ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области производства тепловой и электрической энергии, а точнее к производству тепловой и электрической энергии на базе установок, работающих по бинарному циклу при комбинированном использовании газотурбинных установок и паротурбинных установок.
Известны парогазовые установки с раздельными рабочими телами на базе бинарного цикла, (см. Вукалович М.П., Новиков И.И. Техническая термодинамика. - М.: Энергия, 1968, с. 464). Такие парогазовые установки содержат в своем составе газотурбинную установку, состоящую из воздушного компрессора, газовой турбины и генератора, размещенных на одном валу, и паротурбинной установки, состоящей из паровой турбины двух или трех давлений с конденсатором, не оснащенной системой регенеративного подогрева конденсата и питательной воды паром от отборов турбины и генератора, размещенных на одном валу. Общим элементом газотурбинной и паротурбинной установок является парогенератор двух или трех давлений, который производит пар для паротурбинной установки, используя тепло продуктов сгорания, образующихся при сжигании топлива в среде сжатого воздуха, поданного из компрессора в камеру сгорания газовой турбины. После камеры сгорания продукты сгорания, находящиеся под давлением и имеющие высокую температуру, направляются в газовую турбину для выработки электрической мощности.
Недостатком таких парогазовых установок является отсутствие системы регенерации у паротурбинной установки, что приводит к снижению коэффициента полезного действия паровой турбины и, следовательно, парогазовой установки в целом.
Указанный недостаток в части системы регенерации отсутствует в парогазовых установках утилизационного типа, в которых пар для паротурбинной установки производится в котле-утилизаторе одного давления, размещенном на газоходе за газовой турбиной, за счет тепла продуктов сгорания, имеющих давление на уровне атмосферного и достаточно высокую для получения пара температуру (см. Цанев С.В., Буров В.Д., Ремезов А.Н. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций. Москва; МЭИ, 2002, стр. 272).
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является известная парогазовая установка утилизационного типа, включающая в себя газотурбинную установку, состоящую из компрессора, газовой турбины и генератора, расположенных на одном валу, камеру сгорания, размещенную между компрессором и газовой турбиной, паротурбинную установку одного давления, состоящую из паровой турбины и генератора, расположенных на одном валу, системы регенерации, конденсатора, конденсатных и питательных насосов, деаэратора и трубопроводов конденсата, питательной воды и пара, а также котел-утилизатор одного давления, расположенный на газоходе за газовой турбиной (установка V64.2 производства фирмы Siemens, описание см. Цанев С.В., Буров В.Д., Ремезов А.Н. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций. Москва; МЭИ, 2002, а также патент США №4466241, МПК F02C 6/18, опубл. 21.08.1984). В известной парогазовой установке пар производится в котле-утилизаторе, в котором давление продуктов сгорания газотурбинной установки находится на уровне атмосферного.
Основным недостатком известной парогазовой установки является высокая потеря тепла с уходящими газами и низкая термодинамическая эффективность. В свою очередь высокие потери тепла обуславливают низкую экономическую эффективность данной установки.
Задачей заявляемого технического решения является повышение термодинамической эффективности производства электроэнергии при строительстве новых парогазовых установок и переводе существующих паросиловых энергетических установок в парогазовые с использованием при этом традиционного энергетического оборудования.
Поставленная цель достигается тем, что известная парогазовая установка, содержащая газотурбинную установку с установленным на ее газоходе котлом-утилизатором двух или более давлений, деаэратор, паротурбинную установку высокого давления с паровой турбиной одного давления, в соответствии с предлагаемым техническим решением дополнительно содержит паротурбинную установку низкого давления с паровой турбиной одного или более давлений, установленную с возможностью подогрева конденсата контура низкого давления, при этом, каждая паровая турбина оборудована, по крайне мере, одним конденсатором для приема отработанного пара.
Рекомендуемым является исполнение, в котором, паротурбинная установка низкого давления установлена с возможностью подогрева конденсата контура низкого давления в котле-утилизаторе.
Возможным является исполнение, в котором по крайне мере один трубопровод, соединяющий котел утилизатор и паровую турбину низкого давления, выполнен с возможностью отбора пара.
Целесообразным является исполнение, в котором паровая турбина высокого давления выполнена с возможностью промежуточного перегрева пара.
Эффективным является исполнение, в котором паротурбинная установка высокого давления оборудована системой регенеративного подогрева конденсата и питательной воды паром, отобранным от турбины.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение коэффициента полезного действия паротурбинной установки и парогазовой установки в целом за счет более эффективного использования тепла уходящих газов, что в свою очередь становится возможным благодаря оснащению парогазовой установки дополнительной паротурбинной установкой низкого давления.
На чертеже показана схема парогазовой установки, выполненной по предлагаемому техническому решению.
Парогазовая установка содержит газотурбинную установку 1, включающую в себя турбину 2 с электрогенератором 3 и компрессором 4, а также камерой сгорания 5 между ними. Котел-утилизатор 6 соединен с газотурбинной установкой 1 газоходом 7. Котел-утилизатор 6 также соединен газоходом 8 с дымовой трубой газотурбинной установки 1. Паротурбинная установка высокого давления 9 связана с котлом-утилизатором 6 трубопроводами 11, 12. Паротурбинная установка 9 имеет в своем составе паровую турбину высокого давления 10, являющуюся турбиной одного давления, электрогенератор 13, конденсатор 14, конденсатный насос 15, систему регенеративного подогрева конденсата 16 паром от отборов турбины 10, систему регенеративного подогрева питательной воды 17 паром от отборов турбины 10 и соединительные трубопроводы 18, 19, 20. Паротурбинная установка низкого давления 23 связана с котлом-утилизатором 6 трубопроводами 25, 26. Паротурбинная установка 23 имеет в своем составе паровую турбину 24 низкого давления, электрогенератор 27, конденсатор 28, конденсатный насос 29 и соединительный трубопровод 30. Так как на чертеже деаэратор 21 совмещен с барабаном низкого давления 31 котла-утилизатора 6, питательный насос 22 не входит в состав паротурбинной установки высокого давления 9. Деаэратор 21 может быть выполнен не совмещенным с барабаном низкого давления 31, а устанавливаться отдельно. В свою очередь барабан низкого давления 31 соединен с газовым подогревателем конденсата 32 котла-утилизатора 6.
Предлагаемая установка работает следующим образом. Газотурбинная установка 1 работает, вырабатывая электроэнергию при помощи электрогенератора 3, приводимого в движение газовой турбиной 2, работу которой обеспечивают компрессор 4 и камера сгорания 5. Уходящие газы газотурбинной установки 1 по газоходу 7 поступают в котел-утилизатор 6 двух или более давлений, связанный с паротурбинной установкой высокого давления 9 и паротурбинной установкой низкого давления 23. Паротурбинная установка 9 и паротурбинная установка 23 вырабатывают электроэнергию при помощи генераторов 13, 27 и тепло для нужд потребителей. При этом деаэратор 21 обеспечивает удаление газообразных примесей из теплоносителя.
Часть тепла котла-утилизатора 6 направляется в паротурбинную установку высокого давления 9, содержащую паровую турбину 10 одного давления, конденсатор 14, конденсатный насос 15, систему регенеративного подогрева конденсата 16 паром от отборов турбины 10, соединительные трубопроводы 18, 19, 20 и систему регенеративного подогрева питательной воды 17 паром от отборов турбины 10. Другая часть тепла от котла-утилизатора 6 подается в паротурбинную установку 23, которая содержит паровую турбину 24 одного или более давлений, конденсатор 28 и конденсатный насос 29, соединительный трубопровод 30. Подача пара к паровым турбинам 10 и 24 производится из соответствующего контура котла-утилизатора 6 при помощи трубопроводов 11 и 25, соответственно. Конденсат, поступающий с паротурбинной установки 23 по трубопроводу 26, нагревается газовым подогревателем конденсата 32 и далее подается в барабан низкого давления 31.
Охлаждение уходящих газов газотурбинной установки до расчетной температуры обеспечивается газовым подогревателем конденсата 32, входящим в контур низкого давления котла-утилизатора 6. Применение системы регенеративного подогрева конденсата и питательной воды паром от отборов турбины повышает к.п.д. паротурбинной установки и парогазовой установки в целом. Отработанные газы выходят из котла-утилизатора 6 через газоход 8, соединенный с дымовой трубой.