RU156586U1 - Бинарная парогазовая установка - Google Patents

Abstract

Бинарная парогазовая установка, содержащая воздушный компрессор, связанный через камеру сгорания высокого давления с газовой турбиной высокого давления, газовая турбина высокого давления, в свою очередь, связана с газовой турбиной низкого давления, газовая турбина низкого давления связана с котлом-утилизатором, котел-утилизатор связан с экономайзером по линии продуктов сгорания, а по линии питательной воды и пара - с экономайзером и напорным пароперегревателем, экономайзер по линии питательной воды связан с питательным электронасосом и котлом-утилизатором, питательный электронасос связан с деаэратором, паровая турбина связана с деаэратором и подогревателем низкого давления через отборы, и конденсатором, конденсатор связан с конденсатным электронасосом, конденсатный электронасос связан с подогревателем низкого давления, подогреватель низкого давления связан с деаэратором по линиям основного и вторичного конденсата, деаэратор связан с питательным электронасосом, при этом между газовыми турбинами высокого и низкого давления дополнительно установлены напорный пароперегреватель и камера сгорания низкого давления, напорный пароперегреватель соединен с котлом-утилизатором и паровой турбиной по холодной стороне, с газовой турбиной высокого давления и камерой сгорания низкого давления по горячей стороне, а камера сгорания низкого давления, в свою очередь, соединена с напорным пароперегревателем и газовой турбиной низкого давления.

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к парогазовым установкам и может быть применена для привода электрогенераторов на тепловых электрических станциях.

Известны парогазовые установки с раздельными рабочими телами на базе бинарного цикла, (см. Вукалович М.П., Новиков И.И. Техническая термодинамика. - М.: Энергия, 1968, с. 464). Такие парогазовые установки содержат в своем составе газотурбинную установку, состоящую из воздушного компрессора, газовой турбины и генератора, размещенных на одном валу, и паротурбинной установки, состоящей из паровой турбины двух или трех давлений с конденсатором, не оснащенной системой регенеративного подогрева конденсата и питательной воды паром от отборов турбины и генератора, размещенных на одном валу. Общим элементом газотурбинной и паротурбинной установок является парогенератор двух или трех давлений, который производит пар для паротурбинной установки, используя тепло продуктов сгорания, образующихся при сжигании топлива в среде сжатого воздуха, поданного из компрессора в камеру сгорания газовой турбины. После камеры сгорания продукты сгорания, находящиеся под давлением и имеющие высокую температуру, направляются в газовую турбину для выработки электрической мощности.

Недостатком таких бинарных парогазовых установок является отсутствие системы регенерации у паротурбинной установки, что приводит к снижению коэффициента полезного действия паровой турбины и, следовательно, парогазовой установки в целом.

Известна бинарная парогазовая установка, содержащая газотурбинную установку с установленным на ее газоходе котлом-утилизатором двух или более давлений, деаэратор, паротурбинную установку высокого давления с паровой турбиной одного давления, отличающаяся тем, что бинарная парогазовая установка дополнительно содержит паротурбинную установку низкого давления с паровой турбиной одного или более давлений, установленную с возможностью подогрева конденсата контура низкого давления, при этом каждая паровая турбина оборудована, по крайней мере, одним конденсатором для приема отработанного пара. [Патент RU №126373 от 27.03.2013 г.].

Недостатком известной бинарной парогазовой установки является размещение пароперегревательной поверхности котла-утилизатора в газоходе за газовой турбиной. Данное техническое решение приводит из-за малых значений температурного напора и коэффициента теплопередачи к большим размерам поверхности нагрева пароперегревателя, что увеличивает аэродинамические потери в газовом тракте газотурбинной установки и снижает термодинамическую эффективность установки.

Задачей полезной модели является совершенствование бинарной парогазовой установки.

Технический результат заключается в повышении термодинамической эффективности производства электроэнергии в бинарной парогазовой установке за счет значительного уменьшении поверхности нагрева напорного пароперегревателя, при сохранении мощности бинарной парогазовой установки и появлении возможности регулирования мощности силовой газовой турбины, котла-утилизатора и всей установки.

Технический результат достигается тем, что бинарная парогазовая установка, содержит воздушный компрессор, связанный через камеру сгорания высокого давления с газовой турбиной высокого давления, газовая турбина высокого давления, в свою очередь, связана с газовой турбиной низкого давления, газовая турбина низкого давления связана с котлом-утилизатором, котел-утилизатор связан с экономайзером по линии продуктов сгорания, а по линии питательной воды и пара - с экономайзером и напорным пароперегревателем, экономайзер по линии питательной воды связан с питательным электронасосом и котлом-утилизатором, питательный электронасос связан с деаэратором, паровая турбина связана с деаэратором и подогревателем низкого давления через отборы, и конденсатором, конденсатор связан с конденсатным электронасосом, конденсатный электронасос связан с подогревателем низкого давления, подогреватель низкого давления связан с деаэратором по линиям основного и вторичного конденсата, деаэратор связан с питательным электронасосом, между газовыми турбинами высокого и низкого давления, дополнительно включает напорный пароперегреватель и камеру сгорания низкого давления, при этом напорный пароперегреватель соединен с котлом утилизатором и паровой турбиной по холодной стороне, с газовой турбиной высокого давления и камерой сгорания низкого давления по горячей стороне, а камера сгорания низкого давления, в свою очередь соединена с напорным пароперегревателем и газовой турбиной низкого давления.

В полезной модели применяется перегрев пара в напорном пароперегревателе, расположенном после газовой турбины низкого давления и последующее дожигание продуктов сгорания в камере сгорания низкого давления. Полезный эффект заключается в значительном уменьшении поверхности нагрева напорного пароперегревателя, благодаря увеличению температурного напора и коэффициента теплопередачи между потоками газа и пара. Размещение камеры сгорания низкого давления перед газовой турбиной низкого давления позволяет иметь возможность регулирования мощности силовой газовой турбины, котла-утилизатора и всей бинарной парогазовой установки. Это позволяет повысить эффективность и экономичность работы установки.

На фигуре изображена бинарная парогазовая установка, состоящая из: 1 - воздушного компрессора; 2 - камеры сгорания высокого давления; 3 - газовой турбины высокого давления; 4 - напорного пароперегревателя; 5 -камеры сгорания низкого давления; 6 - газовой турбины низкого давления; 7 - электрогенератора №1; 8 - котла-утилизатора; 9 - экономайзера; 10 - питательного электронасоса, 11 - деаэратора; 12 - подогревателя низкого давления; 13 - конденсатного электронасоса; 14 - конденсатора; 15 - электрогенератора №2; 16 - паровой турбины.

Бинарная парогазовая установка работает следующим образом. Воздух, сжатый в воздушном компрессоре 1, подается в камеру сгорания высокого давления 2, в которой сжигается газообразное топливо. Из камеры сгорания высокого давления 2 продукты сгорания попадают в газовую турбину высокого давления 3, являющуюся приводом для воздушного компрессора 1. После газовой турбины высокого давления 3 продукты сгорания направляются в напорный пароперегреватель 4, где отдают часть своего тепла водяному пару из котла утилизатора 8. Из напорного пароперегревателя 4 продукты сгорания подаются в камеру сгорания низкого давления 5, в которой сжигается газообразное топливо. Из камеры сгорания низкого давления 5 продукты сгорания попадают в газовую турбину низкого давления 6, являющуюся приводом для электрогенератора №17. Выхлопные газы, поступающие из газовой турбины низкого давления 6, проходят котел-утилизатор 8, где отдают тепло его котловой воде. Из котла-утилизатора 8 продукты сгорания переходят в экономайзер 9, в котором подогревают питательную воду. После этого выхлопные газы направляются в атмосферу. Питательная вода из деаэратора И питательным насосом 10 подается в экономайзер 9, где подогревается за счет теплоты уходящих газов до температуры, близкой к температуре кипения. Из экономайзера 9 питательная вода поступает в барабан котла-утилизатора 8 и смешивается с котловой водой. Котловая вода кипит за счет теплоты, получаемой от уходящих газов, и на выходе из котла-утилизатора получается сухой насыщенный пар. Он направляется в напорный пароперегреватель 4, где перегревается, получая теплоту от продуктов сгорания. Перегретый пар из напорного пароперегревателя 4 поступает в паровую турбину 16, которая является приводом для электрогенератора №2 15. Паровая турбина 16 также имеет два регенеративных отбора. Из первого пар идет в деаэратор 11 для обеспечения его работы, из второго - в подогреватель низкого давления 12, где подогревает поток основного конденсата и конденсируется пар из отбора. Вторичный конденсат из подогревателя низкого давления 12 также направляется в деаэратор 11. Основной поток пара, пройдя паровую турбину 16, поступает в конденсатор 14, где конденсируется. Основной поток конденсата из конденсатора 14 конденсатным электронасосом 13 подается в подогреватель низкого давления 12, где подогревается паром из второго отбора паровой турбины 16. Из подогревателя низкого давления 12 основной поток пара поступает в деаэратор 11, где происходит его очистка от кислорода и других неконденсируемых газов.

Таким образом, полезная модель позволит повысить термодинамическую эффективность производства электроэнергии в бинарной парогазовой установке за счет значительного уменьшении поверхности нагрева напорного пароперегревателя, при сохранении мощности бинарной парогазовой установки и появлении возможности регулирования мощности силовой газовой турбины, котла-утилизатора и всей установки.

Claims (1)

1. Бинарная парогазовая установка, содержащая воздушный компрессор, связанный через камеру сгорания высокого давления с газовой турбиной высокого давления, газовая турбина высокого давления, в свою очередь, связана с газовой турбиной низкого давления, газовая турбина низкого давления связана с котлом-утилизатором, котел-утилизатор связан с экономайзером по линии продуктов сгорания, а по линии питательной воды и пара - с экономайзером и напорным пароперегревателем, экономайзер по линии питательной воды связан с питательным электронасосом и котлом-утилизатором, питательный электронасос связан с деаэратором, паровая турбина связана с деаэратором и подогревателем низкого давления через отборы, и конденсатором, конденсатор связан с конденсатным электронасосом, конденсатный электронасос связан с подогревателем низкого давления, подогреватель низкого давления связан с деаэратором по линиям основного и вторичного конденсата, деаэратор связан с питательным электронасосом, при этом между газовыми турбинами высокого и низкого давления дополнительно установлены напорный пароперегреватель и камера сгорания низкого давления, напорный пароперегреватель соединен с котлом-утилизатором и паровой турбиной по холодной стороне, с газовой турбиной высокого давления и камерой сгорания низкого давления по горячей стороне, а камера сгорания низкого давления, в свою очередь, соединена с напорным пароперегревателем и газовой турбиной низкого давления.

   

Images