КОГЕНЕРАЦИОННАЯ ГАЗОТУРБИННАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована при разработке отопительных газотурбинных энергетических установок для теплоцентрали (ГТУ ТЭЦ).
Наиболее близким техническим решением к полезной модели является когенерационная газотурбинная энергетическая установка, описанная в пособии «Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций» (С.В. Цанев, В.Д. Буров, А.Н. Ремезов, Москва: «Издательство МЭИ», 2002, с. 433), которая содержит компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, котел-утилизатор, имеющие между собой газовую связь, электрогенератор, подсоединенный к компрессору, промежуточный теплообменник, содержащий взаимодействующие между собой посредством теплообмена горячий и холодный каналы, насос теплообменника, сетевой насос, выход которого присоединен к входу холодного канала промежуточного теплообменника, пиковый водогрейный котел, вход которого соединен с выходом холодного канала промежуточного теплообменника. Котел-утилизатор выполнен в виде газоводяного теплообменника, выход которого подключен к входу горячего канала промежуточного теплообменника, а вход - к выходу насоса теплообменника. Выход горячего канала промежуточного теплообменника подключен ко входу насоса теплообменника.
Недостатком известного технического решения является высокие затраты электроэнергии на перекачивание теплоносителя насосом теплообменника.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении экономичности когенерационной газотурбинной энергетической установки.
Технический результат в повышении КПД установки за счет снижения затрат эл. энергии на перекачивания теплоносителя насосом теплообменника.
Это достигается тем, что известная когенерационная газотурбинная энергетическая установка, содержащая компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, котел-утилизатор, имеющие между собой газовую связь, электрогенератор, подключенный к компрессору, промежуточный теплообменник, содержащий взаимодействующие между собой посредством теплообмена с горячим и холодным каналами, насос теплообменника, вход которого присоединен к выходу горячего канала промежуточного теплообменника, сетевой насос, выход которого подключен к входу холодного канала промежуточного теплообменника, пиковый водогрейный котел, котел-утилизатор выполнен в виде двух газоводяных теплообменников, причем выход первого по ходу газов газоводяного теплообменника соединен с входом горячего канала промежуточного теплообменника, а вход первого по ходу газов газоводяного теплообменника соединен с выходом насоса теплообменника, выход второго по ходу газов газоводяного теплообменника соединен с входом пикового водогрейного котла, а вход второго по ходу газов газоводяного теплообменника соединен с выходом холодного канала промежуточного теплообменника.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где представлена принципиальная тепловая схема когенерационной (отопительной) ГТУ-ТЭЦ.
ГТУ-ТЭЦ содержит компрессор 1, камеру сгорания 2, газовую турбину 3, котел-утилизатор 4, имеющие между собой газовую связь, электрогенератор 5, подключенный к компрессору 1, промежуточный теплообменник 6, насос теплообменника 7, сетевой насос 8, пиковый водогрейный котел 9. Котел-утилизатор 4 выполнен в виде двух газоводяных теплообменников 10 и 11.
Выход газоводяного теплообменника 10 подключен к входу горячего канала 12 промежуточного теплообменника 6. Выход горячего канала 12 промежуточного теплообменника 6 подключен к входу насоса теплообменника 7. Выход насоса теплообменника 7 соединен с входом газоводяного теплообменника 10.
Сетевой насос 8 подключен к входу холодного канала 13 промежуточного теплообменника 6. Выход холодного канала 13 промежуточного теплообменника 6 соединен с входом газоводяного теплообменника 11. Выход газоводяного теплообменника 11 подключен к входу пикового водогрейного котла 9.
Когенерационная (отопительная) ГТУ-ТЭЦ работает следующим образом.
Атмосферный воздух направляется на вход компрессора 1. После его сжатия, воздух на выходе из компрессора 1 направляется на вход камеры сгорания 2, в которую также подается природный газ. После сгорания горячей смеси и выработки полезной работы в газовой турбине 3 горячие газообразные продукты сгорания подают на вход котла-утилизатора 4. В котле-утилизаторе 4 продукты сгорания передают теплоту теплоносителю, поступающему на вход газоводяного теплообменника 10 и сетевой воде, поступающей на вход газоводяного теплообменника 11. Обратную сетевую воду подают на вход сетевого насоса 8. Повысив давление, сетевая вода на выходе из сетевого насоса 8 поступает на вход холодного канала 13 промежуточного теплообменника 6. Повысив температуру за счет теплоты, переданной от теплоносителя, сетевая вода на выходе из холодного канала 13 промежуточного теплообменника 6 поступает на вход газоводяного теплообменника 11. Повысив температуру за счет теплоты продуктов сгорания, сетевая воды на воде из газоводяного теплообменника 11 поступает на вход пикового водогрейного котла 9, в котором при необходимости нагревается. Сетевая вода на выходе из пикового водогрейного котла 9 направляется к потребителю. Теплоноситель на выходе из насоса теплообменника 7 направляется на вход газоводяного теплообменника 10, в котором нагревается за счет теплоты продуктов сгорания. Теплоноситель на выходе из газоводяного теплообменника 10 направляется на вход горячего канала 12 промежуточного теплообменника 6, в котором остывает, передавая теплоту сетевой воде. Теплоноситель на выходе из горячего канала 12 промежуточного теплообменника 6 направляется на вход насоса теплообменника 7, в котором повышается давление теплоносителя.
Установка дополнительного газоводяного теплообменника в котел-утилизатор, в котором сетевая вода, выходящая из промежуточного теплообменника, подогревается до требуемой температуры. Снижение величины подогрева сетевой воды в промежуточном теплообменнике осуществляется за счет ее последующего подогрева в газоводяном теплообменнике и приводит к снижению расхода теплоносителя, перекачиваемого насосом теплообменника, что в свою очередь приводит к снижению затрат электроэнергии на собственные нужды. В итоге экономичность работы отопительной ГТУ-ТЭЦ повышается.
Следствием уменьшения тепловой мощности промежуточного теплообменника является уменьшение его площади поверхности теплообмена и потерь в окружающую среду.
Использование полезной модели позволяет повысить КПД установки за счет снижения затрат электроэнергии на перекачивания теплоносителя насосом теплообменника