RU113537U1

RU113537U1 - POWER INSTALLATION

Info

Publication number: RU113537U1
Application number: RU2010124469/06U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Романович Савич; Виталий Александрович Ильичев; Станислав Петрович Малышенко; Олег Петрович Свиридов; Антон Александрович Пригожин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики"
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2012-02-20

Abstract

1. Парогазовая установка, включающая газотурбинную установку с электрогенератором и источником пара, отличающаяся тем, что источник пара выполнен в виде высокотемпературного парогазогенератора, например водородо-кислородного, а газотурбинная установка выполнена в виде турбонасосного агрегата, причем между парогазогенератором и турбонасосным агрегатом установлен пароперегреватель отработанного пара, вход которого связан паропроводом с выходом турбины турбонасосного агрегата или с внешним источником пара, причем паропровод снабжен хотя бы одним регулирующим устройством, например, дроссельной шайбой или вентилем, и запорным агрегатом, например пневмоклапанном. ! 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что пароперегреватель отработанного пара выполнен в виде камеры испарения с тангенциальным завихрителем, причем вход пароперегревателя отработанного пара соединен с выходом дополнительного компрессора, вал которого через редуктор кинематически связан с валами турбонасосного агрегата и/или электрогенератора. ! 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что пароперегреватель отработанного пара выполнен в виде эжектора. 1. Combined gas turbine plant, including a gas turbine unit with an electric generator and a steam source, characterized in that the steam source is made in the form of a high-temperature steam and gas generator, for example, a hydrogen-oxygen generator, and the gas turbine unit is made in the form of a turbopump unit, and a steam superheater is installed between the steam and gas generator and the turbopump unit , the inlet of which is connected by a steam line with the outlet of the turbine of the turbopump unit or with an external source of steam, and the steam line is equipped with at least one regulating device, for example, a throttle plate or a valve, and a shut-off unit, for example a pneumatic valve. ! 2. Installation according to claim 1, characterized in that the exhaust steam superheater is made in the form of an evaporation chamber with a tangential swirler, and the exhaust steam superheater inlet is connected to the outlet of an additional compressor, the shaft of which is kinematically connected to the shafts of the turbopump unit and / or electric generator through a reducer. ! 3. An installation according to claim 1, characterized in that the waste steam superheater is made in the form of an ejector.

Description

Полезная модель относится к области энергетики, а именно к парогазовым энергоустановкам.The utility model relates to the field of energy, namely to combined cycle power plants.

В настоящее время важными проблемами в создании и эксплуатации энергетических установок являются проблемы повышения их КПД и улучшения условий экологичности.Currently, important problems in the creation and operation of power plants are the problems of increasing their efficiency and improving environmental conditions.

Известна паровая энергетическая установка (см. патент РФ №2144984 МПК F01C 1/16 по заявке №97122296/06 от 30.12.1997 г.), содержащая паровую машину, выходной вал которой связан с электрической машиной, систему управления.Known steam power plant (see RF patent No. 2144984 IPC F01C 1/16 according to the application No. 97122296/06 dated 12/30/1997), containing a steam engine, the output shaft of which is connected to an electric machine, a control system.

Известна парогазовая установка, включающая газотурбинную установку с электрогенератором и источником пара (см. патент РФ №2142565, МПК F01K 23/10 по заявке №96108097 от 18.04.1996 г. - прототип).Known combined-cycle plant, including a gas turbine unit with an electric generator and a steam source (see RF patent No. 2142565, IPC F01K 23/10 according to the application No. 96108097 from 04/18/1996 - prototype).

Недостатком известных устройств является низкий КПД и недостаточная экологичность установок, что не позволяет использовать их в ограниченных и/или замкнутых пространствах.A disadvantage of the known devices is the low efficiency and insufficient environmental friendliness of the installations, which does not allow their use in confined and / or confined spaces.

Целью предлагаемой полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно повышение КПД установки и улучшение экологичности ее эксплуатации.The purpose of the proposed utility model is to eliminate these disadvantages, namely increasing the efficiency of the installation and improving the environmental friendliness of its operation.

Указанная цель достигается тем, что в известной парогазовой установке, включающей газотурбинную установку с электрогенератором и источником пара, согласно полезной модели, источником пара является высокотемпературный парогазогенератор, например водородо-кислородный, а газотурбинная установка выполнена в виде турбонасосного агрегата, причем между парогазогенератором и турбонасосным агрегатом установлен пароперегреватель отработанного пара, вход которого связан паропроводом с выходом турбины турбонасосного агрегата или с внешним источником пара, причем паропровод снабжен хотя бы одним регулирующим устройством, например, дроссельной шайбой или вентилем, и запорным агрегатом, например, пневмоклапаном, причем пароперегреватель отработанного пара, выполнен в виде камеры испарения с тангенциальным завихрителем, а вход пароперегревателя отработанного пара соединен с выходом дополнительного компрессора, вал которого через редуктор кинематически связан с валами турбонасосного агрегата и/или электрогенератора. Кроме того, пароперегреватель отработанного пара, может быть выполнен в виде эжектора.This goal is achieved by the fact that in a known combined-cycle plant, including a gas turbine installation with an electric generator and a steam source, according to a utility model, the steam source is a high-temperature steam and gas generator, for example hydrogen-oxygen, and the gas turbine installation is made in the form of a turbopump unit, between the steam and gas generator and a turbopump unit an exhaust steam superheater is installed, the input of which is connected by a steam line to the turbine pump turbine outlet or to an external a steam source, and the steam line is equipped with at least one control device, for example, a throttle washer or valve, and a shut-off unit, for example, a pneumatic valve, moreover, the steam superheater is made in the form of an evaporation chamber with a tangential swirl, and the input of the steam superheater is connected to the output of an additional a compressor whose shaft is kinematically connected through the gearbox to the shafts of the turbopump unit and / or generator. In addition, the steam superheater can be made in the form of an ejector.

Указанная совокупность признаков проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что появляется возможность использовать в энергетической установке отработанный пар или пар от других автономных источников, который является либо побочным продуктом иных производств, либо продуктом естественных источников (например гейзеров), что повышает эффективность установки, ее КПД и снижает термические выбросы в атмосферу, уменьшая тем самым парниковый эффект и повышая экологичность технической системы.The specified set of features exhibits new properties, namely, that it becomes possible to use exhaust steam or steam from other autonomous sources, which is either a by-product of other industries, or a product of natural sources (e.g. geysers), which increases the efficiency of the installation, its Efficiency and reduces thermal emissions into the atmosphere, thereby reducing the greenhouse effect and increasing the environmental friendliness of the technical system.

Принципиальная схема установки показана на фиг.1, где:Schematic diagram of the installation shown in figure 1, where:

1 - Парогазогенератор;1 - Steam and gas generator;

2 - Турбонасосный агрегат;2 - Turbopump unit;

3 - Электрогенератор;3 - electric generator;

4 - Пароперегреватель отработанного пара;4 - Steam superheater;

5 - Паропровод;5 - Steam line;

6 - Паропровод внешнего источника пара;6 - Steam line of an external source of steam;

7, 11, 13, 15 - Дроссельная шайба;7, 11, 13, 15 - Throttle washer;

8, 12, 14, 16 - Пневмоклапан;8, 12, 14, 16 - Pneumatic valve;

9 - Компрессор;9 - Compressor;

10 - Редуктор.10 - Reducer.

Парогазовая установка, содержит высокотемпературный парогазогенератор 1, турбонасосный агрегат 2 и электрогенератор 3. Между парогазогенератором 1 и турбонасосным агрегатом 2 установлен пароперегреватель отработанного пара 4, вход которого связан паропроводом 5 с выходом турбины турбонасосного агрегата 2, и с паропроводом внешнего источника пара 6, причем паропровод 5 снабжен дроссельными шайбами 7 и 13 и пневмоклапанами 8 и 14, а паропровод внешнего источника пара 6 снабжен дроссельными шайбами 11 и 15, пневмоклапанами 12 и 16.A gas-steam installation contains a high-temperature gas-vapor generator 1, a turbopump unit 2 and an electric generator 3. A steam superheater 4 is installed between the gas-vapor generator 1 and the turbopump unit 2, the input of which is connected by a steam pipe 5 to the turbine output of a turbopump unit 2, and a steam pipe of an external steam source 6, moreover, 5 is equipped with throttle washers 7 and 13 and pneumatic valves 8 and 14, and the steam pipe of the external steam source 6 is equipped with throttle washers 11 and 15, pneumatic valves 12 and 16.

Работа установки начинается с подачи компонентов топлива (кислорода и водорода) в парогазогенератор 1, где они сгорают с образованием высокотемпературного (~1300÷1400°С) водяного пара.The installation starts with the supply of fuel components (oxygen and hydrogen) to the gas generator 1, where they burn with the formation of high-temperature (~ 1300 ÷ 1400 ° C) water vapor.

Обладая высокой энергетикой, высокотемпературный пар приводит в действие турбину турбонасосного агрегата 2 и кинематически связанный с ним электрогенератор 3.Possessing high energy, high-temperature steam drives a turbine of a turbopump unit 2 and a kinematically connected electric generator 3.

Пароперегреватель отработанного пара 4 служит для перегрева части отработавшего на турбине пара и охлажденного в конденсаторе до температуры ~120÷270°С высокотемпературным паром от парогазогенератора 1 до температуры ~1000÷1100°С. После пароперегревателя отработанного пара 4 высокотемпературный пар подается на вход турбонасосного агрегата 2.The steam superheater 4 serves to overheat part of the steam spent on the turbine and cooled in the condenser to a temperature of ~ 120 ÷ 270 ° C by high-temperature steam from the steam generator 1 to a temperature of ~ 1000 ÷ 1100 ° C. After the superheater of the exhaust steam 4, high-temperature steam is fed to the input of the turbopump unit 2.

Так же пароперегреватель отработанного пара 4 может использоваться при перегреве пара, поступающего от внешних источников с температурой ~120÷270°С, высокотемпературным паром от парогазогенератора до температуры ~1000÷1100°С с аналогичной подачей паровой смеси на вход турбонасосного агрегата 2.Also, the steam superheater 4 can be used for overheating of steam coming from external sources with a temperature of ~ 120 ÷ 270 ° C, high-temperature steam from a steam and gas generator to a temperature of ~ 1000 ÷ 1100 ° C with a similar supply of steam mixture to the input of a turbopump unit 2.

В пароперегревателе отработанного пара 4 пар, поступающий частично после отработки на турбине или от внешнего источника, получает дополнительную энергию от высокотемпературного пара, выходящего из парогазогенератора, причем затраты горючих компонентов на этот процесс оказываются существенно меньше, чем если бы такое же количества пара получать только за счет их сгорания, что повышает КПД устройства.In a steam superheater, 4 steam, partially received after working off on a turbine or from an external source, receives additional energy from high-temperature steam leaving the steam and gas generator, and the costs of combustible components for this process are significantly less than if the same amount of steam were received only for due to their combustion, which increases the efficiency of the device.

В случае, когда пароперегреватель отработанного пара 4 выполнен в виде камеры испарения с тангенциальным завихрителем, его вход соединен с выходом дополнительного компрессора 9, вал которого через редуктор 10 кинематически связан с валами турбонасосного агрегата 2 и электрогенератора 3. При этом часть отработанного пара по паропроводу 5 через компрессор 9, в котором происходит повышение давления пара до необходимого, поступает на вход пароперегревателя отработанного пара 4. Количество пара регулируется дроссельной шайбой 7. (Пневмоклапан 8 в данном случае открыт, а пневмоклапаны 12, 14 и 16 - закрыты).In the case when the steam superheater 4 is made in the form of an evaporation chamber with a tangential swirl, its input is connected to the output of an additional compressor 9, the shaft of which through a gearbox 10 is kinematically connected with the shafts of the turbopump unit 2 and electric generator 3. At the same time, the part of the exhaust steam through steam line 5 through the compressor 9, in which the steam pressure rises to the required value, it enters the exhaust steam 4 steam superheater input. The amount of steam is regulated by the throttle washer 7. (Pneumatic valve 8 in this case it is open, and the pneumatic valves 12, 14 and 16 are closed).

При наличии внешнего источника пара, он по паропроводу 6 через дроссельную шайбу 11 поступает на вход компрессора 9, где его давление так же повышается до необходимого перед подачей в пароперегреватель отработанного пара 4. (Пневмоклапан 12 - открыт, а пневмоклапаны 8, 14 и 16 - закрыты).If there is an external source of steam, it is supplied through the throttle washer 11 to the inlet of the compressor 9 through the throttle washer 11, where its pressure also rises to the required amount of steam required before being supplied to the superheater 4. (The pneumatic valve 12 is open, and the pneumatic valves 8, 14 and 16 - closed).

В случае, когда пароперегреватель отработанного пара 4 выполнен в виде эжектора, часть отработанного пара по паропроводу 5 через дроссельную шайбу 13 поступает на его вход, минуя компрессор. (Пневмоклапан 14 в данном случае открыт, а пневмоклапаны 8, 12, и 16 - закрыты).In the case when the superheater of the spent steam 4 is made in the form of an ejector, a part of the exhaust steam through the steam line 5 through the throttle washer 13 enters its input, bypassing the compressor. (The pneumatic valve 14 in this case is open, and the pneumatic valves 8, 12, and 16 are closed).

При наличии внешнего источника пара в последнем случае, он по паропроводу 6 через дроссельную шайбу 15, так же минуя компрессор, поступает на вход пароперегревателя отработанного пара 4. (Пневмоклапан 16 - открыт, а пневмоклапаны 8, 12 и 14 - закрыты).If there is an external source of steam in the latter case, it passes through the throttle washer 15 through the throttle washer 15, passing the compressor as well, to the input of the steam superheater 4. (Pneumatic valve 16 is open, and pneumatic valves 8, 12 and 14 are closed).

Таким образом, благодаря использованию полезной модели повышается КПД установки, снижаются выбросы отработанного пара в атмосферу, уменьшая парниковый эффект и повышая экологичность.Thus, due to the use of the utility model, the efficiency of the installation increases, emissions of spent steam into the atmosphere decrease, reducing the greenhouse effect and increasing environmental friendliness.

Claims

1. Combined-cycle plant, including a gas turbine installation with an electric generator and a steam source, characterized in that the steam source is made in the form of a high-temperature steam and gas generator, for example, hydrogen-oxygen, and the gas turbine installation is made in the form of a turbopump unit, and a steam superheater is installed between the gas generator and the turbopump unit the input of which is connected by a steam line to the turbine output of a turbopump unit or with an external source of steam, the steam line being provided at least one control device, for example, a throttle washer or valve, and a shut-off unit, for example a pneumatic valve.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the exhaust steam superheater is made in the form of an evaporation chamber with a tangential swirl, and the input of the exhaust steam superheater is connected to the output of an additional compressor, the shaft of which is kinematically connected through the gearbox to the shafts of the turbopump unit and / or generator.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the steam superheater of the spent steam is made in the form of an ejector.