способ получения тепловой и электрической энергии
Классы МПК: | F02C6/18 использование отработанного тепла газотурбинных установок вне их, например газотурбинные теплофикационные установки |
Автор(ы): | Ананенков А.Г., Салихов З.С., Ставкин Г.П., Романов Н.Я., Кукаренко В.А., Саркисов С.Р., Шумаев А.П., Яковлев В.А. |
Патентообладатель(и): | Предприятие по добыче газа "Ямбурггаздобыча", Машиностроительное конструкторское бюро "Гранит" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-05-26 публикация патента:
20.12.1998 |
Способ получения тепловой и электрической энергии относится к теплоэнергетике, в частности к процессам получения тепловой и электрической энергии в газотурбинных силовых установках. Способ получения тепловой и электрической энергии включает подачу в камеру сгорания природного газа и воздуха при помощи компрессора, приводимого во вращение турбиной, и снятие электрической энергии с привода силовой турбины. Отходящая от силовой турбины смесь выхлопных газов поступает в межтрубное пространство котла-утилизатора с последующим отводом полученного тепла водой. Температуру пароводяной смеси после котла-утилизатора поддерживают постоянно равной 80-150oС путем поворота направляющих аппаратов компрессора. Такое осуществление способа повышает надежность и эффективность работы газотурбинной силовой установки. 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
Способ получения тепловой и электрической энергии, включающий подачу в камеру сгорания природного газа и воздуха при помощи компрессора, приводимого во вращение турбиной, подаче отходящей от силовой турбины смеси выхлопных газов в межтрубное пространство котла-утилизатора с последующим отводом полученного тепла водой, поддержание температуры пароводяной смеси после котла-утилизатора, постоянно равной 80 - 150oC, и снятие электрической энергии с привода силовой турбины, отличающийся тем, что поддержание температуры пароводяной смеси после котла-утилизатора постоянно равной 80 - 150oC осуществляют путем поворота направляющих аппаратов компрессора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к комбинированным процессам получения тепловой и электрической энергии в газотурбинных силовых установках, и может найти применение в газовой промышленности при создании передвижных тепло- и электростанций. Известна газотурбинная силовая установка, состоящая из компрессора, камеры сгорания топлива и газовой турбины, оборудованной электрогенератором. Газотурбинная установка предусматривает комбинированное получение тепловой и электрической энергии, включающее подачу в камеру сгорания природного газа при помощи компрессора, приводимого во вращение турбиной, и снятие электрической энергии с привода силовой турбины (заявка РФ N 94022027 A1, кл. F 02 C 3/30, опубл. 1996)Основным недостатком этого способа является недостаточный ресурс его работы при климатических условиях с большим сезонным колебанием температур. Известен способ получения тепловой и электрической энергии, включающий подачу в камеру сгорания природного газа и воздуха при помощи компрессора, приводимого во вращение турбиной, подачу отходящей от силовой турбины смеси выхлопных газов в межтрубное пространство котла-утилизатора с последующим отводом полученного тепла водой, поддержание температуры пароводяной смеси после котла-утилизатора постоянно равной 80-150oC и снятие электрической энергии с привода силовой турбины (патент РФ N 2013616 C1, кл. F 02 C 6/00, опубл. 1994)
Основным недостатком способа также является недостаточный ресурс его работы при климатических условиях с большим сезонным колебанием температур. Это возникает из невозможности быстрого увеличения выхода тепловой энергии для компенсации перепада температур. Техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемого способа, является повышение надежности способа при работе в климатических условиях с большим сезонным колебанием температур. Вышеуказанный технический результат достигается способом получения тепловой и электрической энергии в газотурбинной силовой установке, включающим подачу в камеру сгорания природного газа и воздуха при помощи компрессора, приводимого во вращение турбиной, и снятие электрической энергии с привода силовой турбины, в котором отходящая от силовой турбины смесь выхлопных газов поступает в межтрубное пространство котла-утилизатора с последующим отводом полученного тепла водой, при этом температуру пароводяной смеси после котла-утилизатора поддерживают равной 80-150oC. При этом температуру пароводяной смеси после котла-утилизатора поддерживают равной 80-150oC путем поворота направляющих аппаратов компрессора. Предлагаемый комбинированный способ получения тепловой и электрической энергии реализуется в передвижной газотурбинной электростанции, вырабатывающей одновременно тепловую и электрическую энергию. При осуществлении способа по мере снижения температуры наружного воздуха до минимум 10-15oC и связанного с этим роста нагрузок происходит увеличение вырабатываемой электрической мощности на 11,8% и тепловой - на 2% по сравнению с расчетным режимом. При понижении температуры окружающего воздуха до минус 40oC происходит увеличение вырабатываемой электрической мощности на 25%, а тепловой - на 2%. Основные технические параметры способа представлены в таблице. Подача отходящих от силовой турбины смеси выхлопных газов в межтрубное пространство котла-утилизатора позволяет обеспечить съем тепла через пароводяную смесь. Постоянное поддержание температуры пароводяной смеси после котла-утилизатора на уровне 80-150oC обусловлено возможностью поворота направляющих аппаратов компрессора на угол 5-55o по определенной закономерности и обеспечивает компенсацию тепловых нагрузок в большом диапазоне перепада температур внешней среды. Способ реализуется следующим образом. Пример. Исходный атмосферный воздух с расходом около 100 кг/с поступает на всас компрессора, приводимого во вращение газовой турбиной. В компрессоре воздух сжимается до 15 атм и подается в камеру сгорания вместе с топливом - природным газом, подаваемым с расходом порядка 1,5% от расхода воздуха. Образовавшаяся в результате горения газовая смесь с температурой порядка 1000oC проходит последовательно через газовую турбину генератора, где происходит частичное срабатывание тепла и получение электрической энергии. Затем газовая смесь с температурой около 450oС поступает в межтрубное пространство котла-утилизатора, в трубное пространство которого подается вода. Происходит отвод тепла от газа к воде с охлаждением выхлопных газов и нагреванием пароводяной смеси до температуры около 100oC. Вышеуказанная температура пароводяной смеси на выходе постоянно поддерживают за счет поворота направляющих аппаратов компрессора на угол 30

Класс F02C6/18 использование отработанного тепла газотурбинных установок вне их, например газотурбинные теплофикационные установки