ПАРОГАЗОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
STEAM-GAS POWER PLANT

Изобретение относится к области энергетики, в частности к парогазовым энергетическим установкам.
Наиболее эффективным способом использования природного газа для производства тепловой и электрической энергии является применение парогазовой технологии.
Известна парогазотурбинная установка (ПГУ), в состав которой входят газотурбинная установка (ГТУ), состоящая из компрессора, камеры сгорания, газовой турбины, котел-утилизатор, паротурбинная установка, конденсатор, конденсатный насос, регенеративные подогреватели, деаэратор, питательный насос (Каландин А.А., Толмачев В.В., Гольдберг Л. Комбинированные парогазовые установки. / СПб.: СПб институт машиностроения; Ред. И.А.Богов и др. - СПб.: СПб ин-т машиностроения, 2003. - 106 с - прототип).
ПГУ работает следующим образом.
В камеру сгорания компрессором подается воздух и из системы подготовки топлива - природный газ. Затем газовоздушная смесь из камеры сгорания поступает в газовую турбину, приводя ее в работу. После газовой турбины выхлопные газы подаются в котел-утилизатор, где за счет теплоты поступивших газов вырабатывается пар, используемый для работы паровой турбины. Из паровой турбины пар поступает в конденсатор, где охлаждается циркуляционной водой. После конденсатора конденсат конденсатным насосом подается через регенеративные подогреватели в деаэратор и затем из деаэратора питательным насосом обратно в котел-утилизатор.
Мощность, вырабатываемая газовой турбиной, расходуется на привод компрессора и генератора, подключенного к ГТУ. На привод компрессора расходуется более 50% мощности, развиваемой газовой турбиной, остальная мощность - на привод генератора.
Так, для газотурбинной установки ГТЗ-65 (Лебедев А.С., Симин И.О., Петреня Ю.К., Михайлов В.Е. Проект энергетической газотурбинной установки ГТЭ-65 // Теплоэнергетика. - 2008. - №1. - С.46-51) мощность, вырабатываемая газовой турбиной, составляет 133,9 МВт, а на привод компрессора расходуется 70,3 МВт. С учетом потерь мощность на клеммах генератора 61,5 МВт.
Задачей настоящего технического решения является повышение кпд парогазовой энергетической установки в целом и надежность при уменьшении ее массогабаритных характеристик.
Технический результат достигается тем, что парогазотурбинная энергетическая установка, включающая камеру сгорания, газовую турбину, котел-утилизатор и паротурбинную установку, конденсатор, конденсатный насос, систему регенеративных подогревателей, деаэратор, питательный насос, снабжена эжектором для подачи наружного воздуха, соединенным трубопроводами с камерой сгорания, с отбором пара паровой турбины и с трубопроводом отработанного тепла перед системой регенеративных подогревателей, и пусковым компрессором с электродвигателем, соединенным трубопроводом с камерой сгорания.
На чертеже представлена принципиальная схема ПГУ.
Парогазовая энергетическая установка включает эжектор 1 для подачи наружного воздуха, соединенный трубопроводом с камерой сгорания 2, к которой подсоединен пусковой компрессор 3 с электродвигателем 4, газовую турбину 5 с электрогенератором 6, котел-утилизатор 7, паротурбинную установку (ПТУ) 8 с электрогенератором 9, конденсатор 10 с конденсатным насосом 11, систему регенеративных подогревателей 12, деаэратор 13, питательный насос 14.
Парогазовая энергетическая установка работает следующим образом.
При запуске ПГУ в работу в камеру сгорания 2 одновременно подаются природный газ из системы подготовки топлива и наружный воздух, сжимаемый пусковым компрессором 3, приводимым в движение электродвигателем 4. Из камеры сгорания 2 газовоздушная смесь с температурой около 1400°С поступает в газовую турбину 5, где совершает полезную работу, идущую на привод электрогенератора 6, и далее - в котел-утилизатор 7, в котором вырабатывается перегретый пар, поступающий в ПТУ 8, где совершаемая турбиной полезная работа идет на привод генератора 9. После ПТУ 8 отработанный пар конденсируется в конденсаторе 10 и конденсатным насосом 11 через систему регенеративных подогревателей 12 подается в деаэратор 13 и затем питательным насосом 14 в котел-утилизатор 7. После ввода в работу ПТУ 8 на эжектор 1 из отборов ПТУ 8 подают пар и воздух, т.е. вводится в работу эжектор 1, и далее подача воздуха в камеру сгорания 2 осуществляется эжектором, при этом пусковой компрессор 3 с электродвигателем 4 выводятся из работы. Кроме того, пусковой компрессор является резервным, если предусматривается раздельная работа ГТУ и ПТУ.
Учитывая, что оптимальный диапазон скорости вращения ротора для газовых турбин составляют от 5000 до 16000 об/мин, в данной ПТУ используется турбина на 15000 об/мин с электрогенератором 6 на 15000 об/мин без редуктора с частотой напряжения статора 750 Гц. Это снижает массу активных частей генератора в 12 раз, а общий вес установки в 10 раз.