ГАЗОТУРБОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ЗАМКНУТОГО ЦИКЛА
CLOSED-CYCLE GAS-TURBINE HYDRAULIC PLANT

Изобретение относится к области энергетики, в частности к газотурбогидравлическим установкам (ГТГУ), в которых в качестве рабочего тела для гидротурбины является водопаровая смесь.
Известна термогидротурбинная установка замкнутого цикла - SU 1183786 КЛ. F24/D 3|08. 07/10/1985, содержащая водогрейный котел, гидротурбину, циркуляционный насос, теплосъемник, электрогенератор, в которой рабочим телом для гидротурбины является вода, причем котел подключен к гидротурбине, соединенной с циркуляционным насосом, что образует замкнутый цикл.
Известна установка - US 3972195 КЛ F01 25/06. 03/08/1976, в которой рабочим телом для гидротурбины является водопаровая смесь и которую следует принять в качестве прототипа.
Недостатком известной установи является большой расход электроэнергии на собственные нужды.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение КПД, снижение расхода электроэнергии на собственные нужды и уменьшение нагрузки на экологию.
Указанная выше задача достигается путем организации замкнутого рабочего цикла за счет замены источника тепла для гидротурбины от водогрейного котла на источники от газотурбинных установок (ГТУ), как базовой, так и вспомогательной в качестве привода к циркуляционному насосу, причем установка содержит промежуточный догреватель воды от независимого источника тепла.
На чертеже представлена тепловая схема ГТГУ, содержащая компрессоры 1, 2, 3, 4, камеры сгорания 5, 6, 7, газовые турбины 8, 9, 10, гидромуфту 11, цилиндры гидротурбины 12, 13, промежуточный догреватель воды 14, воздухоподогреватель 15, дутьевой вентилятор 16, дымовую трубу 17, циркуляционный насос 18, охладители воздуха компрессоров 19, 20, подогреватели воды 21, 22, теплосъемник 23, электрогенератор 24, причем циркуляционный насос 18, охладители воздуха компрессоров 19, 20, подогреватели воды 21, 22, цилиндры гидротурбины 12, 13, промежуточный догреватель воды 14 образуют замкнутый цикл
Установка работает следующим образом
Изначально весь водяной контур заполняется химически очищенной водой, далее с пуском вспомогательной ГТУ включается в работу циркуляционный насос 18 (пусковые устройства, как базовой ГТУ, так и ГТУ насоса на схеме не показаны), причем страгивается ротор гидротурбины 12, 13 и электрогенератор 24, при этом запускается базовая ГТУ, причем турбокомпрессорная группа выполнена быстроходной, а вал гидротурбины и электрогенератора работают на 3000 об/мин, при этом мощность базовой ГТУ к гидротурбине и электрогенератору передается через гидромуфту 11.
При достижении оборотов вала гидротурбины и электрогенератора до 3000 об/мин электрогенератор 24 синхронизируется и включается в электросеть.
При полном прогреве оборудования установки форсируется мощность, причем включается в работу промежуточный догреватель воды 14.
С целью снижения потребляемой мощности компрессоров 1, 2, 3 в тепловую схему введены охладители воздуха компрессоров 19,20 с охлаждением водой от циркуляционного насоса 18, которая после охладителей воздуха компрессоров несколько нагретая поступает последовательно на подогреватели 21, 22 и затем на вход к цилиндру гидротурбины 12 с последующим ее ходом к цилиндру 13 через промежуточный догреватель воды 14.
Циркуляционная вода с задачей исключить гидроудары в гидротурбине, как на входе ее, так и на выходе проходит через сифоны.
Процесс парообразования в проточной части гидротурбины осуществляется каждый раз в ступенях ротора барабанного типа при расширении рабочего тела со снижением давления воды высокого давления при ее высокой температуре и теплоемкости (известный процесс), при этом соотношении фаз рабочего тела вода всегда превалирует над паровой фазой, причем на последних ступенях проточной части гидротурбины работает практически чистая вода со сниженной температурой, но еще с достаточно высокой скоростью, которую обеспечивает циркуляционный насос с приводом от ГТУ, причем выходная скорость воды используется в циркуляционном насосе, снижая его потребляемую мощность.
При этом вода после гидротурбины еще более охлаждается, смешиваясь с водой от теплосъемника 23, что надежно обеспечивает охлаждение воздуха компрессоров установки.
Таким образом предлагаемая установка при использовании ее в промышленности достигает поставленной цели при высоком ее КПД, сниженном расходе электроэнергии на собственные нужды и уменьшенной нагрузке на экологию.
Источник информации
1. П.Н.Шляхин, кн. Паровые и газовые турбины, «Энергия», Москва, 1974.