Газопаровая турбинная установка на газогидратном топливе

Полезная модель относится к энергомашиностроению и может быть использована на электростанциях и кораблях.
Из существующего уровня техники известны газопаротурбинные установки, включающие в себя сжатие газообразного рабочего тела воздуха в компрессоре, подогрев сжатого рабочего тела сжиганием топлива в камере сгорания, расширение подогретого рабочего тела в турбине, утилизацию остаточного тепла расширившегося рабочего тела путем генерации водяного пара, подвод полученного пара в турбину. (Бакулев В.И., Юн А.А. Газопаротурбинная энергетическая установка в народном хозяйтве. "Химия и жизнь", №9 М., Наука РАН, 2001).
Недостатками существующих газопаровых установок является то, что перегретый пар можно получить только из дистиллированной воды, чтобы избежать отложений на теплообменных аппаратах. Так же необходима емкость для хранения горючего газа под высоким давлением.
Известно устройство, которое включает в себя сжатие газообразного рабочего тела воздуха, подогрев сжатого рабочего тела сжиганием топлива, расширение подогретого рабочего тела, утилизацию остаточного тепла расширившегося рабочего тела путем генерации водяного пара, подвод полученного пара в газовый тракт перед сжиганием топлива, конденсацию пара на выхлопе и извлечение воды из продуктов сгорания [RU, №2174615 опуб. 10.10.2001]. Недостатком указанного способа является то, что извлечение ее из продуктов сгорания путем конденсации на выхлопе представляет большие трудности, а также малое содержание паров воды в отработавших газах.
Известно устройство, в котором для питания топливом двигателей внутреннего сгорания используется газ, полученный в результате плавления газогидрата (RU, №2184252 опуб. 27.06.2002]. Недостатком данного технического решения является низкий по сравнению с газопаровыми установками КПД двигателей внутреннего сгорания, а также большое количество выделившейся при плавлении газогидрата воды, утилизация которой является дополнительной технической задачей.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание такого устройства, в котором выделившаяся при разложении газогидрата чистая вода полностью используется для получения водяного пара, необходимого для работы газопарового турбинного генератора.
Это решается за счет того, что заявленная газопаротурбинная установка для выработки электрической энергии, в которой в качестве топлива используется газ и в качестве рабочего тела перегретый пар, отличающаяся тем, что в качестве исходного топлива используется газогидрат газа, который разлагается на газ и дистиллированную воду за счет подвода тепла одной части горячих отработанных газов газопаротурбинной установки, а другая часть отработанных газов идет для подогрева выделенной из газогидрата дистиллированной воды до состояния перегретого пара. Полученный из газогидрата газ поступает в камеру сгорания газопаротурбинной установки, а перегретый пар в турбину.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является то, что в данной установке отсутствует необходимость в емкости для хранения воды и в дополнительном устройстве для ее очистки. Кроме того, при использовании баллонов для сжатого газа из углеродистой или легированной стали относительный вес тары составляет 11 кг или 7,35 кг стали на 1 кг газа (метана), а при использовании газогидратов этот показатель будет не выше 6,6 кг стали и воды на 1 кг газа - метана (RU №2184252, опубл. 27.06.2002).
Сущность полезной модели поясняется следующим фиг. 1, на котором представлена схема газопаровой турбинной установки на газогидратном топливе. Устройство состоит из: компрессора (1), камеры сгорания (2), турбины (3), электрогенератора (4), емкости с газогидратом (5) и теплообменного аппарата (6).
Работает устройство следующим образом: часть горячих отработанных газов газопаротурбинной установки идет в емкость с газогидратами (5), для подогрева газогидратов для их разложение на газ и воду, а другая часть в теплообменный аппарат (6) для подогрева выделившегося из газогидрата воды до состояния перегретого пара. Газ поступает в камеру сгорания (2), где смешиваясь с воздухом из компрессора (1), сгорает и приводит в движение турбину (3). Перегретый пар из теплообменного аппарата идет в турбину, где расширяется, что приводит в движение турбину.