и последователно включени по хода на парогазовата смес контактни економайзери. Съгласно един вариант на тази инсталация всеки от контактните економайзери е свързан посредством тръбопроводи към помпа и топлообменник за подгряване на топлофикационна вода, при спазване на принципа на противотока. Съгласно друг вариант на тази инсталация всеки от контактните економайзери, с изключение на последния по хода на парогазовата смес, е свързан с тръбопроводи към помпа и топлообменник за подгряване на топлофикационна вода, при спазване на принципа на противотока. Последният по хода на парогазовата смес контактен економайзер е свързан с тръбопроводи и помпа към колона с пълнеж, за директно овлажняване на въздуха постъпващ на входа на компресора.

Недостатък на втория метод и на инсталацията за неговото осъществяване е, че не осигурява достатъчно висока степен на превръщане на топлината подадена с горивото в механична работа.

Друг недостатък на метода е, че изгарянето на горивото при висока температура се извършва при излишък на кислород, което води до повишаване на концентрацията на азотните окиси.

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е да се създаде метод който, позволява да се повиши превръщането на топлината, подадена в парогазовата турбина, в механична работа, при едновременно пълно оползотворяване на цялото количество топлина, подадено с горивото и понижаване на крайната концентрация на азотните окиси в парогазовата смес след парогазовата турбина.

Изобретението се осъществява чрез метод за оползотворяване на топлината на изгаряне на газообразни и течни горива, в инсталация с парогазова турбина, при който горивото изгаря под налягане в две или повече горивни камери на дву- или повече степенна парогазова турбина. Освен въздух и гориво в горивната камера, която работи под най-високо налягане, се подава още водна пара. В останалите горивни камери се подава за донагряване парогазовата смес обработена в предшестващата я степен на парогазовата турбина. Допълнително нагрятата в дадена горивна камера парогазова смес се подава в следващата степен на парогазовата турбина. След последната степен на турбината парогазовата смес се охлажда индиректно, предимно в противоток, при което нагрява продукти, постъпващи в една или повече от горивните камери. След това парогазовата смес се охлажда допълнително индиректно в противоток, преимуществено с предварително подгрята топлофикационна вода. После частично охладената парогазова смес, се охлажда последователно, директно, в противоток с не по-малко от един циркулационен воден поток, който се загрява от нея. При това от парогазовата смес кондензира подадената водна пара и след окончателното си охлаждане парогазовата смес се изхвърля в атмосферата. Полученият воден кондензат се отделя. Характерна особеност на метода е, че коефициентът на излишък на въздуха в горивните камери е от 1,00 до 1,5, преимуществено от 1,00 до 1,1. Преимуществено най-нисък коефициент на излишък на въздуха, равен на 1 имат горивните камери на степените на парогазовата турбина, без последната, а най-висок горивната камера на последната степен. Отношението между началното и крайно налягане в степените на турбината, без последната, варира от 1,3 до 20, преимуществено от 1,6 до 5. При последната степен на турбината това отношение варира от 5 до 150, преимуществено от 10 до 30.

Съгласно един вариант на метода парогазовата смес, напускаща турбината нагрява химически очистен воден кондензат, който се нагрява и изпарява, а получената пара се прегрява, след което постъпва в първата горивна камера. Химически очистеният воден кондензат се получава като водният кондензат, отделен при директното охлаждане на парогазовата смес се третира в противоток с водна пара, която го донагрява и отнема от кондензата разтворения в него кислород и въглероден двуокис. Получената парогазова смес се смесва с парогазовата смес от парогазовата турбина непосредствено след последното й индиректно охлаждане. Освободеният от въглероден двуокис и кислород воден кондензат се охлажда последователно, индиректно, първо с очистен химически воден кондензат и след това със студена вода и се пречиства химически от намиращите се в него следи от йони. След това част от получения химически очистен воден кондензат, получена при кондензация на водна пара, по3 лучена при изгаряне на горивото в горивните камери, се отвежда от системата. Останалият очистен воден кондензат се нагрява индиректно с неочистен химически воден кондензат, освободен от въглероден двуокис и кислород и се подава за индиректно нагряване, изпаряване и прегряване на получената водна пара, при използване на топлината на напускащата газова турбина парогазова смес.

Съгласно втори вариант на метода парогазовата смес, напускаща турбината, нагрява химически очистен воден кондензат, който се изпарява, а получената водна пара се прегрява. Тя нагрява още компресиран въздух. Продуктите на нагряването се подават в съответните горивни камери на парогазовата турбина.

Съгласно трети вариант на метода, когато по топлинен баланс топлината на парогазовата смес не е достатъчна, към парата се добавя допълнителна топлина, получена при изгаряне на гориво в парен котел.

Съгласно четвърти вариант на метода компресирането на въздуха за всяка N степенна парогазова турбина се извършва в N1 степенен компресор, където N1 е по-голямо или равно на N. Нагретият в първите N1-N-1 степени на компресора въздух се охлажда индиректно в топлообменници, преимуществено с топлофикационна вода, след което се връща в следващата степен на компресора. Нагретият в останалите степени на компресора въздух, без последната се разделя на два потока. Единият поток се охлажда, предимно с топлофикационна вода, след което се подава за допълнително компресиране в следващата степен на компресора. Другият поток се подава в съответстващата му по налягане горивна камера на парогазовата турбина. Въздухът, компресиран в последната степен на компресора, се подава в първата горивна камера на парогазовата турбина. Отношението между налягането на изход от дадена степен на компресора, без последната, към налягането на вход в дадената степен, варира от 1,3 до 20, за предпочитане от 1,6 до 5. При последната степен, след която въздухът постъпва в първата горивна камера, това отношение варира от 5 до 150, за предпочитане от 10 до 30.

Съгласно пети вариант на метода компресирането на въздуха, необходим за горенето, се извършва в два многостепенни компре20 сора. Броят на степените на втория компресор е равен на броя на горивните камери. Броят на степените на първия е с една по-малко. Въздухът след всяка степен на първия компре5 сор се разделя на две части, като едната се охлажда с топлофикационна вода, след което се подава в следващата степен на първия компресор. Другата част се подава в следващата по номер степен на втория компресор. Възду10 хът в първата степен на втория компресор постъпва от атмосферата, а въздухът от всяка от степените на втория компресор постъпва в съответната по налягане горивна камера. При това отношението между налягането на изход 15 от дадена степен на първия компресор към налягането на вход в нея варира от 1,3 до 20, предимно от 1,6 до 5. При втория компресор това отношение е съответно от 2 до 150, преимуществено от 10 до 30.

Съгласно шести вариант на метода във всяка степен на първия компресор въздухът се компресира на повече от една подстепени, като при всяка подстепен отношението на налягането на вход и изход от нея е предимно еднакво за всички подстепени. След всяка подстепен въздухът се охлажда с топлофикационна вода.

Съгласно седми вариант на метода всеки от водните потоци, които охлаждат директно, последователно, в противоток, предварително индиректно охладената парогазова смес, отдават топлината си индиректно на друг воден поток, по-специално топлофикационна вода. При това се спазва принципът на противотока.

Съгласно осми вариант на метода водните потоци, без последния от тях, които охлаждат директно, последователно, в противоток, предварително индиректно охладената парогазова смес, отдават топлината си индиректно на друг воден поток, предимно топлофикационна вода, при което се спазва принципът на противотока. Последният воден поток отдава в директен противоток носената от него топлина на въздуха, постъпващ за компресиране в компресора, като при това го овлажнява. След това, циркулационният воден поток отново се връща за отнемане на топлината на парогазовата смес.

Методът се реализира чрез инсталация, включваща парогазова турбина за оползотворяване топлината на изгаряне на газообразни и течни горива, която е разделена на N степени, като към всяка степен има по една горивна камера. Към първата горивна камера е присъединен тръбопровод за водна пара, предимно прегрята. Пространството на изход от дадена степен, с изключение на последната, е свързано чрез междинен газоход за парогазова смес с горивната камера на следващата степен на парогазовата турбина, която от своя страна е свързана с газоход за донагрята парогазова смес, със следващата степен на турбината. Всяка горивна камера е свързана още с тръбопровод за подаване на горивото. Тя е свързана още с втори тръбопровод за подаване на компресиран въздух, който от своя страна е свързан с компресор за въздуха, необходим за горенето. Парогазовата турбина е свързана чрез първи газопровод за парогазова смес с комбинирания топлообменник. Той е свързан чрез втори газопровод за парогазова смес с противоточен топлообменник, преимуществено с оребрени тръби. Последният е свързан чрез трети газопровод за парогазова смес с първия контактен економайзер от система за кондензация на водната пара. Тази система включва един или повече, последователно свързани по пътя на парогазовата смес, контактни економайзери. Всеки контактен економайзер е противоточен и има пълнеж и оросително устройство, и е свързан в долната си част, чрез първи тръбопровод за нагрята циркулационна вода към помпа. Тя от своя страна е свързана чрез втори тръбопровод за нагрята циркулационна вода, с противоточен топлообменен блок. Този блок е свързан чрез тръбопровода за охладена циркулационна вода с оросителя на съответния контактен економайзер. Той е свързан още с тръбопровод за подаване на нагрявана течност, по-специално топлофикационна вода, и с тръбопровод за отвеждане на нагрятата в него течност. Същият тръбопровод на първия по хода на парогазовата смес контактен економайзер е свързан с противоточния топлообменник за нагряване на топлофикационна вода. Вторият тръбопровод за гореща циркулационна вода на същия първи контактен економайзер, свързващ помпата и топлообменния блок, е свързан още с тръбопровод за отвеждане на воден кондензат от системата за кондензация на водната пара. Последният по пътя на парогазовата смес контактен економайзер е свързан още с атмосферата чрез газопровод. Характерна особеност на инсталацията е, че тръбопроводът за отвеждане на кондензат е разделен на две части, между които е включен регулиращ вентил за регулиране нивото на водния кондензат в първия по хода на парогазовата смес контактен економайзер. Другата част на тръбопровода е свързана с оросителното устройство на колона за десорбция на въглероден двуокис и кислород, предимно изпълнена като колона с пълнеж. Последната чрез последователно свързани първи тръбопровод за воден кондензат, помпа и втори тръбопровод за воден кондензат е свързана с топлообменник за охлаждане на воден кондензат с химически очистена вода. Последният чрез трети тръбопровод за воден кондензат е свързан с топлообменник за охлаждане на водния кондензат с охлаждаща вода, който чрез четвърти тръбопровод за воден кондензат е свързан с блок за химическо очистване на водния кондензат. Топлообменникът за охлаждане на водния кондензат с охлаждаща вода е свързан още с тръбопровод за подаване на охлаждаща вода и с тръбопровод за отвеждане на нагрятата охлаждаща вода. Блокът за химическо очистване на водния кондензат е свързан още посредством първи тръбопровод за химически очистена вода с топлообменника за охлаждане на водния кондензат с химически очистена вода.

Към първия тръбопровод за химически очистена вода са присъединени последователно първи тръбопровод за отвеждане на химически очистена вода от системата, регулиращ вентил за регулиране нивото на течността в колоната за десорбция на въглероден двуокис и кислород и втори тръбопровод за отвеждане на химически очистена вода от системата.

Топлообменникът за охлаждане на водния кондензат с химически очистена вода е свързан още посредством втори тръбопровод за химически очистена вода с не по-малко от една помпа за повишаване на налягането на химически очистената вода. Тя е свързана още с трети тръбопровод за химически очистена вода към комбинирания топлообменник. Комбинираният топлообменник е свързан и чрез тръбопровод с колоната за десорбция на въглероден двуокис и кислород. Чрез тръбопровод за парогазова смес тя е свързана с газопровода за парогазова смес след противоточиня топлообменник.

/ /

Съгласно един вариант на инсталацията компресорът е разделен на N1 степени (от първа до N1). Входът на първата степен е свързан посредством въздухопровод към атмосферата. Към изхода на всяка степен са налице изходящи въздухопроводи за компресиран въздух. Към всеки от тях без последния са свързани топлообменници за междинно охлаждане на въздуха, преимуществено с топлофикационна вода. Всеки от топлообменниците е свързан чрез втори въздухопровод за охладена въздух със следващата степен на компресора. Към изходящите тръбопроводи за компресиран въздух, за степените на компресора с номера от N1 минус N до N1 са включени още трети въздохопроводи. Тези въздухопроводи са свързани в обратен ред с горивните камери на парогазовата турбина, а именно: първият от тях с последната горивна камера, вторият с предпоследната и т.н., като последният тръбопровод е свързан с първата горивна камера. Начинът на свързването на тези въздухопроводи към въздухопроводите, свързани със степените на компресора, е следният: първият тръбопровод е свързан с тръбопровода на Nl-N-тата степен на компресора, вторият тръбопровод- с тръбопровода на N1-N+1 та степен,... а последният N-ти тръбопровод, с ΝΊ-та степен на компресора.

Съгласно втори вариант на инсталацията трите въздухопроводи или част от тях, свързващи степените на компресора със съответните горивни камери, преди свързването си с горивните камери се разделят по на две части. Между тях се включват нагреватели, разположени в комбинирания топлообменник.

Съгласно трети вариант на инсталацията компресорът е оформен от два отделни компресора-първи и втори, предимно свързани на общ вал с парогазовата турбина. Всеки от тях е разделен на степени, като броят на степените на втория компресор е N и е равен на броя на степените на турбината. Той е с една повече от тези на първия компресор, при който са Ν-l. Входовете на първите степени на компресорите са свързани посредством въздухопроводи към атмосферата. Изходът на всяка М-та степен на първия компресор е свързана чрез въздухопровод за компресиран въздух към съответен междинен топлообменник, който от своя страна е свързан още, посредством тръбопровод за охладен компресиран въздух към М + първата степен на втория компресор. Изходът на всички междинни топлообменници, без този на последната степен на първия компресор, е свързан още, чрез втори тръбопровод за охла5 ден компресиран въздух, с входа на М+първата степен на първия компресор. Изходите на всички степени на втория компресор са свързани посредством тръбопроводи към съответните горивни камери на парогазовата турбина 10 в обратен ред. Всички междинни топлообменници се охлаждат предимно с топлофикационна вода.

Съгласно четвърти вариант на инсталацията всяка степен на компресора, съответно 15 всички степени на първия компресор, при варианта с два компресора, е разделена на две или повече подстепени Р, като Р е предимно 2. Изходът на всяка подстепен, с изключение на последната е свързан последователно чрез въз20 духопровод за топъл въздух с по един втори топлообменник за охлаждане. При това охлаждащият флуид за топлообменниците е предимно топлофикационна вода.

Съгласно пети вариант на инсталация25 та, тя включва още парен котел. В този случай тръбопроводът за подаване на пара от комбинирания топлообменник към първата горивна камера преминава през котела, преди постъпването си в камерата. Тръбопроводът 30 за подаване на пара към колоната за десорбция на въглероден двуокис и кислород също е свързан с котела.

Предимството на изобретението е, че позволява да се повиши частта от подадената в 35 инсталацията топлинна енергия от изгарянето на горивото в механична работа, предадена на вала на електрогенератора. Това предимство е свързано с технологичната схема на компресора и преди всичко с разделянето му на две 40 части. Така се понижава енергията, подавана на вала на компресора, като при това температурата на димните газове на вход в горивните камери е висока. То се дължи и на възможността при тази технологична схема да се 45 работи при по-високо налягане на вход в парогазовата турбина.

Допълнително предимство на изобретението е, че използването му води до понижаване на концентрацията на азотните окиси. 50 Последното е свързано с липсата на излишък на въздух в горивните камери (без последната) и с работата на последната горивна каме6 ра, където въздухът се подава в излишък, при понижена температура.

Второ допълнително предимство на изобретението е, че при използването му се повишава отношението между получената при изгарянето механична енергия на вала на електрогенератора и топлината подадена в горивните камери, предварително преминала през стена на топлообменник. Последното води до понижаване на необходимата топлообменна повърхност. Това предимство е свързано с технологичната схема на компресора, и преди всичко, с разделянето му на две части, при което се осигурява нисък разход на механична енергия за задвижване на компресора с висока температура на въздуха на изход от него.

Описание на приложените фигури

Изобретението се пояснява от приложените фигури, от които:

фигура 1 представлява принципна технологична схема на инсталацията с газова турбина, при която компресорният блок се състои от един компресор;

фигура 2 - принципна технологична схема на компресорния блок с газовата турбина, съгласно един вариант на изобретението, при който компресорът е разделен на два компресора;

фигура 3 - принципна схема, при която степените на компресора са разделени на подстепени, с междинно охлаждане на въздуха между тях;

фигура 4 - схема на включването към инсталацията на допълнителен парен котел.

Примери за изпълнение на изобретението

Пример 1. Инсталацията, представена на фиг.1 до 4, включва компресор 2 за въздуха, необходим за горенето и парогазова турбина 6, която е разделена на N степени. Вътрешният кпд, както на турбината така и на компресорите е 85%. Към всяка степен на турбината 6 има по една горивна камера 4, съответно 4’4”....4^N.np0CTpaHCTB0T0 на изход от дадена степен, с изключение на последната, е свързано чрез междинен газоход за парогазова смес с горивната камера 4 на следващата степен на парогазовата турбина 6. Тя от своя страна е свързана с газоход за донагрята парогазова смес, със следващата степен на турбината 6. Всяка горивна камера 4 е свързана още с търбопровод 5, съответно 5’5”...5^N за подаване на горивото и с тръбопровод 32, съответно 32’,32”,...,32^К за подаване на компресиран въздух.

Парогазовата турбина 6 е свързана чрез първи газопровод за парогазова смес с комбиниран топлообменник 10. Той от своя страна е свързан чрез втори газопровод за парогазова смес с противоточен топлообменник 31, преимуществено с оребрени тръби. Последният е свързан чрез трети газопровод за парогазова смес с първи контактен економайзер 15 от система за кондензация на водната пара. Тази система включва един, (както е показано на фиг.1) или повече, последователно свързани по пътя на парогазовата смес контактни економайзери 15. Всеки контактен економайзер 15 е противоточен и има пълнеж и оросително устройство и е свързан в долната си част, посредством първи тръбопровод за нагрята циркулационна вода, към помпа 16. Помпата от своя страна е свързана посредством втори тръбопровод за нагрята циркулационна вода, с противоточен топлообменен блок 13. Топлообменният блок 13 е свързан посредством тръбопровода за охладена циркулационна вода с оросителя на контактния економайзер 15. Топлообменният блок 13 е свързан още с тръбопровода 14 за подаване на топлофикационна вода и с тръбопровод 17 за отвеждане на нагрятата в него топлофикационна вода. Тръбопроводът 17 на първия по хода на парогазовата смес контактен економайзер 15 е свързан с противоточния топлообменник 31. Вторият тръбопровод за гореща циркулационна вода на същия първи контактен економайзер 15, който свързва помпата 16 и топлообменния блок 13, е свързан още с тръбопровод 33 за отвеждане на воден кондензат от системата за кондензация водната пара. Последният по пътя на парогазовата смес контактен економайзер 15 е свързан още с атмосферата посредством газопровода 12.

Съгласно вариантно изпълнение на инсталацията, както е показано на фиг.4. комбинираният топлообменник 10 е свързан още посредством тръбопровод към котела 35. Той от своя страна е свързан с паропровода 9 за прегрята водна пара към първата горивна камера 4’.

Тръбопроводът за отвеждате на кондензат 33 е разделен на две части, между които е включен регулиращ вентил 18 за регулиране нивото на водния кондензат в първия по хода на парогазовата смес контактен економайзер 5

15. Този тръбопровод е свързан още с оросителното устройство на колона за десорбция на въглероден двуокис и кислород 19, предимно изпълнена като колона с пълнеж. Колоната 19 е свързана чрез последователно свързани пър- 10 ви тръбопровод за воден кондензат, помпа 20 и втори тръбопровод за воден кондензат с топлообменник за охлаждане на воден кондензат с химически очистена вода 22. Последният от своя страна, чрез трети тръбопровод за воден 15 кондензат е свързан с топлообменник за охлаждане на водния кондензат с охлаждаща вода 23. Чрез четвърти тръбопровод за воден кондензат топлообменникът 25 е свързан с блок 21 за химическо очистване на водния конден- 20 зат. Този топлообменник е свързан още с тръбопровод 23 за подаване на охлаждаща вода и с тръбопровода 24 за отвеждане на нагрятата охлаждаща вода. Блокът 21 за химическо очистване на водния кондензат е свързан още 25 посредством първи тръбопровод за химически очистен воден кондензат с топлообменника 22 за охлаждане на водния кондензат с химически очистен воден кондензат. Към първия тръбопровод за химически очистен воден конден- 30 зат са присъединени последователно първи тръбопровод за отвеждане на химически очистена вода от системата, регулиращ вентил 26 за регулиране нивото на течността в колоната 19 за десорбция на въглероден двуокис и кисло- 35 род и втори тръбопровод 27 за отвеждане на химически очистена вода от системата.

Топлообменникът 22 за охлаждане на водния кондензат с химически очистена вода е свързан още посредством втори тръбопровод 40 за химически очистена вода с не по-малко от една помпа 28 за повишаване на налягането на химически очистена вода. Тя от своя страна е свързана още с трети тръбопровод за химически очистена вода към комбинирания топ- 45 лообменник 10.

Котелът 35 е свързан чрез тръбопровод 30 с колоната 19 за десорбция на въглероден двуокис и кислород. Тя от своя страна чрез тръбопровод за парогазова смес 29 е свързана 50 с газопровода за парогазова смес след противоточния топлообменник 31.

Както е показано на фиг.2 съгласно едно вариантно изпълнение на инсталацията, компресорът 2 е оформен от два отделни компресора 2 и 2’, свързани на общ вал с парогазовата турбина 6. Всеки от тях е разделен на степени, като броят на степента на втория компресора 2’ е N. Той е с една повече от тези на първия 2, при който са Ν-l, и е равен на броя на степените на парогазовата турбина 6. Входовете на първите степени на компресорите са свързани посредством въздухопроводи 1 и 1 ’ към атмосферата. Изходът на всяка М-та степен от първия компресор 2 е свързана посредством въздухопровод за компресиран въздух към съответен междинен топлообменник З^м. Той от своя страна е свързан още посредством тръбопровод за охладена компресиран въздух към М + първата степен на втория компресор 2’. Изходът на всички междинни топлообменници 3, съответно 3’,3”.....3^Ν·', без този на последната степен на първия компресор е свързан още, посредством втори тръбопровод за охладен компресиран въздух с входа на М+ първата степен на първия компресор 2.

Изходите на всички степени на втория компресор 2’ са свързани посредством тръбопроводи 32 съответно 32’, 32”,....,32^Ν към съответните горивни камери 4 на парогазовата турбина 6, в обратен ред. Всички междинни топлообменници 3 се охлаждат предимно с топлофикационна вода. Всяка степен на компресора 2 е разделена на две или повече подстепени Ml. Изходът на всяка подстепен, с изключение на последната, е свързан последователно чрез въздухопровод за топъл въздух с топлообменник 34, съответно 34’,34”...34^М|·' за охлаждане. Този тръбопровод от своя страна е свързан със следващата подстепен на компресора 2. Охлаждащият флуид за топлообменника 34 е топлофикационна вода.

Инсталацията работи по следния начин. В първата горивна камера 4’ на парогазовата турбина се. подава прегрята водна пара от котела 35, с температура tbk. Във всяка от горивните камери се подава още природен газ, в общо количество Gch4 kgmol за един kgmol водна пара. Количеството на природния газ се дозира така, че температурата на парогазовата смес след горивната камера да бъде tt3. От компресора 2’ в горивните камери се подава и компресиран въздух в количество, отговарящо на коефициент на излишък на въздуха на равен на Alfa. Налягането в първата горивна камера 4’ е равно на Р. Както стойностите на величините за използваните по-горе означения, така и тези, дадени по-долу, са посочени в таблица 1 за 23 отделни варианта на примера.

Подаденото в първата горивна камера 4’ гориво изгаря в подадения в нея въздух, като прегрява допълнително подадената в горивната камера 4’ водна пара. След понижаване на налягането в първата степен на турбината 6 така, че отношенията между наляганията на вход и изход за всяка степен на турбината 6 без последната, да бъде еднакво, като налягането на вход в последната й степен е Pl, а на изход от нея равно на атмосферното, парогазовата смес постъпва в горивната камера 4 на следващата степен на турбината 6. Тук подаденото гориво изгаря във въздуха, като нагрява подадената парогазова смес. Същото се повтаря за всяка следваща степен на турбината 6. Температурата на изход от последната степен на турбината 6 е tt41. С тази температура парогазовата смес постъпва в комбинирания топлообменник 10 за утилизация на топлината на димните газове. В топлообменника 10 постъпва още химически очистена вода, която се нагрява до температурата на кипене, изпарява се и се прегрява до температура tbk. Ако топлината, носена от парогазовата смес не е достатъчна за прегряване на водната пара до температура tbk, парата се прегрява допълнително в котела 35, от който постъпва в горивната камера 4’. От комбинирания топлообменник 10 парогазовата смес постъпва за допълнително охлаждане в противоточния топлообменник 31 за донагряване на предварително нагрята топлофикационна вода. След топлообменника 31 температурата на парогазовата смес е 100°С. С тази температура парогазовата смес постъпва в контактните економайзери 15, където на изход от последния по хода на газа контактен економайзер 15 се охлажда до температура 50°С. С тази температура тя се изхвърля в атмосферата през газохода 12. Охлаждането на парогазовата смес и контактните економайзери 15 се извършва при промиването й с циркулационна вода, засмуквана от дъното на апарата с помощта на помпите 16. Охладена в топлообменните блокове 13, циркулационната вода се подава отново в оросителните устройства на контактните економайзери 15. Охлаждането на топлообменниците се извършва с топлофикационна вода, която при всички примери има първоначална температура 45°С. При това се спазва принципът на противотока. След преминаването си през топлообменниците циркулационната вода се нагрява до температура 71-85°С, с която постъпва за донагряване до температура 80-90°С в противоточния топлообменник 31.

В контактните економайзери 15 кондензира основната част от носената от парогазовата смес водна пара, като освен водната пара, подадена в горивната камера 4’ кондензира още водна пара в количество равно на 0,4 kg на всеки kg природен газ, подаден в горивните камери 4 на турбината 6. Полученият кондензат се отвежда през регулиращия вентил 18 и се подава в колоната 19, където се третира с водна пара, подавана по тръбопровода 30 от котела 35. В колоната се отделят около 99,9 % от съдържащия се във водния кондензат кислород и около 99,9 % от съдържащия се в него въглероден двуокис. Последните заедно с излишъка от водната пара, който е около 1 kg на тон воден кондензат, се подават към парогазовата смес преди постъпването и в първия по хода на газа контактен економайзер 15.

Освободеният от въглероден двуокис и кислород воден кондензат се охлажда в топлообменниците 22 и 25 до температура 30°С, след което постъпва в йонообменния блок 21. Тук той се очиства окончателно от йони и напуска блока като химически очистена вода. Част от нея, в количество 0,4 kg на всеки kg природен газ изгорял в горивните камери 4 на турбината 6 се отвежда от инсталацията през регулиращия вентил 27 и тръбопровода 26,

Останалата химически очистена вода постъпва в топлообменника 22, за охлаждане на воден кондензат, нагрява се от него до температура 95 - 100®С и постъпва в комбинирания топлообменник 10 за утилизация на топлината на парогазовата смес след турбината 6, за нагряване, изпаряване и прегряване на получената пара. След получаване на допълнително количество топлина в котела 35 тя, под формата на прегрята водна пара, се подава в първата горивна камера 4’.

Въздухът, необходим за изгаряне на горивото, се засмуква от атмосферата в първата степен на компресора 2 и на компресора 2’.

От всички подстепени на компресора 2, без последните, въздухът се извежда и се охлажда в топлообменниците 34, съответно 34’, 34”— 34^М|. След последната подстепен на всяка степен въздухът се охлажда в топлообменниците 3, съответно 3’, 3”....3^N. Охладеният въздух след всички степени на компресора 2, без последната се разделя на две части. Едната от тях се връща в следващата степен на компресора 2, а другата постъпва в съответната степен на компресора 2’. Въздухът от последната степен постъпва изцяло в последната степен на компресора 2’. Така въздухът от първата степен на компресора 2, постъпва във втората степен на компресора 2’ и т.н. Въздухът, компресиран от отделните степени на компресора 2’ постъпва в съответните горивни камери, а именно, от първата степен на компресора 2’ към Nтата горивна камера, от втората степен на компресора 2’ към N - 1 та,------и от N-тата към първата горивна камера.

Работата на инсталацията се характеризира със следните важни величини, различни за различните варианти на примера, дадени в таблица 1:

-D ркО - механичен кпд на инсталацията, определен на база долната работна топлина на изгаряне на природния газ и цялото количество топлина, което е получила водната пара в котела 35;

-D pkl - отношението на енергията, отдадена на компресорите 2 и 2';

-D рк2 - отношението на енергията, отдадена на вала на електрогенератора, отнесена към енергията преминала през топлообменната повърхност на комбинирания топлообменник 10 и на котела 35.

Прието е, че водата, от която се получава водната пара, е подгрята предварително до 120°С в системата с контактни економайзери 15 и в част от комбинирания топлообменник 10, изпълнена от оребрени тръби. В точката, при която кондензатът се нагрява до 120°С, парогазовата смес в комбинирания топлообменник 10 се охлажда до температура 180°С.

-D ркЗ - енергията подадена с горивото в горивната камера, отнесена към сумата от енергията, подадена с горивото в горивните камери на турбината, и топлината, подадена за прегряване на парата в котела 35.

Таблица 1

Пример N М1 Gch4 Alfa Р Р1 НЗ	tbk tt41	Dpko	Dpk1	Dpk2	Dpk3
N	bar bar	С°	С°	С°	%	%	%	%

1	1	1 0,0644	1.1	15	- 1200	550	645	41,5	20,07	179	69,37
2	1	1 0,0459	1.1	15	- 1100	550	584	38,1	18,44	212	57,36
3	1	1 0,0364	1.1	15	- 1000	550	521	34,9	16,4	226	45,73
4	1	1 0,0620	1.1	20	- 1200	550	574	42,6	21,07	171	65,67
5	1	1 0,0644	1.1	50	- 1200	550	476	44,8	24,55	157	56,35
6	1	1 0,0515	1,1	80	- 1200	550	421	45,2	26,63	153	52,79
7	1	1 0,1713	1.1	150	- 1200	550	355	45,6	30,12	151	49,36
8	2	1 0,1418	1.1	150	15 1200	550	627	55,6	26,23	78	93,32
9	2	2 0,1389	1,1	150	15 1200	550	628	56,5	25,63	78,1	92,81
10	3	2 0,1571	1.1	150	15 1200	550	625	58,8	26,03	68,4	95,66
11	4	2 0,1570	1.1	150	15 1200	550	624	59,7	26,65	64,6	96,86
12	5	2 0,1713	1.1	150	15 1200	550	623	60 9	26,87	62,5	92,81
13	4	1 0,1873	1.1	200	15 1200	550	622	60 1	27,76	57,5	100,0
_ 14	3	2 0,1873	1.1	200	15 1200	550	622	60 7	27,31	58,05	99,68
15	2	1 0,1691	1.1	300	15 1200	550	618	56,0	29,22	60,45	99,48
16	4	1 0,2171	1,1	300	15 1200	550	619	58,7	28,90	48,75	100,0
17	4	2 0,2130	1.1	300	15 1200	550	619	59,9	28,36	49,10	100,0
18	6	1 0,2045	1.1	300	20 1200	550	574	60,5	30,03	49,48	98,54
19	6	2 0,2008	1.1	300	20 1200	550	574	60,5	30,03	49,85	98,51
20	6	1 0,1828	1.0	300	20 1200	550	580	61,1	27,63	53,67	96,50
21	6	1 0,2583	1,2	300	20 1200	550	577	58,08	29,42	41,00	99,05
22	6	1 0,1754	1.1	300	20 1100	550	523	57,14	28,46	57,40	92,78
23	6	2 0,2107	1.1	300	20 1200	600	579	60,12	28,15	50,50	97,09

Пример 2.

Инсталацията, представена на фиг. 1 и 4, включва компресор 2 за въздуха, необходим за горенето и парогазовата турбина 6, която е разделена на N степени. Вътрешният коефициент на полезно действие както на турбината, така и на компресорите е 85 %. Към всяка степен има по една горивна камера 4, съответно 4’, 4”______4^N. Пространството на изход от дадена степен, с изключение на последната, е свързано чрез междинен газоход за парогазова смес с горивната камера 4 на следващата степен на парогазовата турбина 6. Тя е свързана с газоход за донагрята парогазова смес, със следващата степен на турбината 6. Всяка горивна камера 4 е свързана още с тръбопровод 5, съответно 5’, 5”.....5^N за подаване на горивото и с тръбопровод 32, съответно 32’, 32”_______32^N за подаване на компресиран въздух.

Парогазовата турбина 6 е свързана чрез първи газопровод за парогазова смес с комбиниран топлообменник 10. Той от своя страна е свързан чрез втори газопровод за парогазова смес с противоточен топлообменник 31, предимно с оребрени тръби. Последният е свързан чрез трети газопровод за парогазова смес с първия контактен економайзер от системата за кондензация на водната пара. Тази система включва един или повече, последователно свързани по пътя на парогазовата смес контактни економайзери 15. Всеки контактен економайзер 15 е противоточен и има пълнеж и оросително устройство, и е свързан в долната си част, посредством първи тръбопровод за нагрята циркулационна вода, към помпа 16. Помпата от своя страна е свързана посредством втори тръбопровод за нагрята циркулационна вода, с топлообменен блок 13. Този блок е свързан посредством тръбопровод за охладена циркулационна вода с оросителя на контактния економайзер 15. Той е свързн още с тръбопровод 14 за подаване на топлофикационна вода и с тръбопровод 17 за отвеждане на нагрятата в него топлофикационна вода. Тръбопроводът 17 на първия по хода на парогазовата смес контактен економайзер 15 е свързан с противоточния топлообменник 31. Вторият тръбопровод за гореща циркулационна вода на същия първи контактен економайзер 15, който свързва помпата 16 и топлообменния блок 13 е свързан и с тръбопровод 33 за отвеждане на воден кондензат от системата за кондензация на водната пара. Последният по пътя на парогазовата смес контактен економайзер 15 е свързан още с атмосферата посредством газопровода 12.

Комбинираният топлообменник 10 е свързан и посредством тръбопровод към котела 35. Той от своя страна е свързан с паропровода 9 за прегрята водна пара към първата горивна камера 4’.

Тръбопроводът за отвеждане на кондензат 33 е разделен на две части, между които е включен регулиращ вентил 18 за регулирането на нивото на водния кондензат в първия по хода на парогазовата смес контактен економайзер 15. Този тръбопровод е свързан още с оросителното устройство на колоната 19 за десорбция на въглероден двуокис и кислород, по-специално изпълнена като колона с пълнеж. Колоната 19 е свързана чрез последователно свързани първи тръбопровод за воден кондензат, помпа 20 и втори тръбопровод за воден кондензат с топлообменник 22, за охлаждане на воден кондензат, с химически очистена вода. Последният от своя страна, чрез трети тръбопровод за воден кондензат е свързан с топлообменник 25, за охлаждане на водния кондензат с охлаждаща вода. Чрез четвърти тръбопровод за воден кондензат топлообменникът 25 е свързан с блок 21 за химическо очистване на водния кондензат. Този топлообменник е свързан още с тръбопровод 23 за подаване на охлаждаща вода и с тръбопровод 24 за отвеждане на нагрятата охлаждаща вода.

Блокът 21 за химическо очистване на водния кондензат е свързан още посредством първи тръбопровод за химически очистена вода, с топлообменника 22 за охлаждане на водния кондензат с химически очистена вода. Към първия тръбопровод за химически очистена вода са присъединени последователно първи тръбопровод за отвеждане на химически очистена вода от системата, регулиращ вентил 26 за регулиране на нивото на течността в колоната 19 за десорбция на въглероден двуокис и кислород, и втори тръбопровод 27 за отвеждане на химически очистена вода от системата.

Топлообменникът 22 за охлаждане на водния кондензат с химически очистена вода е свързан още посредством втори тръбопровод за химически очистена вода с не по-малко от една помпа 28 за повишаване на налягането на химически очистената вода. Тя е свързана още с трети тръбопровод за химически очистена вода към комбинирания топлообменник 10.

Котелът 35 е свързан чрез тръбопровод 30 с колоната 19 за десорбция на въглероден двуокис и кислород, тя чрез тръбопровод за парогазова смес 29 е свързана с газопровода за парогазова смес след противоточния топлообменник 31.

Компресорът 2 е разделен на N1 степени, съответно от първа до N1. Първата степен е свързана посредством въздухопровод 1 към атмосферата, а към изхода на всяка степен са монтирани изходящи въздухопроводи за компресиран въздух, като към всеки от тях без последния са свързани топлообменници 3, респективно 3’, 3”..—3^N|·' за междинно охлаждане на въздуха, предимно с топлофикационна вода. Всеки от топлообменниците 3 е свързан чрез втори въздухопровод за охладен въздух със следващата степен на компресора 2. Към изходящите тръбопроводи за компресиран въздух, за спетените на компресора 2 с номера от N1 минус N до N1 са включени още трети въздухопроводи 32, съответно 32’, 32”.._..32^N, като въздухопроводите са свързани в обратен ред с горивните камери 4, на парогазовата турбина 6, а именно 32’ с 4^N, 32” с 4^N··______и 32^N с 4*. Начинът на свързването на тези въздухопроводи, към въздухопроводите, свързани със степените на компресора, е такъв, че тръбопроводът 32 е свързан с тръбопровода на N1- N-тата степен на компресора, тръбопроводът 32” с тръбопровода на N1- N +

1-та степен,_______а тръбопроводът 32^N с Nl-та степен.

Инсталацията работи по следния начин. В първата горивна камера 4’ на парогазовата турбина 6 се подава прегрята водна пара от котела 35, с температура tbk. Във всяка от горивните камери 4 се подава още природен газ, в общо количество Gch4 kgmol за един kgmol водна пара. Количествто на природния газ се дозира така, че температурата на парогазовата смес след горивната камера да бъде «3. От компресора 2’ в горивните камери се подава и компресиран въздух, в количество, отговарящо на коефициента на излишък на въздуха равен на Alfa. Налягането в първата горивна камера 4’ е равно на Р.

Както стойностите на величините за из ползваните по-горе означения, така и тези, дадени по-долу са дадени в таблица 2 за 19 отделни варианта на примера.

Подаденото в първата горивна камера 4’ гориво изгаря в подадения в нея въздух като прегрява допълнително подадената в горивната камера 4’ водна пара. Наляганията в турбината 6 се изменят така, че отношенията между наляганията на вход и изход за всяка степен на турбината 6, без последната, е еднакво. Отношението на налягането на вход към налягането на изход за последната степен N1-N+1 пъти по-голямо от това на всяка от останалите степени. Налягането на изход е около атмосферното.

След понижаване на налягането в първата степен на турбината 6 парогазовата смес постъпва в горивната камера 4 на следващата й степен. Тук подаденото гориво изгаря във въздуха, като нагрява подадената парогазова смес. Същото се повтаря за всяка следваща степен на турбината 6.

Температурата на изход от последната степен на турбината е tt41. С тази температура парогазовата смес постъпва в комбинирания топлообменник 10 за утилизация на топлината на димните газове. В топлообменника . 10 постъпва още химически очистена вода, коя- _гто се нагрява до температурата на кипене, из- _гпарява се и се прегрява до температура tbk. В същия топлообменник, до същата температура tbk, се подгрява още въздухът постъпващ в горивните камери 4.

Ако топлината, носена от парогазовата смес, не е достатъчна за получаване и прегряване на водната пара и загряването на въздуха за загряване се използва още топлината, подадена в котела 35. От комбинирания топлообменник 10 и котела 35 прегрятата водна пара постъпва в горивната камера 4’, а нагретият въздух, към всички горивни камери 4. От комбинирания топлообменник 10 парогазовата смес постъпва за допълнително охлаждане в противоточния топлообменник 31 за донагряване на предварително нагрята топлофикационна вода. След топлообменника 31 температурата на парогазовата смес е 100°С. С тази температура тя постъпва в контактните економайзери 15, където на изход от последния по хода на газа контактен економайзер се охлажда до температура 50°С. С тази температура тя се изхвърля в атмосферата през газохода 12.

Охлаждането на парогазовата смес в контактните економайзери 15 се извършва при промиването и с циркулационна вода засмуквана от дъното на апарата с помощта на помпите 16. Охладена в топлообменниците 13 циркулационната вода се подава отново в оросителните устройства на контактните економайзери 15.

Охлаждането на топлообменниците се извършва с топлофикационна вода, която при всички примери има първоначална температура 45°С. При това се спазва принципът на противотока. След преминаването си през топлообменните блокове 13 циркулационната вода се нагрява до температура 71 - 85°С, с която постъпва за донагряване до температура 80 90°С в противоточния топлообменник 31.

В контактните економайзери 15 кондензира основната част от носената от парогазовата смес водна пара, като освен водната пара, подадена в горивната камера 4’ кондензира още водна пара в количество равно на 0,4 kg на всеки kg, подаден в горивните камери 4 на турбината 6 природен газ. Полученият кондензат се отвежда през регулиращия вентил 18 и се подава в колоната 19, където се третира с водна пара, подавана по тръбопровода 30 от котела 35. В колоната се отделят около 99,9 % от съдържащия се във водния кондензат кислород и около 99,9 % от съдържащия се в него въглероден двуокис. Последните заедно с излишъка от водната пара, който е около 1 kg на тон воден кондензат, се подават към парогазовата смес преди постъпването й в първия по хода на парогазовата смес контактен економайзер 15.

Освободеният от въглероден двуокис и кислород воден кондензат се охлажда в топ20 лообменниците 22 и 25 до температура 30°С, след което постъпва в йонообменния блок 21. Тук той се очиства окончателно от йони и напуска блока като химически очистена вода.

Част от нея, в количество 0,4 kg на всеки kg природен газ изгорял в горивните камери 4 на турбината 6 се отвежда от инсталацията през регулиращия вентил 26 и тръбопровода 27.

Останалата химически очистена вода пос10 тъпва в топлообменника 22, за охлаждане на воден кондензат, нагрява се от него до температура 95 - 100°С и постъпва в комбинирания топлообменник 10, за утилизация на топлината на парогазовата смес след турбината 6, за 15 нагряване, изпаряване и прегряване на получената пара. След получаване на допълнително количество топлина в котела 35 тя, под формата на прегрята водна пара се подава в първата горивна камера 4’.

Въздухът, необходим за изгаряне на горивото се засмуква от атмосферата в първата степен на компресора 2. След всяка степен, без последната той се охлажда в топлообменниците 3, съответно 3’, 3”....3^N1. Охладеният въздух след всички топлообменници от 3’ до 3^{NI N1}, включително се връща в следващите по ред степени на компресора 2. Охладеният въздух от останалите топлообменници се разделя на две части, едната се връща в следващата степен на компресора 2, а другата, след нагряването й в комбинирания топлообменник 10 постъпва в съответната горивна камера 4. Въздухът от последната степен на компресора 2 постъпва изцяло в съответната горивна камера 4, след загряването му в комбинирания топлообменник 10.

Таблица 2

Приме\|	pN	N1	Gch4	Alfa	P	«3	tbk	«41	Dpko	Dpk1	Dpk2	Dpk3
Nr					bar	c°	C’	K	%	%	%	%
1	1	4	0,0708	1,1	15	1200	550	648	31,23	34,79	42,08	66,26
2	1	4	0,0710	1,1	20	1200	550	603	31,76	36,23	44,45	64,21
3	2	4	0,0974	1,1	20	1200	550	719	47,15	14,79	70,78	78,38.
4	4	4	0,1627	1.1	20	1200	550	1014	47,52	10,55	83,93	100
5	1	4	0,0710	1,1	50	1200	550	475	32,05	41,09	49,43	58,94
6	2	4	0,1048	1.1	50	1200	550	604	50,91	16,80	87,21	74,04
7	4	4	0,1929	1,1	50	1200	550	961	53,79	11,36	110,1	100
8	3	5	0,1396	1.1	60	1200	550	656	55,33	17,30	107,5	82,5
9	3	6	0,1288	1.1	60	1200	550	601	51,8	20,92	98,45	77,97
10	4	6	0,1632	1,1	60	1200	550	719	57,01	16,93	114,0	89,26

11	2	5	0,1019	1.1	80 1200 550	520	47,90	22,96	85,32	69,00
12	3	5	0,1379	1.1	80	1200	550	657	55,26	17,23	106,1	81,86
13	4	6	0,1613	1,1	80	1200	550	769	56,95	16,84	112,6	88,65
14	4	6	0,1522	1.1	80	1200	600	721	56,70	16,40	106,2	85,50
15	4	5	0,1832	1.1	80	1200	550	800	60,19	16,40	122,0	97,60
16	4	4	0,2166	1.1	150	1200	550	974 ’	55,5	12,62	129,0	100,0
17	5	5	0,2379	1.1	150	1200	550	982	52,9	13,12	128,0	100,0
18	5	7	0,1875	1.1	150	1200	550	975	58,13	16,59	121,2	95,85
19	5	6	0,2081	1.1	150	1200	550	856	58,24	14,73	126,4	100,0

Патентни претенции

Claims

Патентни претенции

1. Метод за оползотворяване топлината на изгаряне на газообразни и течни горива в инсталация с парогазова турбина, при който горивото изгаря под налягане в две или повече горивни камери на дву- или повече степенна парогазова турбина, като освен въздух и гориво в горивната камера, която работи под най-високо налягане, се подава още водна пара, преимуществено прегрята, а в останалите горивни камери се подава за донагряване парогазовата смес, обработена в предшестващата я степен на парогазовата турбина, при това допълнително нагрятата в дадена горивна камера парогазова смес се подава в следващата степен на парогазовата турбина, а след последната степен на турбината парогазовата смес се охлажда първо индиректно, преимуществено в противоток, при което нагрява продуктите постъпващи в една или повече от горивните камери, след това парогазовата смес се охлажда допълнително индиректно в противоток, преимуществено с предварително подгрята топлофикационна вода, а после частично охладената парогазова смес се охлажда последователно, директно, в противоток с не по-малко от един циркулационен воден поток, който се загрява от нея, като при това от парогазовата смес кондензира подадената водна пара, както и част от водната пара, получена при изгарянето на горивото, а след окончателното си охлаждане парогазовата смес се изхвърля в атмосферата и полученият воден кондензат се отделя, характеризиращ се с това, че коефициентът на излишък на въздуха в горивните камери е от 1,00 до 1,5, преимуществено от 1,00 до 1,1, като преимуществено найнисък коефициент на излишък на въздуха, ра20 вен на 1 имат горивните камери на степените на парогазовата турбина без последната, а найвисок - горивната камера на последната степен, а отношението между началното и крайно налягане в степените на турбината, без последната, варира от 1,3 до 20, преимуществено от 1,6 до 5, а при последната степен на турбината то варира от 5 до 150, преимуществено от 10 до 30.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че парогазовата смес, напускаща турбината, нагрява химически очистен воден кондензат, който се нагрява и изпарява, а получената пара се прегрява, след което постъпва в първата горивна камера, като химически очистеният воден кондензат се получава като водният кондензат, отделен при директното охлаждане на парогазовата смес се третира в противоток с водна пара, която го донагрява и отнема от кондензата разтворения в него кислород и въглероден двуокис, а получената при това парогазова смес се смесва с парогазовата смес от парогазовата турбина, преимуществено непосредствено след последното й индиректно охлаждане, като освободеният от въглероден двуокис и кислород воден кондензат се охлажда последователно, индиректно, първо посредством химически очистена вода и след това посредством студена вода, пречиства се химически от намиращите се в него следи от йони, при което се получава химически очистена вода, след което част от тази вода, получена от водния кондензат при кондензация на водна пара, получена при изгаряне на горивото в горивните камери, се отвежда от системата, а останалата химически очистена вода се нагрява индиректно с неочистен химически воден кондензат, освободен от въглероден двуокис и кислород и се подава за индиректно нагряване, изпаряване и прегряване на получената водна пара, при използване на топлината на напускащата газовата турбина парогазова смес.
3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че парогазовата смес, напускаща турбината, нагрява химически очистен воден кондензат, който се изпарява и получената водна пара се прегрява, а така също нагрява и компресиран въздух, като продуктите на нагряването се подават в съответните горивни камери на парогазовата турбина.
4. Метод съгласно претенции 2 и 3, характеризиращ се с това, че когато по топлинен баланс топлината на порагозавата смес не е достатъчна, към парата се добавя допълнителна топлина, получена при изгаряне на гориво в парен котел.
5. Метод съгласно претенция 1-4, характеризиращ се с това, че компресирането на въздуха за всяка N степенна парогазова турбина се извършва в N1 степенен компресор, където N1 е по-голямо или равно на N, като нагретият в първите N1-N-1 степени на компресора въздух се охлажда в топлообменници индиректно, преимуществено с топлофикационна вода, след което се връща в следващата степен на компресора, а нагретият в останалите степени на компресора въздух, без последната се разделя на два потока, като единият поток се охлажда, преимуществено с топлофикационна вода, след което се подава за допълнително компресиране в следваща степен на компресора, а другият поток се подава в съответстващата му по налягане горивна камера на парогазовата турбина, като въздухът компресиран в последната степен на компресора се подава в първата горивна камера на парогазовата турбина, а отношението между налягането на изход от дадена степен на компресора, без последната, към налягането на вход в дадената степен, варира от 1,3 до 20, преимуществено от 1,6 до 5, а при последната степен, след която въздухът постъпва в първата горивна камера, това отношение варира от 5 до 150, преимуществено от 10 до 30.
6. Метод съгласно претенция 1-4, характеризиращ се с това, че компресирането на въздуха, необходим за горенето, се извършва в два компресора, преимуществено многостепенни, като броят на степените на втория компресор е равен на броят на горивните камери, а броят на степените на първия е с една помалко, при това въздухът след всяка степен на първия компресор се разделя на две части, като едната се охлажда, преимуществено с топлофикационна вода, след което се подава в следващата степен на първия компресор, а другата се подава в следващата по номер степен на втория компресор, като въздухът в първата степен на втория компресор постъпва от атмосферата, а въздухът от всички степени на втория компресор постъпва в съответната по налягане горивна камера, при това отношението между налягането на изход от дадена степен на първия компресор към налягането на вход в нея варира от 1,3 до 20, преимуществено от 1,6 до 5, а при втория компресор това отношение е съответно от 5 до 150, преимуществено от 10 до 30.
7. Метод съгласно претенция 6, характеризиращ се с това, че във всяка степен на компресорите, при която въздухът се подава изцяло или частично в следващата степен на същия компресор, въздухът се компресира на повече от една подстепени, като при всяка подстепен отношението на налягането на вход и изход от нея е преимуществено еднакво, а след всяка подстепен въздухът се охлажда, преимуществено с топлофикационна вода.
8. Метод съгласно претенции от 1 до 7, характеризиращ се с това, че всеки от водните потоци, които охлаждат директно, последователно, в противоток, предварително индиректно охладената парогазова смес, отдават топлината си индиректно на друг воден поток, преимуществено топлофикационна вода, при което се спазва принципът на противотока.
9. Метод съгласно претенции от 1 до 7, характеризиращ се с това, че водните потоци, без последния от тях, които охлаждат директно, последователно, в противоток, предварително индиректно охладената парогазова смес отдават топлината си индиректно на друг воден поток, преимуществено топлофикационна вода, при което се спазва принципът на противотока, като последният воден поток отдава в директен противоток носената от него топлина на въздуха, постъпващ за компресиране в компресора, като при това го овлажнява, след което циркулационният воден поток отново се връща за отнемане на топлината на парогазовата смес.
10. Инсталация с парогазова турбина за оползотворяване топлината на изгаряне на газообразни и течни горива, включваща компресор (2) за въздуха, необходим за горенето и парогазова турбина (6), която е разделена на N степени, като към всяка степен има по една горивна камера (4), съответно (4* 4”.....4^N), а пространството на изход от дадена степен с изключение на последната, е свързано чрез междинен газоход за парогазова смес с горивната камера (4) на следващата степен на парогазовата турбина (6), която от своя страна е свързана с газоход за донагрята парогазова смес, със следващата степен на турбината (6), а всяка горивна камера (4) е свързана още с тръбопровод (5), съответно (5’, 5”.....5^N) за подаване на горивото и с тръбопровод (32), съответно (32’, 32”.._.32^N) за подаване на компресиран въздух, а парогазовата турбина (6) е свързана чрез първи газопровод за парогазова смес с комбиниран топлообменник (10), който от своя страна е свързан чрез втори газопровод за парогазова смес с противоточен топлообменник (31), преимуществено с оребрени тръби, а последният е свързан чрез трети газопровод за парогазова смес с първи контактен економайзер (15) от система за кондензация на водната пара, която включва един или повече последователно свързани по пътя на парогазовата смес контактни економайзери (15), при това всеки контактен економайзер (15) е противоточен и има пълнеж и оросително устройство и е свързан в долната си част, посредством първи тръбопровод за нагрята циркулационна вода, към помпа (16), която от своя страна е свързана чрез втори тръбопровод за нагрята циркулационна вода с топлообменен блок (13), преимуществено противоточен, при това топлообменният блок (13) е свързан посредством тръбопровод за охладена циркулационна вода с оросителя на контактния економайзер (15), и е свързан още с тръбопровод (14) за подаване на нагрявана течност, преимуществено топлофикационна вода и с тръбопровод (17) за отвеждане на нагрятата в него течност, като този тръбопровод (17) на първия по хода на парогазовата смес контактен економайзер (15) е свързан с противоточния топлообменник (31), а вторият тръбопровод за гореща циркулационна вода на същия първи контактен економайзер (15), свързващ помпата (16) и топлообменния блок (13) е свързан още с тръбопровод (33) за отвежда не на воден кондензат от системата за кондензация на водната пара, а последният по пътя на парогазовата смес контактен економайзер (15) е свързан още с атмосферата посредством газопровода (12), като комбинираният топлообменник (10) е свързан още чрез паропровод (9) за прегрята водна пара към първата горивна камера (4'), характеризираща се с това, че тръбопроводът за отвеждане на кондензат (33) е разделен на две части, между които е включен регулиращ вентил (18) за регулиране нивото на водния кондензат в първия по хода на парогазовата смес контактен економайзер (15) и е свързан още с оросителното устройство на колона за десорбция на въглероден двуокис и кислород (19), преимуществено изпълнена като колона с пълнеж, която чрез последователно свързани първи тръбопровод за воден кондензат, помпа (20) и втори тръбопровод за воден кондензат е свързана с топлообменник (22) за охлаждане на воден кондензат с очистен воден кондензат, а последният от своя страна, посредством трети тръбопровод за воден кондензат е свързан с топлообменник за охлаждане на водния кондензат с охлаждаща вода (25), който чрез четвърти тръбопровод за воден кондензат е свързан с блок за химическо очистване на водния кондензат (21), при това топлообменникът за охлаждане на водния кондензат с охлаждаща вода (25) е свързан още с тръбопровод за подаване на охлаждаща вода (23) и с тръбопровод за отвеждане на нагрятата охлаждаща вода (24), а блокът за химическо очистване на водния кондензат (21) е свързан още посредством първи тръбопровод за химически очистена вода с топлообменника за охлаждане на водния кондензат с химически очистена вода (22), като към първия тръбопровод за химически очистена вода са присъединени последователно първи тръбопровод за отвеждане на химически очистена вода от системата, регулиращ вентил (26) за регулиране нивото на течността в колоната за десорбция на въглероден двуокис и кослород (19) и втори тръбопровод за отвеждане на химически очистена вода от системата (27), а топлообменникът за охлаждане на водния кондензат с химически очистена вода (22) е свързан още посредством втори тръбопровод за химически очистена вода с не по-малко от една помпа за повишаване на налягането на химически очистената вода (28), а тя от своя страна е свърза на чрез трети тръбопровод за химически очистена вода към комбинирания топлообменник (10), при това комбинираният топлообменник (10) е свързан чрез тръбопровод (30) с колоната за десорбция на въглероден двуокис и кислород (19), а тя от своя страна чрез тръбопровод за парогазова смес (29) е свързана с газопровода за парогазова смес след противоточния топлообменник (31).
11. Инсталация съгласно претенция 10, характеризираща се с това, че компресорът (2) е разделен на N1 степени, като входът на първата степен е свързан посредством въздухопровод (1) към атмосферата, а на изхода на всяка степен има изходящи въздухопроводи за компресиран въздух, като към всеки от тях без последния са свързани топлообменници (3), респективно (3’, 3”.._..3^N11) за междинно охлаждане на въздуха, преимуществено с топлофикационна вода, а всеки от топлообменниците (3) е свързан чрез втори въздухопровод за охладен въздух със следващата степен на компресора (2), като към изходящите тръбопроводи за компресиран въздух, за степените на компресора (2) с номера от N1 минус N до N1 са включени още трети въздухопроводи (32), съответно (32’, 32”.....32^N), като тези въздухопроводи са свързани в обратен ред с горивните камери (4) на парогазовата турбина (6), а именно (32’) с (4^N), (32”) с (4^N1).....и (32^N) с (4’), а начинът на свързването на тези въздухопроводи към въздухопроводите, свързани със степените на компресора, е следният: тръбопроводът 32’ е свързан с изходящия тръбопровод за компресиран въздух на Nl-N-тата степен на компресора, тръбопроводът 32” със съответния тръбопровод на N1-N + 1-та степен, .......а тръбопроводът 32^N със съответния тръбопровод на Nl-та степен.
12. Инсталация съгласно претенция 11, характеризираща се с това, че третите въздухопроводи (32) съответно (32’,______32^N) или част от тях, свързващи степените на компресора (2) със съответните горивни камери (4), преди свързването си с горивните камери (4) се разделят по на две части, като между тях се включват нагреватели, разположени в комбинирания топлообменник (10).
13. Инсталация съгласно претенция 10, характеризираща се с това, че компресорът (2) е оформен от два отделни компресора (2) и (2’), преимуществено свързани на общ вал с парогазовата турбина (6), като всеки от тях е разделен на степени и броят на степените на втория компресор (2’) е N, с една повече от тези на първия (2), при който са Ν-l и е равен на броя на степените на парогазовата турбина (6), като входовете на първите степени на компресорите са свързани посредством въздухопроводи (1) и (Г) към атмосферата, а изходът на всяка М-та степен от първия компресор (2) е свързана посредством въздухопровод за компресиран въздух към съответен междинен топлообменник (З^м), който от своя страна е свързан още, посредством тръбопровод за охладен компресиран въздух към М + първата степен на втория компресор (2’), като изходът на всички междинни топлообменници (3), съответно (3’, 3”_______3^N·'), без този на последната степен на първия компресор (2) е свързан още, посредством втори тръбопровод за охладен компресиран въздух с входа на М + първата степен на първия компресор (2), а изходите на всички, степени на втория компресор (2’) са свързани посредством тръбопроводи (32) съответно (32’, 32”_______32^N) към съответните горивни камери (4) на парогазовата турбина (6), в обратен ред, а всички междинни топлообменници (3) се охлаждат преимуществено с топлофикационна вода.
14. Инсталация съгласно претенции 11 и 13, характеризираща се с това, че всяка степен на компресора (2) е разделена на две или повече подстепени Р, преимуществено две, а изходът на всяка подстепен, с изключение на последната, е свързан последователно чрез въздухопровод за топъл въздух с по един топлообменник за охлаждане (34), а той от своя страна е свързан със следващата подстепен на компресора (2), при това охлаждащият флуид за всички топлообменници (34) е преимуществено топлофикационна вода.
15. Инсталация съгласно претенция 10, характеризираща се с това, че включва още парен котел (35), като тръбопроводът (9) за подаване на пара от топлообменника (10) към горивната камера (4’) преминава през котела (35), преди постъпването си в горивната камера (4’) а тръбопровода (30) за подаване на пара към колоната (19) също е свързан с котела (35).