RU2488005C2

RU2488005C2 - Power plant

Info

Publication number: RU2488005C2
Application number: RU2011152773/06A
Authority: RU
Inventors: Андрей Михайлович Весенгириев
Original assignee: Андрей Михайлович Весенгириев
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2013-07-20
Also published as: RU2011152773A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: steam and gas power plant comprises a high-discharge combustion chamber separated into a liquid cavity with a regenerator and a steam and gas cavity with partitions forming a row of chambers. The plant comprises also a device for fuel combustion, an economiser, a stack gas wasteheat exchanger, a turbine, a compressor and a power generator. The combustion chamber body is made with cylindrical shape and with damper cavities between its spherically double-concave walls of the cover and the bottom. The bottom is made as installed onto shock absorbers and with a hollow stand comprising a compensator communicated with the cover. The hollow stand is made as capable of communication of damper cavities between each other and via a compensating window in the cover wall with the steam and gas cavity of the combustion chamber. The device for fuel combustion is made in the damper cavity of the combustion chamber bottom with the possibility of combustion products release into the steam and gas cavity. Combustion products pass via a heat exchanger arranged in the liquid cavity and via a device for fuel burning made in the steam and gas cavity.

EFFECT: higher extent of burnt fuel heat usage, reliability and fail-free operation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии на электростанциях и автономно на различных предприятиях.The invention relates to energy and can be used to generate electricity in power plants and autonomously in various enterprises.

Известна парогазовая установка с котлом высшего горения, содержащая газотурбинный агрегат /ГТА/, паровой котел, паровую турбину и газоводяные теплообменники. Где выхлопные газы ГТА подают к горелкам парового котла, куда также подают топливо. Полученный в котле пар вращает паровую турбину, уходящие газы из котла подогревают подпиточную воду /В.П.Безлепкин. “Паротурбинные и парогазовые установки электростанций”. СПб.: СПбГТУ, 1997 г., стр.27-30/ [1].Known combined-cycle plant with a higher combustion boiler containing a gas turbine unit / GTA /, steam boiler, steam turbine and gas-water heat exchangers. Where GTA gas is supplied to the burners of a steam boiler, which also supplies fuel. The steam received in the boiler rotates the steam turbine, the flue gases from the boiler heat the make-up water / V.P. Bezlepkin. “Steam-turbine and combined-cycle plants of power plants”. SPb .: SPbSTU, 1997, pp. 27-30 / [1].

Недостатком известной установки является наличие большого состава оборудования, необходимого для реализации двух термодинамических циклов, что не позволяет ее автономно использовать мелкими предприятиями и снижает ее экономическую эффективность и надежность в эксплуатации.A disadvantage of the known installation is the presence of a large composition of equipment necessary for the implementation of two thermodynamic cycles, which does not allow it to be used autonomously by small enterprises and reduces its economic efficiency and reliability in operation.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является энергетический агрегат, содержащий высоконапорную камеру сгорания, разделенную на парогазовую с камерами и жидкостную с регенератором полости, где сжигается топливо, а продукты его горения очищаются и охлаждаются в камерах над зеркалом жидкости, устройство топливоподачи, экономайзер, утилизатор теплоты уходящих газов, компрессор, электрогенератор и турбину, выхлопные газы после которой поступают в регенератор и затем в экономайзере греют подпиточную воду и выкидываются в трубу /Патент РФ, №2170827, F01K 11/00, 13/00, 20.07.2001 г./ [2].Closest to the proposed invention is an energy unit containing a high-pressure combustion chamber, divided into a gas-vapor chamber with chambers and a liquid chamber with a cavity regenerator, where the fuel is burned, and its combustion products are cleaned and cooled in the chambers above the liquid mirror, fuel supply device, economizer, waste heat recovery unit of gases, a compressor, an electric generator and a turbine, after which the exhaust gases enter the regenerator and then heat the make-up water in the economizer and are thrown into the pipe / П RF tilt, №2170827, F01K 11/00, 13/00, 20.07.2001 g / [2].

Недостатком ближайшего аналога является низкая эффективность и громоздкость ее системы сжигания топлива, низкая устойчивость ее проточной части и в целом камеры сгорания против разрушения от помпажей, гидроударов и вибраций.The disadvantage of the closest analogue is the low efficiency and bulkiness of its fuel combustion system, the low stability of its flow part and the combustion chamber as a whole against destruction from surges, water shocks and vibrations.

Техническая задача решаемая предлагаемым изобретением заключается в повышении степени использования теплоты сгоревшего топлива /термической эффективности/ и надежности, безотказности установки в эксплуатации.The technical problem solved by the invention is to increase the degree of utilization of the heat of the burnt fuel / thermal efficiency / and reliability, reliability of the installation in operation.

Поставленная задача решается тем, что в энергетической установке, содержащей высоко напорную камеру сгорания разделенную на жидкостную, например, водяную, полость с регенератором и парогазовую полость с перегородками образующими ряд камер, устройство для сжигания топлива, экономайзер, турбину, компрессор, электрогенератор и утилизатор теплоты уходящих газов. Корпус высоконапорной камеры сгорания выполнен цилиндрической формы и с демпферными полостями выполненными между его двухстенными, с сферически во внутрь корпуса и наружу корпуса /двояко/ выгнутыми стенками крышки и днища. Днище при этом выполнено установленным на амортизаторы, например, резиновые, и полой стойкой, например, из трубчатой стали, с компенсатором температурных расширений связанным с крышкой. Причем полая стойка так же выполнена с возможностью сообщения демпферных полостей между собой и с возможностью их сообщения, через компенсирующее окно выполненное во внутрь корпуса вогнутой стенке крышки с парогазовой полостью камеры сгорания. Устройство для сжигания топлива, например, горелочное устройство, выполнено установленным в демпферной полости днища камеры сгорания с возможностью сброса продуктов горения в ее парогазовую полость, через теплообменник выполненный в жидкостной полости и через устройство для дожигания топлива, например, горелочное устройство, выполненное в парогазовой полости.The problem is solved in that in a power plant containing a high-pressure combustion chamber divided into a liquid, for example, water, cavity with a regenerator and a gas-vapor cavity with partitions forming a series of chambers, a device for burning fuel, an economizer, a turbine, a compressor, an electric generator and a heat recovery unit flue gas. The casing of the high-pressure combustion chamber is cylindrical in shape and with damper cavities made between its two-walled, with spherically inwardly of the casing and outward of the casing / double / curved walls of the cover and bottom. The bottom is made mounted on shock absorbers, for example, rubber, and a hollow stand, for example, of tubular steel, with a compensator for thermal expansion associated with the cover. Moreover, the hollow rack is also made with the possibility of communicating the damper cavities with each other and with the possibility of their communication, through the compensating window, the concave wall of the cover with the gas-vapor cavity of the combustion chamber made inside the housing. A device for burning fuel, for example, a burner device, is installed in the damper cavity of the bottom of the combustion chamber with the possibility of discharge of combustion products into its vapor-gas cavity, through a heat exchanger made in the liquid cavity and through a device for afterburning fuel, for example, a burner device made in the vapor-gas cavity .

Сущность изобретения показана на чертеже.The invention is shown in the drawing.

Пример выполнения предлагаемого решенияAn example of the implementation of the proposed solution

Энергетическая установка содержат высоконапорную камеру сгорания 1, разделенную на жидкостную полость 2 с регенератором 3 и парогазовую полость 4 с перегородками 5 образующими ряд камер 6, турбину 7, компрессор 8, электрогенератор 9, экономайзер 10, утилизатор теплоты уходящих газов 11, выхлопную трубу 12 и подпиточный насос 13. Корпус камеры сгорания, выполненный цилиндрической формы и с демпферными полостями 14, выполненными между его во внутрь корпуса и наружу корпуса сферически /двояко/ выгнутыми стенками крышки 15 и днища 16. Днище при этом выполнено установленным на амортизаторы 17, например, резиновые и полой стойкой 18 с компенсатором 19 температурных расширений связанным с крышкой, где полая стойка выполнена с возможностью сообщения демпферных полостей между собой и через компенсирующее окно 20, выполненное во внутрь корпуса вогнутой стенке крышки с парогазовой полостью камеры сгорания. Устройство 21 для сжигания топлива 22, выполненное в демпферной полости днища камеры сгорания с возможностью сброса продуктов горения в ее парогазовую полость, через теплообменник 23, выполненный в жидкостной полости и через устройство 24 для дожигания топлива 25, выполненное в парогазовой полости.The power plant contains a high-pressure combustion chamber 1, divided into a liquid cavity 2 with a regenerator 3 and a gas-vapor cavity 4 with partitions 5 forming a series of chambers 6, a turbine 7, a compressor 8, an electric generator 9, an economizer 10, a waste gas heat exchanger 11, an exhaust pipe 12 and make-up pump 13. The housing of the combustion chamber, made of a cylindrical shape and with damper cavities 14, made between it in the inside of the housing and the outside of the housing spherically / double / curved walls of the cover 15 and the bottom 16. The bottom at the same time not mounted on shock absorbers 17, for example, rubber and a hollow column 18 with a compensator 19 for thermal expansion connected to the cover, where the hollow column is configured to communicate damper cavities with each other and through a compensating window 20, made inside the body of the concave wall of the cover with a gas-vapor chamber cavity combustion. A device 21 for burning fuel 22, made in the damper cavity of the bottom of the combustion chamber with the possibility of dumping combustion products into its vapor-gas cavity, through a heat exchanger 23 made in the liquid cavity and through the device 24 for afterburning fuel 25, made in the gas-vapor cavity.

Энергетическая установка работает следующим образом.The power plant operates as follows.

Для начала работы установки жидкостную полость 2 камеры сгорания 1, подпиточным насосом 13, заполняют водой до уровня парогазовой полости 4 и на этом уровне поддерживают его, например, регулятором уровня /на чертеже не показано/ во все время работы установки. Затем топливо 22 в смеси и под давлением воздуха за компрессором 8 подают и сжигают в устройстве 21 для сжигания топлива, например, горелочное устройство. в демпферной полости 14, в днище 16 камеры сгорания 1. При этом демпферная полость 14 в днище 16 камеры сгорания 1 хорошо прогревается устройством для сжигания топлива 21 и с высокой эффективностью, снизу в верх, через стенки днища 16 греет воду в жидкостной полости 2. Продукты горения из устройства для сжигания топлива 21, с содержанием в них 14-16% кислорода по объему, сначало поступают в теплообменник 23 и так же эффективно греют и испаряют воду в жидкостной полости 2 камеры сгорания 1. Затем из теплообменника 23 продукты горения наступают в устройство для дожигания топлива 24 в парогазовой полости 4, например, горелочное устройство, где дожиганием топлива 25 их температуру поднимают, например, до 900-1100°С и сбрасывают в парогазовую полость 4 камеры сгорания 1.To start the operation of the installation, the liquid cavity 2 of the combustion chamber 1, the make-up pump 13, is filled with water to the level of the gas-vapor cavity 4 and is maintained at this level, for example, by a level regulator / not shown / during the whole operation of the installation. Then the fuel 22 in the mixture and under air pressure behind the compressor 8 is fed and burned in the device 21 for burning fuel, for example, a burner device. in the damper cavity 14, in the bottom 16 of the combustion chamber 1. In this case, the damper cavity 14 in the bottom 16 of the combustion chamber 1 is well heated by the device for burning fuel 21 and with high efficiency, heats the water in the liquid cavity 2 through the walls of the bottom 16. The combustion products from the device for burning fuel 21, with a content of 14-16% oxygen by volume in them, first enter the heat exchanger 23 and heat and evaporate water in the liquid cavity 2 of the combustion chamber 1 just as efficiently. Then, the combustion products enter the heat exchanger 23 device d I reburning fuel 24 in the gas-vapor cavity 4, for example, a burner device, where post-combustion fuel 25 their temperature is raised, for example up to 900-1100 ° C and discharged into the gas-vapor cavity 4 of the combustion chamber 1.

В парогазовой полости 4 тазы перемещаются по камерам 6 образованным перегородками 5 к турбине 7, контактируют с жидкостью жидкостной полости 2, смешиваются с ее парами, очищаются от сажи и охлаждаются до необходимого для лопаток турбины 7 значения. Затем уже парогазовая смесь поступает на турбину 7, которая вращает электрогенератор 9 и компрессор 8.In the vapor-gas cavity 4, the basins move along the chambers 6 formed by the baffles 5 to the turbine 7, contact the liquid of the liquid cavity 2, mix with its vapor, are cleaned of soot and cooled to the value required for the turbine blades 7. Then, the gas-vapor mixture enters the turbine 7, which rotates the electric generator 9 and the compressor 8.

При этом все помпажные, гидравлические, вибрационные, разного рода ударные нагрузки на проточную часть и в целом на камеру сгорания 1 ослабляются, погашаются и рассеиваются ее цилиндрической формы корпусом с демпферными полостями 14, выполненными между ее двух стенными с сферически двояко выгнутыми стенками крышки 15 и днища 16. Днище 16 камеры сгорания 1, при этом выполнено установленным на амортизаторы 17 и полой стойкой 18 с компенсатором 19 температурных расширений связанным с крышкой 15, что так же делает камеру сгорания 1 надежной, прочной и безотказной в работе. При этом все колебания давления газов в проточной части камеры сгорания 1, при ее работе, через компенсирующее окно 20 во внутрь корпуса вогнутой стенке крышки 15 и затем через полость в стойке 18 и в его компенсаторе 19 передаются на демпферные полости 14 в крышке 15 и в днище 16 и там гасятся за счет сжимаемости газов в этих полостях и за счет рассеяния энергии. Из турбины 7 отработанная парогазовая смесь поступает в регенератор 3 и греет воду в жидкостной полости 2 камеры сгорания 1. Из регенератора 3 парогазовая смесь идет на экономайзер 10 и греет там воду подаваемую насосом 13 на подпитку камеры сгорания 1. Затем выхлопные газы вместе с парогазовой смесью поступают в утилизатор теплоты уходящих газов 11 промываются там водой и через выхлопную трубу 12 выкидываются в атмосферу.Moreover, all surge, hydraulic, vibrational, various kinds of shock loads on the flow part and on the combustion chamber 1 as a whole are weakened, extinguished and scattered by its cylindrical body with damper cavities 14 made between its two wall walls with spherically bent walls of the cover 15 and the bottom 16. The bottom 16 of the combustion chamber 1, while made installed on the shock absorbers 17 and the hollow rack 18 with a compensator 19 of the temperature expansion associated with the cover 15, which also makes the combustion chamber 1 reliable, durable and failure-free operation. Moreover, all gas pressure fluctuations in the flow part of the combustion chamber 1, during its operation, are transmitted to the damper cavities 14 in the cover 15 and into the damper cavity 14 through the compensating window 20 into the inside of the body of the concave wall of the cover 15 and then the bottom 16 and there are quenched due to the compressibility of gases in these cavities and due to energy dissipation. From the turbine 7, the spent vapor-gas mixture enters the regenerator 3 and heats the water in the liquid cavity 2 of the combustion chamber 1. From the regenerator 3, the vapor-gas mixture goes to the economizer 10 and heats the water supplied by the pump 13 to feed the combustion chamber 1. Then the exhaust gases together with the vapor-gas mixture the heat of the flue gases 11 enters the utilizer is washed there with water and thrown out into the atmosphere through the exhaust pipe 12.

Предлагаемая энергетическая установка проста, компактна, в эксплуатации высоко надежна, безотказна и благодаря тому, что в своей конструкции имеет высоко эффективные устройства утилизации теплоты сгоревшего в устройстве топлива высоко экономична. Найдет широкое применение для работы на электростанциях и для автономного тепло- и электроснабжения различных производственных и жилых объектов.The proposed power plant is simple, compact, highly reliable, trouble-free in operation and due to the fact that it has highly efficient heat recovery devices for the fuel burned in the fuel device is highly economical. It will be widely used for work in power plants and for autonomous heat and power supply of various industrial and residential facilities.

Claims

Power plant containing a high-pressure combustion chamber, divided into a liquid chamber with a regenerator and a gas-vapor cavity with baffles forming a series of chambers, a device for burning fuel, an economizer, a heat exchanger of exhaust gases, a turbine, a compressor and an electric generator, characterized in that the housing of the combustion chamber is cylindrical forms and with damper cavities made between its two-walled with a spherically inward of the body and out of the body / double / curved walls of the cover and bottom, the bottom being filled with shock absorbers installed and with a hollow column with a compensator for thermal expansion associated with the cover, the hollow column made with the possibility of communicating the damper cavities with each other and with the possibility of their communication through the compensating window, made inside the body of the concave wall of the cover with the gas-vapor cavity of the combustion chamber, device for burning fuel, it is made in the damper cavity of the bottom of the combustion chamber with the possibility of discharge of combustion products into its vapor-gas cavity, through a heat exchanger, in performed in a liquid cavity, and through a device for afterburning fuel, made in the gas-vapor cavity.