RU2208684C1 - Steam-gas plant operating method - Google Patents

Abstract

FIELD: heat power engineering. SUBSTANCE: invention relates to steam-gas plants operating on mixture of steam and fuel combustion products. According to proposed method of operation of steam-gas plant including preparation of working steam-gas mixture, expansion of mixture in turbine with execution of work, drying of flow of steam-gas mixture by introduction of water whose temperature is lower than temperature of water condensing in steam-gas mixture, removing of dried gases and condensate, water of temperature 15- 40^oC lower than temperature of initially introduced water is added into flow of initially dried steam-gas mixture at water flow rate of 1.5-5 times less than flow rate of initially introduced water. EFFECT: reduced losses of heat and water. 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к парогазовым установкам, работающим на смеси пара и продуктов сгорания топлива. The invention relates to a power system, in particular to combined-cycle plants operating on a mixture of steam and fuel combustion products.

Известен способ работы парогазовой установки, включающий образование рабочей парогазовой смеси, расширение последней в турбине с совершением работы, осушение потока парогазовой смеси путем введения в него воды с температурой ниже температуры конденсации воды в парогазовой смеси, удаление осушенных газов и отвод конденсата (см. авторское свидетельство СССР 547121, кл. F 01 K 21/04, опубл. 07.12.87). There is a known method of operation of a combined cycle plant, including the formation of a working combined cycle gas, expanding the latter in a turbine to complete work, draining the combined gas and steam stream by introducing water at a temperature lower than the condensation temperature of the combined gas, removing the dried gases and draining the condensate (see copyright certificate USSR 547121, class F 01 K 21/04, publ. 07.12.87).

Недостатки данного способа заключаются в больших потерях тепла (скрытая теплота парообразования), так как не вся вода удаляется (высаживается) из парогазовой смеси и воды из-за недоохлаждения парогазовой смеси. При высаживании же из парогазовой смеси необходимого по количеству воды по известному способу необходимо было бы подать значительно большое количество холодной воды. Это в свою очередь приведет тому, что сливаемая вода из конденсатора будет также холодной, а значит теплота, возвращаемая через утилизационный контур, будет уменьшена, т.е. больше тепла будет потеряно в окружающую среду и еще больше энергии необходимо будет затратить для получения холодной воды. The disadvantages of this method are the large heat losses (latent heat of vaporization), since not all water is removed (precipitated) from the gas-vapor mixture and water due to undercooling of the gas-vapor mixture. When planting from the vapor-gas mixture the required amount of water by a known method, it would be necessary to supply a significantly large amount of cold water. This in turn will lead to the fact that the drained water from the condenser will also be cold, which means that the heat returned through the recycling circuit will be reduced, i.e. more heat will be lost to the environment and more energy will need to be spent to produce cold water.

Задача изобретения - уменьшение потерь и тепла воды в окружающую среду. The objective of the invention is the reduction of losses and heat of water in the environment.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе работы парогазовой установки, включающем образование рабочей парогазовой смеси, расширение последней в турбине с совершением работы, осушение потока парогазовой смеси путем введения в него воды с температурой ниже температуры конденсации воды в парогазовой смеси, удаление осушенных газов и отвод конденсата, в поток первоначально осушенной парогазовой смеси дополнительно вводят воду с температурой на 15-40^oС ниже температуры первоначально вводимой воды и с расходом в 1,5-5 раз ниже расхода первоначально вводимой воды.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of operation of a combined-cycle plant, including the formation of a working vapor-gas mixture, expansion of the latter in a turbine with the completion of work, drainage of the vapor-gas mixture by introducing water at a temperature lower than the condensation temperature of water in the gas-vapor mixture, removing dried gases and removal of condensate, the stream originally vapor mixture of drained water is further added with the temperature at 15-40 ^o C below the temperature of water initially introduced and a flow rate of 1.5-5 pa lower consumption of water introduced initially.

Указанные соотношения позволяют обеспечить повышение температуры первоначально вводимой воды, и уменьшить общее количество оборотной воды, и, как следствие, обеспечить полное высаживание воды из парогазовой смеси, повысить температуру отводимой воды, степень утилизации тепла отходящих газов, а также снизить затраты на охлаждение оборотной воды. Выходя за границы указанных соотношений технический результат не достигается, так как переохлаждение и перерасход дополнительно вводимой воды приводит к снижению экономичности из-за значительного роста затрат, связанных с охлаждением этой воды, а недоохлаждение данной воды и ее недостаток приводит к увеличению потерь воды и тепла с отходящими газами. The indicated ratios make it possible to increase the temperature of the initially introduced water, and to reduce the total amount of circulating water, and, as a result, to ensure complete precipitation of water from the steam-gas mixture, increase the temperature of the water discharged, the degree of heat recovery of the exhaust gases, and also reduce the cost of cooling the circulating water. Going beyond the boundaries of these ratios, the technical result is not achieved, since hypothermia and overspending of additionally introduced water leads to a decrease in efficiency due to a significant increase in costs associated with cooling this water, and undercooling of this water and its lack leads to an increase in water and heat losses with flue gases.

На чертеже изображена установка для реализации предложенного способа. The drawing shows the installation for implementing the proposed method.

Парогазовая установка содержит газотурбинный двигатель с компрессором 1, камерой 2 сгорания и турбиной 3, работающей на смеси пара и продуктов сгорания топлива, котел-утилизатор 4, питательный насос 5, конденсатор 6 с основными распылителями 7 и дополнительными распылителями 8, циркуляционный насос 9, холодильники 10 и 11, вакуумный насос 12, турбогенератор 13, трубопроводы 14, 15 подвода воды в конденсатор 6, трубопровод 16 отвода воды (конденсата) из конденсатора 6, гидравлические трубопроводы 17, 18. The combined cycle plant contains a gas turbine engine with a compressor 1, a combustion chamber 2 and a turbine 3 operating on a mixture of steam and fuel combustion products, a waste heat boiler 4, a feed pump 5, a condenser 6 with main atomizers 7 and additional atomizers 8, a circulation pump 9, refrigerators 10 and 11, a vacuum pump 12, a turbogenerator 13, pipelines 14, 15 for supplying water to the condenser 6, a pipe 16 for draining water (condensate) from the condenser 6, hydraulic pipelines 17, 18.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Атмосферный воздух поступает в компрессор 1, где сжимается, и подается в камеру 2 сгорания, куда одновременно впрыскивается топливо. Горячие газы в камере 2 сгорания смешиваются с паром, поступающим из котла-утилизатора 4. Образовавшаяся рабочая парогазовая смесь из камеры 2 сгорания поступает в турбину 3, где расширяется с совершением работы, приводя во вращение турбогенератор 13 и вакуумный насос 12. После турбины 3 горячая парогазовая смесь поступает в котел-утилизатор 4, где остывает до температуры 130-90^oС. После котла-утилизатора 4 парогазовая смесь поступает в конденсатор 6, куда по трубопроводу 14 через распылители 7 подается вода, и происходит первоначальное осушение потока парогазовой смеси. Причем вода, поступающая в конденсатор 6 через распылители 7, охлаждает парогазовую смесь до температуры немногим ниже температуры конденсации воды. Остатки несконденсированной воды высаживаются из отходящих газов путем дополнительного введения воды в конденсатор 6 по трубопроводу 15 через распылители 8. При этом вода, поступающая в конденсатор 6 через распылители 8, имеет температуру на 15-40^oС ниже температуры первоначально вводимой воды и ее расход в 1,5-5 раз ниже расхода первоначально вводимой воды. Охлажденные и осушенные выхлопные газы сжимаются до атмосферного давления в вакуумном насосе 12 и выбрасываются в атмосферу. Вода (конденсат) по трубопроводу 16 отводится из контактного конденсатора 6. Часть сливаемой воды (конденсата) насосом 9 по трубопроводу 17 через холодильники 10, 11 подается снова в контактный конденсатор 6 навстречу парогазовому потоку, а другая часть сливаемой воды (конденсата) питательным насосом 5 по трубопроводу 18 подается в котел-утилизатор 4, где, отбирая тепло от парогазовой смеси из-за турбины 4, превращается в пар. Пар из котла-утилизатора 4 по паропроводу 16 подается в камеру 2 сгорания.Atmospheric air enters the compressor 1, where it is compressed, and fed into the combustion chamber 2, where fuel is simultaneously injected. The hot gases in the combustion chamber 2 are mixed with the steam coming from the recovery boiler 4. The resulting working gas mixture from the combustion chamber 2 enters the turbine 3, where it expands with the completion of work, turning the turbine generator 13 and the vacuum pump 12. After the turbine 3, the hot the gas-vapor mixture enters the waste heat boiler 4, where it cools to a temperature of 130-90 ^o C. After the heat recovery boiler 4, the gas-vapor mixture enters the condenser 6, where water is supplied through the pipe 14 through the spray guns 7, and the initial drying takes place gas-vapor mixture current. Moreover, the water entering the condenser 6 through the nozzles 7, cools the vapor-gas mixture to a temperature slightly below the temperature of condensation of water. Residues of non-condensed water are discharged from the exhaust gases by additionally introducing water into the condenser 6 through the pipe 15 through the nozzles 8. In this case, the water entering the condenser 6 through the nozzles 8 has a temperature of 15-40 ^o C lower than the temperature of the initially introduced water and its consumption in 1.5-5 times lower than the flow rate of the initially introduced water. Cooled and dried exhaust gases are compressed to atmospheric pressure in the vacuum pump 12 and emitted into the atmosphere. Water (condensate) is discharged through the pipeline 16 from the contact condenser 6. A part of the drainable water (condensate) by the pump 9 through the pipe 17 through the refrigerators 10, 11 is fed back to the contact condenser 6 towards the gas-vapor flow, and the other part of the drained water (condensate) by the feed pump 5 through the pipe 18 it is supplied to the waste heat boiler 4, where, taking heat from the gas-vapor mixture due to the turbine 4, it turns into steam. The steam from the recovery boiler 4 through the steam line 16 is fed into the combustion chamber 2.

В зависимости от конструкции контактного конденсатора ввод в него воды может быть осуществлен в виде струй, капель, брызг, тумана и т.п. Depending on the design of the contact capacitor, water can be introduced into it in the form of jets, drops, splashes, fog, etc.

Направление движения потока воды, первоначально вводимой в конденсатор, по отношению к направлению движения потока воды, вводимой дополнительно, может выбираться в зависимости от конструкции конденсатора, в частности в зависимости от наличия различных устройств смачивания и поверхности охлаждения (жалюзи, сетчатые пакеты и т.д.). The direction of movement of the water stream initially introduced into the condenser, relative to the direction of movement of the water stream, introduced additionally, can be selected depending on the design of the condenser, in particular depending on the presence of various wetting devices and a cooling surface (shutters, mesh bags, etc. .).

Введение дополнительной воды может осуществляться за первоначальным введением воды в конденсатор по ходу газа в конденсаторе на разном расстоянии, выбираемом в зависимости от конструкции конденсатора, в частности в зависимости от наличия различных устройств смачивания и поверхности охлаждения (жалюзи, сетчатые пакеты и т.д.). The introduction of additional water can be carried out after the initial introduction of water into the condenser along the gas flow in the condenser at different distances, selected depending on the design of the condenser, in particular depending on the presence of various wetting devices and cooling surfaces (shutters, mesh bags, etc.) .

Claims (1)

Способ работы парогазовой установки, включающий образование рабочей парогазовой смеси, расширение последней в турбине с совершением работы, осушение потока парогазовой смеси путем введения в него воды с температурой ниже температуры конденсации воды в парогазовой смеси, удаление осушенных газов и отвод конденсата, отличающийся тем, что в поток первоначально осушенной парогазовой смеси дополнительно вводят воду с температурой на 15-40^oС ниже температуры первоначально вводимой воды и с расходом в 1,5-5 раз ниже расхода первоначально вводимой воды.The method of operation of a combined-cycle plant, including the formation of a working combined-gas mixture, expansion of the latter in a turbine with the completion of work, drainage of a combined-gas mixture by introducing water at a temperature lower than the condensation temperature of water in a combined-gas mixture, removal of dried gases and condensate discharge, characterized in that stream initially dried gas mixture is further added with water at a temperature of 15-40 ^o C below the temperature of water initially introduced and a flow rate of 1.5-5 times lower rate initially administered water oh.