PL115137B1 - Steam-gas power plant - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest silownia parowo- -gazowa, skladajaca sie zasadniczo z zespolu tur¬ biny gazowej, obejmujacego co najmniej jedna sprezarke, jedna komore spalania i jedna turbi¬ ne garzowa oraz z silowni parowej przylaczonej od strony odprowadzania gazów odlotowych do turbiny gazowej, która to silownia, ma co naj¬ mniej jedna wytwornice pary i jedna turbine pa¬ rowa, przy czym komora spalania i wytwornicy pary sa polaczone z co najmniej jedna wytwor¬ nica gazu pod cisnieniem.Zwykle silownie wspomnianego rodzaju pracu¬ ja na ropie lub gazie ziemnym. Znany jest rów¬ niez (przypadek silowni tego rodzaju (Lurgi Quick Information, 01007/il0. energii- cieplnej stosuje sie wegiel zgaizowany w wytwornicy gazu. Zespól doladowywujacy wy¬ twornicy gazu ma dwie turbiny gazowe, które sa zasilane zmiennymi ilosciami- gazu opalowego, wzajemnie sie uzupelniajacymi do calkowitej ilosci tego gazu, które to turbiny napedzaja sprezarke i generator elektryczny. Czesc gazu opalowego do¬ ciera, po czesciowym rozprezeniu sie w jednej z turbin gazowych, do komory spalania zespolu turbiny gazowej, skladajacego sie z turbiny, sprezarki do dostarczania powietrza spalania i ge¬ neratora pradu elektrycznego. Gazy odlotowe z te¬ go zespolu turbiny gazowej sa doprowadzane do wytwornicy pary, w której nastepuje ogrzanie drugiej czesci gazu opalowego z wytwornicy ga¬ lo 15 20 25 30 zu pod cisnieniem, po uprzednim, praktycznie calkowitymi, rozprezeniu sie tego gazu w drugiej turbinie gaizowej zespolu doladowywujacego, przy czym gazy odlotowe z zespolu turbiny gazowej sluza jako powietrze spalania. Wytworzona para zasila turbine parowa, która z kolei napedza na¬ stepny generator pradu elektrycznego.Ta koncepcja silowni ma rozmaite niedogodnosci.Cale powietrze potrzebne do zgazowywania musi byc sprezone od cisnienia otoczenia do cisnienia panujacego w wytwornicy gazu tak, ze w zespole doladowywujacym musi byc zapewniana duza ilosc bedacej do dyspozycji mocy dla napedzania sprezarki. Poniewaz zespól doladowywujacy nape¬ dza generator, to jego liczba obrotów nie moze byc zmieniana. Zaitem regulacja ilosci wytworzo¬ nego gazu, oczywiscie teoretycznie, jest tylko moz¬ liwa przez zmiane udzialu procentowego gazu opalowego doprowadzanego do obu turbin gazo¬ wych zespolu doladowywujacego, przy czym udzial procentowy w jednym przypadku moze sie zmie¬ niac od 0 do 510% calkowitej ilosci gazu a w przy¬ padku drugiej turbiny od 100 do 50%. Jednakze nie wydaje sie to byc bardzo skuteczne, poniewaz w obu mozliwych przypadkach granicznych cal¬ kowita moc zmienia sie tylko o 10%. Osiagniecie mniejszych obciazen czesciowych, nie jest mozli¬ we. Zastosowanie trzech generatorów pradu elek¬ trycznego nie moze byc uznane jako idealny przy¬ padek. W zesjpole turbin gazowych do powietrza 115 1373 spalania dochodzi- jeszcze odpowiednia ilosc ga¬ zu opalowego, który (musi byc rozprezony w tur¬ binie gazowej razem z powietrzem. Poniewaz jak wiadomo w zespolach turbin gazowych stosuje sie turbiny o mocy granicznej to nie mozna zastoso¬ wac zadnego standardowego zespolu turbin gazo¬ wych. Przy uwzglednieniu przelotowosci turbiny gazowej o mocy granicznej sprezarka musi byc odpowiednio zmniejszona, czyli specjalnie zapro¬ jektowana.Zadaniem wynalazku jest usuniecie wspomnia¬ nych niedogodnosci i skontruowanie takiej silow¬ ni z wytwornica gazu pod cisnieniem, przy której mozliwe beda przede wszystkim równiez niewiel¬ kie czesciowe obciazenia-, bedzie mozna zastosowac w zespolach turbin gazowych turbiny o mocy gra¬ nicznej i bedzie mozna uzyskac optymalny wspól¬ czynnik sprawnosci calej silowni.Zadanie to zostalo rozwiazane wedlug wynalaz¬ ku w ten sposób, ze sprezanie powietrza potrzeb¬ nego do zgazowywania w wytwornicy gazu pod cisnieniem nastepuje w dwóch od siebie oddziel¬ nych i niezaleznych zespolach doladowywujacych, z których kazdy zawiera po jednej sprezarce i turbinie gazowej, i z których jeden ma przy¬ porzadkowana sobie komore spalania, a drugi wy¬ twornice pary, przy czym strona ssaca sprezarki pierwszego zespolu doladowujacego jest polaczona przez przewód z przewodem cisnieniowym spre¬ zarki zespolu tunbiny gazowej, a strona ssaca sprezarki drugiego zespolu doladowujacego jest polaczona z. atmosfera.Przez zastosowanie dwóch oddzielonych od sie¬ bie zespolów doladowujacych, które oddzielnie sa zrównowazone odpowiednio do mocy, uzyskuje sie korzysc polegajaca na tym, ze kazdy z nich od¬ dzielnie moze byc regulowany pod wzgledem wiel¬ kosci natezenia przeplywu i w zwiazku z tym mozliwe jest dojscie do mniejszych obciazen cze¬ sciowych. Poniewaz ilosc powietrza, która jfcst potrzebna do zgazowania odpowiedniej czesci weg¬ la w komorze spalania turbiny gazowej, jest sprezona do cisnienia wyjsciowego sprezarki ze¬ spolu turbiny gazowej, uzyskuje sie oszczednosc na mocy, która trzeba by doprowadzic do zespolu doladowujacego dla pierwszego stopnia sprezenia.Z tego wzgledu zespól doladowujacy jest znacz¬ nie mniejszy i prostszy w konstrukcji. Ilosc po¬ wietrza rozdzielanego na wytwornice gazu, aby zwiekszyc udzial w zgazowywaniu wegla, jest po¬ nownie doprowadzana do tunbiny gazowej zespo¬ lu turbiny gazowej, w której dzieki temu zostaje zachowana równowaga ilosciowa gazu. To co zo¬ stalo najpieTw oddzielone wraca z powrotem do procesu i nic nie stoi na przeszkodzie w zastoso¬ waniu standardowej turbiny o mocy granicznej.Dalsza korzysc mozna uzyskac przez to, ze obyd¬ wie wytwornice gazu pod cisnieniem sa polaczo¬ ne miedzy soba przez przewód, przez co pracuja na- tym samym, poziomie cisnienia, które jest zmienne wraz z obciazeniem. Jednakowy poziom cisnien jest wtedy szczególnie korzystny, gdy przy zmniejszonym zapotrzebowaniu energii, obie maszyny robocze musza przejsc na prace przy' czesciowym obciazeniu. W tym przypadku mozli- l?7 we jest takze, mimo oddzielenia obu zespolów do¬ ladowujacych, regulowac je tym samym , impul¬ sem.Celowo strony wylotowe wytwornic gazu pod 5 cisnieniem sa polaczone niezaleznie od siebie z turbinami gazowymi zespolów doladowujacych.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w Przy¬ kladzie wykonania^ na rysunku przedstawiajacym schematycznie i w uproszczeniu silownie wedlug 10 wynalazku.Silownia gazowo-parowa sklada sie z zespolu tur¬ biny gazowej 1, silowni parowej 2, dwóch zespo¬ lów doladowywania 3 i 4 oraz dwóch wytwornic gazu sprezonego 5 i 6. 15 W sprezarce 7 zespolu turibiny gazowej 1 powie¬ trze jest sprezane do pierwszego stopnia spreza¬ nia, a jedna czesc tego powietrza jest doprowa¬ dzana poprzez przewód cisnieniowy 8 do komory spalaniai 9, do której' poprzez przewód 10 doplywa 20 odpowiednia czesc gazu opalpwegc*. Powstajace ,w komorze spalania 9 gazy spalinowe sa doprowa¬ dzane do turbiny gazowej 11, gdzie ulegaja roz¬ prezeniu -i przez to wieksza, czesc ich energii ciep¬ lnej zositaje przeksztalcona w energie mechaniczna. 25 Tunbina gazowa 11 napedzana sprezarka 7 i ge¬ nerator 12 pratdu elektrycznego.Gazy odlotowe z turbiny gazowej 11 docieraja poprzez przewód 13 do wylrwornicy pary 14 silow¬ ni parowej- 2, gdzie sluza one jako powietrze spa- 30 lania dla doprowadzanej poprzez przewód 15 dru¬ giej czesci gazu opalowego. Wytworzona para zo¬ staje doprowadzona do turbiny parowej 16, w które} ulega rozprezeniu i, na koniec dociera, do skraplacza 17, skad kondensat pary dociera, z po- 35 wrotem poprzez przewód 18 do wytwornicy pary 14. Turibinai parowa 16 napedza, generator pradu elektrycznego 19.Od przewodu cisnieniowego 8 odgalezia sie przewód 20, który prowadzi do sprezarki 21 ze- 40 spolu doladowujacego $, w której powietrze spre¬ zone juz w sprezarce 7,/zostaje jeszcze bardziej sprezone i stad* doprowadzone poprzez przewód 22 do wytwornicy sprezonego gazu 5, do której wprowadzany jest poprzez wsyp 23 wegiel prze- 45 znaczony do zgazowywania. Powstajacy gaz opa¬ lowy jest doprowadzany przewodem 24 do turbi¬ ny gazowej 25 zespolu doladowujacego 3 i w niej zostaje rozprezony do cisnienia, panujacego w ko¬ morze spalania 9, do której, jest doprowadzany 50 przewodem. 10. Tunbina gazowa 25 napedza spre¬ zarke 21.Powietrze dla wytwornicy gazu pod cisnieniem 6, do któreji wegiel jest wprowadzany przez wsyp 26, jest sprezane przez sprezarke 27 zespolu dola- 55 dowujacego 4 od cisnienia otoczenia do cisnienia panujacego w wytwornicy gazu pod: cisnieniem. 6, do której, jest doprowadzane przewodem 23. Wy¬ tworzony gaz opalowy jest doprowadzany prze¬ wodem 20 do tunbiny gazowej 30, która napedza 60 sprezarke 27. Po szybkim calkowitym rozprezeniu jest on dalej doprowadzany przewodem 15 do wy¬ twornicy pary 14.Cisnienie w wytwornicach gazu pod cisnieniem 5 i 6 moze byc jendnakowe luib rózne. W pierw- w szym przypadku moga byc przewidziane przewo- i115137 5 € dy 31 i 32, które lacza ze soba, obie wytwornice po stronie doprowadzenia powietrza i po stronie doprowadzania gazu, przez co powstaje polacze¬ nie równolegle tych wytwornic.Regulacja mocy calej, silowni nastepuje przez zmiane wydatku przeplywu, w jednym lub Obu zespolach doladowywania. Przy tym moze byc utrzymywana stala predkosc obrotowa tych zespo¬ lów, co przykladowo moze byc uzyskane przez za¬ stosowanie obrotowych lopatek w sprezarkach i/luib turbinach gazowych. Prosciej jest jednak dopaso¬ wac predkosc obrotowa zespolów doladowujacych do wymaganego obciazenia. Moze to byc uzyski¬ wane za pomoca zaworów obejsciowych lub dla¬ wiacych.Dla mniejszych silowni moze wystarczyc jedna jedyna wytwornica gazu sprezonego wytwarzaja¬ ca cala potrzebna ilosc gazu. Tak wiec sprezarki 21 i 27 obu zespolów doladowujacych dostarczaja powietrze do wytwornicy gazu i w zwiazku z tym równiez turbiny gazowe 26 i 30 sa zasilane z tego samego zródla, czyli z tej samej wytwornicy ga¬ zu. Rozdzielenie gazu opalowego na dwie czesci nie stwarza zadnego problemu, poniewaz oba ze¬ spoly doladowujace sa zaprojektowane na okreslo¬ na przelotowo^c i w zwiazku z tym nie potrzeba zadnych specjalnych urzadzen. Trzeba jeszcze wspomniec równiez, ze dostarczanie odpowiedniej czesci gazu opalowego zarówno do komory spa¬ lania jak i do wytwornicy pary, moze byc reali¬ zowane przy uzyciu wiekszej liczby wytwornic niz po jednej dla kazdego z tych dwóch odbior¬ ników gazu. Równiez zarówno komora spalania jak i wytwornica pary moga miec wiecej niz po jednym przyporzadkowanych im zespolów dolado¬ wujacych.Zastrzezenia patentowe 1. Silownia parowo-gazowa skladajaca sie za¬ sadniczo z zespolu turban gazowych, obejmujacego co najmniej jedna sprezarke,, jedna komore spa¬ lania i jedna, turbine gazowa oraz z silowni pa¬ rowej przylaczonej od' strony odprowadzenia ga¬ zów odlotowych do turbiny gazowej, która to si¬ lownia ma co najmniej jedna wytwornice pary i jedna turbine parowa, przy czyni' komora spa¬ lania i wytwornica pary sa polaczone z co naj¬ mniej jedna wytwornica gazu pod cisnieniem, znamienna tym, ze ma co najmniej, dwa oddzie¬ lone od siebie i niezalezne zespoly doladowujace (3, 4) dla wytwornicy gazu pod cisnieniem (5, 6), skladajace sie kazdy ze sprezarki (21, 27) i tur¬ biny gazowej (25, 30), z których jeden ma przy¬ porzadkowana sobie komore spalania (9) a drugi wytwornice pary <14), przy czym strona ssaca sprezarki (21) zespolu doladowujacego (21) jest po¬ laczona przez przewód (20) z przewodem cisnie¬ niowym. (8) sprezarki (7) zespolu turbiny gazowej (1), a strona ssaca sprezarki (27) zespolu dolado¬ wujacego (4) jest polaczona z atmosfera. 2. Silownia wedlug zastrz., 1, znamienna tym, ze obydwie wytwornice gazu pod cisnieniem. (5, 6) sa polaczone miedzy soba przez przewód (32). 3. Silownia wedlug zastrz. 2, znamienna tym, ze strony wylotowe wytwornic gazu pod cisnieniem (5, 6) sa polaczone niezaleznie od siebie z turbi¬ nami gazowymi (25, 30) zespolów doladowujacych (3, 4). 10 15 20 25115 137 PZGraf. Koszalin D-758 90 A-4 Cena 100 zl PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Silownia parowo-gazowa skladajaca sie za¬ sadniczo z zespolu turban gazowych, obejmujacego co najmniej jedna sprezarke,, jedna komore spa¬ lania i jedna, turbine gazowa oraz z silowni pa¬ rowej przylaczonej od' strony odprowadzenia ga¬ zów odlotowych do turbiny gazowej, która to si¬ lownia ma co najmniej jedna wytwornice pary i jedna turbine parowa, przy czyni' komora spa¬ lania i wytwornica pary sa polaczone z co naj¬ mniej jedna wytwornica gazu pod cisnieniem, znamienna tym, ze ma co najmniej, dwa oddzie¬ lone od siebie i niezalezne zespoly doladowujace (3, 4) dla wytwornicy gazu pod cisnieniem (5, 6), skladajace sie kazdy ze sprezarki (21, 27) i tur¬ biny gazowej (25, 30), z których jeden ma przy¬ porzadkowana sobie komore spalania (9) a drugi wytwornice pary <14), przy czym strona ssaca sprezarki (21) zespolu doladowujacego (21) jest po¬ laczona przez przewód (20) z przewodem cisnie¬ niowym. (8) sprezarki (7) zespolu turbiny gazowej (1), a strona ssaca sprezarki (27) zespolu dolado¬ wujacego (4) jest polaczona z atmosfera.

2. Silownia wedlug zastrz., 1, znamienna tym, ze obydwie wytwornice gazu pod cisnieniem. (5, 6) sa polaczone miedzy soba przez przewód (32).

3. Silownia wedlug zastrz. 2, znamienna tym, ze strony wylotowe wytwornic gazu pod cisnieniem (5, 6) sa polaczone niezaleznie od siebie z turbi¬ nami gazowymi (25, 30) zespolów doladowujacych (3, 4). 10 15 20 25115 137 PZGraf. Koszalin D-758 90 A-4 Cena 100 zl PL PL