ЭНЕРГОУСТАНОВКА

Полезная модель относится к области энергетики, а именно к парогазовым энергоустановкам.
В настоящее время важными проблемами в создании и эксплуатации энергетических установок являются проблемы повышения их КПД и улучшения условий экологичности.
Известна паровая энергетическая установка (см. патент РФ №2144984 МПК F01C 1/16 по заявке №97122296/06 от 30.12.1997 г.), содержащая паровую машину, выходной вал которой связан с электрической машиной, систему управления.
Известна парогазовая установка, включающая газотурбинную установку с электрогенератором и источником пара (см. патент РФ №2142565, МПК F01K 23/10 по заявке №96108097 от 18.04.1996 г. - прототип).
Недостатком известных устройств является низкий КПД и недостаточная экологичность установок, что не позволяет использовать их в ограниченных и/или замкнутых пространствах.
Целью предлагаемой полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно повышение КПД установки и улучшение экологичности ее эксплуатации.
Указанная цель достигается тем, что в известной парогазовой установке, включающей газотурбинную установку с электрогенератором и источником пара, согласно полезной модели, источником пара является высокотемпературный парогазогенератор, например водородо-кислородный, а газотурбинная установка выполнена в виде турбонасосного агрегата, причем между парогазогенератором и турбонасосным агрегатом установлен пароперегреватель отработанного пара, вход которого связан паропроводом с выходом турбины турбонасосного агрегата или с внешним источником пара, причем паропровод снабжен хотя бы одним регулирующим устройством, например, дроссельной шайбой или вентилем, и запорным агрегатом, например, пневмоклапаном, причем пароперегреватель отработанного пара, выполнен в виде камеры испарения с тангенциальным завихрителем, а вход пароперегревателя отработанного пара соединен с выходом дополнительного компрессора, вал которого через редуктор кинематически связан с валами турбонасосного агрегата и/или электрогенератора. Кроме того, пароперегреватель отработанного пара, может быть выполнен в виде эжектора.
Указанная совокупность признаков проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что появляется возможность использовать в энергетической установке отработанный пар или пар от других автономных источников, который является либо побочным продуктом иных производств, либо продуктом естественных источников (например гейзеров), что повышает эффективность установки, ее КПД и снижает термические выбросы в атмосферу, уменьшая тем самым парниковый эффект и повышая экологичность технической системы.
Принципиальная схема установки показана на фиг.1, где:
1 - Парогазогенератор;
2 - Турбонасосный агрегат;
3 - Электрогенератор;
4 - Пароперегреватель отработанного пара;
5 - Паропровод;
6 - Паропровод внешнего источника пара;
7, 11, 13, 15 - Дроссельная шайба;
8, 12, 14, 16 - Пневмоклапан;
9 - Компрессор;
10 - Редуктор.
Парогазовая установка, содержит высокотемпературный парогазогенератор 1, турбонасосный агрегат 2 и электрогенератор 3. Между парогазогенератором 1 и турбонасосным агрегатом 2 установлен пароперегреватель отработанного пара 4, вход которого связан паропроводом 5 с выходом турбины турбонасосного агрегата 2, и с паропроводом внешнего источника пара 6, причем паропровод 5 снабжен дроссельными шайбами 7 и 13 и пневмоклапанами 8 и 14, а паропровод внешнего источника пара 6 снабжен дроссельными шайбами 11 и 15, пневмоклапанами 12 и 16.
Работа установки начинается с подачи компонентов топлива (кислорода и водорода) в парогазогенератор 1, где они сгорают с образованием высокотемпературного (~1300÷1400°С) водяного пара.
Обладая высокой энергетикой, высокотемпературный пар приводит в действие турбину турбонасосного агрегата 2 и кинематически связанный с ним электрогенератор 3.
Пароперегреватель отработанного пара 4 служит для перегрева части отработавшего на турбине пара и охлажденного в конденсаторе до температуры ~120÷270°С высокотемпературным паром от парогазогенератора 1 до температуры ~1000÷1100°С. После пароперегревателя отработанного пара 4 высокотемпературный пар подается на вход турбонасосного агрегата 2.
Так же пароперегреватель отработанного пара 4 может использоваться при перегреве пара, поступающего от внешних источников с температурой ~120÷270°С, высокотемпературным паром от парогазогенератора до температуры ~1000÷1100°С с аналогичной подачей паровой смеси на вход турбонасосного агрегата 2.
В пароперегревателе отработанного пара 4 пар, поступающий частично после отработки на турбине или от внешнего источника, получает дополнительную энергию от высокотемпературного пара, выходящего из парогазогенератора, причем затраты горючих компонентов на этот процесс оказываются существенно меньше, чем если бы такое же количества пара получать только за счет их сгорания, что повышает КПД устройства.
В случае, когда пароперегреватель отработанного пара 4 выполнен в виде камеры испарения с тангенциальным завихрителем, его вход соединен с выходом дополнительного компрессора 9, вал которого через редуктор 10 кинематически связан с валами турбонасосного агрегата 2 и электрогенератора 3. При этом часть отработанного пара по паропроводу 5 через компрессор 9, в котором происходит повышение давления пара до необходимого, поступает на вход пароперегревателя отработанного пара 4. Количество пара регулируется дроссельной шайбой 7. (Пневмоклапан 8 в данном случае открыт, а пневмоклапаны 12, 14 и 16 - закрыты).
При наличии внешнего источника пара, он по паропроводу 6 через дроссельную шайбу 11 поступает на вход компрессора 9, где его давление так же повышается до необходимого перед подачей в пароперегреватель отработанного пара 4. (Пневмоклапан 12 - открыт, а пневмоклапаны 8, 14 и 16 - закрыты).
В случае, когда пароперегреватель отработанного пара 4 выполнен в виде эжектора, часть отработанного пара по паропроводу 5 через дроссельную шайбу 13 поступает на его вход, минуя компрессор. (Пневмоклапан 14 в данном случае открыт, а пневмоклапаны 8, 12, и 16 - закрыты).
При наличии внешнего источника пара в последнем случае, он по паропроводу 6 через дроссельную шайбу 15, так же минуя компрессор, поступает на вход пароперегревателя отработанного пара 4. (Пневмоклапан 16 - открыт, а пневмоклапаны 8, 12 и 14 - закрыты).
Таким образом, благодаря использованию полезной модели повышается КПД установки, снижаются выбросы отработанного пара в атмосферу, уменьшая парниковый эффект и повышая экологичность.