Судовая энергетическая установка

О П И С А Н И Е ( )ппневоИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советск миСоцмаектнческихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) УДК 621.165. ,621.438 (088.8) аф аеим иэебретеиий и еткрытий4 Г, и,(72) Автор изобретения Н. В. Ващиленко тС аНиколаевский ордена Трудового Красного Знаменикораблестроительный институт им. адм, С. О. Макарова(54) СУДОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 1Изобретение относится к энергетике, в частности к энергетическим установкам с использованием тепловой энергии отработавших газов для генерирования пара в котлах-утилизаторах с последующим использованием его для получения дополнительной мощности, и может быть использовано в схемах контактных газопаротурбинных установок, работающих на рабочем теле, представляющем собой смесь пара и продуктов сгорания топлива.Известна энергетическая установка, работающая на смеси пара и продуктов сгорания топлива, содержащая компрессор, установленный на одном валу с газопаровой силовой турбиной и эксгаустером, сообщенный по линии отсоса газопаровой смеси через теплообменник со смешивающим конденсатором, между последним и турбиной включен подогреватель 1.В этой установке повышение экономичности обеспечивается в результате использования теплоты сгорания топлива для получения пара, используемого в газопаровой турбине в качестве рабочего тела в сме си с продуктами сгорания при существенном упрощении тепловой схемы. Однако1 2установка эксгаустера на общем валу с силовой газопаровой турбиной приводит к значительному снижению полезной мощности установки с учетом того, что включение в схему подогревателя и теплообменника повышает гидравлическое сопротивление в линии отсоса смеси.Известны также судовые энергетические установки, содержащие газопаротурбинный агрегат с компрессором, камерой сгорания, подключенной по линии подачи лара к сепаратору, и свободной силовой турбиной, выход которой сообщен с контуром лере- расширителя с последовательно включенным в него котлом-утилизатором, газопаровым конденсатором и эксгаустером 21.Силовая турбина выполнена свободной и установлена на одном валу с редуктором, соединенным с эксгаустером. При работе такой установки в камеру сгорания поступает насыщенный пар после сепаратора, а образовавшуюся в камере сгорания смесь расширяют в газопаротурбинном агрегате, Наличие контура перерасширения, включающего эксгаустер, обеспечивает увеличение срабатываемого в турбине тепло- периода и, следовательно, вырабатываемоймощности установки. Однако ввиду того,что эксгаустер сжимает всю массу газа,затраты мощности на его привод велики,а привод его от редуктора установки ухудшает ее маневренность, так как не позволяет использовать свободную реверсивную силовую турбину и реверсивный редуктор для работы установки на задний ход. Кроме того поскольку через газопаровой конденсатор проходит все рабочее тело, увеличены безвозвратные потери воды с выходящими в атмосферу газами, а габариты конденсатора также увеличены.Целью изобретения является повышение экономичности, мощности и улучшение маневренности установки.Цель достигается тем, что судовая энергетическая установка, содержащая газопаротурбинный агрегат с компрессором, камерой сгорания, подключенной по линии 5015 подачи пара к сепаратору, и свободной сипаровым конденсатором 10 и эксгаустером 11. В соответствии с изобретением установка включает газотурбинный агрегат 12 со свободной силовой турбиной 13, подключенной к редуктору 7 и сообщенной с дополнительным котлом-утилизатором 14, подсоединенным как и котел-утилизатор 9 к сепаратору 5 паропроводом 15, а,эксгаустер 11 установлен на валу 16 газопаротурбинного агрегата 1. Редуктор 7 подсоединен к гребному винту 17.Конденсатор 10 выполнен двухсекционным, он имеет вакуумную секцию 18 и безвакуумную 19. К сепаратору 5 подключен циркуляционный насос20, а к конденсатору - конденсатные насосы 21, Газотурбин ный агрегат 12 сообщен с котлом-утилизатором 14 трактом 22 отходящих газов, а каждый котел имеет испарительную и эконо майзерную поверхности 23 и 24. 4550 55 ловой турбиной, выход которой сообщен с контуром перерасширения с последовательно включенными в него котлом-утили- затором, газопаровым конденсатором и эксгаустером, снабжена газотурбинным агрегатом со свободной силовой турбиной, сообщенной с дополнительным котлом-утили затором, подсоединенным к сепаратору, а эксгаустер установлен на валу газопаротур 6 инного агрегата.Силовые турбины газопаротурбинного и газотурбинного агрегатов подключены к общему редуктору.На чертеже представлена схема описываемой установки.Установка содержит газопаротурбинный агрегат 1 с компрессором 2, камерой 3 сгорания, подключенной по линии 4 подачи З 5 пара к сепаратору 5 и свободной силовой турбиной 6, соединенной с редуктором 7. Выход 8 силовой турбины 6 газопаротурбинного агрегата 1 сообщен с контуром пере- расширения с последовательно включенными в него котлом-утилизатором 9, газоУстановка работает следующим абра зом.Отходящие газы по тракту 22 и "на ют в котел-утилизатор 14 и омываы .: едовательно испарительную и эконоьайзерную поверхности 23 и 24 соответственно и их отводят в атмосферу. В камеру 3 сгорания поступает насыщенный пар из сепаратора 5, получаемый в результате нагрева и испарения питательной воды в котлахутилизаторах 9 и 14, Генерирование пара происходит путем использования тепла отходящих газов как газотурбинного агрегата 12, так и газопаротурбинного . Циркуляцию воды осуществляет циркуляционный насос 20. Для непрерывной подпитки котлов-утилизаторов 9 и 4 сл: х ат и:.:- сосы 21. В результате смещения пара, годаваемого из сепаратора 5, и продуктов сгорания топлива в камере 3 сгорания образуется высокопотенциальная газопаровая смесь, которую последовательно расширяют в газопаротурбинном агрегате 1, а затем в силовой свободной турбнае 6 до давления значительно ниже атмосферного, что обеспечено работой контура перерасширения с эксгаустером 11, приводимого во вращение газопаротурбинным агрегатом 1. Отработавшая газопаровая с:ась после силовой турбины 6 отдает свое тепло пита тельной воде в котле-утилизаторе 9 а ззте:. поступает в вакуумную секцию 8 газопарового конденсатора 10, где пооьсходи; час. тинная конденсация пара из с:гес . з: борт. ной охлаждающей водой. Далгс Охлажденная газопаровая смесь с умень"анны. со. держанием пара и, следовательно, с меньшим объемным расходом, поступают в эксгаустер 11, где давление смеси повышается до уровня выше атмосферного, г,ос,е чего смесь поступает в безвакуумную секцию 19 конденсатора 10, где происходит дальней шая конденсация пара из газопаровой смеси. Конденсат насосом 21 подают к эконо майзерным поверхностям 24 котлов-ти.;изаторов 9 и 14, а обезвоженные продукты сгорания выбрасывают в атмосферу.Конструктивное выполнение устаноь дополнительным газотурбинным агрег:позволяет при высокой степени утилиза ции тепла отработавших газов в двух котлах-утилизаторах с общим сепаратор л; значительно снизить мощность, затрачив, мую на привод эксгаустера, через которытеперь проходит лишь часть газов Ощего расхода на установку, и снизить по тери цикловой воды в атмосферу. Умень шены также габариты газопарового конденсатора. Все это обеспечивает повышеннуюэкономичность и мошность установки Обеспечение возможности привода эксгаустера, независимого От редукторавышает маневренность установки, ОО,чивая при этом нормальную работу эга,1004660 Формула изобретения Тираж 533 Ужгород ВНИИПИ Заказ 1828/45филиал ППП Патент,Подписное л. Проектнаястера в режиме холостого хода при неработающем редукторе. 1, Судовая энергетическая установка, со держащая газопаротурбинный агрегат с компрессором, ка мерой сгорания, подключенной по линии подачи пара к сепаратору, и свободной силовой турбиной, выход которой сообщен с контуром перерасширейия с последовательно включенными в него котлом-утилизатором, парогазовым конден-сатором и эксгаустером, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, мощности и улучшения Маневренности, она снабжена газотурбинным агрегатом со свободной силовой турбиной, сообщенной сдополнительным котлом-утилизатором, подсоединенным к сепаратору, а эксгаустер1 установлен на валу газопаротурбинногоагрегата.2. Установка по п. 1, отличающаяся тем,что силовые турбины газопаротурбинногои газотурбинного агрегатов подключенык общему редуктору.1 О Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Заявка РСТ8100878, кл. Г 01 К 21/021981.2, Дикий Н. А. Судовые газопаротурбин 1 ные установки. Л., Судостроение, 1978,с. 12.