CZ20013331A3

CZ20013331A3 - Paroplynová turbína s transformátorem páry

Info

Publication number: CZ20013331A3
Application number: CZ20013331A
Authority: CZ
Inventors: Stanislav Ing. Csc. Kubiš
Original assignee: Alstom Power, S.R.O., Alstom Group
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2003-05-14
Also published as: CZ296199B6

Description

• .... ·· ·· ·· * ·: ? : :: : : ·: .:. : ’ ^:..^:

PAROPLYNOVÁ TURBINA S TRANSFORMÁTOREM PÁRY

Oblast techniky

Zařízení spadá do oblasti výroby tepelné, mechanické či elektrické energie.

Dosavadní stav techniky

Koncem 80. let přišla PBS Brno s myšlenkou tepelného oběhu s paroplynovou turbinou.

V roce 1996 se oběvila tatáž myšlenka v USA, pod označeím tepelného oběhu s čistými pracovními látkami ( CES ). ?

Podstatou uvedeného zařízení je náhrada vzduchu, jako pracovní látky oběhu kyslíkem, tím snížení jeho komínové ztráty a využití energie obsaženého v palivu na hranici horní Výhřevnosti, což zvyšuje množství tepla v oběhu oproti standardním oběhům s parní nebo spalovací turbinou, či spalovacím motorem cca o 20%.

V oběhu s paroplynovou turbinou je uhlovodíkové palivo spalováno v generátoru paroplynové- směsi s kyslíkem za vysokého tlaku a teploty, za současného vstřikování vody. Množství vstřikované vody se řídí přípustnou teplotou, na níž jsou dimenzovány tzv. horké části vysokotlakové turbiny. ’ '

Takto vzniklá směs přehřáté vodní páry a oxidu uhličitého je vedena do turbiny, kde vykoná práci. Po expanzi je směs vedena do výměníku tepla, případně do kondenzátoru, v němž zkondenzuje vodní pára. Oxid uhličitý je nutné z výměníku odvádět do okolí, případně do technologického procesu.

Pokud expanze končí v oblasti syté páry může reagovat vznikající oxid uhličitý s vodou a poškozovat některé Části turbiny. Navíc v případě kondenzační turbiny je nutné oxid uhličitý z kondenzátoru odsávat, a tím vynakládat zvýšené množství energie, což snižuje účinnost celého oběhu.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení podle vynálezu, které spočívá v tom, že na generátor paroplynové směsi je napojena paroplynovým potrubím vysokotlaková část paroplynové turbíny, která je spojena s transformátorem páry, který je propojen parním potrubím s nízkotlakovou částí paroplynové turbíny, jejíž výfuk je spojen přes výměník tepla, čerpadlo

999 · *

parní části a kondenzátní potrubí s transformátorem páry, který je vybaven potrubím oxidu uhličitého, přičemž je tento dále napojen přes kondenzační potrubí, odvaděč kondenzátu, čerpadlo paroplynové části a potrubí na generátor paroplynové směsi.

Tím, že je expanze paroplynové směsi v turbině přerušena na tlaku vyšším, než je tlak, Či teplota sytosti paroplynové směsi, případně než je tlak okolí, vysokotllaková část (VT) turbiny pracuje v oblasti přehřáté páry a není proto nutno speciálně upravovat některé její části ,případně používat dražších materiálů pro její výrobu, které by ji chránily před možnou korozí.

V transformátoru páry, se paroplynová směs ochlazuje a předává svůj tepeínýřóbsah, včetně kondenzačního tepla vodě na druhé straně výměníku, která se odpařuje. ¹ Zkodenzovaná pára z paroplynové směsi - voda, je z transformátoru páry odváděna přímo, nebo alespoň přes jeden regenerační výměník, do generátoru páry. Protože je jí větší množství, o vodu vznikající při spalování, je z oběhu odváděna pro další využití, nebo pro krytí ztrát NT oběhu. Tímto způsobem je uzavřen oběh vysokotlakové části (VT) turbiny.

Nezkondenzovaný oxid uhličitý je odváděn z transformátoru páry podobně jako jsou odváděny nezkondenzované plyny ze standardních kondenzátorů do okolí nebo pro další využití.

Pára generovaná v transformátoru páry o standardních parameterech již neobsahuje oxid uhličitý, proto je možné navrhnout nízkotlakovou část (NT) turbiny běžným postupem. V NT části turbiny pára expanduje na tlak, který je dán teplotou vody v kondenzátorů. Před přívodem do NT části, může být pára přehřátá paroplynovou směsí, která odchází z vysokotlakové části turbiny, obdobně jako je tomu v případě utilizačních parních kotlů, které jsou zařazovány za spalovacími turbinami.

. Zkondenzovaná pára v kondenzátorů za NT turbinou, je odváděna přes regenerační výměník zpět do transformátoru páry, čímž se uzavírá nízkotlakový oběh.

Přehled obrázků

Funkce paroplynového oběhu s transformátorem páry je blíže osvětlena na přiložených obrázcích, kde na obr.1 je uvedeno schéma oběhu s paroplynovou turbinou v jednohřídelovém a na obr. 2, ve dvouhřídelovém provedení s převodovkou.

U obou typů oběhů může být spotřebičem energie elektrický generátor,, kompresor, čerpadlo,případně další zařízení.

•	9*99	·· 9«	99	•
99	*	9 · 9 ·	9 9	• 9
	•	• 9 9 9	9 *	9'
•	9	• 9 · ···	9 9 *	9
9	9	9 9 9	9 9	9
····	9	9 · *9	99

Příklad provedení vynálezu

Na obr. 1 je uvedeno schéma tepelného oběhu s paroplynovou turbinou, která se skládá z vysokotlakové části 2 a nízkotlakové části 3, které jsou spojeny hřídelem a přes.spojku s se spotřebičem energie 4, v tomto případě s elektrickým generátorem. Na generátor paroplynové směsy 1 je napojeno potrubí 11 paliva? 10 kyslíku a 12 vstřikovací vody. Paroplynové potrubí 13 spojuje generátor páry 1 s vysokotlakovou částí turbiny 2, která je spojena s transformátorem páry 5. Kondenzátním potrubím 22 je transformátor páry 5 propojen s odvaděčem kondenzátu 7, ohřívákem 6, čerpadlem 9 paroplynové části a generátorem paroplynové směsy 1. Na transformátor páry 5 navazuje potrubí 16 oxidu uhličitého a potrubí 17 odpouštěcí vody. -- ^? J '

Níízkotlakový oběh paroplynové turbiny sestává z nízkotlakovézčásti turbiny 3, která je spojena s kondenzátorem 18, který je spojen potrubím s kondenzátním čerpadlem 8 parní části a přes výměník tepla 6 a 14 s transformátorem 5,' čímž je nízkotlaký oběh paroplynové . turbiny uzavřen. ..... , ,

Na obr. 2 je nakreslen zjednodušený oběh paroplynové turbiny, bez tepelných’výměníků 6 a 14, s vysokotlakovou 2 a nízkotlakovou 3 částí turbiny, které jsou spojeny prostřednictvím převodovky 19.

Turbiny mohou být uspořádány i tím způsobem, že vysokotlakové část 2 Je spojená přímo, - nebo přes převodovku 19 se spotřebičem energie 4} nízkotlakové část š ním rhůžě být ^ťspojena rovněž přímo nebo přes převodovku.

Claims

1. Tepelný oběh s paroplynovou turbínou a transformátorem páry vyznačující se tím, že na generátor paroplynové směsi (1) je napojena paroplynovým potrubím (13) vysokotlaková část (2) paroplynové turbíny, která je spojena s transformátorem páry (5), který je propojen parním potrubím (21) s nízkotlakovou částí paroplynové turbíny (3), jejíž výfuk je spojen přes výměník tepla (18), čerpadlo (8) parní části a kondenzátní potrubí (20) s transformátorem páry (5), který je vybaven potrubím oxidu uhličitého (16), přičemž je tento dále napojen přes kondenzační potrubí (22), odvaděč kondenzátu (7), čerpadlo 9 paroplynové části a potrubí (12) na generátor paroplynové směsi (1).

2. Tepelný oběh podle bodu (1) vyznačující se tím, že do potrubí (20) vstupní vody je zařazen alespoň jeden výměník tepla.

3. Tepelný oběh podle bodu (1) vyznačující se tím, že z oběhu je vyřazena nízkotlaková turbína (3) a parní potrubí (21) je napojeno na technologický provoz

4. Tepelný oběh podle bodu (1) vyznačující se tím, že paroplynová turbina může být provedena v jednohřídelovém uspořádání podle obr.1, ve dvouhřídelovém uspořádání podle obr. 2, nebo v jejich kombinaci.