ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА С РЕГЕНЕРАЦИЕЙ

Полезная модель относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в качестве энергетической установки стационарного назначения в виде основного, резервного и аварийного источника электроэнергии на крупных ТЭЦ.
Известна газотурбинная энергетическая установка с рекуперацией тепла, которая содержит газотурбинный блок, включающий в себя центробежный компрессор, осевую турбину с выходом в сторону компрессора, кольцевой газовоздушный рекуператор, размещенный в осевом пространстве между компрессором и турбиной, помимо этого рекуператор содержит корпус с размещенным внутри него теплообменником с входной и выходной трубными досками и теплообменной матрицей, выполненной в виде набора теплообменных пластин, размещенных между трубными досками и закрепленных в них своими торцами с образованием кольцевой формы матрицы (патент РФ №2452863, МПК F02C 3/10, опубл. 10.06.2012).
Главным недостатком такой энергоустановки является трудность ввода в теплообменник, нагревающих воздух, уходящих газов и трудность вывода остывших уходящих газов из него, а именно из-за высокого гидравлического сопротивления пластинчатой матрицы, имеющей кольцевую форму.
Известна газотурбодетандерная установка для работы на природном газе, содержащая высокооборотный с независимым от силовой газовой турбины турбодетандерным приводом компрессор, выход из которого подключен к камере сгорания, а выход камеры сгорания соединен с входом силовой газовой турбины, электрогенератор, теплообменный аппарат, соединенный входом с высоконапорной магистралью природного газа, а его выход соединен греющей средой теплообменного аппарата являются горячие газы, выходящие из силовой газовой турбины (патент РФ №2338908, МПК F02C 6/18, опубл. 20.11.2008).
Данный прототип обладает рядом недостатков.
Во-первых, в представленной схеме используется не стандартная газотурбинная установка, силовой вал которой соединен только с валом электрогенератора, а компрессор вместе с турбодетандером находятся на отдельном валу, что влечет к увеличению стоимости всей установки.
Во-вторых, по причине того, что компрессор находится не на одном валу с газотурбинной установкой и частота его вращения зависит от частоты вращения турбодетандера, что при снижении давления газа и наличии степени повышения давления в 5-7 раз может привести к существенному недостатку воздуха в камере сгорания, что в дальнейшем приведет к пережогу рабочих частей газовой турбины и снижению КПД всей установки.
Задачей является повышение КПД и рабочей мощности установки.
Основным техническим результатом является улучшение оттока уходящих газов и увеличение теплопередачи в теплообменном аппарате.
Указанный технический результат достигается в газотурбинной установке с регенерацией, содержащей компрессор, соединенный через камеру сгорания с газовой турбиной, кинематически связанной с электрогенератором, теплообменный аппарат, один вход которого соединен с выходом газовой турбины, содержащей дымосос с электроприводом, соединенный с одним выходом теплообменного аппарата, а сам теплообменный аппарат установлен между компрессором и камерой сгорания, при этом, другой вход теплообменного аппарата соединен с выходом компрессора, а другой выход соединен с входом камеры сгорания. Теплообменный аппарат выполнен в виде регенеративного подогревателя. Компрессор, газовая турбина и электрогенератор установлен на одном валу, а дымосос и электропривод на другом.
Благодаря тому, что выход газовой турбины после теплообменного аппарата связан с входом дымососа с электроприводом, из-за чего создается разряжение на выходе газовой турбины, что в свою очередь улучшает отток уходящих газов и улучшает теплопередачу в теплообменном аппарате, что в свою очередь уменьшает затраты и повышает коэффициент полезного действия и рабочую мощность установки.
На чертеже представлена принципиальная схема газотурбинной установки.
Газотурбинная установка с регенерацией тепла содержит воздушный компрессор 1, находящийся на одном валу вместе с газовой турбиной 2, кинематически связанную с электрогенератором 6. Вход газовой турбины 2 соединен с выходом камеры сгорания 4, вход которой подключен к выходу теплообменного аппарата 3. Выход газовой турбины 2 через теплообменный аппарат соединен с входом дымососа 5, подключенным к электроприводу 7.
Газотурбинная установка с регенерацией работает следующим образом.
Воздушный компрессор 1 засасывает из атмосферы воздух, сжимает его до заданного давления и подает в регенеративный подогреватель 3, представляющий собой теплообменный аппарат поверхностного типа, в который после газовой турбины 2 направляются уходящие газы, которые отдают часть своей теплоты воздуху и затем отправляются в дымосос 5, который создает разрежение за газовой турбиной 2 и сжимает газы до давления немногим выше атмосферного. Нагретый воздух после теплообменного аппарата 3 поступает в камеру сгорания 4, где, смешавшись с топливом, он сгорает и образует газообразные продукты горения, подаваемые в газовую турбину 2.