W 11 11 .15W 11 11 .15
Изобретение относитс к теплоэнергетике , в частности к установкам с газотурбинным двигателем га-, зоперекачивающих станций.The invention relates to a power system, in particular to installations with a gas turbine engine of gas pumping stations.
По основному авт. св. № 1010305 известна .энергетическа установка, содержаща последовательно включен ные в тракт рабочего тела компрес-i сор, контактный парогенератор, камеру сгорани и газопарову турбину с теплообменником-утилизатором, подключенным к линии отработавших газов, причем контактный парогенератор выполнен в виде по меньшей мере двух ступеней, между которыми . в тракт рабочего включен теплообменник-утилизатор известной установке осуществлен промежуточный перегрев воздушно-паровой смеси в соответствующих ступен х теплообменника-утилизатора . при этом отработавшие газы могут быть охлаждены до температуры более 1газкой, чем температура воздушнопаровой смеси на входе в камеру егорани . Однако степень утилизации теплоты отработавших газов ограничена , так как они не могут быть охлаждены в последней по ходу отработавших газов ступени теплообменникаутилизатора ниже температуры воздушно-паровой смеси на его входе, что снижает экономичность установки ,.According to the main author. St. No. 1010305 is known. An energy installation comprising a compressor-i sor, a successive steam generator, a contact steam generator, a combustion chamber and a gas-steam turbine with a heat exchanger heat exchanger connected to the exhaust gas line, the contact steam generator in the form of at least two stages. between which. In the path of the worker, the heat exchanger-utilizer of a known installation is connected to an intermediate overheating of the air-steam mixture in the corresponding stages of the heat exchanger-utilizer. at the same time, the exhaust gases can be cooled to a temperature of more than 1 gas than the temperature of the air / steam mixture at the entrance to the combustion chamber. However, the degree of utilization of exhaust heat is limited, since they cannot be cooled in the last stage of the heat exchanger utilizer along the exhaust gas below the temperature of the air-steam mixture at its inlet, which reduces the efficiency of the installation,.
Цель изобретени - повьшение экономичности.The purpose of the invention is to increase efficiency.
Поставленна цель достигаетс тем, что энергетическа установка, содержаща последовательно включенные в тракт рабочего тела компрессор 5 контактный парогенератор, камеру сгорани и газопаровую турбину с теплообменником-утилизатором, подключенным к линии отработавших газов причем контактный парогенератор выполнен в виде по меньшей мере двух ступеней, между которыми в тракт рабочего тела включен теплообменникутилизатор , дополнительно содержит испаритель мгновенного вскипани , включенный в вод ной циркул ционный контур первой ступени парогенератора .The goal is achieved by the fact that a power plant containing a compressor, a 5-pin steam generator, a combustion chamber and a gas-steam turbine with a heat exchanger-heat exchanger connected to the exhaust gas line, in series with the contact steam generator in the form of at least two stages, between which a heat exchanger utilizer is included in the working fluid path; it additionally contains an evaporator of instantaneous boiling up included in the water circuit of the first tupeni steam generator.
При такой схеме в первую по ходу рабочего тела ступень противоточного контактного парогенерарора поступает раствор (вода с повьпаенным солесодержанием), прошедший конденсаторы установки мгновенного испарени , с температурой ниже температуры адиабатного насыщени воздуха, поступающего после компрессора. ПротИвоточное движение обменивающихс сред в контактном парогенераторе обеспечивает снижение температуры воздуха в нем до температуры, близкой к температуре поступающего раствора, с одновременным насыщением воздуха за счет испар ющейс из раствора воды. Снижение температуры воздуха перед последней по ходу отработавших газов ступенью теплообменника-утилизатора позвол ет более глубоко охлаждать отход щие газы, использу дополнительно отобраную теплоту дл получени пресной воды,С повьшгением давлени воздуха повьш1аетс и его температура адиабатного насыщени , что дает возможность нагревать раствор в контактном парогенераторе при подаче в него гор чего воздуха после компрессора до температуры, обеспечивающей эффективную эксплуатацию установки мгновенного испарени . Аэродинамическое сопротивлениеконтактного парогенератора незначительн по сравнениюс общими потер ми давлени в элементах газотурбиннойустановки . Контактныйспособ нагревараствора практически исключает возможность отложени солей при его нагреве, а применение воздуха в качестве греющего агента вместо обычно примен емых дл этих целей продуктов сгорани обеспечивает получение дистилл та (пресной воды) питьевого качества .With such a scheme, a solution (water with a saline content) passing through the condensers of the instantaneous evaporation plant, with a temperature below the adiabatic saturation temperature of air entering after the compressor, flows into the first step of the countercurrent contact steam generator. The anti-flow movement of the exchange media in the contact steam generator reduces the air temperature in it to a temperature close to the temperature of the incoming solution, while simultaneously saturating the air due to water evaporating from the solution. The decrease in air temperature before the last stage of the exhaust gas by the heat exchanger-heat exchanger stage allows the exhaust gases to be cooled more deeply using additional heat to obtain fresh water. With increasing air pressure, its adiabatic saturation temperature is increased, which makes it possible to heat the solution in a contact steam generator when hot air after the compressor is supplied to it to a temperature that ensures efficient operation of the instant evaporation unit. The aerodynamic resistance of the contact steam generator is insignificant compared with the total pressure loss in the elements of the gas turbine installation. The contact method of the heating solution virtually eliminates the possibility of salt deposition when it is heated, and the use of air as a heating agent instead of the combustion products usually used for these purposes ensures the production of distillate (fresh water) of drinking quality.
На чертеже изображена схема предлагаемой энергетической .установки.The drawing shows a diagram of the proposed energy. Installation.
Установка содержит последовательно включенные в тракт I рабочего тела компрессор 2, контактный парогенератор/ выполненньй в виде двух ступеней 3 и 4, между которыми включен теплообменник-утилизатор 5, и камеру 6 сгорани , соединенную с газопаровой турбиной 7. Лини 8 отработавших газов газопаровой турбины 7 подключена к теплообменнику-утилизатору 5. Тракт 1 рабочего тела на участке между компрессором 2 и ступенью 3 парогенератора предназначен дл транспортировки воздуха, а на участке между 3 ступенью 3 парогенератора и камерой сгорани - дл подачи воздушно-паро вой смеси в последнюю. Кажда , из ступеней 3 и 4 парогенератора снабжена вод ным циркул ционным контуром - соответственно 9 и 10 с насосом. В циркул циоиньш контур 9 ступени 3 парогенератора включен испаритель мгновенного вскипани , содержащий камеры 11 адиабатного испарени , в которых установлены конденсаторы 12 и поддоны 13 дп сбора дистилл та. Испаритель мгновенного вскипани оборудов ан также дроссельным вентилем 14 линией 15 отвода дистилл та, линией 16 подвода исходного раствора и линией 17 отвода упаренного раствора . Циркул ционный контур 10снабжен линией 18 подпитки. К газопаровой турбине 7 подключена нагрузка 19, например электрический генератор или нагнетатель природного газа, а камера 6 сгорани снабжена патрубком 20 подачи топлива. Энергетическа установка работает следующим образом. Из компрессора 2 нагретьй при сжатии воздух подают в первую ступень 3 контактного парогенератора, где воздух при нагреве раствора охлаждаетс и увлажн етс испар ющейс из раствора водой. Далее охлажденну воздушнопаровую смесь нагревают в теплообменнике-утилизаторе 5 и подают во вторую ступень 4 контактного парогенератора, где она адиаба но увлажн етс с охлаждением до тем пературы насьпцени , при которой сме подают в камеру 6 сгорани ,куда по патрубку 20 постзшает топливо. Рабо чее тело (продуктЬ сгорани топлива после камеры 6 сгорани с повышенны 7 влагосодержанием подают в газопаровую турбину 6, после которой отработавшие газы по линии 8 поступают в теплообменник-утилизатор 5. Исходный раствор по линии 16 насосом прокачиваетс через конденса- торы 12, где предварительно нагреваетс образующимис при испарении парами воды. Далее раствор подаетс в первую ступень 3 контактного парогенератора , где он нагреваетс и за- тем через дроссельный вентиль 14, в котором снижаетс давление раствора , направл етс в камеры 11 адиа- батного испарени . Из последней раствор насосом подаетс частично на рециркул цию, а частично по линии 17 удал етс из испарител мгновенного вскипани . Дистилл т, стекающий с конденсаторов 12 в поддоны 13, по линии 15 подаетс потребител м. Компенсаци потерь воды циркул ционного контура 10 осуществл етс подпиткой по линии 18. Изобретение позвол ет использовать часть теплоты воздуха после компрессора дл перегрева раствора испарител мгновенного вскипани . При этом в последнюю по ходу отработавших 1азов ступень теплообменника-утилизатора поступает насыщенна воздущно парова смесь с температурой , меньшей температуры адиабатного насыщени воздуха на выходе из компрессора. В предлагаемой установке обеспечено глубокое охлаждение отработавших газов с одновременным получением дистилл та (пресной воды) питьевого качества, что особенно важно при расположении газоперекачивающих с,тандий магистральных газопроводов в местност х, где ощущаетс дефицит пресной воды.The installation contains in series I in the path I of the working fluid compressor 2, a contact steam generator / executable in the form of two stages 3 and 4, between which heat exchanger-utilizer 5 is turned on, and a combustion chamber 6 connected to a gas steam turbine 7. Line 8 exhaust gas from a gas steam turbine 7 connected to the heat exchanger 5. The tract 1 of the working fluid in the area between the compressor 2 and the stage 3 of the steam generator is designed to transport air, and in the area between 3 stage 3 of the steam generator and the combustion chamber - for supply air-steam mixture to the last. Each of the stages 3 and 4 of the steam generator is equipped with a water circulation loop — 9 and 10, respectively, with a pump. The circulator circuit 9 of the stage 3 of the steam generator includes an evaporator of instantaneous boiling, containing chambers 11 adiabatic evaporation, in which condensers 12 and pallets 13 dp of distillate collection are installed. The instant boil-off evaporator was also equipped with a throttle valve 14 with a line 15 for distilling distillate, a line 16 for supplying the initial solution and a line 17 for evaporating the evaporated solution. Circulation circuit 10 is equipped with a feed line 18. A load 19 is connected to the gas turbine 7, for example an electric generator or a natural gas blower, and the combustion chamber 6 is provided with a fuel supply nozzle 20. The power plant works as follows. From the compressor 2, the compressed air is fed to the first stage 3 of the contact steam generator, where the air is cooled and moistened with water evaporating when the solution is heated. Next, the cooled air-steam mixture is heated in the heat exchanger 5 and is fed to the second stage 4 of the contact steam generator, where it is adiably moistened with cooling to the temperature at which the mixture is fed to the combustion chamber 6, where fuel is supplied to the outlet 20. The working body (the combustion product after the combustion chamber 6 with increased 7 moisture content is fed to the gas-steam turbine 6, after which the exhaust gases through line 8 enter the heat exchanger-heat exchanger 5. The initial solution through line 16 is pumped through the condenser 12, which previously is heated by water vapor when evaporating. Next, the solution is fed to the first stage 3 of the contact steam generator, where it is heated and then through the throttle valve 14, in which the solution pressure is reduced, is directed into the chamber 11 adiabatic evaporation. From the latter, the solution is pumped partly for recirculation, and partly along line 17 is removed from the evaporator of instantaneous boiling. Distillate flowing from condensers 12 into pallets 13, is supplied to line 15 by consumers. Compensation of water loss circulating circuit 10 is carried out by feeding on line 18. The invention allows the use of a portion of the heat of air after the compressor to superheat the instantaneous boil-off evaporator solution. At the same time, in the last stage of the spent gas phase, the heat exchanger-heat exchanger stage receives an air-saturated vapor mixture with a temperature lower than the adiabatic saturation temperature of the air at the compressor outlet. The proposed plant provides for deep cooling of exhaust gases with simultaneous production of distillate (fresh water) of drinking quality, which is especially important when locating gas pumping gas main pipelines in areas where there is a shortage of fresh water.