Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ С КОМПЛЕКСНОЙ СИСТЕМОЙ ГЛУБОКОЙ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ И СНИЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ
СПОСОБ РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ С КОМПЛЕКСНОЙ СИСТЕМОЙ ГЛУБОКОЙ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ И СНИЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ

СПОСОБ РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ С КОМПЛЕКСНОЙ СИСТЕМОЙ ГЛУБОКОЙ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ И СНИЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области теплоэнергетики. Для реализации указанного способа воздух очищают, подогревают или охлаждают в контактном теплообменнике с последующим сжатием в компрессорах и подачей в камеру сгорания, куда также подают топливо и пар. Образующиеся продукты сгорания расширяют в турбинах с выработкой электроэнергии и далее подают на охлаждение в утилизационный парогенератор и контактный конденсатор с последующим расширением и охлаждением в винтовой расширительной машине, осушением в осушителе и подогревом в поверхностном газоводяном теплообменнике с удалением через дымовую трубу. Отличием предложенной установки от известной является то, что она содержит аккумулятор теплоты, разделенный на горячую и холодную части, причем контактный конденсатор и контактный теплообменник соединены как с горячей, так и с холодной частью аккумулятора теплоты, а утилизационный парогенератор соединен с горячей частью аккумулятора теплоты. Изобретение позволяет увеличить мощность в 2-2,5 раза, повысить КПД до 0,65-0,75, а коэффициент использования топлива до 0,85-0,90 и снизить количество вредных выбросов в атмосферу в 2-3 раза. 2 с. и 58 з.п. ф-лы, 6 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2194869
Класс(ы) патента: F02C6/18, F01K13/00
Номер заявки: 2000131050/06
Дата подачи заявки: 14.12.2000
Дата публикации: 20.12.2002
Заявитель(и): Акчурин Харас Исхакович
Автор(ы): Акчурин Х.И.
Патентообладатель(и): Акчурин Харас Исхакович
Описание изобретения: Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в стационарных энергетических и приводных газотурбинных установках, сжигающих газовое и жидкое топливо.
Известны аналогичные газопаровые установки, в которых рабочим телом является газопаровая смесь (Э. А. Манушин. Комбинированные энергетические установки с паровыми и газовыми турбинами. //Итоги науки и техники. Турбостроение. Том 4. М.: ВИНИТИ, 1990. - С. 182).
Эти установки содержат газотурбинный двигатель, устройства для приготовления чистой воды без минеральных примесей, парогенератор или утилизационный котел для получения пара использованием теплоты отработавших газов, сопла и паропроводы для подачи пара в камеру сгорания и турбину. В этих установках производят подачу пара в камеру сгорания. Он там смешивается с продуктами сгорания и вместе с ними поступает в газовую турбину, где совершает дополнительную работу. Перегретый пар может вводится и в газовую турбину вместе с продуктами сгорания и при этом тоже совершать работу. Энергетические газотурбинные установки, реализующие этот цикл, имеют КПД 42-43% и значительно снижают содержание вредных компонентов в продуктах сгорания. На базе перспективных газовых турбин они могут иметь КПД от 48 до 54%.
Газопаровые установки по сравнению с парогазовыми имеют более низкий КПД, выбрасывают большое количество пара в атмосферу, а также нуждаются в большом количестве питательной воды для ее приготовления.
Наиболее близким к заявленному способу работы и устройству газотурбинной установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу по технической сущности и достигаемому результату являются способ работы и устройство газотурбинной установки (В.И.Романов, В.А.Кривица. Комбинированные газотурбинные установки мощностью 16-25 МВт с утилизацией тепла отходящих газов и регенерацией воды из парового потока. //Теплоэнергетика, 1996. - 2. - С. 27-30), выбранная в качестве прототипа, которая устраняет потребность в питательной воде регенерацией ее из парогазового потока.
Эта газотурбинная установка состоит из газотурбинного двигателя ДС-90, полученного путем доработки серийного ГТД ДА-90, выпускаемого для газовой промышленности, котельного утилизационного парогенератора КУП-3100, серийно выпускаемого для установок морского флота, контактного конденсатора-газоохладителя КК-90, спроектированного и впервые изготовленного для данной установки, бака-накопителя конденсата, холодильника для охлаждения конденсата, конденсатных, циркуляционных и питательных насосов.
Способ работы осуществляют следующим образом. Топливо сжигают в камере сгорания при поступлении в нее воздуха под действием компрессоров. В эту камеру подают еще пар энергетический, а перед ней в воздухопровод подводят пар экологический в количестве 17 и 3 т/ч соответственно. Пар получают в утилизационном парогенераторе в результате использования теплоты отработавших газов. Смесь пара с продуктами сгорания направляют из камеры сгорания в утилизационный парогенератор, а из него в контактный конденсатор-газоохладитель, где из уходящих газов конденсируют воду, которая имеет температуру 50-60oС. Эту воду накапливают в конденсатосборнике, а из него ее подают в утилизационный парогенератор в количестве 21 т/ч, а в количестве 800 т/ч подводят в холодильник, где она охлаждается ниже 30oС. Охлажденную воду подают электронасосом в контактный конденсатор-газоохладителъ для охлаждения продуктов сгорания и конденсации из них влаги. Конденсат охлаждают в холодильнике технической водой, поступающей из реки через водооборотную систему предприятия.
Основными недостатками этого прототипа являются низкий КПД, равный 41% при мощности 25 МВт. по сравнению с КПД лучших современных парогазовых установок, большая потребность в воде для охлаждения конденсата, коррозия теплопроводов и оборудования при снижении температуры уходящих газов до 40-50oС, а также загрязнение и забивание насадки контактного конденсатора газоохладителя отложениями при работе на жидком топливе.
Целью изобретения является повышение КПД газотурбинной установки до 0,60÷0,70 и его мощности в 2÷2,5 раза, обеспечение установки питательной водой, получаемой из конденсата, на всех режимах работы и при любых естественных условиях окружающей среды без использования технической воды из оборотной системы, повышение температуры конденсации и конденсата водяных паров, уменьшение размеров и массы теплообменных и тепломассообменных аппаратов, устранение конденсации водяных паров в газоходах и дымовой трубе, а также предотвращение коррозии теплопроводов и оборудования, снижение вредных выбросов в атмосферу, получение товарных продуктов и восстановление реагентов из конденсата.
Поставленная цель изобретения в способе работы газотурбинной установки достигается снижением коэффициента избытка воздуха при сжигании газового топлива до 1,02÷1,05 и жидкого топлива до 1,05÷1,10 и его регулированием, дожиганием продуктов неполного сгорания за первичной зоной горения камеры сгорания или в дожигающих устройствах и регулированием содержания оксида углерода в продуктах сгорания, ограничением максимальной температуры газов в камере сгорания и в турбинах путем подачи пара, подготовкой топлива к сжиганию в комплексном устройстве топливоподготовки, превращением низкотемпературного тепла в работу или электрическую энергию и использованием теплоты конденсации водяных паров, глубоким охлаждением продуктов сгорания после контактного конденсатора в винтовой расширительной машине, их осушением и подогревом выше температуры точки росы перед подачей в газоход и дымовую трубу, разделением теплоносителей, циркулирующих в теплопроводах, на горячий и холодный, накапливанием этих теплоносителей в различных емкостях аккумулятора теплоты и регулированием их температуры, увеличением абсорбции вредных веществ в конденсате за счет повышения давления газов в контактном конденсаторе, повышением теплоотдачи и массоотдачи благодаря повышению плотности и сохранению скорости движения газов, увеличением показателя рН конденсата до 8,5÷9,0 добавлением водного раствора аммиака и его регулированием, а также утилизацией и переработкой конденсата.
Поставленная цель изобретения в устройстве газотурбинной установки достигается применением комплексного устройства воздухоподготовки для очистки воздуха, его подогрева или охлаждения, регулирования температуры и снижения шума этого воздуха перед поступлением в компрессор, комплексного устройства топливоподготовки для очистки жидкого топлива, подогрева жидкого и газового топлива, комплексного устройства газоподготовки для отделения капель воды от газов, подогрева их выше температуры точки росы и снижения шума, комплексного устройства утилизации конденсата для переработки конденсата, контактного воздухоохладителя для охлаждения и увлажнения воздуха между компрессорами или перед подачей в камеру сгорания, винтовой нагнетательной машины для повышения давления уходящих газов, винтовой расширительной машины для утилизации энергии уходящих газов и снижения их температуры, контактного конденсатора для утилизации тепла уходящих газов, получения конденсата и абсорбции вредных веществ, осушителя для отделения влаги от продуктов сгорания, аккумулятора теплоты для сборки и хранения горячей и холодной воды, дополнительной камеры сгорания или насадок для дожигания продуктов неполного сгорания, а также регуляторов температуры и давления газов, температуры воздуха и воды, коэффициента избытка воздуха, содержания в продуктах сгорания окислов азота, серы, углерода и показателя рН конденсата.
Газотурбинные двигатели выпускаются с различными схемами, циклами и устройствами. Для них разработана единая комплексная система глубинной утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу, которая может быть приемлемой для каждого из них с небольшими изменениями и доработками. Ниже описывается устройство и работа этой системы с двумя типовыми схемами газотурбинного двигателя.
На фиг.1, 2, 3 и 4 показаны две типовые схемы газотурбинных двигателей, с которыми реализуются варианты комплексной системы глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу. На фиг.1 изображена типовая схема газотурбинного двигателя с двухвальным турбокомпрессорным блоком, в котором каждый из компрессоров приводится во вращение самостоятельной турбиной, а внешний потребитель - силовой турбиной. На фиг.2, 3 и 4 показана типовая схема двухвального газотурбинного двигателя с блокированной силовой турбиной и свободным турбокомпрессорным валом. На фиг.5 приведена принципиальная схема объединения нагнетательной и расширительных машин в единый агрегат и на фиг.6 дана схема регулирования требуемого показателя рН конденсата в циркуляционных контурах системы.
Устройство газотурбинной установки с комплексной системой включает расположенные соосно компрессоры 1 и 2, турбины 3 и 4 низкого и высокого давления (фиг.1) соответственно, а также силовую турбину 5. Между компрессором и турбиной высокого давления располагается камера сгорания 6. Компрессор 1 и турбина 3 низкого давления, а также компрессор 2 и турбина 4 высокого давления соединены между собой механическими связями. Силовая турбина 5 соединена газовой связью с турбиной низкого давления 3. Механическими связями соединены силовая турбина 5, нагрузка 7 и винтовая расширительная машина 8. Впускной воздушный тракт содержит воздухозаборное устройство 9, воздушный фильтр 10, контактный теплообменник 11 и глушитель шума 12, которые соединены между собой и с компрессором низкого давления 1 воздухопроводами 13, 14, 15 и 16. Выпускной газовый тракт включает утилизационный парогенератор 17, контактный конденсатор 18, винтовую расширительную машину 8, осушитель 19, поверхностный газоводяной теплообменник 20, глушитель шума 21 и дымовую трубу 22, которые соединены газопроводами 23, 24, 25, 26, 27, 28 и 29. Топливный тракт состоит из рекуперативного топливоподогревателя 30 и фильтра тонкой очистки жидкого топлива 31, которые соединены между собой, с камерой сгорания 6 и с камерой дожигания продуктов неполного сгорания 32 топливопроводами 34, 35 и 36. Эта камера соединена еще с компрессором низкого давления 1 воздухопроводом 37. В комплексную систему входит аккумулятор теплоты с горячей 38 и холодной 39 частями. Для подачи горячей и холодной воды из этих частей через заборные водопроводы 40 и 41 установлены насосы 42 и 43.
Утилизационный парогенератор 17 подключен к горячей части аккумулятора всасывающим 40 и подающим 49 водопроводами, отводящими паропроводами 45, 46, 47, 48 49 - к силовой турбине 5, турбине низкого 3 и высокого 4 давления, камере сгорания 6 и рекуперативному топливоподогревателю 30. Контактный конденсатор 18 подсоединен подводящим холодную воду водопроводом 50 к насосу 43, а отводящим подогретую воду и конденсат водопроводом 51 - к горячей части аккумулятора 38. Контактный теплообменник 11 подключен подающим водопроводом 52 к насосу 42 при задвижках открытой 53 и закрытой 54, к насосу 43 при задвижках закрытой 53 и открытой 54, а отводящим водопроводом 55 - к холодной части аккумулятора 39. Поверхностный газоводяной теплообменник 20 подсоединен подающим холодную воду водопроводом 56 к насосу 43, а отводящим водопроводом 57 - к холодной части аккумулятора 39. Рекуперативный топливоподогреватель 30 подсоединен к напорному паропроводу 49 и отводящему пар в силовую турбину 5 паропроводу 58. Осушитель 19 подключен к холодной части аккумулятора 39 отводящим конденсат водопроводом 59. Установлены регуляторы температуры пара 60 и давления 61 на подводящем водопроводе 44 и паропроводе 46, температуры газов в силовой турбине 62, турбине высокого давления 63 и камере сгорания 64 на паропроводах 45, 48 и 47, температуры воздуха перед компрессором 65 на водопроводе 52, температуры топлива 66 на паропроводе 49, температуры газов за контактным конденсатором 67 на водопроводе 50, температуры воды в холодной части аккумулятора 68 на подводящем водопроводе 56, температуры газов в камере дожигания 69 на топливопроводе 36, содержания оксида углерода за камерой дожигания 70 на воздухопроводе 37 и коэффициента избытка воздуха 71 с регулирующими устройствами расхода воздуха 72 и топлива 73 на компрессоре 1 и топливопроводе 35 соответственно.
На фиг.2 представлены варианты устройства газотурбинной установки с комплексной системой применительно к двухвальной типовой схеме газотурбинного двигателя с блокированной силовой турбиной и свободным турбокомпрессорным валом, имеющим промежуточное охлаждение и регенеративный подогрев воздуха.
Этот двигатель содержит компрессоры низкого 1 и высокого 2 давления. Между этими компрессорами располагается поверхностный воздухоохладитель 74, который соединен с ними воздухопроводами 75 и 76. Он включает турбины высокого 4 и низкого 3 давления, которые соединены газопроводом 77. Между компрессором 2 и турбиной 4 высокого давления находится регенеративный воздухоподогреватель 78 и камера сгорания 6, которые соединены между собой воздухопроводами 79 и 80 и газопроводом 81. Компрессор 1 и турбина 3 низкого давления, компрессор 2 и турбина 4 высокого давления, а также турбина низкого давления 3 и нагрузка 7 соединены механическими связями. Этот двигатель оснащен комплексными устройствами воздухоподготовки 82, топливоподготовки 83, газоподготовки 84 и утилизации конденсата 85, последний соединен с аккумулятором теплоты подводящим водопроводом 86.
Для регулирования температуры теплоносителей в этих устройствах предусмотрены аналогичные регуляторы, что и на фиг.1. В отличие от предыдущей схемы парогенератор 17 установлен после регенеративного воздухоподогревателя 78 и соединен с ним газопроводом 87. Этот парогенератор подключен подводящими пар паропроводами 46, 47, 48 и 49 к газопроводу 77 перед газовой турбиной низкого давления 3, воздухопроводу 80 перед камерой сгорания 6, газопроводу 81 перед турбиной высокого давления и топливоподогревателю комплексного устройства топливоподготовки 83. Для регулирования температуры газов и пара в этих устройствах предусмотрены аналогичные регуляторы, как и на фиг.1. Отводящий пар паропровод 58 от этого топливоподогревателя подсоединен к газопроводу 77 перед турбиной низкого давления при задвижках открытой 87 и закрытой 88 или к газопроводу 33 после этой турбины при задвижках закрытой 87 и открытой 88. На схеме контактный конденсатор 18 расположен после утилизационного парогенератора 17 и подключен к нему и винтовой расширительной машине газопроводами 24 и 25. Эта машина соединена механической связью с электрогенератором 89.
Аккумулятор теплоты с горячей 38 и холодной 39 частями так же, как и в предыдущей типовой схеме, включен в состав системы и остается объединяющим и связующим звеном всей комплексной системы. Поверхностный воздухоохладитель 74 подключен подводящим водопроводом 90 через насос 43 и всасывающий водопровод 41 к холодной части аккумулятора теплоты 39, а отводящим водопроводом 91 - к горячей части аккумулятора. На подводящем водопроводе 90 установлен регулятор температуры воздуха 92 после этого воздухоохладителя. Для повышения температуры газов в газопроводе 29 и дымовой трубе 22 выше температуры конденсации водяных паров напорный воздухопровод 79 после компрессора высокого давления 2 соединен с газопроводом 29 воздухопроводом 93, на котором установлен регулятор температуры газов 94 в устье дымовой трубы. Регулирующие устройства расхода воздуха 72 и топлива 73 регулятора коэффициента избытка первичного воздуха 71 в зоне горения установлены на воздухопроводе 80 и топливопроводе 35. Для дожигания продуктов неполного сгорания в зоне смешения камеры сгорания она соединена с напорным воздухопроводом 79 компрессора высокого давления 2 воздухопроводом 37, на котором установлен регулятор содержания оксида углерода 70 за этой камерой.
Схема, представленная на фиг.3, отличается от предыдущих на фиг.1 и 2 тем, что между компрессорами низкого 1 и высокого 2 давления, а также перед камерой сгорания 6 установлены контактные воздухоохладители 95 и 96. Кроме этого, газотурбинная установка оснащена винтовой нагнетательной машиной 97 для повышения давления уходящих газов, которая соединена механической связью с электродвигателем 98. За этой машиной расположены контактный конденсатор 18 и винтовая расширительная машина 8, последняя соединена механической связью с электрогенератором 89. Контактный конденсатор 18 подключен к аккумулятору теплоты, как и в предыдущих схемах. Он служит вместе с винтовой расширительной машиной для глубокого охлаждения продуктов сгорания. Кроме этого, эта машина необходима для превращения энергии выпускных газов в работу, а затем в электроэнергию в электрогенераторе 89. Поверхностный газоводяной теплообменник 20 установлен для подогрева уходящих газов выше температуры точки росы водой, подаваемой по водопроводу 56 из горячей или холодной части аккумулятора переключением задвижек 99 и 100. На подводящем водопроводе 56 установлен регулятор температуры газов в устье дымовой трубы 101. Отводящий водопровод 57 этого теплообменника подключен к холодной части аккумулятора 39.
Для регулирования первичного коэффициента избытка воздуха в зоне горения предусмотрены аналогичные вышеизложенные устройства, при этом камера дожигания 32 установлена между турбинами высокого 4 и низкого 3 давления. Она подключена к нагнетательному патрубку компрессора высокого давления воздухопроводом 102 и комплексному устройству топливоподготовки 83 топливопроводом 36. На воздухопроводе 102 установлен регулятор содержания оксида углерода 70 за камерой дожигания 32, на топливопроводе 36 - регулятор температуры газов 69 в этой камере. На этой схеме утилизационный парогенератор 17 установлен после турбины низкого давления 3, а пар подводится в камеру сгорания 6, турбину высокого 4 и низкого 3 давления, в комплексное устройство топливоподготовки 83 аналогично, как и на предыдущих схемах, по паропроводам 47, 48, 46 и 49, при этом установленные на этих паропроводах регуляторы сохраняются. Контактные воздухоохладители 95 и 96 подключены подающими водопроводами 103 и 104 к холодной части аккумулятора 39, а отводящими водопроводами 105 и 106 - к горячей части. На подающих водопроводах 103 и 104 установлены регуляторы температуры воздуха 107 и 108. Для превращения оксида азота в диоксид между нагнетательной машиной 97 и контактным конденсатором 18 расположен реактор 109, а воздухопровод 80 после контактного воздухоохладителя 96 соединен с газопроводом 110 перед винтовой нагнетательной машиной 97 воздухопроводом 111, на котором установлен регулятор содержания оксида азота 112 за контактным конденсатором 18. С целью поддержания в реакторе окисления оксида азота в диоксид 109 температуры газов ниже 140oС его распыливающее устройство соединено с горячей частью аккумулятора 38 водопроводами 40 и 113. На последнем установлен регулятор температуры газов в этом реакторе 114. Отводящий водопровод этого реактора 115 соединен с горячей частью аккумулятора 38. Для превращения сернистого ангидрида в серный перед винтовой нагнетательной машиной расположен реактор 115. Он соединен с реактором окисления оксида азота в диоксид 109 газопроводом 116, на котором расположен регулятор содержания сернистого ангидрида 117 за контактным конденсатором 18.
На схеме (фиг.4) после компрессора высокого давления 2 установлены последовательно контактный воздухоохладитель 96 и регенеративный воздухоподогреватель 78 с целью снижения работы сжатия этого компрессора и увеличения регенерации теплоты отработавших газов. Соединены они между собой воздухопроводом 118. Этот воздухоохладитель подключен подводящим воздухопроводом 104 к холодной части аккумулятора 39 при задвижках открытой 119 и закрытой 120, к горячей части этого аккумулятора 38 при задвижках закрытой 119 и открытой 120. Для увеличения температуры и количества производимого пара утилизационным парогенератором 17, а также уменьшения его размеров и контактного конденсатора 18 они установлены между винтовыми нагнетательной 97 и расширительной 8 машинами, которые соединены между собой и с электродвигателем 98 механическими связями. Эти теплообменные аппараты подключены к аккумулятору теплоты и технологическим потребителям пара аналогично, как на предыдущих схемах. Регулятор давления нагнетания газов 121 расположен на электродвигателе 98. Для сжигания топлива в камере сгорания при коэффициенте избытка воздуха близкой к единице и снижения содержания оксида углерода и углеводородов в продуктах сгорания система оснащена регулирующими устройствами расходов воздуха 72 и топлива 73, первичного коэффициента избытка воздуха 71 в зоне горения, а также дожигающими насадками 122 и 123, выложенными из шамотного, дунитного, магнезитохромитного и др. огнеупоров, обладающих каталитическими свойствами. Эти насадки 122 и 123 располагаются за камерой сгорания 6 и/или за турбиной высокого давления 4. Они подключены к напорному воздухопроводу 80 посредством воздухопроводов 124 и 125, на которых установлены регуляторы содержания оксида углерода 126 и 127 в продуктах сгорания. С целью повышения температуры газов в насадках они подключены топливопроводами 128 и 129 к комплексному устройству топливоподготовки 83. На этих топливопроводах установлены регуляторы температуры газов в насадках 130 и 131. Технологические потребители горячей воды (тепла) 132 и холодной воды (холода) 133 подключены к горячей и холодной частям аккумулятора теплоты водопроводами 40, 134 и 41, 135 соответственно. Сторонние потребители горячей воды (тепла) 136 и холодной воды (холода) 137 подсоединены аналогично к горячей и холодной частям этого аккумулятора водопроводами 40, 138 и 41, 139 соответственно.
На схеме (фиг.5) винтовой паровой двигатель 140 установлен для привода винтовой нагнетательной машины 97 и соединен с ним и с винтовой или лопаточной газопаровой двухступенчатой расширительной машиной 141 механическими связями. Этот двигатель подключен к утилизационному парогенератору 17 подводящим паропроводом 142, на котором установлен регулятор давления газов 143 перед контактным конденсатором 18, а отводящим паропроводом 144 он подсоединен к первой ступени двухступенчатой расширительной машины 141. Вторая ступень этой машины подключена газопроводом 145 к контактному конденсатору 18. Паровая винтовая расширительная машина подключена подводящим паропроводом к утилизационному парогенератору, а отводящим - к первой ступени двухступенчатой расширительной машины.
Осушитель 19, установленный после двухступенчатой газопаровой расширительной машины 141, служит для отделения влаги от уходящих газов.
С целью поддержания необходимого показателя рН раствора в циркуляционных контурах горячей и холодной воды на водопроводах 40 и 41 (фиг.6) установлены смесители 146 и 147, которые подключены к баку с водным раствором аммиака 148 водопроводами 149 и 150. На этих водопроводах расположены регуляторы показателя рН воды 151 и 152 за этими смесителями. Для нейтрализации холодной воды, сливаемой в канализацию, на сливном водопроводе 153 установлен смеситель 154, который подключен к баку с водным раствором аммиака 148 водопроводом 155, на котором расположен регулятор показателя рН воды 156 за этим смесителем. Задвижка 157 служит для слива отстоя аккумулятора по водопроводу 158. Водопровод 159 необходим для подачи излишков конденсата из аккумулятора в комплексное устройство утилизации конденсата 85.
Способ работы газотурбинной установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу осуществляют следующим образом. Атмосферный воздух забирают через воздухозаборное устройство 9 (фиг.1) и подают по воздухопроводу 13 в воздушный фильтр 10, где очищают от пыли и твердых частиц, далее по воздухопроводу 14 направляют его в контактный водовоздушный теплообменник 11, в котором этот воздух подогревают или охлаждают в зависимости от его температуры, после чего по воздухопроводу 15 подают в глушитель шума 12, а из него по воздухопроводу 16 на вход компрессора низкого давления 1. Температуру воздуха перед входом в компрессор регулируют регулятором 65 выше температуры точки росы изменением количества циркуляционной воды через этот теплообменник и горячую часть аккумулятора 38 или холодную 39 по водопроводам подводящему 52 и отводящему 55. При отрицательных температурах воздуха воду подают из горячей части, а при положительных - из холодной. В первом случае задвижку 54 закрывают, а 53 открывают, во втором случае, наоборот, задвижка 54 открывают, а 53 закрывают. Далее воздух сжимают в компрессорах низкого 1 и высокого 2 давления и подают его в камеру сгорания 6 для сжигания топлива. В эту камеру подают еще подогретое и очищенное жидкое топливо или только подогретое газовое, которые подогревают в рекуперативном топливоподогревателе 30, а очищают в фильтре тонкой очистки 31.
Пар для подогрева топлива подают в топливоподогреватель 30 из парогенератора 17 по паропроводу 49, а отводят его по паропроводу 58 в силовую турбину, при этом регулируют температуру жидкого топлива регулятором 66 ниже температуры его парообразования в этом топливоподогревателе. Сжигают газовое топливо в камере сгорания 6 при коэффициенте избытка воздуха 1,02-1,05, а жидкое - при 1,05-1,10. При этом изменяют регулирующими устройствами 72, 73 и 71 расходы воздуха, топлива и коэффициент избытка воздуха. Снижают температуру газов в камере сгорания 6 подачей пара из утилизационного парогенератора 17 по паропроводам 49 и 47 в зону горения и регулируют ее регулятором 64 по определяющей температуре газов в камере сгорания. В качестве определяющей температуры принята такая температура газов, при которой происходит полное сгорание топлива при коэффициенте избытка воздуха, равном или большем единицы, образуются оксиды азота и углерода в допустимых пределах, не происходит диссоциация продуктов сгорания и установка работает надежно.
Дожигают продукты неполного сгорания в камере дожигания 32, установленной за турбиной низкого давления 3. В эту камеру воздух подают из компрессора низкого давления 1 по воздухопроводу 37, а топливо - по топливопроводу 36, при этом регулируют количество подаваемого воздуха регулятором 70 по содержанию или уменьшению содержания оксида углерода за этой камерой, а количество поступающего топлива - регулятором 69 по температуре газов в этой камере, превышающей 700oС. Из камеры сгорания 6 продукты сгорания направляют в турбину высокого давления 4, где они приводят ее в движение вместе с компрессором высокого давления 2. В эту турбину подают еще пар для охлаждения газов по паропроводам 49 и 48 из парогенератора 17. Количество подаваемого пара регулируют регулятором 63 по температуре газов, определяющей надежность этой турбины. Из турбины высокого давления 4 газы подают в турбину низкого давления 3, где они приводят ее в движение, а вместе с ней и компрессор низкого давления 1. В эту турбину подают еще пар из парогенератора 17 по паропроводу 46. Количество подаваемого пара регулируют регулятором 61 по давлению пара за парогенератором 17. Из турбины низкого давления 3 по газопроводу 33 через камеру дожигания 32 продукты сгорания направляют в силовую турбину 5, которые приводят ее в движение вместе с нагрузкой 7. Сюда подводят еще пар по паропроводу 45. Количество подаваемого пара регулируют регулятором 62 по температуре газов, определяющей надежность работы этой турбины. Продукты сгорания из силовой турбины 5 подводят в утилизационный парогенератор 17, а отводят в контактный конденсатор 18. В этот парогенератор подают воду из горячей части аккумулятора 38 насосом 42 по всасывающему водопроводу 40 и напорному водопроводу 44. Количество подаваемой воды регулируют регулятором 60 по температуре производимого пара.
В контактном конденсаторе 18 продукты сгорания охлаждают водой, которую подают из холодной части аккумулятора насосом 43 по всасывающему водопроводу 41 и напорному водопроводу 50 в распыливающее устройство этого конденсатора, при этом из них выделяют влагу. Отводят подогретую воду по водопроводу 51 в горячую часть аккумулятора 38. Регулируют температуру газов за контактным конденсатором 18 регулятором 67 ниже температуры точки росы изменением количества подаваемой воды в этот конденсатор. Охлажденные газы в контактном конденсаторе 18 еще больше охлаждают в винтовой расширительной машине 8, которая передает свою мощность нагрузке 7. Далее из продуктов сгорания в осушителе 19 отделяют влагу под действием центробежных сил и подают их в поверхностный газоводяной теплообменник 20. Воду через этот теплообменник и холодную часть аккумулятора теплоты циркулируют по водопроводам 56 и 57, при этом она охлаждается холодными продуктами сгорания. Температуру воды в этой части аккумулятора регулируют регулятором 68 изменением количества циркулирующей воды через этот теплообменник. Шум подогретых продуктов сгорания в газоводяном теплообменнике 20 снижают в глушителе 21, а затем уходящие газы удаляют в атмосферу через дымовую трубу.
Работа газотурбинной установки с другой типовой схемой (фиг.2) существенно отличается от выше изложенной. Воздух забирают через воздухозаборное устройство 9, подогревают или охлаждают, очищают и снижают его шум в комплексном устройстве воздухоподготовки 82 и подают в компрессор низкого давления 1, где этот воздух сжимают, а его температуру и давление повышают. Подогретый воздух подводят по воздухопроводу 75 в поверхностный воздухоохладитель 74, где его охлаждают водой, которую подводят из холодной части аккумулятора 39 под действием насоса 43 по водопроводам 41 и 90, а отводят эту воду по водопроводу 91 в горячую часть аккумулятора 38. При этом температуру охлаждаемого воздуха поддерживают выше температуры точки росы изменением регулятором 92 количества циркулирующей воды через этот воздухоохладитель. Из поверхностного воздухоохладителя 74 воздух направляют в компрессор высокого давления 2, где воздух сжимают, а его температуру и давление повышают, затем подают в регенеративный воздухоподогреватель 78, где его опять нагревают теплотой отработавших газов и направляют в камеру сгорания 6. Газовое топливо подогревают, а жидкое подогревают и фильтруют в комплексном устройстве топливоподготовки 83, подают в камеру сгорания 6, сжигают аналогично при коэффициентах избытка воздуха, близких к единице, как это было описано выше при рассмотрении принципиальной схемы на фиг. 1. Дожигают продукты неполного сгорания в зоне смешения камеры сгорания, куда подают дополнительный воздух по воздухопроводу 37 из компрессора высокого давления 2. При этом количество подаваемого воздуха изменяют регулятором 70 по содержанию или изменению содержания оксида углерода за этой камерой. Температуру продуктов сгорания понижают в зоне горения подачей пара из утилизационного парогенератора 17 по паропроводу 47 в воздухопровод 80 перед камерой сгорания 6. Регулируют ее регулятором 64 аналогично описанному при рассмотрении схемы на фиг.1.
Далее продукты сгорания подводят в турбину высокого давления 4, где они, расширяясь, приводят ее в движение, а вместе с ней и компрессор высокого давления 2. Для снижения температуры газов перед этой турбиной подают пар из парогенератора 17 по паропроводу 48 в газопровод 81. Температуру газов в газовой турбине регулируют регулятором 63 аналогично описанному при рассмотрении схемы на фиг. 1. В газопровод 77, соединяющий турбины высокого и низкого давления, подают кроме продуктов сгорания из турбины высокого давления еще использованный пар в комплексном устройстве топливоподготовки 83 при задвижке открытой 87 и закрытой 88 и излишки пара из парогенератора 17 по паропроводу 46 при превышении его давления. Эти пары, перемешиваясь с газами, поступают в турбину низкого давления 3 и там совершают дополнительную работу вместе с газами. Вырабатываемую мощность турбиной низкого давления 3 передают компрессору низкого давления 1 и нагрузке 7. Продукты сгорания из этой турбины направляют в регенеративный воздухоподогреватель 78 вместе с паром по воздухопроводу 33, который поступает при задвижках открытой 88 и закрытой 87. В этом воздухоподогревателе их охлаждают воздухом и далее подают в утилизационный парогенератор 17 для производства пара. Воду в этот парогенератор подводят, а температуру производимого пара регулируют аналогично, как это было описано на схеме (фиг.1).
Охлажденные продукты сгорания далее последовательно охлаждают сначала в контактном конденсаторе 18 ниже температуры точки росы, а затем в винтовой расширительной машине 8 до температуры замерзания конденсата. Здесь газы расширяясь, совершают работу, которую передают электрогенератору 89 для превращения в электроэнергию. После винтовой расширительной машины 8 от уходящих газов отделяют влагу, их подогревают и снижают генерируемый ими шум в комплексном устройстве газоподготовки 84, а затем удаляют в атмосферу через дымовую трубу 22. Если температура газов после этого устройства продолжает оставаться ниже температуры точки росы, а подъем факела над трубой оказывается недостаточным для рассеивания дымовых газов, то подают воздух после компрессора высокого давления 2 по воздухопроводу 93 в газопровод 29, при этом регулируют количество подаваемого воздуха регулятором 94 по температуре газов в устье дымовой трубы, превышающей температуру точки росы.
Далее рассматриваются варианты способа работы газотурбинной установки с аналогичной типовой схемой газотурбинного двигателя, в котором воздух между компрессорами охлаждают и увлажняют в контактном воздухоохладителе 95 (фиг. 3) водой, которую подают из холодной части аккумулятора 39 насосом 43 по водопроводам 41 и 103, а сливают ее из поддона по воздухопроводу 105 в горячую часть аккумулятора 38. При этом регулируют температуру воздуха за этим воздухоохладителем выше температуры точки росы изменением количества подаваемой воды регулятором 107. Для снижения работы сжатия компрессора высокого давления, а также повышения влажности воздуха перед камерой сгорания его охлаждают и увлажняют в контактном воздухоохладителе 96 водой, которую подают из холодной части аккумулятора 39 насосом 43 по водопроводам 41 и 104 в распиливающее устройство этого воздухоохладителя, а воду из поддона сливают в горячую часть аккумулятора 38 по водопроводу 106. При этом регулируют температуру охлаждаемого воздуха перед камерой сгорания 6 выше температуры точки росы путем изменения количества подаваемой воды регулятором 108 в этот воздухоохладитель.
При реализации вариантов по этой схеме тоже предусмотрено сжигание топлива при коэффициентах избытка воздуха, близких к единице, как и при рассмотрении вариантов на предыдущих схемах (фиг.1 и 2). Дожигают продукты сгорания в камере дожигания 32 между турбинами высокого 4 и низкого 3 давления. Воздух на дожигание подают из компрессора высокого давления 2 по воздухопроводу 102. Количество подаваемого воздуха изменяют регулятором 70 по содержанию или изменению содержания оксида углерода за этой камерой. Для повышения давления уходящих газов перед контактным конденсатором 18 без снижения мощности турбины низкого давления его повышают винтовой нагнетательной машиной 97, которую приводят электродвигателем 98. За контактным конденсатором энергию продуктов сгорания превращают в работу в винтовой расширительной машине 8, которую передают электрогенератору 89 для получения электроэнергии. Благодаря повышению давления газов в контактном конденсаторе сокращают его размеры и массу, увеличивают абсорбцию вредных веществ конденсатом и увеличивают температуру конденсации водяных паров. Воду в контактный конденсатор подают из холодной части аккумулятора 39 насосом 43 по водопроводам 41 и 50, а отводят по водопроводу 51 в горячую часть этого аккумулятора. При этом регулируют температуру уходящих газов за контактным конденсатором 18 выше температуры точки росы, а за осушителем 19 - выше температуры замерзания конденсата изменением количества подаваемой воды регулятором 67.
Оксиды азота превращают в диоксиды в реакторе 109 перед контактным конденсатором 18. Для этого в этом реакторе снижают температуру газов ниже 140oС подачей воды из горячей части аккумулятора 38 насосом 42 по водопроводам 40 и 113 в его распыливающее устройство, а отводят ее из поддона по водопроводу 115 в горячую часть аккумулятора 38. При этом температуру газов в этом реакторе регулируют ниже 140oС изменением количества распыливаемой воды регулятором 114, а воздух для окисления подводят из напорного воздухопровода 80 по воздухопроводу 111 в газопровод 110 перед винтовой нагнетательной машиной 97. Количество подаваемого воздуха изменяют регулятором 112 по содержанию или уменьшению содержания оксида азота за контактным конденсатором 18. Сернистый ангидрид превращают в серный в реакторе 115 при температуре газов меньше 450oС потому, что последний является более активным и лучше растворяется в конденсате. Для этого окислитель - нитрозный газ подают из реактора окисления оксида азота в диоксид 109 в реактор окисления сернистого ангидрида в серный 115. Количество подаваемого нитрозного газа изменяют регулятором 117 по содержанию или изменению содержания сернистого ангидрида за контактным конденсатором 18. На этой схеме мощность, развиваемую турбинами, передают компрессорам и нагрузке, а пар, вырабатываемый парогенератором, распределяют между турбинами и камерой сгорания аналогично, как это было описано при рассмотрении схем на фиг.2 и 3.
Следующая схема, приведенная на фиг.4, отличается от предыдущих схем на фиг. 2 и 3 тем, что воздух после компрессора высокого давления 2 охлаждают в контактном конденсаторе 96 и подогревают в регенеративном воздухоохладителе 78, что позволяет увеличить утилизацию теплоты отработавших газов этим воздухоподогревателем. Затем этот воздух подают в камеру сгорания для сжигания при коэффициентах избытка воздуха, близких в единице, как и при реализации предыдущих вариантов. Дожигают продукты неполного сгорания в насадках 122 или 123, куда подают воздух по воздухопроводам 124 или 125. Количество подаваемого воздуха изменяют регулятором 126 или 127 по содержанию или уменьшению содержания оксида углерода за соответствующей насадкой. На этой схеме между нагнетательной 97 и расширительной 8 машинами производят пар в утилизационном парогенераторе 17, а конденсируют влагу в контактном конденсаторе 18, что позволяет получить пар и конденсат с более высокой температурой при меньших размерах. Недостающую мощность подводят к нагнетательной машине 97 от электродвигателя 98. Необходимое давление нагнетания газов перед парогенератором 17 и конденсатором 18 устанавливают регулятором 121 изменением подводимой мощности от электродвигателя 98 к нагнетателю 97. Воду из горячей части аккумулятора теплоты 38 подают насосом 42 по водопроводам, всасывающему 40 и распределительным 134 и 138, технологическим 132 и сторонним 136 потребителям теплоты или горячей воды соответственно. Воду из холодной части аккумулятора 39 подают насосом 43 по водопроводам, всасывающему 41 и распределительным 135 и 139, технологическим 133 и сторонним 137 потребителям холодного теплоносителя (холода) соответственно. При реализации вариантов на этой схеме питают водой конденсатор 18 и парогенератор 17, отводят ее из поддона этого конденсатора, распределяют пар по технологическим потребителям, а также регулируют температуру и давление пара, температуру газов аналогично, как это было описано при рассмотрении вариантов на предыдущих схемах.
На схеме (фиг.5) винтовую нагнетательную машину 97 приводят паровым двигателем 140 и двуступенчатой парогазовой расширительной машиной 141. Пар в этот двигатель подают из парогенератора 17 по паропроводу 142. Он там расширяется и совершает работу, затем направляется по паропроводу 144 в первую ступень двухступенчатой расширительной машины 141. Во вторую ступень этой машины подводят уходящие газы из контактного конденсатора 18 по газопроводу 145. Пар и газ, совместно расширяясь в этой парогазовой машине, тоже совершают работу. Работу, совершаемую паровым двигателем 140 и парогазовой машиной 141, передают нагнетательной машине 97 и приводят ее в движение. Давление газов перед контактным конденсатором 18 устанавливают регулятором 143 изменением количества подводимого пара в паровой двигатель 140, следовательно, и расширительную парогазовую машину 141. При этом изменяется частота вращения соединенных механической связью машин, следовательно, и давление нагнетания газов.
Для устранения коррозии оборудования и осаждения оксидов тяжелых металлов из раствора воду, поступающую из горячей 38 (фиг.6) и холодной частей аккумулятора по водопроводам 40 и 41, смешивают с водным раствором аммиака в смесителях 146 и 147, который подводят в эти смесители из бака 148 по трубопроводам 149 и 150. Регулируют показатель рН горячей и холодной воды регуляторами 151 и 152 путем изменения количества подаваемого раствора аммиака из бака 148. Значение регулируемого показателя рН конденсата зависит от коррозионной стойкости оборудования, вида сжигаемого органического топлива и его состава. Могут быть установлены такие значения показателя рН, при которых не будет происходить коррозии оборудования, будут выпадать в осадок оксиды тяжелых металлов. Конденсат, сливаемый в канализацию по водопроводу 155, нейтрализуют в смесителе 154 тоже водным раствором аммиака, поступающим из бака 148. Причем значение показателя рН, больше или равное 7, поддерживают за этим смесителем регулятором 156 изменением количества подаваемого раствора из бака 148 по трубопроводу 155. Избыток воды из холодной части аккумулятора 38 подводят по водопроводу 159 в комплексное устройство утилизации конденсата 85 для переработки. В этой части установки производят регенерацию аммиака и получают товарные продукты.
Преимущества разработанного способа и устройства газотурбинной установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу по сравнению с аналогом и прототипом заключаются в следующем: повышается мощность газотурбинной установки в 2÷2,5 раза, а КПД возрастает до 0,6÷0,7 за счет снижения коэффициента избытка воздуха и уменьшения работы сжатия компрессоров, глубокой утилизации теплоты отработавших газов и превращения низкопотенциального тепла в работу в расширительных машинах; уменьшаются размеры контактного конденсатора в 1,5÷2,0 раза при повышении в нем давления газов до 3•105 Па и сохранении их скорости движения благодаря повышению теплоотдачи, массоотдачи и повышению плотности газов; работает система автономно на газовом и жидком топливе, не нуждается в холодной водопроводной воде и приспосабливается к изменениям условий окружающей среды при применении регуляторов температуры воздуха, топлива, уходящих газов, горячей и холодной воды; уменьшается значительно содержание вредных выбросов в уходящих газах из-за снижения образования оксида азота в камере сгорания, дожигания продуктов неполного сгорания в зоне смешения этой камеры или за этой камерой в дожигающих устройствах, превращения оксида азота в диоксид и сернистого ангидрида в серный, абсорбции окислов азота, серы и углерода, а также сажи, пыли и углеводородов конденсатом при повышении давления и осаждения окислов тяжелых металлов из раствора; повышается надежность работы агрегатов и оборудования благодаря регулированию температуры газов и воздуха, а также повышению показателя рН в циркуляционных контурах системы; обеспечиваются технологические и сторонние потребители холодным и горячим теплоносителями благодаря повышению температуры конденсации водных паров в контактном конденсаторе, а также применению аккумулятора теплоты с емкостями для горячей и холодной воды.
Формула изобретения: 1. Способ работы газотурбинной установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения выбросов в атмосферу, включающий сжатие воздуха в компрессорах низкого и высокого давления, подачу этого воздуха, газового или жидкого топлива и пара в камеру сгорания, расширение продуктов сгорания в турбинах высокого и низкого давления, а также в силовой турбине, их охлаждение в утилизационном парогенераторе и контактном конденсаторе, передачу мощности от силовой турбины нагрузке и от турбин низкого и высокого давления к компрессорам низкого и высокого давления соответственно и получение пара, подаваемого в камеру сгорания, из конденсата в утилизационном парогенераторе, отличающийся тем, что воздух, поступающий в компрессор, очищают, подогревают или охлаждают в контактном теплообменнике, топливо подогревают, очищают и сжигают при коэффициенте избытка воздуха в зоне горения, равном 1,02-1,05 для газового топлива или равном 1,05-1,10 для жидкого топлива, а образующиеся при этом продукты сгорания после контактного конденсатора, расширяют и охлаждают в винтовой расширительной машине, осушают в осушителе, подогревают в поверхностном газоводяном теплообменнике, снижают их шум в глушителе и удаляют в атмосферу через дымовую трубу, повышая их температуру в устье дымовой трубы выше температуры точки росы подмешиванием нагретого воздуха после компрессора высокого давления, причем снабжение поверхностного газоводяного теплообменника и контактного конденсатора водой осуществляется из холодной части аккумулятора, снабжение утилизационного парогенератора водой осуществляется из горячей части аккумулятора, а снабжение контактного теплообменника водой осуществляется как из холодной, так и из горячей части аккумулятора.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что продукты сгорания на пути их движения после контактного конденсатора расширяют и охлаждают в винтовой расширительной машине, осушают в осушителе, подогревают в поверхностном газоводяном теплообменнике водой, циркулирующей по водопроводам через холодную часть аккумулятора теплоты, снижают их шум в глушителе и удаляют в атмосферу через дымовую трубу, при этом передают мощность от винтовой расширительной машины нагрузке и охлаждают воду в холодной части этого аккумулятора до температуры замерзания.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расширяют продукты сгорания в турбинах высокого и низкого давления, передают мощность от турбины низкого давления компрессору низкого давления и нагрузке, охлаждают воздух между компрессорами в поверхностном воздухоохладителе водой, циркулирующей по водопроводам через холодную часть аккумулятора теплоты, и подогревают его в регенеративном воздухоподогревателе перед камерой сгорания продуктами сгорания, поступающими по газопроводу из турбины низкого давления.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дожигают продукты неполного сгорания в зоне смешения камеры сгорания при подаче в эту зону воздуха по трубопроводу из компрессора высокого давления, количество которого регулируют по содержанию или уменьшению содержания оксида углерода в продуктах сгорания.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дожигают продукты неполного сгорания в камере дожигания перед силовой турбиной или турбиной высокого давления при поступлении в нее топлива и сжатого воздуха по воздухопроводу из компрессора низкого или высокого давления, причем количество подаваемого в зону горения воздуха изменяют регулятором по содержанию или изменению содержания оксида углерода в продуктах сгорания, а количество топлива определяют по повышению температуры газов в этой камере выше 350oС.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дожигают продукты неполного сгорания в насадке, установленной в газопроводе за камерой сгорания или турбиной высокого давления, при поступлении в нее топлива и сжатого воздуха по воздухопроводу из компрессора высокого давления, причем количество подаваемого воздуха регулируют по содержанию или изменению содержания оксида углерода в продуктах сгорания, а количество топлива определяют по повышению температуры газов в этой насадке выше 350oС.
7. Способ по пп. 1-6, отличающийся тем, что воздух, поступающий через заборное устройство, фильтруют в воздушном фильтре, подогревают или охлаждают, увлажняют в контактном теплообменнике водой, поступающей из холодной или горячей части аккумулятора теплоты по водопроводу, снижают его шум в глушителе и подают в компрессор низкого давления, при этом поддерживают регулятором температуру воздуха перед этим компрессором выше температуры точки росы изменением количества циркулирующего теплоносителя через этот теплообменник и холодную часть аккумулятора теплоты.
8. Способ по пп. 1-7, отличающийся тем, что воздух, поступающий через заборное устройство, фильтруют, охлаждают или подогревают, увлажняют и снижают его шум в комплексном устройстве воздухоподготовки, в котором контактный теплообменник конструктивно совмещен с фильтром и глушителем шума, при этом воду на распыливание подают в этот теплообменник из холодной или горячей части аккумулятора теплоты, а отводят эту воду из него в холодную часть по водопроводам, температуру воздуха перед компрессором низкого давления регулируют выше температуры точки росы изменением количества подаваемой воды.
9. Способ по пп. 1-8, отличающийся тем, что воздух после компрессора низкого давления охлаждают в поверхностном воздухоохладителе водой, которую подводят из холодной части аккумулятора, а отводят ее в горячую часть по водопроводам, при этом регулируют температуру воздуха после этого воздухоохладителя выше температуры точки росы изменением количества проходящей воды через этот воздухоохладитель.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что воздух охлаждают и увлажняют после компрессора низкого давления в контактном воздухоохладителе водой.
11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что воздух охлаждают и увлажняют после компрессора высокого давления в контактном воздухоохладителе водой.
12. Способ по пп. 1-11, отличающийся тем, что воздух перед камерой сгорания охлаждают и увлажняют в контактном воздухоохладителе водой, поступающей по водопроводу из холодной части аккумулятора теплоты, подогревают в регенеративном воздухоподогревателе продуктами сгорания и подают в камеру сгорания, при этом сливают конденсат из этого воздухоохладителя в горячую часть аккумулятора теплоты по трубопроводу.
13. Способ по п. 3, отличающийся тем, что продукты сгорания после турбины низкого давления подают последовательно в регенеративный воздухоподогреватель, утилизационный парогенератор, контактный конденсатор, винтовую расширительную машину, осушитель, поверхностный газоводяной теплообменник, глушитель шума и дымовую трубу, при этом винтовой расширительной машиной вращают электрогенератор, конденсат сливают из осушителя в холодную часть аккумулятора теплоты, а в парогенератор подводят воду из горячей части этого аккумулятора, количество которой регулируют по температуре пара, поступающей технологическим потребителям.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что продукты сгорания после турбины низкого давления подают последовательно по газопроводам в утилизационный парогенератор, винтовую нагнетательную машину, контактный конденсатор, винтовую расширительную машину, при этом вращают винтовую нагнетательную машину электродвигателем, а электрогенератор - винтовой расширительной машиной.
15. Способ по п. 13, отличающийся тем, что продукты сгорания после турбины низкого давления подают последовательно по газопроводам в регенеративный воздухоподогреватель, винтовую нагнетательную машину, утилизационный парогенератор, контактный конденсатор, винтовую расширительную машину, при этом вращают винтовую нагнетательную машину расширительной, а недостающую мощность подводят от электродвигателя.
16. Способ по п. 14, отличающийся тем, что продукты сгорания после контактного конденсатора подают последовательно по газопроводам во вторую ступень винтовой или лопаточной газопаровой двухступенчатой расширительной машины, осушитель, поверхностный газоводяной теплообменник и дымовую трубу, при этом винтовую нагнетательную машину вращают паровой винтовой расширительной машиной и двухступенчатой газопаровой винтовой или лопаточной расширительной машиной, пар по трубопроводам подводят от утилизационного парогенератора в паровую винтовую расширительную машину, а отводят в первую ступень винтовой или лопаточной газопаровой двухступенчатой расширительной машины.
17. Способ по пп. 14 и 15, отличающийся тем, что температуру конденсации водяных паров в контактном конденсаторе регулируют изменением давления уходящих газов перед этим конденсатором, при этом для повышения этого давления увеличивают регулятором подводимую мощность от электродвигателя, а для ее снижения уменьшают.
18. Способ по п. 16, отличающийся тем, что температуру конденсации водяных паров в контактном конденсаторе регулируют изменением давления уходящих газов перед этим конденсатором, при этом для повышения этого давления увеличивают количество подводимого пара от утилизационного парогенератора в паровую винтовую расширительную машину, а для его снижения уменьшают.
19. Способ по пп. 1-18, отличающийся тем, что вода из холодной части аккумулятора теплоты циркулирует по водопроводам через поверхностный газоводяной теплообменник, где ее охлаждают уходящими продуктами сгорания, а температуру этой воды регулируют выше температуры замерзания при помощи регулятора, изменяя количество проходящей воды через эту часть аккумулятора теплоты и этот теплообменник.
20. Способ по пп. 1-19, отличающийся тем, что уходящие газы после осушителя подогревают в поверхностном газоводяном теплообменнике водой, подводимой из холодной или горячей части аккумулятора теплоты и отводимой в холодную часть по водопроводам, при этом регулируют их температуру в устье дымовой трубы выше температуры точки росы изменением количества проходящей воды через этот теплообменник.
21. Способ по пп. 1-20, отличающийся тем, что продукты сгорания охлаждают, а влагу из них отделяют в контактном конденсаторе распыленной водой, которую подают из холодной части аккумулятора теплоты по водопроводу, при этом регулируют температуру уходящих газов из этого конденсатора ниже температуры точки росы, а перед осушителем выше температуры замерзания конденсата, а также отводят воду из этого конденсатора в горячую часть аккумулятора теплоты.
22. Способ по пп. 1-21, отличающийся тем, что пар подают из утилизационного парогенератора по паропроводам в камеру сгорания, турбины высокого и низкого давления, топливоподогреватель и силовую турбину при дожигании перед ней продуктов неполного сгорания, при этом его количество регулируют по определяющей температуре газов в камере сгорания и турбине высокого давления, по давлению пара перед турбиной низкого давления, по температуре топлива в топливоподогревателе и определяющей температуре газов в силовой турбине соответственно.
23. Способ по п. 22, отличающийся тем, что пар из утилизационного парогенератора подают по паропроводам в камеру сгорания, турбину высокого давления, топливоподогреватель и турбину низкого давления, а его количество регулируют по определяющей температуре газов в камере сгорания и турбине высокого давления, по температуре топлива в топливоподогревателе и давлению пара, поступающего в турбину низкого давления, соответственно.
24. Способ по пп. 1-23, отличающийся тем, что воду из холодной и горячей частей аккумулятора теплоты подают по трубопроводам технологическим и сторонним потребителям.
25. Способ по пп. 1-24, отличающийся тем, что окисление оксида азота в диоксид в продуктах сгорания производят перед контактным конденсатором в реакторе при температуре газов меньше 140oС кислородом воздуха, который подают компрессором низкого давления по воздухопроводу в газопровод перед винтовой нагнетательной машиной, причем количество подаваемого воздуха регулируют по содержанию или изменению содержания оксида азота в уходящих газах за этим конденсатором.
26. Способ по пп. 1-25, отличающийся тем, что окисление сернистого ангидрида в серный производят перед винтовой нагнетательной машиной в реакторе при температуре газов меньше 450oС нитрозным газом, который подают в этот реактор из реактора окисления оксида азота в диоксид по газопроводу, причем количество подаваемого нитрозного газа регулируют по содержанию или изменению содержания сернистого ангидрида в уходящих газах за контактным конденсатором.
27. Способ по пп. 1-26, отличающийся тем, что воду, поступающую по трубопроводам из холодной и горячей частей аккумулятора теплоты, разбавляют водным раствором аммиака в смесителях, причем значение показателя рН воды за смесителями регулируют путем добавления этого раствора в воду.
28. Способ по п. 27, отличающийся тем, что величину показателя рН воды за смесителями поддерживают регуляторами в таких пределах, при которых осаждаются оксиды тяжелых металлов из раствора и/или коррозия трубопроводов и оборудования не происходит.
29. Способ по пп. 1-28, отличающийся тем, что излишки холодной воды сливают по трубопроводу из аккумулятора теплоты в канализацию, если ее рН больше или равно 7, при рН меньше 7 ее нейтрализуют водным раствором аммиака и тоже сливают.
30. Способ по пп. 1-29, отличающийся тем, что излишки холодной или горячей воды перерабатывают в комплексном устройстве утилизации конденсата, при этом восстанавливают аммиак из раствора и получают товарные продукты.
31. Газотурбинная установка с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу, содержащая установленные в линии подачи воздуха компрессор низкого и компрессор высокого давления, связанный с камерой сгорания, соединенной с турбиной высокого давления, которая связана с турбиной низкого давления, соединенной с силовой турбиной и нагрузкой и установленные за силовой турбиной утилизационный парогенератор и контактный конденсатор, отличающаяся тем, что установка оснащена аккумулятором теплоты, разделенным на горячую и холодную части, топливоподогревателем, подающим топливо в камеру сгорания и соединенным паропроводом с утилизационным парогенератором и силовой турбиной, контактным теплообменником, установленным в линии подачи воздуха в компрессор низкого давления, причем контактный конденсатор и контактный теплообменник соединены как с горячей, так и с холодной частями аккумулятора теплоты, а утилизационный парогенератор соединен с горячей частью аккумулятора теплоты.
32. Газотурбинная установка по п. 31, отличающаяся тем, что за контактным конденсатором располагаются последовательно вдоль газового тракта винтовая расширительная машина, осушитель, поверхностный газоводяной теплообменник, глушитель шума и дымовая труба, причем винтовая расширительная машина соединена механической связью с нагрузкой, осушитель подключен к холодной части аккумулятора теплоты отводящим конденсат водопроводом, а поверхностный газоводяной теплообменник - подводящим и отводящим водопроводами.
33. Газотурбинная установка по п. 31, отличающаяся тем, что содержит турбину низкого давления, соединенную механическими связями с компрессором низкого давления и нагрузкой, утилизационный парогенератор и контактный конденсатор, установленные за турбиной низкого давления после регенеративного воздухоподогревателя, и поверхностный воздухоохладитель, расположенный между компрессорами низкого и высокого давления, причем регенеративный воздухоподогреватель установлен перед камерой сгорания.
34. Газотурбинная установка по п. 31, отличающаяся тем, что зона смешения камеры сгорания соединена с нагнетательным воздухопроводом компрессора высокого давления воздухопроводом, на котором установлен регулятор содержания оксида углерода в продуктах сгорания, причем эта камера оснащена завихрителями для перемешивания газов с поступающим воздухом.
35. Газотурбинная установка по п. 31, отличающаяся тем, что камера сгорания соединена с регенеративным воздухоподогревателем или контактным воздухоохладителем воздухопроводом, на котором установлено регулирующее устройство расхода воздуха, а также с комплексным устройством топливоподготовки топливопроводом, на котором установлено регулирующее устройство расхода топлива, причем эти устройства соединены с регулятором коэффициента избытка воздуха.
36. Газотурбинная установка по п. 31, отличающаяся тем, что камера дожигания продуктов неполного сгорания расположена перед силовой турбиной или за турбиной высокого давления и соединена с компрессором низкого или высокого давления соответственно воздухопроводом, на котором установлен регулятор содержания оксида углерода в продуктах сгорания, а также с комплексным устройством топливоподготовки топливопроводом, на котором установлен регулятор температуры газов в этой камере.
37. Газотурбинная установка по одному из пп. 31-36, отличающаяся тем, что дожигающая насадка продуктов сгорания неполного сгорания из шамотного, дунитного, магнезитохромитного и других огнеупоров расположена в газопроводе за камерой сгорания или турбиной высокого давления и соединена с компрессором высокого или низкого давления воздухопроводом, на котором установлен регулятор содержания оксида углерода в продуктах сгорания, а также она подключена к комплексному устройству топливоподготовки топливопроводом, на котором установлен регулятор температуры газов в этой насадке.
38. Газотурбинная установка по одному из пп. 31-37, отличающаяся тем, что для подготовки воздуха содержит воздушный фильтр, глушитель шума и контактный теплообменник, который подключен подводящим и отводящим водопроводами к холодной части аккумулятора теплоты, при этом регулятор температуры воздуха перед компрессором низкого давления расположен на подводящем водопроводе.
39. Газотурбинная установка по п. 38, отличающаяся тем, что для очистки, охлаждения или подогрева, увлажнения воздуха и снижения его шума оно содержит комплексное устройство воздухоподготовки, в котором контактный теплообменник конструктивно совмещен с воздушным фильтром и глушителем шума и подключен распыливающим устройством к холодной или горячей части аккумулятора теплоты подводящим водопроводом, а отводящим - к холодной части этого аккумулятора.
40. Газотурбинная установка по одному из пп. 31-39, отличающаяся тем, что для охлаждения воздуха после компрессора низкого давления содержит поверхностный воздухоохладитель, который подключен подводящим водопроводом к холодной части аккумулятора, а отводящим - к горячей части, при этом регулятор температуры воздуха после этого воздухоохладителя установлен на подводящем водопроводе.
41. Газотурбинная установка по п. 40, отличающаяся тем, что для охлаждения и увлажнения воздуха после компрессора низкого и высокого давления оно содержит контактный воздухоохладитель.
42. Газотурбинная установка по п. 40, отличающаяся тем, что для охлаждения и увлажнения воздуха после компрессора высокого давления содержит контактный воздухоохладитель.
43. Газотурбинная установка по одному из пп. 31-42, отличающаяся тем, что перед камерой сгорания последовательно установлены соединенные воздухопроводом контактный воздухоохладитель и регенеративный воздухоподогреватель, при этом регенеративный воздухоподогреватель соединен воздухопроводом с камерой сгорания, а контактный воздухоохладитель подключен подводящим водопроводом к холодной части аккумулятора теплоты, отводящим - к горячей части этого аккумулятора.
44. Газотурбинная установка по п. 33, отличающаяся тем, что после турбины низкого давления содержит соединенные последовательно в газовом тракте газопроводами регенеративный воздухоподогреватель, утилизационный парогенератор, контактный конденсатор, винтовую расширительную машину, осушитель, поверхностный газоводяной теплообменник и дымовую трубу, при этом винтовая расширительная машина соединена механической связью с электрогенератором, осушитель подключен к холодной части аккумулятора теплоты отводящим конденсат трубопроводом, а утилизационный парогенератор соединен с горячей частью этого аккумулятора подводящим водопроводом, на котором установлен регулятор температуры пара.
45. Газотурбинная установка по п. 44, отличающаяся тем, что после турбины низкого давления содержит соединенные последовательно в газовом тракте газопроводами утилизационный парогенератор, винтовую нагнетательную машину, контактный конденсатор, винтовую расширительную машину, при этом винтовая нагнетательная машина соединена механической связью с электродвигателем, а винтовая расширительная машина - электрогенератором.
46. Газотурбинная установка по п. 44, отличающаяся тем, что после турбины низкого давления содержит соединенные последовательно в газовом тракте газопроводами регенеративный воздухоподогреватель, винтовую нагнетательную машину, утилизационный парогенератор, контактный конденсатор, винтовую расширительную машину, при этом винтовая нагнетательная машина соединена механическими связями с винтовой расширительной машиной электродвигателем.
47. Газотурбинная установка по п. 44, отличающаяся тем, что после турбины низкого давления содержит соединенные последовательно в газовом тракте газопроводами утилизационный парогенератор, винтовую нагнетательную машину, контактный конденсатор, газопаровую винтовую или лопаточную двухступенчатую расширительную машину, при этом винтовая нагнетательная машина соединена механическими связями с паровой винтовой расширительной машиной и газопаровой винтовой или лопаточной двухступенчатой расширительной машиной, паровая винтовая расширительная машина подключена подводящим паропроводом к утилизационному парогенератору, а отводящим - к первой ступени двухступенчатой расширительной машины, вторая ступень этой машины подсоединена к отводящему газопроводу контактного конденсатора.
48. Газотурбинная установка по одному из пп. 45-46, отличающаяся тем, что оснащена регулятором давления газов перед контактным конденсатором, связанным с устройством изменения мощности электродвигателя.
49. Газотурбинная установка по п. 47, отличающаяся тем, что оснащена регулятором давления газов перед контактным конденсатором, установленным на паропроводе, подводящим пар от утилизационного парогенератора к паровой винтовой расширительной машине.
50. Газотурбинная установка по одному из пп. 31-49, отличающаяся тем, что поверхностный газоводяной теплообменник подключен подводящим и отводящим водопроводами к холодной части аккумулятора теплоты, при этом регулятор температуры воды в этой части аккумулятора установлен на подводящем водопроводе.
51. Газотурбинная установка по одному из пп. 31-50, отличающаяся тем, что поверхностный газоводяной теплообменник подключен подводящим водопроводом к горячей или холодной части аккумулятора теплоты, а отводящим - к холодной части этого аккумулятора, при этом регулятор температуры газов в устье дымовой трубы расположен на подводящем водопроводе.
52. Газотурбинная установка по одному из пп. 31-51, отличающаяся тем, что контактный конденсатор подключен подводящим водопроводом к холодной части аккумулятора теплоты, а отводящим водопроводом к горячей части этого аккумулятора, при этом регулятор температуры уходящих газов после контактного конденсатора и перед осушителем установлен на подводящем водопроводе.
53. Газотурбинная установка по одному из пп. 31-52, отличающаяся тем, что камера сгорания, турбины низкого и высокого давления, рекуперативный топливоподогреватель и силовая турбина при дожигании перед ней продуктов неполного сгорания подключены к парогенератору паропроводами, на которых установлены регуляторы температуры газов в камере сгорания и турбине высокого давления, давления пара перед турбиной низкого давления, температуры топлива в рекуперативном топливоподогревателе и температуры газов в силовой турбине.
54. Газотурбинная установка по одному из пп. 31-53, отличающаяся тем, что камера сгорания, турбины высокого давления, рекуперативный топливоподогреватель и турбина низкого давления подключены к парогенератору паропроводами, на которых установлены регуляторы температуры газов в камере сгорания и турбине высокого давления, температуры топлива в рекуперативном топливоподогревателе и давления пара перед турбиной низкого давления.
55. Газотурбинная установка по одному из пп. 31-54, отличающаяся тем, что технологические и сторонние потребители горячей и холодной воды подключены к горячей и холодной частям аккумулятора теплоты водопроводами.
56. Газотурбинная установка по одному из пп. 31-55, отличающаяся тем, что реактор окисления оксида азота в диоксид установлен в газовом тракте перед контактным конденсатором, при этом нагнетательный воздухопровод компрессора низкого давления соединен с газопроводом перед винтовой нагнетательной машиной воздухопроводом, на котором установлен регулятор содержания оксида азота в продуктах сгорания за этим конденсатором.
57. Газотурбинная установка по одному из пп. 31-56, отличающаяся тем, что реактор окисления сернистого ангидрида в серный установлен перед винтовой нагнетательной машиной, при этом он соединен с реактором окисления оксида азота в диоксид газопроводом, на котором установлен регулятор содержания сернистого ангидрида в продуктах сгорания за контактным конденсатором.
58. Газотурбинная установка по одному из пп. 31-57, отличающаяся тем, что на отводящих водопроводах холодной и горячей воды из аккумулятора теплоты расположены смесители, которые подключены к баку с водным раствором аммиака трубопроводами, причем на этих трубопроводах установлены регуляторы показателя рН конденсата за этими смесителями.
59. Газотурбинная установка по одному из пп. 31-58, отличающаяся тем, что на водопроводе, отводящем холодную воду из аккумулятора теплоты в канализацию, расположен смеситель, который подключен к баку с водным раствором аммиака трубопроводом, причем на этом трубопроводе установлен регулятор показателя рН конденсата за этим смесителем.
60. Газотурбинная установка по одному из пп. 31-59, отличающаяся тем, что для работы на жидком топливе оснащены контактный конденсатор подвижной насадкой, а регенеративный воздухоподогреватель, поверхностный газоводяной теплообменник, утилизационный парогенератор трубками с продольным наружным оребрением.