Газопаровая энергетическая установка по Антони циклу

1. Газопаровая энергетическая установка по Антони циклу в составе, по крайней мере, одной газотурбинной энергетической установки, содержащая, по крайней мере, один парогенератор в виде котла-утилизатора тепла и другие системы для выработки и конденсации, например водяного пара, отличающаяся тем, что содержит, по крайней мере, один парогазовый каскадный обменник давлением, включающий корпус, в котором установлен с возможностью вращения ротор, с выполненными по окружности ротора параллельно валу (аксиально), или радиально, или диагонально, либо осерадиально каналами, со стороны впускных и выпускных отверстий каналов к торцам ротора с минимальным зазором, например с возможностью регулирования его величины, также в зазоре могут быть выполнены уплотнения, примыкают стенки корпуса, в которых образованы порты (окна) с возможностью подвода в каналы ротора и отвода из них сжимающего и сжимаемого рабочих тел, парогазовый каскадный обменник давлением интегрирован с газотурбинным двигателем, например таким образом, что рабочее тело низкого давления (сжимаемое рабочее тело), например воздух из компрессора системы наддува, или из компрессора газотурбинного двигателя, подведено к порту подвода рабочего тела низкого давления, выполненного с одной стороны ротора, а с противоположной стороны ротора в корпусе выполнен порт отвода рабочего тела низкого давления, например водяного пара или его смеси с воздухом, например в турбину низкого или среднего давления, далее, по ходу вращения ротора, например со стороны подвода рабочего тела низкого давления, выполнен порт подвода рабочего тела высокого давления (сжимающего рабочего тела), например водяного пара из пароперегревателя котла-утилизатора, с противоположной стороны ротора в стенке корпуса выполнен порт отвода рабочего тела высокого давления, например воздуха, подключенный, например к системе охлаждения турбины высокого давления, и к устройству подвода тепла, например в виде камеры сгорания, выход из которого соединен с газовой турбиной или с каскадом турбин высокого, например среднего и низкого давления газотурбинного двигателя, при этом в роторе парогазового каскадного обменника давлением выполнены, например вдоль радиуса ротора, несколько рядов каналов, например со смещением каналов в одних рядах относительно каналов в других рядах, стенки корпуса, расположенные между портами, выполнены с возможностью перекрытия (например, с минимальным зазором), при вращении ротора, впускных и выпускных отверстий, по крайней мере, одного канала в каждом ряду каналов ротора, например поочередно, также в стенке корпуса парогазового обменника давлением, например между портом подвода рабочего тела низкого давления и портом подвода рабочего тела высокого давления выполнен ряд портов (окон), соединенных между собой массообменными (перепускными) каналами, выполненными с возможностью организации последовательного ступенчатого подвода в каналы ротора и отвода из каналов ротора сжимающего рабочего тела таким образом, что порты, выполненные после порта подвода рабочего тела низкого давления, по ходу вращения ротора, соединены перепускными массообменными каналами с портами, выполненными перед портом подвода рабочего тела низкого давления, по ходу вращения ротора, с возможностью последовательного повышения давления в каналах ротора, по мере приближения каналов к порту подвода рабочего тела высокого давления, при вращении ротора, а порты, выполненные по ходу вращения ротора, перед портом подвода рабочего тела низкого давления, выполнены с возможностью последовательного снижения давления рабочего тела в каналах ротора, при его вращении, по мере приближения каналов к порту подвода рабочего тела низкого давления, при этом равноудаленные с одной и с другой стороны от порта подвода рабочего тела низкого давления, порты соединены между собой массообменными (перепускными) каналами, при этом, по крайней мере, перед турбиной низкого давления, выполнен, по крайней мере, один напорный парогенератор, после которого может быть установлен сепаратор конденсата, например перед турбиной низкого давления газотурбинного двигателя выполнен напорный высокотемпературный котел-утилизатор - генератор пара высокого давления, а за турбиной низкого давления газотурбинного двигателя выполнен низкотемпературный котел-утилизатор, после которого поток рабочего тела подключен к сепаратору конденсата, перед которым может быть выполнен охладитель, при этом выполненные по ходу расширения рабочих тел (пара и продуктов сгорания) сепараторы конденсата подключены трубопроводами с конденсатными насосами, например через деаэраторы, а часть возможно и через охладитель конденсата, по крайней мере, к одному котлу-утилизатору, например часть сепараторов конденсата подключена к низкотемпературному, а часть - к высокотемпературному котлу-утилизатору, при этом котлы-утилизаторы также могут быть соединены между собой, по крайней мере, одним трубопроводом, например с конденсатным насосом.
2. Энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что парогазовый каскадный обменник давлением содержит дополнительный порт подвода рабочего тела (продуктов сгорания), выполненный со стороны и перед портом отвода рабочего тела высокого давления, по ходу вращения ротора, либо с обеих сторон каналов ротора, при этом дополнительный порт соединен с выходом из камеры сгорания либо с выходом из отдельной высокотемпературной камеры сгорания, вход которой соединен с портом отвода рабочего тела высокого давления парогазового каскадного обменника давлением.
3. Энергетическая установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что содержит как минимум два последовательно установленных парогазовых каскадных обменника давлением - один высокого давления, выполненный по ходу движения воздуха перед камерой сгорания, а второй, например среднего давления, выполненный, например после компрессора газотурбинного двигателя, при этом порт отвода рабочего тела высокого давления (воздуха) парогазового каскадного обменника давлением высокого давления подключен к камере сгорания и, например к системе охлаждения турбины высокого давления газотурбинного двигателя, а возможно и к высокотемпературной камере сгорания, порт подвода рабочего тела высокого давления этого обменника давлением подключен к паропроводу высокого давления, соединенному через регулирующий клапан, например с пароперегревателем высокотемпературного котла-утилизатора, порт подвода рабочего тела низкого давления (воздуха), например через циркуляционный вентилятор подключен к порту отвода рабочего тела высокого давления парогазового каскадного обменника давлением среднего давления, порт отвода рабочего тела низкого давления парогазового каскадного обменника давлением высокого давления может быть подключен к системе охлаждения турбины среднего давления газотурбинного двигателя и, например через пароперегреватель, к порту подвода рабочего тела высокого давления парогазового каскадного обменника давлением среднего давления, порт подвода рабочего тела низкого давления которого подключен к компрессору, например газотурбинного двигателя, а порт отвода рабочего тела низкого давления парогазового каскадного обменника давлением среднего давления может быть подключен, например через сепаратор конденсата, к турбине низкого давления газотурбинного двигателя либо к паровой турбине, на выходе из которой выполнен конденсатор пара.
4. Энергетическая установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что, по крайней мере, один котел-утилизатор, например низкотемпературный, выполнен с возможностью генерации пара нескольких, например двух или трех давлений, с возможностью подачи пара высокого давления, по крайней мере, в парогазовый каскадный обменник давлением, а пара меньшего давления, по крайней мере, в сопла турбин, в которых давление рабочего тела (пара и, или продуктов сгорания) не превышает давление пара, полученного в соответствующем контуре котла-утилизатора.
5. Энергетическая установка по п. 1 или 2, отличающая тем, что, по крайней мере, одна турбина газотурбинного двигателя, например турбина среднего давления выполнена с раздельным парциальным подводом к соплам двух рабочих тел, с возможностью раздельного расширения в одном секторе турбины преимущественно пара, а в другом - преимущественно продуктов сгорания, при этом отвод пара от этой парциальной двухпоточной турбины подключен к паровой турбине, либо к турбине низкого давления газотурбинного двигателя, например через сепаратор конденсата, а отвод продуктов сгорания подключен к высокотемпературному парогенератору (котлу-утилизатору), выход рабочего тела (продуктов сгорания) из которого подключен к турбине низкого давления.
6. Энергетическая установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что газотурбинный двигатель содержит, по крайней мере, одну промежуточную камеру сгорания, при этом, например последняя, по ходу движения газа, промежуточная камера сгорания может содержать дополнительный подвод воздуха, подключенный, например к компрессору газотурбинного двигателя.
7. Энергетическая установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что содержит устройство наддува газотурбинного двигателя в виде, по крайней мере, одного компрессора, например с электромотором и, по крайней мере одной турбины, например с электрогенератором, либо устройство наддува выполнено в виде, по крайней мере, одного турбокомпрессора, например с мотор-генератором на его валу, при этом компрессор устройства наддува может быть подключен к компрессору газотурбинного двигателя, а турбина подключена к газовому каналу после системы утилизации тепла и сепарации конденсата за турбиной низкого давления газотурбинного двигателя, а за турбиной устройства наддува также выполнен сепаратор конденсата, перед которым может быть выполнен охладитель.
8. Энергетическая установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что между устройствами сжатия рабочего тела, например воздуха, например между компрессорами, и, или в газоходе, соединенном с портом подвода рабочего тела низкого давления (например воздуха), по крайней мере, одного парогазового каскадного обменника давлением, выполнено, по крайней мере, одно устройство отвода тепла (промежуточный охладитель), например интегрированное в систему генерации пара в парогенераторе, например в систему генерации пара нескольких давлений в котле-утилизаторе.
9. Энергетическая установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что, по крайней мере, одна камера сгорания и, по крайней мере, турбина высокого давления выделены в отдельный блок, на валу которого может быть выполнен электрогенератор, при этом турбина низкого давления газотурбинного двигателя может быть выполнена на валу компрессора.
10. Энергетическая установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что вал ротора парогазового каскадного обменника давлением подключен к приводу, например от газотурбинного или электрического двигателя, с возможностью регулирования оборотов ротора и, или ротор выполнен с возможностью самовращения, например посредством специальных сопел, выполненных в отдельных портах подвода рабочего тела в каналы ротора, например также с возможностью регулирования оборотов ротора, при этом корпус парогазового каскадного обменника давлением может быть выполнен герметичным.
11. Энергетическая установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что содержит устройство впрыска конденсата (воды) под давлением в воздушный канал, по крайней мере, перед одним парогазовым каскадным обменником давлением, при этом устройство впрыска конденсата (воды) может быть также выполнено в воздушном канале перед компрессором и, или перед ступенями компрессора, по крайней мере, перед компрессором газотурбинного двигателя, а впрыскиваемый конденсат (вода) может быть подключен к устройству впрыска конденсата через устройство подвода тепла, например в виде экономайзера котла-утилизатора и, или конденсатора пара и, или промежуточного теплообменника-охладителя.
12. Энергетическая установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что содержит, по крайней мере, один подвод водяного пара, с возможностью регулирования его расхода, по крайней мере, в одну камеру сгорания и, или в газовый тракт, по крайней мере, перед одной турбиной газотурбинного двигателя.
13. Энергетическая установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что содержит паровую или смешанную паровоздушную систему охлаждения, по крайней мере, высокотемпературной части газотурбинного двигателя, при этом паровоздушная система охлаждения может быть образована путем впрыска под давлением воды (конденсата) в тракт воздушного охлаждения газотурбинного двигателя.