способ оптимизации работы парогазовой установки
Классы МПК: | F01K13/02 управление, например пуск или остановка |
Автор(ы): | Степанов И.Р., Власов Л.К., Кузнецов Н.М., Минин В.А. |
Патентообладатель(и): | Институт физико-технических проблем энергетики Севера Кольского научного центра РАН |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-06-26 публикация патента:
20.03.1995 |
Использование: в парогазовых энергетических установках с впрыском пара перед газовой турбиной. Сущность изобретения: расход топлива и пара, подаваемых в камеру сгорания в номинальном режиме работы, определяют согласно предлагаемым взаимосвязанным математическим зависимостям, учитывающим номинальный расход воздуха, теоретически необходимое количество воздуха для полного сжигания 1 кг топлива, степень повышения давления воздуха при сжатии, температуру парогазовой смеси в начале расширения, а также ряд эмпирических коэффициентов. В пиковом режиме работы расходы топлива и пара увеличивают согласно предлагаемым математическим зависимостям, а дополнительно полученную парогазовую смесь срабатывают в турбине пиковой мощности. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ ПАРОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ, включающий сжатие воздуха в компрессоре, подачу сжатого воздуха и топлива в камеру сгорания с формированием горючей смеси, подачу в зону горения камеры сгорания перегретого водяного пара, сжигание горючей смеси в присутствии перегретого пара с образованием парогазовой смеси, расширение последней в турбине с совершением работы и охлаждение расширившейся парогазовой смеси с передачей части теплоты питательной воде для образования перегретого пара, причем подачу топлива и пара в камеру сгорания ведут с определенными расходами, отличающийся тем, что в номинальном режиме работы расходы топлива Bн и пара Dн в камеру сгорания определяют по математическим зависимостям![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031214/2031214-6t.gif)
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031214/2031214-7t.gif)
где Vн - номинальный расход воздуха, обеспечиваемый компрессором установки, м3/с;
Vо - теоретически необходимое количество воздуха для полного сжигания 1 кг топлива при нормальных условиях, м3/кг;
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031126/949.gif)
a1=17,2-18,4; a2=4,6-5,2; b1=12,9-13,9; b2=3,7-4,2- эмпирические коэффициенты;
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031023/964.gif)
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031214/2031214-8t.gif)
где t - значение номинальной температуры парогазовой смеси в начале расширения, oС,
при этом в пиковом режиме работы увеличивают расходы топлива B и пара D в камеру сгорания по соответствующим математическим зависимостям
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031214/2031214-9t.gif)
Dн<D
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031095/8773.gif)
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031025/946.gif)
где
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031025/946.gif)
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031025/946.gif)
- эмпирические коэффициенты,
при этом дополнительно полученную в пиковом режиме парогазовую смесь срабатывают в пиковой турбине.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к комбинированным парогазовым энергетическим установкам (циклам), более точно к способам функционирования парогазовых энергетических установок с впрыском пара в газовый поток перед турбиной. Известен способ работы комбинированной парогазовой установки со сбросом газов после газовой турбины в паровой котел [1], согласно которому продукты сгорания топлива после расширения в газовой турбине охлаждаются в регенераторе - паровом котле с образованием перегретого пара, который направляют в паровую турбину. Особенность данной комбинированной парогазовой установки заключается в том, что в ней работают, не смешиваясь, различные рабочие тела: в газотурбинной воздух и продукты сгорания топлива, в паротурбинной вода и водяной пар. В данном способе тепло уходящих газов может быть использовано достаточно полно, что обеспечивает возможность получения высокого КПД всей комбинированной установки. Однако реализация этого способа приводит к необходимости создания сложной системы с паровой турбиной и комплексом оборудования парового цикла, в результате чего возрастает стоимость сооружения и обслуживания установки. Кроме того, такая установка не может работать с мощностью выше номинальной. Известен также способ организации работы парогазовой установки [2], включающий сжатие воздуха в компрессоре, подачу сжатого воздуха и топлива в камеру сгорания с формированием горючей смеси, подачу пароводяного тела (воды или водяного пара) после регенератора в тракт высокого давления перед или после камеры сгорания, сжигание горючей смеси в присутствии пароводяного тела с образованием парогазовой смеси, расширение последней в турбине с совершением работы и охлаждение расширившейся парогазовой смеси с передачей части теплоты воде и пару, идущим на впрыск в поток газа перед турбиной. Впрыск воды (пара) вызывает существенное повышение мощности газотурбинной установки (ГТУ), но сопровождается понижением температуры потока газа перед турбиной. В указанном техническом решении впрыск воды (пара) носит кратковременный характер и используется как средство для улучшения маневренных свойств установки, которое обеспечивается прежде всего за счет повышения приемистости и улучшения запуска. При пуске установки с применением впрыска воды время увеличения нагрузки от холостого хода до номинальной может быть сокращено до 30-35% и менее. В дальнейшем по мере повышения температуры газа расход воды должен постепенно сокращаться и отключаться. Такие динамические характеристики ГТУ с впрыском позволяют рассматривать их как аварийный резерв и как средство для улучшения динамики регулирования нагрузки сети. Однако в данном случае впрыск пара не обеспечивает повышения КПД на номинальном режиме и не способствует длительному повышению мощности ГТУ сверх номинальной. Изобретение направлено на решение задачи оптимизации работы парогазовой установки с впрыском пара, обеспечивающей высокий КПД установки, а также длительное повышение мощности при достаточной простоте и оперативности выбора основных параметров. Поставленная задача достигается тем, что по способу оптимизации работы парогазовой установки с впрыском пара, включающему сжатие воздуха в компрессоре, подачу сжатого воздуха и топлива в камеру сгорания с формированием горючей смеси, подачу в зону горения камеры сгорания перегретого водяного пара, сжигание горючей смеси в присутствии перегретого пара с образованием парогазовой смеси, расширение последней в турбине с совершением работы и охлаждение расширившейся парогазовой смеси с передачей части теплоты питательной воде для образования перегретого пара, причем подачу топлива и пара в камеру сгорания ведут с определенными расходами, согласно изобретению в номинальном режиме работы расходы топлива и пара в камеру сгорания определяют по математическим зависимостямBн =
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031214/2031214t.gif)
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031214/2031214-2t.gif)
(1)
Dн= Bн
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031214/2031214-3t.gif)
Vн - номинальный расход воздуха, обеспечиваемый компрессором установки, м3/с;
Vо - теоретически необходимое количество воздуха для полного сжигания 1 кг топлива при нормальных условиях, м3/кг;
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031126/949.gif)
а1,а2,b1,b2 - эмпирические коэффициенты;
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031023/964.gif)
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031214/2031214-4t.gif)
Bн<B
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031095/8773.gif)
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031025/946.gif)
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031214/2031214-5t.gif)
Dн<D
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031095/8773.gif)
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031025/946.gif)
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031025/946.gif)
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031025/946.gif)
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031025/946.gif)
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031025/946.gif)
![способ оптимизации работы парогазовой установки, патент № 2031214](/images/patents/442/2031126/949.gif)
Класс F01K13/02 управление, например пуск или остановка