RU1815341C - Парогазова установка - Google Patents

Abstract

Использование: в теплоэнергетике. Сущность изобретени : зона 25 горени  и зона 26 смешени  камеры 3 сгорани  газотурбинного двигател  1 соединены с компрессором 2 через теплообменники 17. 18. Хладагентом в теплообменниках 17, 18  вл етс  вода, подаваема  насосом 15 из во- доподогревател  11 утилизационного котла 5 через топливоподогреватель 16. Последний своим выходом по топливу подсоединен к зоне 25 горени  камеры 3 сгорани , а теплообменник 18 своим выходом по воде подключен к сепаратору 13 утилизационного котла 5. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к теплоэнергетике и может быть использовано при создании парогазовых установок высоких параметров.

Цепь изобретени  - уменьшени  вредных выбросов NOx. путем снижени  температуры газа в зоне горени  камеры сгорани , СО и СХНУ, путем нагрева топлива перед подачей его в камеру сгорани  и повышение эффективности парогазовой установки путем увеличени  глубины утилизации тепла отход щего газа.

Поставленна  цель достигаетс  тем,.что парогазова  установка, содержаща  газотурбинный двигатель с компрессором, турбиной и камерой сгорани , имеющей зоны горени  и смешени , утилизационной котел с водоподогревателем, испарителем, пароперегревателем и сепаратором, паровую турбину, конденсатор, конденсатный и питательный насосы, компрессор соединен двум  пневматическими трактами с зонами горени  и смешени  камеры сгорани  через теплообменники, хладоагентом в которых  вл етс  вода, нагнетаема  насосом из утилизационного контура. Причем, по паровод ной ветке теплообменник воздуха зоны горени  на входе соединен с выходом водо- подогревател  котла через топливоподогре- ватель и на выходе теплообменник воздуха зоны горени  соединен с входом теплообменника воздуха зоны смешени  камеры сгорани , выход которого соединен с сепаратором утилизационного котла. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что за вл ема  парогазова  установка отличаетс  тем, что зоны горени  и смешени  камеры сгорани  соединены с компрессором через теплообменники, хладоагентом в которых  вл етс  вода, прошедша  водоподогреватель утилизационного котла и топливоподогреватель, причем первым по ходу воды стоит теплообменник воздуха зоны горени  камеры сгорани  и полученный во втором теплообменнике пар сбрасываетс  в сепаратор утилизационного котла.

Сравнение за вл емого технического решени  с другими техническими решени ми показывает, что возможно греть топливо в теплообменнике, где нагревателем  вл етс  воздух из-за компрессора. Однако, данному известному устройству свойственен р д недостатков. Основными недостатками здесь  вл ютс , большие габариты газового подогревател , что увеличивает вес установки, веро тность коксовани  топлива и гидравлические потери, а также взрывопожароопасность данного устройства из-за возможного проникновени  топлива в газовый тракт теплообменника.

На чертеже представлена принципиальна  схема парогазовой установки.

Парогазова  установка содержит газотурбинный двигатель 1 с компрессором 2, камерой сгорани  3 и турбиной 4, утилизационный контур с утилизационным котлом 5, паровой турбиной 6, конденсатором 7 с

конденсатным насосом 8, деаэратор 9, питательный насос 10, водоподогреватель 11 после которого по паровод ной ветке располагаетс  испаритель 12с сепаратором 13 и пароперегреватель 14, По паровод ной

5 ветке имеетс  также насос 15, топливоподогреватель 16, поверхностные теплообменники 17, 18 радиаторного типа. Имеютс  также пневматические и гидравлические тракты 19,20,21,22,23, топливные

0 форсунки 24, зоны горени  25 и смешени  26 камеры сгорани  и загрузочные устройства 27, 28. При этом, компрессор 2 газотурбинного двигател  1 соединен пневматическими трактами 19, 20 с тепло5 обменниками 17, 18, после чего с зонами горени  25 и смешени  26 камеры сгорани  3. Теплообменники 17, 18 по паровод ной ветке св заны между собой и с утилизационным котлом 5. Причем, теплообменник 17

0 на входе соединен гидравлическим трактом 21с топливоподогревателем 16 и через насос 15 трактом 22 с выходом водоподогре- вател  11. Выход теплообменника 1,8 соединен трактом 23 с сепаратором 13 ис5 парител  12 утилизационного котла 5. Топливоподогреватель 16 по топливной ветке

соединен с топливной форсункой 24. Утили- - зационный контур имеет св зи между элементами в следующем пор дке: испаритель

0 14, парова  турбина 6, конденсатор 7, конденсаторный насос 8, деаэратор 9, питательный насос 10, водоподогреватель 11, испаритель 12, пароперегреватель 14.

При работе парогазовой установки ат5 мосферный воздух поступает на вход компрессора 2, с помощью которого этот атмосферный воздух сжимаетс  до расчетного давлени  в камере сгорани  3 с учетом гидравлических потерь на теплообменниках

0 17,18. При этом, температура воздуха повышаетс  и ее величина может составл ть, например , 750 К. Часть сжатого воздуха в объеме.необходимом дл  процесса горени  в камере сгорани  3 газотурбинного двига5 тел  1 по пневматическому тракту 19 поступает в поверхностный теплообменник 17, где охлаждаетс  водой из водоподогревате- л  11 утилизационного котла 5. Причем, температура воды на выходе из водоподог- ревател  11 может составл ть, например,

420-450 К, а после прохода ею по трактам 22, 21, насоса 15 и топливоподогревэтел  16, на входе в теплообменник 17, например, 400-440 К. При этом, на выходе из теплообменника 17 температура воздуха может составл ть , например, 450-500 К, а воды - 425-455 К. После теплообменника охлажденный воздух поступает в зону горени  25 камеры сгорани  3, где участвует в процессе горени , а вода поступает в теплообменник 18, где продолжает нагреватьс  воздухом зоны смешени  26 камеры сгорани  3. При этом, температура воды повышаетс  до температуры кипени , например, при расчетных давлени х, до 430-460 К и пар по тракту поступает в сепаратор 13 утилизационного котла 5. Воздух из теплообменника 18 поступает в зону смешени  26 камеры сгорани  3. Топливо подогретое в теплообменнике 16 через форсунку 24 подаетс  в зону горени  25 камеры сгорани  3. Здесь в зоне горени  25 происходит полное сжигание топлива при коэффициенте избытка воздуха 1,01-1.2. После чего, гор чие газы продуктов сгорани  топлива расхолаживаютс  воздухом из-за теплообменника 18 до расчетной температуры, например, до 1370 К. Газ из зоны смешени  26 камеры сгорани  3 поступает на газовую турбину 4, котора  приводит во вращение компрессор 2 и загрузочное устройство 27. После турбины 4 отработанный газ с температурой, например , 750 К поступает в утилизационный котел 5, после чего выбрасываетс  в атмосферу. Дальнейшее объ снение работы парогазовой установки следующее. Пар из пароперегревател  14 котла 5 подаетс  на паровую турбину 6, котора  приводит во вращение загрузочное устройство 28. После турбины 6 и конденсатора 7 вода конденсат- ным насосом 8 подаетс  в деаэратор 9, откуда питательным насосом 10 подаетс  в водоподогреватель 11. Из водоподогрева- тел  11 часть воды насосом 15 направл етс  к топливоподогревателю 16 и теплообменникам 17,18, а часть поступает в испаритель 12 после которого проходит к пароперегревателю 14,.

Таким образом, в данной парогазовой установке в сравнении с прототипом значительно снижена температура сжатого воздуха на входе в зону горени  камеры сгорани , например, на 250-300 К, что позвол ет снизить температуру газа в этой зоне. Снижение температуры газа в зоне горени  приводит к существенному уменьшению вредных выбросов NOx.  вл ющихс  опасными веществами дл  здоровь  людей и разрушени  озонового сло  в атмосфере. Снижение температуры циклового воздуха

5 осуществл етс  за счет тепла используемого на создание пара сбрасываемого в сепаратор утилизационного контура, т.е. возвращени  тепла в парогззовый цикл. При этом, дл  уменьшени  вредных выбро0 сов NOX требуетс , главным образом, охлаждать только часть воздуха дл  зоны горени . Наличие теплообменника воздуха зоны смешени  обуславливаетс  необходимостью подачи из воздушных теплообмен5 никое в утилизационный котел пара, что не всегда возможно обеспечить только теплообменником воздуха зоны горени . Получение пара в воздушных теплообменниках позвол ет в сравнении с прототипом умень0 шить выбросы тепла с отход щими газами в атмосферу. При этом, не требуетс  значительный перенос тепла из газового в паровой цикл по воздуху, что упрощает конструкцию и повышает ее эффективность.

5 Кроме того, нагрев топлива позвол ет интенсифицировать сжигание топлива в зоне горени  и таким образом обеспечить полное сжигание топлива в приемлемых габаритах камеры сгорани , с увеличенным коэффици0 ентом избытка воздуха, т.е. в бедной смеси, что уменьшает выбросы СО и СХНУ, а также NOx.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5 Парогазова  установка, содержаща  газотурбинный двигатель, включающий последовательно соединенные компрессор, камеру сгорани  и турбину, а также размещенный на выхлопе последней утилизаци0 онный котел с водоподогревателем и сепаратором испарител , отличающа с  тем, что, с целью повышени  эффективности и экологичности, она дополнительно снабжена топливоподогревателем и двум 

   5 теплообменниками, последовательно размещенными в тракте теплоносител  и подключенными по последнему к водопаровому тракту утилизационного котла между водоподогревателем и сепаратором испарител ,

   0 при этом топливоподогреватель своим выходом по топливу подсоединен к зоне горени  камеры сгорани , а компрессор своим выходом параллельно подсоединен через первый и второй по ходу теплоносител  теп5 лообменники к зонам горени  и смешени  камеры сгорани  соответственно.