SU1521284A3

SU1521284A3 - Энергетическа установка

Info

Publication number: SU1521284A3
Application number: SU853963400A
Authority: SU
Inventors: Книциа Е.Х.Клаус
Original assignee: Проф.Др.-Инж.Др.-Инж. Е.Х.Клаус Книциа (Фирма)
Priority date: 1985-02-02
Filing date: 1985-10-11
Publication date: 1989-11-07
Also published as: ZA859763B; AU5172785A; AU589389B2; GB2170555B; CA1272383A; NL8600063A; JPS61178505A; US4720968A; GB8531116D0; GB8526052D0; FR2576968A1; GB2170555A

Description

Изобретение относитс к энергетике , в частности к энергетическим установкам , работающим по комбинированному газ отурбинно-паротурбинному циклу.

Цель изобретени - повышение КПД установки.

i На фиг,1 изображена принципиальна схема предлагаемой установки; на , . фиг,2 - газотурбинный цикл в T S-диаграмме

Установка содержит газовую турбину 1 с генератором 2, камерой 3 сго15212844

сатной линией 30 через конденсатопро- вод 35 и конденсатный насос 36, Воздухоохладитель 7 и/или ,газоохладитель 12 подключены по нагреваемой среде к конденсатной линии 30 паровой турбины посредством конденсато- провода 37 и конденсатного насоса 38. Установка также содержит контур 39 жидкого теплоносител , включающий теплообменник АО, установленный в тракте дымовых газов парогенератора 18 параллельно пароперегревател м и теплообменник 41, расположенрани и подключенные к последней воз- ный на ветви 17 выхлопного тракта

20

25

30

35

духопровод 4 и газопровод 5 (фиг.О. В воздухопровод 4 газовой турбины включены последовательно по ходу воздуха ступень 6 низкого давлени воздушного компрессора, воздухоохладитель 7, ступень 8 высокого давлени воздушного компрессора, паровой воздухонагреватель 9 и нагреватель 10 воздуха, В газопровод 5 газовой тур- бинь включены последовательно по ходу горючего газа ступень 11 низкого давлени газового компрессора, газо- рхладитель 12, ступень 13 высокого давлени газового компрессора, паровой газонагреватель 14 и нагреватель 15 газа. Выхлопной тракт газовой турбины 1 выполнен в виде двух ветвей 16 и 17„ Установка содержит парогенератор 18 с топочной камерой 19, к которой подключены ветвь 1 б выхпоп- ного тракта газовой турбины, трубопровод 20 подачи угольной пыли и дополнительный воздухопровод 21. В последний включены вентил тор 22 и нагреватель 23 воздуха.,Установка содержит паротурбинный контур, включающий паровую турбину 24 с отбором 25 пара, подсоединенную к паропроводу 26 перегретого-Пара парогенератора , испаритель 27, пароперегреватель 28 и промежуточный пароперегреватель 29, рГазмещенные в тракте дымо- вых газов парогенератора 18, и кон- денсатную линию 30. В последней рас- положе1ны конденсатор 31, конденсатный насос 32, регенеративнью подогревате ли 33 питательной воды и питательный насос 34. При этом паровой га- зонагреватель 14 и/или паровой воздухонагреватель 9 сообщены по грею- , щейг среде с паропроводом 26 перегре- 5 того пара парогенератора и/или отбором 25 пара паровой турбины 24, а по конденсату греющего пара - с конден40

45

газовой турбины, а также нагреватель 23 воздуха, нагреватель 15 газа и/или нагреватель 10 воздухао При этом нагреватель 23 воздуха и теплообменник 41, включен1&1й по нагреваемой среде в контур жидкого теплоносител и сообщенный с одной из ветвей выхлопного тракта газовой турбины, соединены по жидкому теплоносителю между собой и подключен к теплообменнику 40, установленному в тракте дымовых газов парогенератора. Контур 39 жидкого теплоносител оснащен циркул ционными насосами 42„

Установка работает следующим образом .

Воздух дп горени горючего газа в газотурбинном цикле подаетс от ступени б воздушного компрессора (фиг. 1). Параметры захваченного воздуха дп горени соответствуют в T-S- диаграмме точке а (), В ступени 6 низкого давлени воздушного компрессора воздух сжимаетс до параметров в точке Ь, При этом его температура повьшдаетс . Сжатый в ступени низкого давлени воздух поступает затем в воздухоохладитель 7, в который подаетс конденсат из паротурбинного контура, и отдав конденсату количество тепла Q, соответствующее площади b,b ,с jCjb, охлаждаетс до начальной температуры - точка с на T-S диаграмме . В ступени 8 высокого давлени воздушного компрессора воздух сжимаетс с повышением температуры до параметров в точке d и попадает в снабжаемый отбираемым из паротурбинного цикла паром воздухонагреватель 9. В последнем к воздуху подводитс количество Тепла Qj, соответствующее площади е,е ,d.,d,et,npH этом отбираемый пар конденсируетс и нагревает воздух до температуры в точке е

0

5

0

5

0

5

Установка работает следующим образом .

10

Количество тепла Q, подводитс к , сжатому воздуху при его нагреве от . температуры в точке d до температуры в точке е. При этом отпадает необходимость подавать это тепло в камере 3 сгорани газовой турбины 1 путем сжигани газа, напротив оно образуетс путем сжигани угл в парогенераторе 18. В результате этого происхо дит перераспределение расходов топ- лив - снижение расхода газа в газотурбинном цикле и повышение расхода угл в паротурбинном цикле.

Сжатый и предварительно подогретый воздух дл горени поступает в нагреватель 10, где к нему подводитс количество тепла Q, соответствующее площади f,f ,e ,e,f так, что.воздух дп горени выходит из нагревател 0 10, име температуру в точке f. Дл подачи тепла из парогенератора 18 используетс контур 39 жидкого теплоносител , в котором в качестве тепло15

денсатной линии 30 паровой турбины 24 конденсатным насосом 38 по конде сатопроводу 37 и возвращаетс обрЛтно в конденсатную линию перед регенеративными подогревател ми 33,

Пар на паровой воздухонагреватель 9 и паровой газонагреватель 14 подаетс из паропровода 26 перегрето го пара и/или из отбора 25 пара паро вой турбины 24. Конденсат греющего пара после паровых воздухонагревател и газонагревател возвращаетс конденсатным насосом 36 по конденса- топроводу 35в конденсатную линию 30 перед питательным насосом ЗАо Подогрев воздуха и горючего газа паром может также осуществл тьс многоступенчатым путем.

В камере 3 сгорани в результате сгорани газа при подаче сжатого и подогретого воздуха образуетс количество тепла Q ,, соответствующее пло щади g,g ,f ,f,s в T-S-диаграмме

носител примен етс натрий - вещест- J5 (фиг.2). При этом температура газов

во, рассчитанное на гораздо более высокие температуры, чем вод ной пар о .Натрий, поскольку температура его кипени при атмосферном давлении составл ет около и, кроме того, резко возрастает уже при сравнительно малых избыточных давлени х, Способен без изменени фаз передать тепло при высокой температуре сжатому дп газотурбинного цикла воздуху. Свойства натри как вещества позвол ют при этом переносить тепло из парогенератора 18 в газотурбинный контур и свести к минимуму затраты и потери в процессе теплопередачи. От нагревате30

35

40

повьггааетс до температуры в точке g. Затем газы подаютс в газовую турбину 1 , в которой они расшир ютс с вы полнением работы. Полученна мощност затрачиваетс на приведение в дейст вие генератора 2. В случае необходимости лишь часть отработавших в газо вой турбине газов подаетс в топочную камеру 19 парогенератора 18 по ветви 16 выхлопного тракта газовой турбины, тогда как друга часть га-; зов по ветви 17 через теплообменник 41 направл етс в дашовую трубу. При этом в топочной камере 19 парогенера тора 18 происходит сгорание угл , до ставленного по трубопроводу 20 подач угольной пыли.

л 10. воздух подаетс в камеру 3 сгорани газовой турбины.

Горючий газ дл газотурбинного цикла также, как и воздух, сжимаетс в ступени 11 низкого давлени и ступени 13 высокого давлени газового омпрессора. При этом осуществл етс промежуточное охлаждение газа в газоохладителе 12, акже охлаждаемого конденсатом паротурбинного цикла. После ступени 13 газового компрессора газ подаетс последовательно в снабжаемый отбираемым из паротурбинного цикла паром паровой газонагреватель 14, в снабжаемый жидким натрием нагреватель 15 и далее в камеру 3 сгорани газовой турбины,

Ковденсат в воздухоохладитель 7 и газоохпадитель 12 подаетс из кон

денсатной линии 30 паровой турбины 24 конденсатным насосом 38 по конден- сатопроводу 37 и возвращаетс обрЛт но в конденсатную линию перед регенеративными подогревател ми 33,

Пар на паровой воздухонагреватель 9 и паровой газонагреватель 14 подаетс из паропровода 26 перегретого пара и/или из отбора 25 пара паровой турбины 24. Конденсат греющего пара после паровых воздухонагревател и газонагревател возвращаетс конденсатным насосом 36 по конденса- топроводу 35в конденсатную линию 30 перед питательным насосом ЗАо Подогрев воздуха и горючего газа паром может также осуществл тьс многоступенчатым путем.

В камере 3 сгорани в результате сгорани газа при подаче сжатого и подогретого воздуха образуетс количество тепла Q ,, соответствующее площади g,g ,f ,f,s в T-S-диаграмме

(фиг.2). При этом температура газов

0

5

0

повьггааетс до температуры в точке g. Затем газы подаютс в газовую турбину 1 , в которой они расшир ютс с выполнением работы. Полученна мощность затрачиваетс на приведение в действие генератора 2. В случае необходимости лишь часть отработавших в газовой турбине газов подаетс в топочную камеру 19 парогенератора 18 по ветви 16 выхлопного тракта газовой турбины, тогда как друга часть га-; зов по ветви 17 через теплообменник 41 направл етс в дашовую трубу. При этом в топочной камере 19 парогенератора 18 происходит сгорание угл , доставленного по трубопроводу 20 подачи угольной пыли.

Благодар подогреву воздуха и горючего газа горение в камере 3 сго рани происходит при повышенной температуре , поэтому необходимо обеспечить большой избыток воздуха, чтобы не превысить допустимую температуру на входе газовой турбины 1, Этот изQ быток воздуха обеспечивает избыток кислорода в отход щих газах газовой турбины, который направл ют в топочную камеру 19 парогенератора 18 дл обеспечени сжигани угольной пыли. Избыток кислорода в отработавших газах газовой турбины I тем выше, чем больше подогреты сжатый воздух и горючий газ о Более высокое содержание кислорода в отход щих газах

обеспечивает сжигание большего количества угл и применение большого количества менее калорийного и при известных услови х плохо пригодного дл газификации угл . При этом в топочную камеру 19 парогенератора 18 подаетс с отход щими газами из газовой турбины 1 количество тепла Q, соответствующее площади h,h ,a , a,h, а также выдел етс тепло от сгорани угл , подаваемого по трубопроводу 20.

Часть тепла из парогенератора 18 подаетс через теплообменник 40, ус- тановлет1ный в тракте его дымовых газов в контур 39 жидкого теплоносител , в котором циркулирует при помоир циркул ционного насоса 42 натрий При .этом в теплообменнике 40 осуществл етс нагрев натри , а в нагревател х 10 и 15 воздуха и газа натрий отдает свое тепло воздуху и горючему газу, направл емым в камеру 3 сгорани газовой турбины. Это тепло, выполн ющее работу в газотурбинном цикле, выдел етс в парогенераторе 18, вследствие чего нет необходимости полу чать его.в газотурбинном цикле, сжига высококалорийный горючий газ. В результате снижаетс расход горючего газа или,.если горючий газ получают путем газификации угл , снизкает- с мощность газификационной уста- rtOBKH.

Если требуетс повысить содержаг ние кислорода в топочной камере 19, то посредством вентил тора 22 осуществл етс подача воздуха по дополнительному воздухопроводу 21 Через нагреватель 23 воздуха в парогенера- - тор 18, Нагреватель 23 расположен в контуре 39.жидкого теплоносител и воздух в нем нагреваетс теплом, отобранным из парогенератора в теплообменнике 40, так что температура воздуха регулируетс до оптимальной дл сжигани угл . В результате подогрева . воздуха снижаетс количество отход щих газов из газовой тзгрбины 1, направл емых в парогенератор 18, и часть отход щих газов направл етс по ветви 17 выхлопного тракта в теплообменник 41, который включен в контур 39 жидкого теплоносител о В теп-.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

лообменнике 4I осуществл етс допол нительный нагрев натри . При этом дп обеспечени наиболее глубокого охлаждени отход щих газов, направл емых в теплообменник 41, последний подключен через циркул ционный насос 42 к нагревателю 23 воз духа

В том случае, если газотурбинный цикл выполнен так, что температура газа на входе газовой турбины I не превышает температуру на выходе нагревател 10 воздуха, то может отпасть необходимость в камере 3 сгорани , нагревателе 5 газа, нагревателе 23 воздуха и теплообменнике 41, а газотурбинный цикл сведетс к воз- душио-турбинному циклу. Весь отход щий воздух из газовой турбины используетс в этом случав в качестве воздуха дп горени угл в парогенераторе 18. Тепло выдел етс при этом лищь в топочной камере 19 при сжигании угл , а тепло, необходимое дп воз- -, душнотурбинного цикла, полностью передаетс через контур 39 жидкого теплоносител .

В парогенераторе помимо нагрева натри в теплообменнике 40 осуществл етс генераци пара дп паротурбинного цикла в испарителе 27 и пароперегревателе 28, Из последнего перегретый пар поступает в паровую турбину 24. Отработавший в турбине пар поступает в конденсатор 31, а конденсат из последнего направл етс по конденсатной линии 30 паровой турбины посредством конденсатного насоса 32 в регенеративные подогреватели 33 питательной воды и посредством питательного насоса. 34 в испаритель 27,

Изобретение позвол ет повысить КДЦ установки путем уменьшени расхода горючего газа в газотурбинном цикле за счет увеличени расхода угл в парогенераторе при использовании паровых газонагревател и/или воздухонагревател , а также путем широкой регенерации тепла при использовании воздухоохладител и/или газоохладител между ступен ми компрессоров и теплообменника в контуре жидкого теплоносител , сообщенного с выхлопным трактом газовой турбины.

/9 г

r

SO

fWlhi

31

S2

I /

7

25.

Ои-

ПД Ч , N.

Fngj

r IIj -f7

/5 Ч V I 1 I M

нШй

. . .1

Ji N

37

WJ

Claims

1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая газовую турбину с компрессором, газопроводом и/или воздухопроводом, парогенератор, сообщенный с дополнительным воздухопроводом и/или с выхлопным трактом газовой турбины, паровую турбину с отборами пара, подключенную к парогенератору паропроводом перегретого пара, конденсатор и конденсатную линию паровой турбины, контур жидкого теплоносителя, включающий теплообменник, подключенный к тракту дымовых газов парогенератора, и нагреватели, подключенные к газопроводу газовой турбины, к дополнительному воздухопроводу парогенератора и/или воздухопроводу газовой турбины, о тличающаяся тем, что, с целью повышения КПД установки, она снабжена паровым газонагревателем и/или паровым воздухонагревателем, сообщенными по греющей среде с паропроводом перегретого пара парогенератора и/или отбором пара паровой турбины и включенными в газопровод газовой турбины и/или в воз2 духопровод газовой турбины перед нагревателем, размещенным в контуре жидкого теплоносителя.

2. Установка по π. 1, отличающаяся тем, что она содержит воздухоохладитель и/или газоохладитель, установленные по меньшей мере между двумя ступенями компрессора и соединенные по нагреваемой среде с конденсатной линией паровой турбины.

3. Установка по π, 1, отличающая ся тем, что она содержит сообщенный с выхлопным трактом газовой турбины теплообменник, включенный по нагреваемой среде в контур жидкого теплоносителя.

4. Установка по π. 1 или по п, 3, отличающаяся тем, что выхлопной тракт газовой турбины выполнен в виде двух ветвей, одна из которых сообщена с парогенератором, а другая - с теплообменником, включенным по нагреваемой среде в контур жидкого теплоносителя.

5. Установка по п. Г или по п. 4, отличающаяся тем, что нагреватель, установленный в дополнительный воздухопровод парогенератора, и теплообменник, включенный по нагреваемой среде в контур жидкого тепло- .носителя и сообщенный с одной из ветвей выхлопного тракта газовой турбины, соединены по жидкому теплоносителю между собой и подключены к теплообменнику, установленному в тракте дымовых газов парогенератора параллельно пароперегревателю.

„SU 1521284 АЗ