Парогазовая установка электростанции с параллельной схемой работы
COMBINED GAS AND STEAM UNIT OF A POWER PLANT WITH PARALLEL OPERATION

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях.
Известен аналог - парогазовая установка электростанции с параллельной схемой работы (см. Цанев С.В., Буров В.Д., Ремезов А.Н. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций: - М.: Издательский дом МЭИ, 2009, рис. 11.3, с. 491), содержащая газотурбинную установку, состоящую из турбокомпрессора, камеры сгорания, газовой турбины, электрогенератора и выхлопного газохода отвода газов газотурбинной установки, котел-утилизатор, питательный электронасос, энергетический котел, главный паропровод, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины с конденсатором, конденсатного насоса, деаэратора и питательного насоса, электрический генератор, энергетический котел работает под наддувом. Данный аналог принят за прототип.
К причине препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известной парогазовой установки электростанции с параллельной схемой работы, принятой за прототип, относится то, что известная парогазовая установка электростанции с параллельной схемой работы обладает пониженной экономичностью, так как в котле-утилизаторе вырабатывается водяной пар более низких параметров (пониженной температуры и низкого давления), чем в энергетическом котле. Поэтому поток водяного пара, генерируемого в котле-утилизаторе, подается не в цилиндр высокого давления (ЦВД), а последовательно в цилиндр среднего давления (ЦСД) и цилиндр низкого давления (ЦНД) паровой турбины, где совершает полезную работу паросилового цикла совместно с предварительно отработавшим в ЦВД и вторично перегретым в промежуточном пароперегревателе потоком водяного пара, генерируемого в энергетическом котле. В этом случае работа, совершаемая в паровой турбине 1 кг водяного пара, генерируемого в котле-утилизаторе, будет намного меньше, чем работа 1 кг водяного пара, генерируемого в энергетическом котле, что снижает экономичность парогазовой установки электростанции с параллельной схемой работы. Кроме того, направление в ЦСД паровой турбины двух потоков водяного пара, генерируемого в котле-утилизаторе и в энергетическом котле, требует разработки специальной конструкции паровой турбины, имеющей небольшой ЦВД и значительных размеров ЦСД и ЦНД, что дополнительно снижает экономичность парогазовой установки электростанции с параллельной схемой работы.
Сущность изобретения заключается в следующем. Для повышения экономичности парогазовой установки электростанции с параллельной схемой работы целесообразно в котле-утилизаторе генерировать поток водяного пара такой же температуры и такого же давления, как и в энергетическом котле (высоких или сверхкритических параметров) и направлять этот поток совместно с потоком пара, генерируемого в энергетическом котле, в ЦВД паровой турбины. Отработавший в ЦВД суммарный поток водяного пара следует вторично перегревать в промежуточном пароперегревателе, расположенном в энергетическом котле, и затем последовательно направлять в ЦСД и ЦНД паровой турбины. Для генерации в котле-утилизаторе потока перегретого водяного пара такой же температуры, как и в энергетическом котле целесообразно в выхлопном газоходе отвода газов газотурбинной установки в котел-утилизатор установить камеру смешения, которую соединить байпасным газоходом с газовым трактом работающего под наддувом энергетического котла, при этом в байпасном газоходе перед камерой смешения необходимо установить регулирующий орган. В камере смешения будет происходить смешивание продуктов сгорания энергетического котла, имеющих более высокую температуру, с газами, отработавшими в газотурбинной установке и имеющими пониженную температуру. При этом температура суммарного потока газов, поступающего в котел-утилизатор, повысится, что позволит в котле-утилизаторе генерировать перегретый водяной пар такой же температуры, как и в энергетическом котле. Температуру суммарного потока газов, поступающих в котел-утилизатор, следует регулировать изменением расхода продуктов сгорания, поступающих в камеру смешения из газового тракта энергетического котла, регулирующим органом, установленным в байпасном газоходе перед камерой смешения. Высокое или сверхкритическое давление перегретого водяного пара, генерируемого в котле-утилизаторе, создается питательным электронасосом.
Технический результат - повышение экономичности парогазовой установки электростанции с параллельной схемой работы.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известная парогазовая установка электростанции с параллельной схемой работы, содержащая газотурбинную установку, состоящую из турбокомпрессора, камеры сгорания, газовой турбины, электрогенератора и выхлопного газохода отвода газов газотурбинной установки, котел-утилизатор, питательный электронасос, энергетический котел, главный паропровод, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины с конденсатором, конденсатного насоса, деаэратора и питательного насоса, электрический генератор, энергетический котел работает под наддувом, особенность парогазовой установки электростанции с параллельной схемой работы заключается в том, что парогазовая установка электростанции с параллельной схемой работы дополнительно снабжена камерой смешения, установленной в выхлопном газоходе отвода газов газотурбинной установки при температуре 450-550°С в котел-утилизатор, и байпасным газоходом, соединяющим газовый тракт работающего под наддувом энергетического котла с камерой смешения, при этом для генерации в котле-утилизаторе перегретого водяного пара сверхкритических параметров с температурой 560-600°С изменение расхода продуктов сгорания, поступающих из газового тракта энергетического котла при температуре 700-750°С в камеру смешения, осуществляется регулирующим органом, установленным в байпасном газоходе перед камерой смешения.
На чертеже представлена парогазовая установка электростанции с параллельной схемой работы.
Парогазовая установка электростанции с параллельной схемой работы содержит газотурбинную установку, состоящую из турбокомпрессора 1, камеры сгорания 2, газовой турбины 3 и электрогенератора 4, камеру смешения 5, установленную в выхлопном газоходе 6 отвода газов газотурбинной установки в котел-утилизатор 7, регулирующий орган 8, установленный в байпасном газоходе 9, соединяющем камеру смешения 5 с энергетическим котлом 10, работающим под наддувом, главный паропровод 11, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины 12 с конденсатором 13, конденсатного насоса 14, деаэратора 15 и питательного насоса 16, электрический генератор 17, питательный электронасос 18 и дымовую трубу 19.
Парогазовая установка электростанции с параллельной схемой работает следующим образом.
В турбокомпрессор 1 газотурбинной установки подают атмосферный воздух, где осуществляется процесс сжатия воздуха до необходимого давления, после чего сжатый воздух направляют в камеру сгорания 2, куда также подают органическое топливо. Образовавшиеся в камере сгорания 2 продукты сгорания смешивают с вторичным воздухом. Смесь продуктов сгорания с вторичным воздухом (газы) подают в газовую турбину 3, в которой газы совершают работу газотурбинного цикла, затрачиваемую на привод турбокомпрессора 1 и электрогенератора 4 газотурбинной установки.
Отработавшие в газовой турбине 2 газы при температуре 450-550°С подают в камеру смешения 5, установленную в выхлопном газоходе 6 отвода газов газотурбинной установки в котел-утилизатор 7. Одновременно в камеру смешения 5, по байпасному газоходу 9 поступают продукты сгорания при температуре 700-750°С из газового тракта энергетического котла 10, работающего под наддувом. В камере смешения 5 осуществляется смешивание продуктов сгорания энергетического котла 10, имеющих более высокую температуру, с газами, отработавшими в газотурбинной установке и имеющими пониженную температуру. После смешивания температура суммарного потока газов, поступающего в котел-утилизатор 7, повысится до 585-625°С, что позволяет в котле-утилизаторе 7 генерировать перегретый водяной пар такой же температуры (560-600°С), как и в энергетическом котле 10. Температуру суммарного потока газов, поступающих в котел-утилизатор 7, следует регулировать изменением расхода продуктов сгорания, поступающих в камеру смешения 5 из энергетического котла 10, регулирующим органом 8, установленным в байпасном газоходе 9 перед камерой смешения 5. Давление перегретого водяного пара, генерируемого в котле-утилизаторе 7 создается питательным электронасосом 18.
Поток перегретого водяного пара высоких или сверхкритических параметров из котла-утилизатора 7 подают в главный паропровод 11, смешивают с потоком водяного пара высоких или сверхкритических параметров, генерируемого в энергетическом котле 10, суммарный поток водяного пара направляют в цилиндр высокого давления паровой турбины 12 конденсационного типа.
В цилиндре высокого давления паровой турбины 12 осуществляют процесс расширения суммарного потока водяного пара, после чего отработавший водяной пар с пониженными значениями температуры и давления подают в расположенный в энергетическом котле 10 промежуточный пароперегреватель (ПП). В промежуточном пароперегревателе водяной пар вторично перегревают до заданной температуры. Затем вторично перегретый водяной пар направляют последовательно в цилиндр среднего и в цилиндр низкого давления паровой турбины 12 конденсационного типа, где осуществляется процесс расширения водяного пара и совершается полезная работа паросилового цикла, затрачиваемая на привод электрического генератора 17. Отработавший в паровой турбине 12 конденсационного типа водяной пар подают в конденсатор 13, в котором осуществляют процесс конденсации водяного пара за счет подачи в конденсатор 13 циркуляционной воды. Образовавшийся в конденсаторе 13 конденсат конденсатным насосом 14 направляют в деаэратор 15. Из деаэратора 15 вода питательным насосом 16 подается в греющий тракт энергетического котла 10, а питательным электронасосом 18 в греющий тракт котла-утилизатора 7. Отработавшие в энергетическом котле 10 и в котле-утилизаторе 7 газы отводятся в атмосферу через дымовую трубу 19.
Таким образом, снабжение парогазовой установки электростанции с параллельной схемой работы камерой смешения, установленной в выхлопном газоходе отвода газов газотурбинной установки в котел-утилизатор, и байпасным газоходом с регулирующим органом, соединяющим камеру смешения с газовым трактом энергетического котла, позволяет повысить экономичность парогазовой установки электростанции с параллельной схемой работы.