ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области энергетики, в частности к установкам, которые могут быть использованы для выработки электроэнергии.
Известна принципиальная схема парогазотурбинной установки (см. в источнике В.А.ЗЫСИН, «Комбинированные парогазовые установки и циклы», - Л. «Государственное Энергетическое Издательство», 1962, стр.19, рис.1-3(е)). Установка содержит компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, соединенную с потребителем механической энергии, например, с генератором электрической энергии. Тепло выхлопных газов используется для производства пара в контуре паровой турбины, соединенной с потребителем механической энергии. Контур паровой турбины включает конденсатор и насос.
Недостатком известного решения является низкая эффективность работы газотурбинной установки.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является газотурбинная установка, описанная в заявке CN №101280723, МПК F02C 6/00, опубл. 08.10.2008. Газотурбинная установка содержит пять газопроводов, газовую турбину, вихревую трубу, в которую из магистрального трубопровода подается топливный газ. Горячий поток направляется в камеру сгорания, а холодный поток идет к теплообменнику, где охлаждает воздух, подаваемый в компрессор через воздушный фильтр. Далее холодный поток топливного газа нагревается теплом выхлопных газов турбины и смешивается в узле смешения с горячим потоком топливного газа перед входом в камеру сгорания.
Недостатком такой установки является низкие эффективность и коэффициент полезного действия, так как значительная часть энергии выхлопных газов остается неиспользованной и выводится из системы.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности и К.П.Д. газотурбинной установки, расширение функциональных возможностей за счет введения контура паротурбинной установки.
Эта техническая задача достигается тем, что известная газотурбинная установка, содержащая пять газопроводов, газовую турбину, вход которой соединен с выходом камеры сгорания, соединенной одним входом с узлом смешения газа, соединенным с одним выходом вихревой трубы, вход которой подключен к магистральному газопроводу, при этом другим входом камера сгорания соединена с выходом компрессора, вход которого соединен с воздушным фильтром, она снабжена паровой турбиной с контуром, включающим в себя испаритель, насос и конденсатор имеющий контур с теплообменником, охладителем и насосом, при этом вход испарителя контура паровой турбины подключен к выходу газотурбинной установки, другой выход вихревой трубы соединен с входом четвертого газопровода, выход которого подключен к входу теплообменника конденсатора паровой турбины, а его выход соединен пятым газопроводом с узлом смешения.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема газотурбинной установки.
Газотурбинная установка содержит газовую турбину 1 и камеру сгорания 2, которая присоединена к первому газопроводу 3 и выходу из компрессора 4, входом которого подсоединен к выходу воздушного фильтра 5. Установка также содержит паровую турбину 6 и контур паровой турбины 7, который содержит насос 8 и испаритель 9. Испаритель 9 входом и выходом подключен к второму газопроводу 10. К нему же подключен фильтр 11. Контур 7 паровой турбины 6 содержит конденсатор 12 контура 13 охлаждения паровой турбины 6, включающий также насос 14, теплообменник 15 и охладитель 16. Газотурбинная установка имеет вихревую трубу 17, которая подключена к магистральному газопроводу 18 и к третьему газопроводу 19, а так же к первому газопроводу 3, который подключен к камере сгорания 2. Вихревая труба подключена к входу четвертого газопровода 20, выход которого подключен к входу теплообменнику 15, который выходом подключен к пятому газопроводу 21, который соединяется с узлом смешения 22. На выходных валах 23 и 24 газовой и паровой турбин установлены генераторы электроэнергии 25 и 26 соединенные с потребителем 27.
Газотурбинная установка работает следующим образом.
Топливный газ, находящийся под высоким давлением, из магистрального газопровода 18 поступает в вихревую трубу 17. В вихревой трубе образуются горячий и холодный потоки газа. Холодный поток газа направляется по четвертому газопроводу 20 в теплообменник 15 контура охлаждения паровой турбины 13, где нагревается и по пятому газопроводу 21 поступает в узел смешения 22. Горячий поток направляется по третьему газопроводу 19 в точку смешения 22. Горячий и нагретый холодный потоки смешиваются в узле смешения 22 и по первому газопроводу 3 поступают в камеру сгорания 2. При этом давление газа в первом газопроводе 3 снижено относительно давления газа в магистральном газопроводе 18, в то же время, температура газа в первом газопроводе 3 существенно выше, чем температура газа на входе в установку. Увеличение температуры происходит вследствие нагрева холодного потока газа, притом, что, некоторое увеличение температуры может наблюдаться при смешивании горячего и холодного потоков сразу после вихревой трубы. В камеру сгорания подается также воздух от компрессора 4, предварительно очищенный в фильтре 5. В результате сгорания топливного газа образуются дымовые газы, которые приводят в движение газовую турбину 1, а на выходе с турбины образуют поток выхлопных газов. Выхлопные газы проходят по газопроводу 10 через испаритель 9 контура 7 паровой турбины 6, где отдают тепло рабочему телу паровой турбины 6, которое приводится в движение насосом 8, превращая его в пар, и через фильтр 11 выводятся в атмосферу. Пар приводит во вращение паровую турбину 6, после чего охлаждается и конденсируется в конденсаторе 12 контура 13 охлаждения паровой турбины 6. Нагретый в конденсаторе 12 теплоноситель контура 13 охлаждения паровой турбины 6 подается насосом 14 в теплообменник 15, в котором охлаждается холодным потоком топливного газа, поступающим из вихревой трубы 17, затем подается в охладитель 16. На выходном вале 23 газовой турбины 1 установлен генератор электроэнергии 25, а на выходном вале 24 паровой турбины 6 установлен генератор электроэнергии 26. Генераторы электроэнергии 25 и 26 соединены с потребителем 27.
Использование полезной модели позволяет снизить давление газового потока, подаваемого из магистрального газопровода в камеру сгорания газовой турбины до требуемых значений при повышении его температуры, а также снизить энергозатраты на охлаждение теплоносителя в контуре охлаждения паровой турбины, что приводит к повышению эффективности и К.П.Д. газотурбинной установки.