Энергетическая установка

(19) (11) 3(51) Р 01 К 23 10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) Л.Г. Семенюк, Г,А. Пресич, А.Я. Зельцер и В.Г. Григоров (7 1) Научно-исследовательский инсти тут санитарной техники и оборудования зданий и сооружений(53) 621.165-621, 11 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР У 495443, кл. Р 01 К 23/10, 1975.2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 3362422,кл. Г 01 К 23/10, 1981.(54)(57) ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА,содержащая последовательно включенные в тракт рабочего тела компрессор,основной контактный парогенератор, выполненный в виде по меньшей мере двух ступеней, между которыми включен теплообменник-утилизатор, камеру сгорания и газопаровую турбину, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности и расширения диапазона регулирования мощности, она снабжена последовательно сообщенными дополнительными теплообменником-утилизатором и контактным парогенератором, а также смесителем, при этом первый на входе подключен к тракту между выходом иэ последней по ходу рабочего тела ступени основного парогенератора и входом в камеру ,рй сгорания, а последний - к выходу из камеры сгорания.расход воздуха, сжимаемого компрессором 2 .Однако степень влагосодержания воздушно-паровой смеси, поступающей в камеру сгорания, по условиям устойчивого горения природного газа все-таки остается недостаточной,что ограничивает степень регенерации те=- лоты отработавших газов, а значит снижает экономичность установки. 50 Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть применено, вчастности, в компрессорных станцияхмагистральных газопроводов, обору"дованных газотурбинными гаэоперекачивающими агрегатами,Известна энергетическая установка,содержащая последовательно вклюЧенные в тракт рабочего тела компрессор,контактный парогенератор, камеру сгорания и газопаровую турбину с теплообменником-утилизатором, подключен"ным к линии отработавших газов. Вустановке в парогенераторе в процессе контактирования воздуха с водой 15испарение последней происходит притемпературе ниже температуры кипения воды, Теплота, расходуемая наиспарение воды, отбирается от отработавших газов. За счет увеличения 20влагосодержания рабочего тела снижается расход воздуха, сжимаемого вкомпрессоре ь 1 3.Однако степень регенерациитеплоты отработавших газов, а соответственно, и количес.во испарившейсявлаги, ограничены, так как температура воды, контактирующей с воздухом,должна быть выше температуры насыщенной воздушно-паровой смеси навыходе, и следовательно температура,до которой могут быть охлаждены отработавшие газы, должна быть вышетемпературы смеси на входе в камерусгорания.Известна также энергетическая ус 35тановка, содержащая последовательновключенные в тракт рабочего телакомпрессор, основной контактный парогенератор, выполненный в виде по40меньшей мере двух ступеней, междукоторыми включен теплообменник-утилизатор, камеру сгорания и газовуютурбину. Установка позволяет осуществлять промежуточный перегрев воэ 45душно-паровой смеси в соответствующих ступенях теплообменника-утилизатора, повысить влагасодержание рабочего тела и соответственно снизить Целью изобретения является повыше. ние экономичности и расширение диапазона регулирования мощности установки.Для достижения указанной цели энергетическая установка, содержащая последовательно вкЛюченные в тракт рабочего тела компрессор, основной контактный парогенератор, выполненный в виде по меньшей мере двух ступеней, между которыми включен теплаобменник-утилизатор, камеру сгорания и газопаровую турбину, снабжена последовательно сообщенными дополнительными теплообменником-утилизатором и контактным парогенератором, а также смесителем, при этом первый на входе подключен к тракту между ф выходом из последней по ходу рабочего тела ступени основного парогенератора и входом в камеру сгорания, а последний - к выходу из камеры сгорания.На чертеже схематически изображена предлагаемая энергетическая установка.Установка содержит последовательно включенные в тракт 1 рабочего тела компрессор 2, основной контактйый парогенератор, выполненный в виде двух ступеней 3 и 4, между которыми включен теплообменник-утилизатор 5, камеру б сгорания и газапаровую турбину 7, к линии 8 отработавших газов которой подключен дополнительный теплообменник-утилизатор 9 последовательно соединенный с дополнительным контактным парогенератаром 10, подключенным линией 11 с регулирующим органом 12 к смесителю 13, установленному между камерой б сгорания и гаэопаровой турбиной 7, при этом дополнительный теплообменник-утилизатор 9 подключен к тракту 1 рабочего тела на выходе иэ последней по ходу рабочего тела ступени 4 основного контактного парогенератара,К гаэапаровой турбине 7 подключена нагрузка 14. Линия 11 с включенными в нее дополнительными теплообменником-утилизаторам 9 и контактным парагенератором 10 подключена параллельно тракту 1 рабочего тела. Камера б сгорания снабжена линией 15 подачи топлива, а каждая из ступеней 3 и 4 основного контактного парогенератора, также, как и дополнительный парогенератор 10, снабженаВНИИПИ Заказ 3037/32 Тираж 502 Подписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул,Проектная, 4 3 10909 водяным циркуляционным контуром соответственно 16-18 с насосами 19 и линиями 20 подпитки. Тракт 1 рабочего тела на участке между компрессором 2 и ступенью 3 основного контактного парогенератора предназначен для транспортировки воздуха, а на участке между ступенью 3 основного контактного парогенератора и камерой 6 сгорания - для подачи воздушно паровой смеси в последнюю. Линия 11 служит для транспортировки воздушно- паровой смеси к смесителю 13.Энергетическая установка работает следующим образом. 15Из компрессора 2 нагретый при сжатии воздух по тракту 1 подают в первую ступень 3 основного контактного парогенератора, где его адиабатно увлажняют испаряющейся водой и охлаждают до состояния насыщения. Далее нагретую воздушно-паровую смесь перегревают в теплообменнике-утилиэаторе 5 и подают во вторую ступень 4 основного контактного парогенера тора, где подвергают ее дапьнейшему адиабатному увлажнению до влагосодержания, обеспечивающего устойчивое сгорание природного газа в камере 6 сгорания с охлаждением до температуры адиабатного насыщения, при которой часть воздушно-паровой смеси по основной ветви тракта 1 подают в камеру 6 сгорания. Туда же по линии 15 подают топливо. Остальное количество воздушно-паровой смеси по линии 11 направляют в дополнительный теплообменник-утилизатор 9,где ее еще раз перегревают и подают в дополнительный контактный парогенератор 10, Здесь воздушно-па ровую смесь дополнительно адиабатно увлажняют с охлаждением до температуры насьпцения и подают в смеси- тель 13 для разбавления продуктов сгорания после камеры 6 сгорания до требуемой температуры.Рабочее тело - разбавленные воздушно-паровой смесью продукты сгорания топлива, после смесителя 13 с повышенным влагосодержанием подают. в газопаровую турбину 7 после которой отработавшие газы по линии 8 направляют последовательно в допол 00 4,нительный теплообменник-утилизатор 9 и основной теплообменник-утилизатор 5.Температура адиабатного насыщения воздушно-паровой смеси, а следовательно, и количество влаги, добавляемой к ней в дополнительном контактном парогенераторе 10, определяется требуемой температурой разбавления продуктов сгорания перед газопаровой турбиной 7. Для регулирования соотношения расхода воздушно-паровой смеси, подаваемой в камеру 6 сгорания и смеситель 13, на линии 11 предусмотрен регулирующий орган 12. Степень адиабатного увлажнения воздушно-паровой смеси в каждом из контактных парогенераторов может быть отрегулирована производительностью насосов циркуляционных контуров 16-18, Компенсация потерь воды осуществляется подпиткой циркуляционных контуров 16-18 по линиям 20.Возможность регулирования расхода и параметров смеси на входе в турбину позволяет расширить диапазон регулирования мощности.Такая схема позволяет подавать для разбавления продуктов сгорания после камеры сгорания не участвующую в процессе горения воздушно-паровую смесь с более высоким влагосодержанием, чем у воздушно-паровой смеси, .подаваемой в камеру сгорания. При прочих равных условиях количество воздушно-паровой смеси, подаваемой для разбавления продуктов сгорания после камеры сгорания до требуемой температуры, с увеличением ее влагосодержания снижается, так как удельная теплоемкость воздушно-паровой смеси повышается за счет увеличения доли водяного пара, удельная теплоемкость которого почти в два раза превышает удельную теплоемкость сухого воздуха, Кроме того, со увеличением влагосодержания воздуш" но-паровой смеси снижается доля сухого воздуха в ней. Укаэанные факторы позволяют снизить расход воздуха, сжимаемого в компрессоре, и, следовательно, уменьшить часть работы турбины, расходуемой на привод компрессора.