СПОСОБ РАБОТЫ ПАРОГАЗОВОЙ ОДНОМОДУЛЬНОЙ МИНИТЭЦ НА БАЗЕ МАЛОГАБАРИТНОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ПАРОГЕНЕРАТОРА
PROCEDURE FOR OPERATION OF STEAM-GAS ONE-MODULE MINI-HEAT STATION ON BASE OF COMPACT CYLINDER STEAM GENERATOR

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано на мобильных миниТЭЦ.
Известен способ получения пара в котле с агрегатом наддува, заключающийся в получении продуктов сгорания путем сжигания топлива в горелочном устройстве с последующим их охлаждением в первой по ходу газа части газохода при передаче тепла через теплообменную поверхность нагреваемой среде, расширении продуктов сгорания в турбине привода компрессора, сжимающего воздух для подачи в горелочное устройство, и дополнительном охлаждении продуктов сгорания во второй по ходу газов части газохода при передаче их низкопотенциального тепла через теплообменную поверхность нагреваемой среде, причем продукты сгорания охлаждают в первой части газохода до 850-970 К, а перепады давлений между входом и выходом первой части газохода и входом и выходом его второй части в сумме поддерживают в диапазоне 0.01-0.06 МПа, а воздух сжимают до давления 0.16-0.35 МПа (см. патент RU № 2056584, кл. F22В 1/24, 20.03.1996).
Однако при реализации данного способа работы достигнуты сравнительно невысокие весогабаритные характеристики парового котла, что сужает его область использования.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ запуска и работы малогабаритного цилиндрического парогенератора, включающий подачу продуктов сгорания в газоход, охлаждение их в нем и последующую подачу в турбину, привод от последней компрессора, подачу из турбины продуктов сгорания в канал, образованный внешней поверхностью обечайки и внутренней поверхностью цилиндра парогенератора и последовательно во все остальные участки газохода для отдачи тепла стенкам парогенерирующих цилиндров второй части газохода с последующим выводом их из котла (см. патент RU № 2121622, кл. F22B 1/24, 10.11.1998).
Недостатком данного способа работы является то, что в начальный момент запуска установка (металл, теплоноситель) холодная и, если произвести каким-либо способом стартовую раскрутку турбокомпрессора, то при начальном расходе воздуха, поступающего в камеру сгорания, образующиеся продукты сгорания подходят к турбокомпрессору с низкой температурой из-за их малого количества и интенсивного теплообмена на пути движения продуктов сгорания. Тем самым оказывается, что турбине затруднительно раскрутить компрессор до номинальных оборотов, чтобы тот смог обеспечить необходимые для стабильной работы установки степень сжатия воздуха, расход и температуру продуктов сгорания за ограниченный период времени, в течение которого способен обычно действовать источник (например, баллонный) начальной раскрутки турбокомпрессора (как правило, максимум несколько минут). Следствием является прекращение работы установки до выхода на заданный режим.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение и технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключаются в повышении эффективности работы парогазовой одномодульной миниТЭЦ.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ работы одномодульной миниТЭЦ на базе малогабаритного цилиндрического парогенератора с камерой сгорания (КС), турбокомпрессором (ТК) и электрогенератором заключается в том, что устанавливают пусковую КС и на режимах от 10 до 70% тепловой мощности миниТЭЦ одновременно задействуют две КС - основную, подающую продукты сгорания в парогенерирующие цилиндры, и пусковую, подающую продукты сгорания непосредственно на турбину турбокомпрессора, причем выход на режим частичной нагрузки осуществляют как непосредственно при запуске установки путем остановки процесса перераспределения воздуха и топлива между камерами сгорания, так и переходом с номинального режима по следующему алгоритму: с помощью трехходового крана часть воздуха забирают из основной КС и подают в пусковую КС, затем в пусковую КС подают топливо, с возможностью смешения топлива с воздухом и образования горючей смеси, включают систему зажигания и производят поджиг топливной смеси, после чего с помощью трехходового крана производят дальнейшее перераспределение воздуха от компрессора ТК в сторону увеличения подачи воздуха в пусковую КС и уменьшения подачи воздуха в основную КС, при этом подачу топлива в пусковую КС увеличивают, а в основную КС - уменьшают, при достижении необходимой тепловой мощности установки процесс останавливают и продолжают устойчивую эксплуатацию в частичном режиме на двух камерах сгорания.
На чертеже схематически представлена одномодульная миниТЭЦ на базе малогабаритного цилиндрического парогенератора с КС, ТК и электрогенератором.
Одномодульная миниТЭЦ содержит малогабаритный цилиндрический парогенератор 1 с камерой сгорания 2, турбокомпрессором 3 и электрогенератором 4, пусковую камеру сгорания 5 и подключенный к ТК 3 посредством воздуховода 6 баллон 7 со сжатым воздухом.
Изобретение функционирует следующим образом.
На режимах от 10 до 70% тепловой мощности миниТЭЦ одновременно задействуют две КС - основную 2, подающую продукты сгорания в парогенерирующие цилиндры (центральный газоход 10, коаксиальный газоход 11) и пусковую КС 5, подающую продукты сгорания непосредственно на турбину 9 ТК 3, причем выход на режим частичной нагрузки осуществляют как непосредственно при запуске установки (миниТЭЦ), путем остановки процесса перераспределения воздуха и топлива между камерами сгорания 2 и 5, так и переходом с номинального режима по следующему алгоритму: с помощью трехходового крана (не показан на чертеже) часть воздуха забирают из основной КС 2 и подают в пусковую КС 5. Затем в пусковую КС 5 подают топливо, с возможностью смешения топлива с воздухом и образования горючей смеси. Включают систему зажигания и производят поджиг топливной смеси. После этого с помощью трехходового крана производят дальнейшее перераспределение воздуха от компрессора 8 ТК 3 в сторону увеличения подачи воздуха в пусковую КС 5 и уменьшения подачи воздуха в основную КС 2. При этом подачу топлива в пусковую КС 5 увеличивают, а в основную КС 2 - уменьшают. При достижении необходимой тепловой мощности установки процесс останавливают и продолжают устойчивую эксплуатацию в частичном режиме на двух камерах сгорания 2 и 5.
Настоящее изобретение может найти применение в энергомашиностроении при создании одномодульных миниТЭЦ с единичной тепловой мощностью, предпочтительно, в интервале 0.5-5.0 МВт при давлении пара от 0.5 до 18 МПа и паропроизводительностью от 1.0 до 10 т/ч.