Комбинированная газопаротурбинная установка

Изобретение касается комбинированной газопаротурбинной установки с парогенератором, по которому протекает отходящий газ из газовой турбины, для получения пара для паровой турбины в пароводяном замкнутом цикле.Известна комбинированная газопаротурбинная установка по авторскому свидетельству СССР М 1560733,Р 01 К 23/10,1990, которая содержит подсоединенный к выхлопу газовой турбины парогенератор,включенный в замкнутый пароводяной контур с паровой турбиной. Эта установка содержит подключенный к замкнутому контуру теплообменник, расположенный вне парогенератора, внутри которого размещены поверхности нагрева пароводяного контура,при этом теплообменник подсоединен к последнему параллельно одной из указанных поверхностей нагрева.Однако известная установка обладает более низким по сравнению с изобретенной коэффициентом полезного действия вследствие невозможности согласования полученного в парогенераторе количества тепла с общей нагрузкой установки.Так, при эксплуатации газопаротурбинной установки содержащееся в отходящем газе газовой турбины количество тепла используется для получения пара для паровой турбины. При этом пароводяной замкнутый цикл обычно охватывает две ступени давления, которые выполнены в виде экономайзера и перегревателя. Для того,чтобы преобразовать возможно большую долю количества тепла, содержащегося в отходящем газе газовой турбины, в парогенераторе обычно дополнительно предусмотрены промежуточный перегреватель для повторного перегрева пара,покидающего часть высокого давления паровой турбины, и конденсатный подогреватель для подогрева конденсированного пара из паровой турбины. При более высокой температуре отходящего газа,поступающего в парогенератор и при большом, имеющемся в распоряжении в пароводяном замкнутом цикле общем количестве воды, достигаются особеннонизкие температуры отходящего газа,покидающего парогенератор. Это означает,что в области полной нагрузки коэффициент полезного действия является особенно высоким. Это справедливо, в частности, также тогда, когда парогенератор эксплуатируется с дополнительной топочной камерой.При работе подобной установки, во всяком случае в различных состояниях эксплуатации, количество тепла, подаваемого в парогенератор, является различным. В частности, в области частичной нагрузки путем уменьшения температуры пламени в случае парогенератора с дополнительной топочной камерой или путем снижения мощности газовой турбины количество подаваемого в парогенератор тепла падает,если даже при этом массовый поток отходящих газов газовой турбины остается примерно постоянным. Обусловленное этим уменьшение получаемого количества пара имеет следствием сверхпропорциональное уменьшение имеющегося в распоряжении общего количества воды или потока питательной воды так, что температура покидающих парогенератор отходящих газов увеличивается. За счет этого коэффициент полезного действия установки в области частичной нагрузки является более низким,чем в области полной нагрузки так, что общий коэффициент полезного действия установки является ограниченным.Технический результат, обеспечиваемый изобретением, - достижение максимально высокого коэффициента полезного действия подобной установки во всех состояниях эксплуатации, в частности, также при работе на частичной нагрузке.Технический результат согласно изобретению обеспечивается тем, что частичное количество предварительно подогреваемой воды подогревают при том же самом высоком давлении вне парогенератора, это частичное количество устанавливают в зависимости от имеющегося в распоряжении общего количества воды и подмешивают к подогретой в парогенераторе воде. Таким образом, в парогенераторе создается резервуар тепла с примернопостоянным для всех состояний эксплуатации количеством тепла. Количеством тепла или тепловой мощностью, имеющимся в этом резервуаре, испаряют в парогенераторе следующее частичное количество воды при низком давлении и подмешивают к пару низкого давления, поступающему к части низкого давления паровой турбины. Тем самым, независимо от области нагрузки или от состояния эксплуатации установки,получается дополнительный пар для паровой турбины.Регулируемое количество тепла предварительно подогревают путем косвенного теплообмена с паром из паровой турбины. Это позволяет произвести подогрев регулируемого частичного количества до температуры, соответствующей температуре воды, предварительно подогретой в парогенераторе.Комбинированная газопаротурбиная установка, реализующая вышеуказанные процессы, содержит парогенератор, по которому протекает отходящий газ из газовой турбины с, по меньшей мере, одним включенным в пароводяной замкнутый цикл паровой турбины экономайзером и включенным за экономайзером нагревательным устройством высокого давления. Пароводяной замкнутый цикл содержит подключенный параллельно экономайзеру вне парогенератора частичный контур, пропускная способность которого является регулируемой. В парогенераторе в области экономайзера расположен теплообменник для отвода полезного тепла. При этом теплообменник является, предпочтительно,нагревательным устройством низкого давления, которое расположено в направлении потока отходящего газа за нагревательным устройством высокого давления в парогенераторе, и включено параллельно последовательному соединению экономайзера и нагревательного устройства высокого давления.Согласно изобретению пропускная способность частичного контура является регулируемой в зависимости от количества тепла, подведенного к парогенератору. Спомощью этого регулирования пропускная способность уменьшается в той степени, в которой снижается в результате уменьшения паропроизводительности общее, имеющееся в распоряжении, количество воды. При этом имеющийся в распоряжении диапазон регулирования должен быть рассчитан на предельный случай, например, на пропускную способность в области частичной нагрузки,равную нулю. Для установки пропускной способности в частичный контур включен регулируемый вентиль.Для согласования температур воды,подогреваемой в частичном контуре и в расположенном в парогенераторе экономайзере, в частичный контур включен теплообменник, через который протекает регулируемое количество пара.Расположенный в парогенераторе экономайзер может быть выполнен двухступенчатым. В этом случае частичный контур предпочтительно со стороны выхода подключать к входу второй ступени экономайзера.Для того, чтобы обеспечить дополнительное охлаждение отходящих газов, в парогенераторе в направлении протекания отходящих газов за устройством предварительного нагрева расположены нагревательные плоскости, которые со стороны выхода подключены к экономайзеру и к частичному контуру.Достигаемые изобретением преимущества состоят, в частности, в том, что в результате дополнительного, включенного в замкнутый пароводяной цикл паровой турбины, частиного контура, пропускная,способность которого является регулируемой,в парогенераторе создается резервуар тепла,который позволяет независимо от состояния эксплуатации установки, с одной стороны,получить дополнительную паропроизводительность и, с другой стороны, во всех областях нагрузки - снижение температуры покидающих парогенератор отходящих газов до низкого значения, достигаемого в области полной нагрузки. Таким образом, достигается высокий общий коэффициент полезного действия установки.Для более подробного пояснения изобретения описывается пример выполнения установки с помощью чертежа,при этом на фиг.1 показано схематическое расположение и включение частичного контура, согласно изобретению, в замкнутый пароводяной цикл паровой турбины комбинированной газопаротурбинной установки.Комбинированная газопаротурбинная установка согласно приведенной схеме содержит газотурбинную установку 1 а и паротурбинную установку 1 Ь. Газотурбинная установка 1 а содержит газовую турбину 2 с подсоединенным воздушным компрессором 3 и генератором 4, атакже включенную перед газовой турбиной топочную камеру 5, к которой подключен трубопровод свежего воздуха 6 воздушного компрессора 3.Паротурбинная установка 1 Ь включает паровую турбину 10 с подсоединенным генератором 11 в составе замкнутого пароводяного контура 12 с конденсатором 13 и включенным за конденсатором 13 резервуаром питательной воды 14, а также парогенератор 15.Для подвода отходящих газов из газовой турбины 2 в парогенератор 15 к входу 15 а парогенератора 15 подключен трубопровод отходящих газов 9. Отходящий газ покидает парогенератор 15 через его выход 15 в в направлении трубы для отвода газов (на чертеже не показано).В парогенераторе 15 установлены конденсатныи подогреватель или нагревательные поверхности 20, нагревательное устройство низкого давления 21, две включенные друг за другом ступени экономайзера 22 и 23, нагревательное устройство высокого давления 24 и промежуточный перегреватель 25.Конденсатный подогреватель 20 подключен со стороны входа через трубопровод 30, в который включен конденсатный насос 31, к конденсатору 13, а со стороны выхода через трубопровод 32 - к резервуару питательной воды 14.Ступень 22 экономайзера со стороны входа через трубопровод 33, в которыйвключен вентиль 34, подключена к насосу высокого давления 35, который соединен с резервуаром питательной воды 14. Включенная за ступенью 22 вторая ступень 23 экономайзера подключена со стороны выхода через первую частичную ветвь 36 к резервуару пароводяной смеси 37 нагревательного устройства высокого давления 24. Ступень 23, кроме того, через другую частичную ветвь 38, в которую включен угловой вентиль 39, подключена к сепаратору пароводяной смеси 40.Нагревательное устройство высокого давления 34 включает испаритель 45, который через обходной трубопровод 46 подключен к резервуару пароводяной смеси 37. В обходной трубопровод 46 включен насос 47. Нагревательное устройство высокого давления 24 содержит также перегреватель 48, который со стороны входа подключен к резервуару пароводяной смеси 37, а со стороны выхода через трубопровод свежего пара 49 подключен к части высокого давления 10 а паровой турбины 10. Часть высокого давления 10 а паровой турбины 10 подключена со стороны выхода через паропровод 50 к промежуточному перегревателю 25 и к сепаратору пароводяной смеси 40.Промежуточный перегреватель 25 подключен со стороны выхода через паропровод 51 к части среднего давления 10 Ь паровой турбины. За частью среднего давления 10 Ь подключена часть низкого давления 10 с паровой турбины 10. Части 10 а,10 в и 10 с паровой турбины 10 приводят в действие через общий вал 52 генератора 11. Нагревательное устройство низкого давления 21 содержит испаритель 60, который через обходной трубопровод 61 с насосом 62 подключен к резервуару пароводяной смеси 3. Нагревательное устройство низкого давления 21 содержит также перегреватель 64, который со стороны входа через паропровод 65 подключен к резервуару пароводяной смеси 63 и к сепаратору пароводяной смеси 86.Перегреватель 64 подключен со стороны выхода через паропровод 67 к части низкого давления 10 с паровой турбины 10. Резервуарпароводяной смеси 63 подключен через трубопровод 66 к резервуару питательной воды 14. В трубопровод 66 включен насос низкого давления 68.Замкнутый пароводяной контур 12 паровой турбины 10 содержит находящийся вне парогенератора 15 частичный контур 70,который подключен параллельно расположенной в парогенераторе 15 ступени 22 экономайзера. Частичный контур 70 со стороны входа через насос высокого давления 35 подключен к резервуару питательной воды 14, а со стороны выхода - к контуру 12 в области между ступенями 22 и 23 экономайзера. В частичный контур 70 включен теплообменник 71, который через паропровод 72 соединен с частью низкого давления 10 с паровой турбины 10 и через водопровод 73 подключен к резервуару питательной воды 14. В частичный контур 70 включен регулировочный вентиль 74, к которому по сигнальной линии 75 может подводиться управляющий сигнал.При эксплуатации установки 1 к топочной камере 5 по подводящему трубопроводу 7 подают уголь. Уголь сжигают со сжатым свежим воздухом, поступающим из воздушного компрессора 3. Возникающий при сжигании горячий дымовой газ по трубопроводу дымового газа 8 направляют в газовую турбину 2. Там он расширяется и при этом приводит в действие газовую турбину 2. Она в свою очередь приводит в действие воздушный компрессор 3 и генератор 4. Выходящие из газовой турбины горячие отходящие газы через трубопровод 9 отходящего газа вводят в парогенератор 15 и там используют для получения пара.Поступающий из части низкого давления 10 с паровой турбины 10 пар подводят через паропровод 80 к конденсатору 13, где конденсируют. Конденсат перекачивают насосом 31 в конденсатный подогреватель 20, где подогревают. Подогретый конденсат течет из конденсатного подогревателя 20 по трубопроводу 32 в резервуар питательной воды 14.Питательная вода из резервуара питательной воды 14 подается насосом 35как в ступень 22 экономайзера, так и в частичный контур 70. При этом протекающее через ступень 22 частичное количество воды устанавливается вентилем 34. Протекающее через частичный контур 70 частичное или пропускное количество питательной воды регулируют регулировочным вентилем 74 и подмешивают кпитательной воде, подогретой в ступени 22. При этом протекающее в частичном контуре 70 частичное количество питательной воды подогревают за счет косвенного теплообмена с паром из части низкого давления 10 с паровой турбины 10 до температуры, соответствующей температуре частичного количества питательной воды,протекающей через ступень 22 экономайзера.Подогретая питательная вода протекает через вторую ступень 25 экономайзера и по трубопроводу 36 направляется к резервуару 37 пароводяной смеси нагревательного устройства 24 высокого давления. Затем собранная в резервуаре 37 пароводяной смеси подогретая питательная вода протекает через нагреваемый горячий отходящим газом испаритель 45 и при этом испаряется. Отделенный в резервуаре пароводяной смеси 37 пар подают через нагреваемый горячим отходящим газом перегреватель 48 и подводят по трубопроводу свежего пара 49 в перегретом состоянии при давлении порядка 110 бар к части высокого давления 10 а паровой турбины 10. Расширившийся в части высокого давления 10 а пар протекает при давлении порядка 30 бар через промежуточный перегреватель 25 и в заключение расширяется в части среднего давления 10 с паровой турбины 10 до давления порядка 3 бар. Часть пара, расширившегося в части высокого давления 10 а, протекает через паропровод 50 в качестве, так называемого, влажного пара к сепаратору 40 пароводяной смеси, где пар,находящийся под давлением порядка 30 бар,отделяют от воды. Вода направляется по трубопроводу 8 1, в который включен вентиль 82, в сепаратор пароводяной смеси 86. Давление в сепараторе 86 пароводяной смеси составляет порядка 3 бар, в связи с чем вода,протекающая по трубопроводу 81, сразу испаряется. Отделенную в сепараторе паро