Меню

Паровое хозяйство компрессоров принципиальная схема пароснабжения компрессоров с турбинным приводом


Warning: Undefined array key "" in /var/www/u0600379/data/www/evakuatorinfo.ru/wp-content/themes/basicpro/inc/html-blocks.php on line 143

Привод компрессоров от паровой и газовой турбин.

Для турбокомпрессоров применяется привод от паровых и газовых турбин. Турбинный привод имеет более высокий к. п. д. и особенно выгоден на химических заводах, потребляющих большое количество пара, который может быть подан в цеха и установки после пропуска через турбины ТЭЦ. Кроме того, для паровых турбин можно использовать так называемый вторичный пар, получающийся при съеме тепла реакций, охлаждении дымовых газов перед выбросом их в атмосферу и т. д.

Газотурбинный привод при наличии дешевого топлива наиболее экономичен.

Рис. Газотурбинная установка: КС- камера сгорания (газ приобретает высокую температуру и давление); 1- сопло (

газ расширяется, в результате расширения внутренняя энергия газа переходит в энергию движения — поток газа из сопел с огромной скоростью устремляется к лопаткам газовой турбины); 2 – лопатки газовой турбины; 3 – выхлопной патрубок (для отвода выхлопных газов); 4 – диск( жестко связанный с валов; 5 – вал.

Проходя через каналы, образованные лопатками, газовый поток меняет свое направление и заставляет вал с диском и лопатками вращаться

К валу с одной стороны присоединен воздушный компрессор, подающий воздух в камеру сгорания, а с другой — турбокомпрессор.

Рабочим телом в газовой турбине могут быть продукты сгорания газообразного или жидкого топлива, а также любой нагретый газ, имеющий высокую температуру (например газ, получаемый при крекинге нефти).

Газовые турбины имеют огромные скорости вращения и большие мощности при сравнительно малых размерах. В отличие от электродвигателей привод от паровых и газовых турбин не требует установки редуктора. Привод компрессора включает в себя двигатель, механизм передачи движения от двигателя к валу компрессора и аппаратуру управления. В дальнейшем под приводом компрессора будем понимать его основную часть — двигатель.

Читайте также:  Чем разводить мовиль под компрессор

Турбокомпрессор или турбонагнетатель — устройство, предназначенное для нагнетания воздуха в двигатель с помощью энергии выхлопных газов. Основные части турбокомпрессора — турбина и центробежный насос, которые связывает между собой общая жесткая ось. Эти элементы вращаются со скоростью — около 100.000 об/мин, приводя в действие компрессор.

Рис. Турбокомпрессор состоит из следующих элементов:1- корпус компрессора;2- вал ротора; 3- корпус турбины; 4 — турбинное колесо; 5 — уплотнительные кольца; 6 — подшипники скольжения; 7 — корпус подшипников; 8 — компрессорное колесо.

Турбинное колесо вращается в корпусе, имеющем специальную форму. Оно выполняет функцию передачи энергии отработавших газов компрессору. Турбинное колесо и корпус турбины изготавливают из жаропрочных материалов (керамика, сплавы).

Компрессорное колесо засасывает воздух, сжимает его и затем нагнетает его в цилиндры двигателя. Оно также находится в специальном корпусе.

Компрессорное и турбинное колеса установлены на валу ротора. Вращение вала происходит в подшипниках скольжения. Используются подшипники плавающего типа, то есть зазор имеют со стороны корпуса и вала. Моторное масло для смазки подшипников поступает через каналы в корпусе подшипников. Для герметизации на валу устанавливаются уплотнительные кольца.

В своей работе турбокомпрессор использует энергию отработавших газов. Эта энергия вращает турбинное колесо. Затем это вращение через вал ротора передается компрессорному колесу. Компрессорное колесо нагнетает воздух в систему, предварительно сжав его.

Принцип работы простейшей газотурбинной установки (ГТУ). Воздух из атмосферы засасывается компрессором, сжимается и затем подается в камеру сгорания, куда одновременно впрыскивается топливо. Образующиеся при сгорании топлива газы поступают в турбину и приводят ее в движение. Турбина вращает компрессор и гребной винт.

Рис. . Схема простейшей газотурбинной установки: 1 — форсунка; 2 — камера сгорания; 3 — воздухопровод; 4 — неподвижные направляющие лопатки; 5 — рабочие лопатки; 6 — выхлопной патрубок; 7 — зубчатый редуктор; 8 — гребной винт; 9 — компрессор; 10 — пусковой электродвигатель

Компрессор, камера сгорания и турбина собираются в единый агрегат. Для первоначального раскручивания турбины служит пусковой электродвигатель, питающийся током от вспомогательного дизель-генератора.

Источник

Принципиальные схемы систем пароиспользования и пароснабжения. Основные пароиспользующие установки

Паровые централизованные системы теплосн-я прим-ся в пром-ых районах, при особенно неблагоприятном рельефе местности (наличие оврагов и т. д.), в южных районах, где невелика продолжительность отопительного периода и можно снизить санитарно-гигиенические требования к теплоносителю.

Паровые системы могут быть:с возвратом конденсата;без возврата конденсата.

На пром-ых предпр-ях широко прим-ся паровая система с возвратом конденсата, изображенная на рис. 6. Пар от ТЭЦ или районной котельной поступает в паропровод I, а далее по нему к потребителям теплоты. Конденсат от потребителей теплоты возвра­щается по конденсатопроводу II к источнику. Конденсат возвращается под давле­нием конденсатных насосов, установленных у абонентов.

Рис. 6. Паровая система с возвратом конденсата

I– паропровод; II– конденсатопровод; III– вода из водопровода; IV– компрессор; А– паровая система отопления; Б– система горячего водоснабжения с паровым подог­ревателем; В– технологический потребитель пара с возвратом конденсата; Д– сис­тема технологического потребления пара с пароструйным компрессором.

На схеме А показано непосредственное присоединение паровой системы к паровой сети. Пар из паропровода поступает в нагревательные приборы 1, в кот-х отдает скрытую теплоту парообразования и конденсируется. Конденсат ч/з конденсатоотводчик2 собирается в бак 3, из кот-го конденсаторным насо­сом 4 перекачивается по конденсатопроводу к источнику теплоты. Калориферные установки приточных вентиляционных систем и систем кондиционирования воздуха присоединяются по аналогичной схеме.

Схема Б – предст. собой водяную систему отопления, присоеди­ненную к паровой сети, с применением пароводяного подогревателя 1, в кот-м пар нагревает воду, циркулирующую в системе водяного отопления. Кон­денсат из подогревателя через конденсатоотводчик сливается в конденсаторный бак, откуда насосом перекачивается по конденсатопроводу II к источнику теп­лоты. Циркуляция теплоносителя в водяной системе отопления создается насо­сом 2. На схеме В показано присоединение системы горячего водоснабжения с применением пароводяного подогревателя, аналогичного подогревателю в схеме Б. Схема Г – непосредственное присоединение технологического потреби­теля пара. Схема Д – система технологического потребления пара с пароструйным компрессором. Используется, если давление пара в сети ниже давления, требуе­мого технологическими потребителями. Конденсат от технологических потре­бителей возвращается по нормальной схеме, если пар не смешивается с подог­реваемой средой. Рентабельность установок может быть повышена применением струй­ного компрессора на ТЭЦ.

Рассмотрим паровую систему без возврата конденсата (рис. 7)

Рис.7. Паровая система без возврата конденсата

А – водяная система отопления с пароинжекторным присоединением и системой горячего водо­снабжения; Б – паровая система отопления и система горячего водоснабже­ния; В – система горя­чего водоснабжения со струйным подогревателем; I – паропро­вод; II – вода из водопровода.

По этой схеме конденсат используется на месте, у потребителя для ГВС. В этом случае упроща­ются сети, но на ТЭЦ или в паровой районной котельной д. б. смонтирована мощная установка по подго­товке пи­тательной воды для котельных агрегатов.

На схеме А показано присоединение системы водяного отоп­ления к па­ровой сети с одновременным решением вопроса снаб­жения горячей водой для бытовых целей. Пар из паропровода поступает в струйный инжектор 1, при по­мощи которого произ­водится подсасывание воды из обратной магистрали ото­питель­ной системы с одновременным подогреванием воды паром. При недоста­точном нагреве воды в инжекторе 1 можно включить в работу инжектор 2, что обычно и применяют при низких тем­пературах наружного воздуха. Избыток воды поступает в расширитель-аккумулятор 3, от­куда вода по­ступает в систему ГВС. При давлении пара ниже статиче­ского давления отопительной си­стемы инжекторы устанавливаются в верхних частях зданий.

На схеме Б приводится присоединение системы парового отопления и использование конденсата для горячего водоснаб­жения. Конденсат из нагрева­тельных приборов попадает через конденсатоотводчики КО в аккумулятор и из него в систему ГВС.

При низких давлениях пара аккумулятор устанавливается в нижней части здания и конденсат стекает в него самотеком. Для подачи конденсата в систему ГВС в этом случае исп-ся насос. По такой же схеме могут присоединяться к паровой сети калориферные установки венти­ля­ционных систем и технологическое оборудование.

На схеме В показано присоединение системы ГВС к паровой сети при помощи струйного подогревателя (эжектора). В эжектор 1 по­ступают пар и водопроводная вода. Подогретая вода поступает в аккумулятор и из него в систему ГВС. По этой схеме возможен дополни­тель­ный подогрев воды непосредственно в баке-аккумуляторе барботажным способом, то есть выпуском пара в воду.

Источник

Парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной

Владельцы патента RU 2409746:

Изобретение относится к области энергетики — к парогазовым энергоустановкам. Парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной содержит паровую турбину, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, котел-утилизатор с пароперегревателем, испарителем, газоводяным подогревателем питательной воды, газопровод, электрогенератор, конденсатор, паропровод острого пара, трубопровод питательной воды, пароперегреватель котла-утилизатора связан паропроводом острого пара с входом паровой турбины, конденсатор трубопроводом питательной воды соединен с входом газоводяного подогревателя питательной воды, регенератор, вакуумный деаэратор, трубопровод низкого давления, трубопровод греющей воды, впрыскивающий трубопровод с расширительным соплом, трубопровод подогретой воды, газоохладитель с первой ступенью газоводяного подогревателя питательной воды и газоводяным подогревателем низкого давления, трубопровод горячей питательной воды. Изобретение позволяет повысить тепловую экономичность. 1 ил.

Парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной относится к энергетике и может быть применена на тепловых электростанциях.

Известны парогазовые установки традиционной тепловой схемы. Среди них наиболее распространены ПТУ с паровым котлом-утилизатором. Теплота отработавших газов ГТУ используется в котле-утилизаторе для выработки пара, поступающего в паровую турбину. (Цанев С.В., Буров В.Д., Ремезов А.Н. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций. М.: Издательство МЭИ, 2002.)

Большая часть мощности газовой турбины расходуется на привод компрессора, поэтому ГТУ имеют низкий коэффициент полезной работы. Предельная мощность парогазовых установок с одной газовой турбиной оказывается существенно меньше предельной мощности паротурбинных блоков.

Известны также парогазовые установки с паротурбинным приводом компрессора, в которых мощность ПТУ определяется не мощностью газотурбинной установки, а паропроизводительностью котла-утилизатора.

Воздух после компрессора подается в камеру сгорания газовой турбины. Продукты сгорания из газовой турбины поступают в паровой котел-утилизатор, где генерируется перегретый пар, подаваемый в паровую турбину. В отличие от традиционных схем ПТУ компрессор приводится паровой турбиной, а газовая турбина соединена валом с электрическим генератором. Конденсат пара подается питательным насосом в котел-утилизатор. (Зарянкин А.Е., Зарянкин В.А., Сторожук С.К., Арианов С.В. Сравнительный анализ схем ПГУ с газотурбинным и паротурбинным приводами компрессора. Газотурбинные технологии, №8, 2008.)

Преимущества парогазовой установки с паротурбинным приводом компрессора связаны с тем, что:

— мощность газовой турбины полностью используется для привода генератора;

— в ПГУ используется один генератор;

— при неизменном расходе через газовую турбину увеличивается мощность ПГУ;

— снижается степень повышения давления воздуха в компрессоре, поэтому уменьшается мощность компрессора относительно мощности газовой турбины,

повышаются температура газа на выходе из газовой турбины и

Недостатком описанной парогазовой установки с паротурбинным приводом компрессора является ее недостаточно высокая экономичность.

Техническим результатом изобретения является повышение тепловой экономичности.

Технический результат достигается тем, что парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора, содержащая паровую турбину, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, котел-утилизатор с пароперегревателем, испарителем и газоводяным подогревателем питательной воды, газопровод, электрогенератор, конденсатор, паропровод острого пара, трубопровод питательной воды; пароперегреватель котла-утилизатора связан паропроводом острого пара с входом паровой турбины, конденсатор трубопроводом питательной воды соединен с входом газоводяного подогревателя питательной воды, причем она дополнительно содержит регенератор, вакуумный деаэратор, трубопровод низкого давления, трубопровод греющей воды, впрыскивающий трубопровод с расширительным соплом, трубопровод подогретой воды, газоохладитель с первой ступенью газоводяного подогревателя питательной воды и газоводяным подогревателем низкого давления, трубопровод горячей питательной воды; выход компрессора связан с газовой турбиной через последовательно включенные по ходу воздуха воздушную сторону регенератора и камеру сгорания, выход газовой турбины связан с атмосферой через последовательно включенные по ходу отработавших газов котел-утилизатор с пароперегревателем, испарителем, второй ступенью газоводяного подогревателя питательной воды, газопровод, газовую сторону регенератора и газоохладитель с первой ступенью газоводяного подогревателя питательной воды и газоводяным подогревателем низкого давления; конденсатор соединен с входом вакуумного деаэратора, выход вакуумного деаэратора связан трубопроводом низкого давления с входом газоводяного подогревателя низкого давления, выход газоводяного подогревателя низкого давления соединен первым трубопроводом греющей воды с входом вакуумного деаэратора, вторым впрыскивающим трубопроводом с промежуточными ступенями компрессора и третьим трубопроводом подогретой воды с выходом компрессора; выход вакуумного деаэратора через трубопровод питательной воды с питательным насосом и первую ступень газоводяного подогревателя питательной воды связан трубопроводом горячей питательной воды с второй ступенью газоводяного подогревателя питательной воды котла-утилизатора; паровая турбина соединена с валом компрессора, вал газовой турбины соединен с валом электрогенератора.

Парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной согласно изобретению позволяет:

— уменьшить мощность компрессора за счет впрыска в промежуточные ступени через расширительное сопло перегретой деаэрированной воды;

— повысить интенсивность испарения в ступенях компрессора мелкодисперсных капель вводимой перегретой воды;

— за счет впрыска в сжатый воздух после компрессора подогретой воды снизить температуру перед регенератором и увеличить его степень регенерации;

— за счет расширения в газовой турбине газопаровой смеси повысить температуру за газовой турбиной и обеспечить генерацию в котле-утилизаторе перегретого пара стандартных параметров;

— повысить электрическую мощность парогазовой установки за счет расширения в газовой турбине газопаровой смеси;

— понизить температуру газопаровой смеси, уходящей из газоохладителя установки;

— повысить КПД парогазовой установки за счет уменьшения мощности компрессора и более полной утилизации теплоты отработавшей газопаровой смеси в регенераторе и газоохладителе.

На чертеже изображена тепловая схема парогазовой установки с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной. Она включает паровую турбину 1, компрессор 2, регенератор 3, камеру сгорания 4, газовую турбину 5, газопровод 6, паропровод 7, котел-утилизатор 8 с второй ступенью газоводяного подогревателя питательной воды 9, испарителем и пароперегревателем 10, вакуумный деаэратор 11, трубопровод питательной воды 12, трубопровод низкого давления 13, трубопровод греющей воды 14, впрыскивающий трубопровод 15 с расширительным соплом, трубопровод подогретой воды 16, газоохладитель 17 с газоводяным подогревателем низкого давления 18 и первой ступенью газоводяного подогревателя питательной воды 19, трубопровод горячей питательной воды 20, электрогенератор 21. Конденсатор паровой турбины 1 соединен с входом вакуумного деаэратора 11, выход вакуумного деаэратора через трубопровод питательной воды 12 и первую ступень газоводяного подогревателя питательной воды 19 связан трубопроводом горячей питательной воды 20 с второй ступенью газоводяного подогревателя питательной воды 9 котла-утилизатора 8, кроме того, выход вакуумного деаэратора 11 связан трубопроводом низкого давления 13 с входом газоводяного подогревателя низкого давления 18, выход газоводяного подогревателя низкого давления соединен первым трубопроводом греющей воды 14 с входом вакуумного деаэратора 11, вторым впрыскивающим трубопроводом 15 с расширительным соплом соединен с промежуточными ступенями компрессора и третьим трубопроводом подогретой воды 16 — с выходом компрессора 2. Паровая турбина 1 соединена с валом компрессора 2, вал газовой турбины 5 соединен с валом электрогенератора 21.

Парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной работает следующим образом. Атмосферный воздух сжимается в компрессоре 2, поступает в воздушную сторону регенератора 3, где нагревается за счет теплоты отработавших газов, подаваемых в его газовую сторону по газопроводу 6. В камере сгорания 4 сжигается топливо и повышается температура газов перед газовой турбиной 5. При расширении газов в газовой турбине 5 совершается полезная работа, используемая для привода электрогенератора 21. Отработавшие в газовой турбине 5 газы поступают в котел-утилизатор 8, где за счет их теплоты во второй ступени газоводяного подогревателя питательной воды 9, испарителе и пароперегревателе 10 генерируется перегретый пар, подаваемый в паровую турбину 1 по паропроводу 7. Полезная работа паровой турбины 1 используется для привода компрессора 2. Частично охлажденные в котле-утилизаторе 8 газы по газопроводу 6 поступают в газовую сторону регенератора 3, где отдают часть своей теплоты сжатому воздуху, подогреваемому в воздушной части регенератора 3. Из регенератора 3 частично охлажденные газы поступают в газоохладитель 17, где отдают часть своей теплоты, нагревая воду низкого давления в газоводяном подогревателе низкого давления 18 и питательную воду в первой ступени газоводяного подогревателя питательной воды 19, после чего они сбрасываются в атмосферу. Часть подогретой в газоводяном подогревателе низкого давления 18 воды низкого давления по первому трубопроводу греющей воды 14 подается на вход вакуумного деаэратора 11 и обеспечивает в нем термическую деаэрацию конденсата пара паровой турбины 1. По второму впрыскивающему трубопроводу 15 эта вода поступает через расширительное сопло в проточную часть компрессора 2, к его промежуточным ступеням. При входе в проточную часть компрессора 2 предварительно подогретая указанная вода оказывается перегретой относительно воздуха в этих ступенях компрессора. При расширении в сопле эта вода дробится на мелкодисперсные капли и интенсивно испаряется, понижая температуру сжимаемого воздуха. За счет этого уменьшается мощность, затрачиваемая на сжатие воздуха, и понижается его температура на выходе из компрессора 2. Третий поток воды низкого давления по трубопроводу подогретой воды 16 поступает, распыленный на мелкие капли, в поток сжатого воздуха, выходящего из компрессора 2. В результате указанных впрысков подогретой воды в воздух, сжимаемый в компрессоре 2 и на выходе из него, в регенератор 3 поступает смесь сжатого воздуха пониженной температуры и влажного пара. За счет этого интенсифицируется процесс теплообмена в регенераторе 3. В газовой турбине 5 расширяется газопаровая смесь, за счет чего увеличивается полезная работа газовой турбины 5 и электрическая мощность электрогенератора 21.

Парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной, содержащая паровую турбину, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, котел-утилизатор с пароперегревателем, испарителем, газоводяным подогревателем питательной воды, газопровод, электрогенератор, конденсатор, паропровод острого пара, трубопровод питательной воды; пароперегреватель котла-утилизатора связан паропроводом острого пара с входом паровой турбины, конденсатор трубопроводом питательной воды соединен с входом газоводяного подогревателя питательной воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит регенератор, вакуумный деаэратор, трубопровод низкого давления, трубопровод греющей воды, впрыскивающий трубопровод с расширительным соплом, трубопровод подогретой воды, газоохладитель с первой ступенью газоводяного подогревателя питательной воды и газоводяным подогревателем низкого давления, трубопровод горячей питательной воды; выход компрессора связан с газовой турбиной через последовательно включенные по ходу воздуха воздушную сторону регенератора и камеру сгорания, выход газовой турбины связан с атмосферой через последовательно включенные по ходу отработавших газов котел-утилизатор с пароперегревателем, испарителем, второй ступенью газоводяного подоргревателя питательной воды, газопровод, газовую сторону регенератора и газоохладитель с первой ступенью газоводяного подогревателя питательной воды и газоводяным подогревателем низкого давления; конденсатор соединен с входом вакуумного деаэратора, выход вакуумного деаэратора связан трубопроводом низкого давления с входом газоводяного подогревателя низкого давления, выход газоводяного подогревателя низкого давления соединен первым трубопроводом греющей воды с входом вакуумного деаэратора, вторым впрыскивающим трубопроводом с промежуточными ступенями компрессора и третьим трубопроводом подогретой воды с выходом компрессора; выход вакуумного деаэратора через трубопровод питательной воды с питательным насосом и первую ступень газоводяного подогревателя питательной воды связан трубопроводом горячей питательной воды с второй ступенью газоводяного подогревателя питательной воды котла-утилизатора; паровая турбина соединена с валом компрессора, вал газовой турбины соединен с валом электрогенератора.

Источник