Результат интеллектуальной деятельности: Парогазовая установка электростанции

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях.

Известен аналог - парогазовая установка электростанции (см. патент РФ №2453712, БИ №17, 2012), содержащая газотурбинную установку, состоящую из газовой турбины, турбокомпрессора, камеры сгорания и электрогенератора, котел-утилизатор, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины с конденсатором, электрического генератора и питательного насоса, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины и сливной напорный трубопровод к градирне, состоящей из вытяжной башни и водосборного бассейна, газораспределительное устройство, установленное в вытяжной башне градирни. Данный аналог принят за прототип.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известной парогазовой установки электростанции, принятой за прототип, относится то, что известная парогазовая установка электростанции обладает пониженной надежностью, так как при отрицательных температурах окружающей среды на выходе из вытяжной башни градирни теплые влажные газы (смесь уходящих продуктов сгорания с влажным воздухом), взаимодействуя с ее холодными стенками охлаждаются ниже точки росы, при этом находящиеся в газах пары воды конденсируются, конденсат намерзает на стенках вытяжной башни градирни, образуются глыбы льда. При положительных температурах окружающей среды глыбы льда отделяются от стенок вытяжной башни, падают с высоты и разрушают все элементы градирни, что снижает надежность парогазовой установки электростанции.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Для повышения надежности парогазовой установки электростанции предлагается в верхней части вытяжной башни градирни по ее периметру установить воздухораспределительное устройство, состоящее из кольцевого коллектора переменного поперечного сечения, снабженного сужающими соплами прямоугольной формы, направленными вверх параллельно стенке вытяжной башни и соединить его воздухопроводом с нагреваемым трактом рекуперативного теплообменника, греющий тракт которого подключить к сливному напорному трубопроводу к градирне. Посредством воздухораспределительного устройства в верхнюю часть вытяжной башни градирни по ее периметру вентилятором настилающими струями следует подавать дополнительный поток подогретого в рекуперативном теплообменнике сухого атмосферного воздуха. Подача в верхнюю часть вытяжной башни градирни по ее периметру настилающими струями дополнительного потока подогретого сухого атмосферного воздуха позволяет отделить поток теплых и влажных газов от холодной стенки, исключить ее обледенение и, тем самым, повысить надежность парогазовой установки электростанции.

Технический результат - повышение надежности парогазовой установки электростанции.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известная парогазовая установка электростанции, содержащит газотурбинную установку, состоящую из газовой турбины, турбокомпрессора, камеры сгорания и электрогенератора, котел-утилизатор, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины с конденсатором, электрического генератора и питательного насоса, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины и сливной напорный трубопровод к градирне, состоящей из вытяжной башни и водосборного бассейна, трубопровод, соединяющий котел-утилизатор с газораспределительным устройством, установленным в вытяжной башне градирни, особенность парогазовой установки электростанции заключается в том, что парогазовая установка электростанции дополнительно снабжена воздухопроводом, соединяющим нагреваемый тракт рекуперативного теплообменника с воздухораспределительным устройством, установленным в верхней части вытяжной башни градирни по ее периметру и состоящим из кольцевого коллектора переменного поперечного сечения, снабженного сужающими соплами прямоугольной формы, направленными вверх параллельно стенке вытяжной башни, для подачи вентилятором по периметру верхней части стенки вытяжной башни настилающими струями дополнительного потока подогретого в рекуперативном теплообменнике сухого атмосферного воздуха, при этом осуществляется отделение теплых и влажных газов, движущихся в вытяжной башне, от холодной стенки, что исключает ее обледенение.

На чертежах представлено: на фигуре 1 изображена схема парогазовой установки электростанции; на фигуре 2 - сечение А-А на фигуре 1.

Парогазовая установка электростанции содержит газотурбинную установку, состоящую из газовой турбины 1, турбокомпрессора 2, камеры сгорания 3 и электрогенератора 4, котел-утилизатор 5, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины 6 с конденсатором 7, электрического генератора 8 и питательного насоса 9, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос 10, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины 11 и сливной напорный трубопровод 12 к градирне, состоящей из вытяжной башни 13 и водосборного бассейна 14, трубопровод 15, соединяющий котел-утилизатор 5 с газораспределительным устройством 16, установленным в вытяжной башне 13, рекуперативный теплообменник 17, присоединенный по греющему тракту к сливному напорному трубопроводу 12 к градирне, вентилятор 18, воздухопровод 19, соединяющий нагревательный тракт рекуперативного теплообменника 17 с воздухораспределительным устройством, установленным в верхней части вытяжной башни 13 по ее периметру и состоящим из кольцевого коллектора 20 переменного поперечного сечения, снабженного сужающими соплами 21 прямоугольной формы, направленными вверх параллельно стенке вытяжной башни 13 градирни.

Парогазовая установка электростанции работает следующим образом.

Сжатый в турбокомпрессоре 2 атмосферный воздух подается в камеру сгорания 3 для осуществления процесса горения топлива, при этом часть сжатого воздуха предназначена для охлаждения продуктов сгорания топлива. В результате сгорания топлива и смешения продуктов сгорания с избыточным воздухом образуется газовоздушная смесь, которая поступает в газовую турбину 1. В газовой турбине 1 совершается полезная работа газотурбинного цикла, которая затрачивается на привод турбокомпрессора 2 и электрогенератора 4. Отработавшая в газовой турбине 1 газовоздушная смесь поступает в котел-утилизатор 5, где генерируется пар высоких параметров, который направляется в паровую турбину 6, а уходящие газы из котла-утилизатора 5 по трубопроводу 15 подаются в газораспределительное устройство 16, установленное в вытяжной башне 13 градирни.

В паровой турбине 6 в процессе расширения пара совершается полезная работа паротурбинного цикла, затрачиваемая на привод электрического генератора 8. Отработавший в паровой турбине 6 пар поступает в конденсатор 7, где конденсируется за счет теплообмена с циркуляционной водой, подаваемой циркуляционным насосом 10 по напорному трубопроводу 11 из водосборного бассейна 14 градирни, при этом циркуляционная вода подогревается. Подогретая в конденсаторе 7 циркуляционная вода по сливному напорному трубопроводу 12 подается в рекуперативный теплообменник 17, где частично охлаждается и подается в вытяжную башню 13 градирни, где дополнительно охлаждается холодным атмосферным воздухом в процессе тепло- и массообмена при непосредственном контакте с ним и стекает в водосборный бассейн 14, при этом атмосферный воздух подогревается и насыщается водяными парами. Конденсат отработавшего в турбине 6 пара питательным насосом 9 направляется в котел-утилизатор 5. Уходящие газы после котла-утилизатора 5 подаются в газораспределительное устройство 16, установленное в вытяжной башне 13 градирни. Посредством газораспределительного устройства 16 уходящие газы равномерно перемешиваются с движущимся в вытяжной башне 13 градирни подогретым и увлажненным в процессе тепло- и массообмена при непосредственном контакте с водой атмосферным воздухом и вместе с ним отводятся в атмосферу и рассеиваются в ней. При отрицательных температурах окружающей среды на выходе из вытяжной башни 13 градирни теплые влажные газы (смесь уходящих продуктов сгорания с влажным воздухом), взаимодействуя с ее холодными стенками охлаждаются ниже точки росы, при этом находящиеся в газах пары воды конденсируются, конденсат намерзает на стенках вытяжной башни 13 градирни, образуются глыбы льда. При положительных температурах окружающей среды глыбы льда отделяются от стенок вытяжной башни 13, падают с высоты и разрушают все элементы градирни, что снижает надежность парогазовой установки электростанции.

Для предотвращения обледенения в верхнюю часть вытяжной башни 13 градирни по воздухопроводу 19 посредством воздухораспределительного устройства 20 через прямоугольной формы сужающие сопла 21, направленные вверх параллельно стенке вытяжной башни, вентилятором 18 по периметру верхней части стенок вытяжной башни 13 настилающими струями подается дополнительный поток подогретого в рекуперативном теплообменнике 17 сухого атмосферного воздуха. Поток подогретого сухого атмосферного воздуха отделяет поток теплых влажных газов от холодной стенки и исключает ее обледенение, что повышает надежность парогазовой установки электростанции.

Таким образом, в заявленном решении в верхнюю часть вытяжной башни градирни по ее периметру посредством воздухораспределительного устройства, состоящего из кольцевого коллектора переменного поперечного сечения, снабженного сужающими соплами прямоугольной формы, направленными вверх параллельно стенке вытяжной башни градирни настилающими струями подается дополнительный поток подогретого в рекуперативном теплообменнике сухого атмосферного воздуха, что позволяет отделить поток теплых и влажных газов от холодной стенки, исключить ее обледенение и, тем самым, повысить надежность парогазовой установки электростанции.