Способ работы парогазовой установки

(54) СПОСОБ РАБОТЫ ГАРОГАЗОВОЙ УСТАЕомитет Российской Федерации по натентам и товарным знакам ПИСАНИЕ ТЕНТУ(57) Испопьзование теплоэнергетика, парогазовые установки с котлами-утипизаторами Сущность изобретения на частичных нагрузках, при пониженнь,х наружных температурах, воздух на всасе компрессора 2 газотурбинного агрегата 1 подогревают водой, нагретой в газоводяном подогреватепе низкого давпения 12 котпа-утипизатора 5 При этом сброс охлажденной в воздухоподогреватепе 22 воды производят в зависимости от ее температуры, либо на вход котпа-утипизаторг, либо в конденсатор 21 паровой турбины 20 1 ип5101520 25 30 35 40 45 50 Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к способам работы парогазовых установок с котлами-утилиэаторами,Известен способ работы парогазовойустановки, включающий выработку мощности в газотурбинном агрегате, утилизациютепла уходящих газов газотурбинного агрегата в котле-утилизаторе с генерацией парав поверхностях нагрева котла-утилиэатора,получение мощности от выработанного пара в паровой турбине, конденсацию отработанного пара в конденсаторе 1,Недостатком данного способа являетсяпониженная экономичность установки приработе в условиях ограничений мощностигазотурбинного агрегата, которые приводятк снижению начальной температуры газаперед газовой турбиной.В качестве таких ограничений могут выступать условия потребления мощности, ограничения по прочности и частотевращения валов и др. Вынужденное снижение начальной температуры газов перед газовой турбиной приводит к снижениювыходной температуры после газотурбинного агрегата. Это приводит к падению экономичности ПГУ. связанному со снижениемпараметров и паропроизводительности котла-утилизатора,Известен также способ работы парогазовой установки, предусматривающий выработку мощности в газотурбинномагрегате. утилизацию тепла уходящих газовгазотурбинного агрегата в котле-утилиэаторе с генерацией в поверхностях нагрева котла-утилизатора пара, получение мощностиот выработанного пара в паровой турбине,конденсацию отработанного пара в конденсаторе и предварительный подогрев циклового воздуха эа счет подвода нагретой водык установленному на всасе компрессора газотурбинного агрегата воздухоподогревателю. Причем в качестве теплоносителя дляподогрева воздуха используется циркуляционная вода, нагреваемая в конденсаторепаровой турбины конденсирующимся паром 2),В данном способе частично преодолеваются недостатки аналога, описанные выше. Однако данный способ имеетпониженную экономичность в указанныхвыше условиях ограничений по мощностигазотурбинного агрегата, особенно при пониженных температурах наружного воздуха, Это связано с пониженным потенциаломциркуляционной воды (30-40 С), который непозволяет при реальных поверхностях нарева воэдухоподогревателя осуществитьподогрев воздуха до необходимой температуры на 30-40 С,Целью изобретения является повышение экономичности установки.Указанная цель достигается тем, что в известном способе работы парогазовой установки, включающем выработку мощности в гаэотурбинном агрегате, утилизацию тепла уходящих газов газотурбинного агрегата в котле-утилиэаторе с генерацией пара в пароводяном тракте котла-утилизатора, получение мощности от выработанного пара в паровой турбине, конденсацию отработанного пара в конденсаторе и предварительный подогрев циклового воздуха за счет подвода нагретой воды к установленному на всасе компрессора газотурбинного агрегата воздухоподогревателю, к воздухо-подогревателю подводят воду из пароводяного тракта котла-утилиэатора, при этом измеряют температуру охлажденной воды после воздухоподогревателя и температуру конденсатора после конденсатора и сравнивают их между собой, если температура воды после воэдухоподогревателя больше, чем температура конденсата после конденсатора, сброс охлажденной воды после воздухоподогревателя производят на вход пароводяного тракта котла-утилизатора, если температура охлажденной воды после воздухоподогревателя меньше, чем температура конденсата после конденсатора, сброс охлажденной воды производят в конденсатор.Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного тем, что к воздухоподогревателю подводят воду из пароводяного тракта котла-утилизатора, при этом измеряют температуру охлажденной воды после воздухоподогревателя и температуру конденсата после конденсатора и сравнивают их между собой, если температура воды после воздухоподогревателя больше, чем температура конденсата после конденсатора, сброс охлажденной воды после воздухоподогревателя производят на вход пароводяного тракта котла-утилизатора, если температура охлажденной воды после воздухо-подогревателя меньше, чем температура конденсата после конденсатора, сброс охлажденной воды после воздухоподогревателя производят в конденсатор.Таким образом. заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна",Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области не позволило выявить в них признаки, отлича 20012905 10 45 50 55 ющие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия",На чертеже изображена принципиальная схема установки,Парогазовая установка включает газотурбинный агрегат 1, состоящий из компрессора 2, камеры сгорания 3 и газовой турбины 4, котел-утилизатор 5, в газовом тракте которого расположены поверхности нагрева, образующие пароводяной тракт котла-утилизатора: пароперегреватель 6, испаритель 7 и экономайэер 8 высокого давления, пароперегреватель 9, испаритель 10 и экономайзер 11 низкого давления, газоводяной подогреватель низкого давления (ГВПНД) 12,Установка содержит барабаны высокого 13 и низкого 14 давления, насосы контуров принудительной циркуляции высокого и низкого давления 15 и 16, деаэратор 17, питательные насосы 18 и 190 паровую турбину 20,конденсатор 21,воздухоподогреватель 22, конденсатный насос 23, насос рециркуляции 24, задвижки 25 и 26, датчики температуры 27, 28, нагреватели природного газа 29 и 30, регулирующий клапан 31,Парогаэовая установка работает следующим образом.Воздух из атмосферы с температурой 15 С поступает в компрессор 2 газотурбинного агрегата 1, где сжимается до давления 1, 2 МПа (здесь и далее приведены параметры проектируемой ПГУ на базе газотурбинного агрегата ГТНМ УТМЗ, воздухоподогреватель предполагается с поверхностью 500 м, базовым коэффициентом теплопередачи 60 Вт/м С),После сгорания топлива в камере сгорания 3 образующиеся продукты горения с температурой 920 С поступают в газовую турбину 4, После расширения в газовой турбине 4 уходящие газы с температурой 430 С поступают в котел-утилизатор 5, где в поверхностях нагрева 6-12 генерируется пар двух уровней давления высокого 4 МПА и низкого 0,6 МПа.Генерирование пара осуществляется следующим образом.Конденсат из конденсатора 21 паровой турбины 20 конденсатным насосом 23 подается в ГВПНД 12, где нагревается до 124 С, затем нагретая вода поступает в деаэратор 17 с давлением 0,3 МПа, где нагревается до температуры кипения 132 С паром из контура низкого давления. Иэ деазратора 17 питательная вода питательным насосом 19 подается в контур низкого давления, состоящий из экономайзера 11, испарителя 10, барабана 14, насоса принудительной цирку 15 20 25 30 35 40 ляции 16 и пароперегревателя 9 низкого давления,Из контура низкого давления питательным насосом 18 питательная вода подается в контур высокого давления, состоящий иэ экономайэера 8, испарителя 7, барабана 13, насоса принудительной циркуляции 15 и пароперегревателя 6 высокого давления, В контурах высокого и низкого давления вырабатываетсяя пар указанных выше параметров, который направляется на вход паровой турбины 20. Охлажденные дымовые газы из котла-утилизатора 5 с температурой 110 С отводятся в атмосферу.После расширения в паровой турбине 20 отработанный пар поступает в конденсатор 21, где конденсируется при давлении 0,01 МПа и температуре 45 С. При этом мощность газотурбинного агрегата 1 составляет 16 МВт и используется для привода нагнетателя природного газа 29, а мощность паровой турбины 20 составляет 8 МВт и используется для привода нагнетателя 30 (в качестве нагрузочного устройства может быть электрогенератор). Описанный режим является расчетным и не предусматривает подогрева воздуха перед компрессором 2, так как начальная температура газов перед газовой турбиной 4 является в данном случае номинальной - 920 С. При снижении температуры наружного воздуха до 0 С включается насос 24 и часть горячей воды из котла-утилиэатора 5 после ГВПНД 12 подается в воэдухоподогреватель 22, При этом с помощью регулируемого клапана 31 расход греющей воздух воды обеспечивается в размере 10 т/ч, что соответствует температуре подогретого воздуха 15 С. Благодаря этому режим ПГУ по всем параметрам, включая температуру перед газовой турбиной 4 и на входе в котел 5, сохраняется неизменным. При этом температура охлажденной воды составляет 15 С, Температура конденсата после конденсата 21 составляет 45 С. Эти две температуры измеряются датчиками 27 и 28 и сопоставляются системой управления (не показана) либо оператором, В соответствии с предлагаемым способом, поскольку температура охлажденной в воэдухонагревателе 22 воды ниже, чем конденсата на выходе конденсатора 21, задвижка 25 закрывается, а задвижка 26 открывается и греющая вода после воэдухоподогревателя 22 направляется на рециркуляцию через конденсатор 21 паровой турбины 20, в котором этот расход воды догревается до температуры конденсата на выходе эа счет сбросного тепла конденсирующего пара,113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 При дальнейшем снижении температуры наружного воздуха до минус 40 С расход греющей воды на воздухоподогреватель 22 увеличивается до оптимального значения, соответствующего максимальному повышению КПД ПГУ. Это значение составляет около 50 т/ч и обеспечивается открытием регулирующего клапана 31, Температура нагретого воздуха при этом составляет минус 10 С, а охлажденный в воздухоподогревателе 22 воды около 60 С, Результаты ее измерения датчиком 27 сравниваются с температурой конденсата на выходе из конденсатора, измеряемой датчиком 28 и, поскольку последняя меньше, для устранения соотьетствующих потерь тепла в конденсаторе 21 задвижка 26 закрывается, а задвижка 25 открывается и поток греющей воды после воздухоподогрсвателя 22 подается непосредственно на вход пароводяного тракта котла-утилизатора 5, а именно на вход ГВПНД 12,В результате применения предлагаемого способа по сравнению с прототипом при указанной поверхности воздухоподогревателя (500 м ) использование в качестве тепглоносителя для предварительного подогрева циклового воздуха горячей воды Формула изобретения спосоБ гдьоты пдрогдзовой устдновки путем выработки мощности в гаэотурбинном агрегате, утилизации тепла уходящих газов в ко 1 ле-утилизаторе с генерацией пара в пароводяном тракте котла-утилиэатора, выработки мощности в паровой турбине, конденсации отработанного пара в конденсаторе и предварительного подогрева циклового воздуха за счет подвода нагретой воды к установленному на всасе компрессора газотурбинного агрегата воздухоподогревателю, отличающийся тем,иэ котла-утилизатора позволяет по сравнению с циркуляционной водой повысить температуру нагрева воздуха при наружной температуре минус 40 С с минус 20 до ми нус 10 С, что определяет повышение КПД вданном случае с 35,5 до 36,5 .Следует отметить, что при отсутствииподогрева воздуха, при температуре наружного воздуха 0 С мощность газотурбинного 10 агрегата 1, соответствующая начальной температуре газа персд газовой турбиной 4 920 С составляет 18 МВт, однако потребная мощность для привода нагнетателя сохраняется на уровне 16 МВт, поэтому в режиме 15 беэ подогрева воздуха начальная температура газов перед газовой турбиной падает до 860 С, а температура газов за газовой турбиной снижается до 370 С, соответственно, снижается паропроиэводительность 20 и параметры пара. генерируемого котлам, аКПД ПГУ уменьшается на 1 абс.ф по сравнению с описанным выше режимом с подогревом воздуха,25 (56) Заявка Японии М. 61-49486, кл, Р 01 К23/10, о и убл и к. 1986.Заявка ФРГ М. 3435382, кл. Е 01 К 23/06,опублик, 1986,что, с целью повышения экономичности, нагретую воду к воздухоподогревателю подводят из пароводяного тракта котлаутилизатора, измеряют температуру воды после воэдухоподогревателя и температуру конденсата после конденсатора, срав нивают их между собой и в зависимости отзнака разности температур, сброс воды после воздухоподогревателя производят на вход пароводяного тракта котла-утили- затора или в конденсатор,