SU1008471A1

SU1008471A1 - Vapor gas unit

Info

Publication number: SU1008471A1
Application number: SU802893834A
Authority: SU
Inventors: Рудольф Кузьмич Чуркин
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4147
Priority date: 1980-03-14
Filing date: 1980-03-14
Publication date: 1983-03-30

Abstract

1, ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА, содержаща газотурвинный двигатель со свободной газовой турбиной, соединенной своим валом с приводным ротационным органом и через муфту - с валом паровой турбины паросилового конту1эа, включающего кондёнсатный циркул ционный насос и парогенератор , подключенный по греющей- среде к выхлопу газотурбинного двигател , отличающа с тем, что, с целью повь иени эффективности, конденсатор паросилового контура выполнен в виде обечайки с полыми стенками , образующей зауженный к торцам центральный проем, по оси которого размещен приводной ротационный орган, а валы паровой турбины и циркул ционного насоса соединены между собой посредством .дополнительной магнитной муфты, снабженной стаканом, охватыван цим полумуфту вала паровой турбины и герметично соединенным с полостью последней,у (Л 00 1, combined-cycle plant comprising gazoturvinny engine with a free gas turbine connected to its shaft with the driving rotary body and through the coupling - with the steam power of the steam turbine shaft kontu1ea comprising kondonsatny circulation pump and a steam generator connected via greyuschey- medium to the exhaust gas turbine engine, wherein so that, in order to improve efficiency, the condenser of the steam-power circuit is made in the form of a shell with hollow walls, forming a central opening narrowed to the ends, along the axis orogo placed drive rotary body, and a steam turbine shafts and the circulation pump are interconnected via For additional magnetic coupling, provided with a glass covering CIM coupling half of a steam turbine shaft and hermetically connected with the cavity of the latter, y (L 00

Description

2. Установка по п.1, отличающа с тем, что, с целью обеспечени герметичности, муфта, соедин юща валы газовой и паровой турбин, выполнена магнитной и снабжена стаканом, охватывающим полумуфту вала паровой турбины и герметично соединенным с полостью последней, причем вал газовой турбины соединен с приводным ротационным органом порредством дополнительной магнитной2. Installation according to claim 1, characterized in that, in order to ensure tightness, the coupling connecting the shafts of the gas and steam turbines is made magnetic and equipped with a cup covering the coupling half of the steam turbine shaft and hermetically connected to the cavity of the latter, and the gas shaft the turbine is connected to a driven rotary body through an additional magnetic

муфты, снабженной стаканом, охватывающим полумуфту ротационного органа и герметично соединенным с проемом обечайки конденсатора.coupling equipped with a glass, covering the coupling half of the rotary body and tightly connected to the aperture of the shell of the capacitor.

3. Установка по п.п. 1 и 2, о т личающа с тем, что, в проеме обечайкиконденсатора, зз ротационньом органом, соосно последнему дополнительно установлено турбинное колесо, снабженное на внешнем ободе насосными лопатками.3. Installation according to claims. 1 and 2, in connection with the fact that, in the opening of the shell of the capacitor, a rotary body, coaxially with the latter, is additionally installed a turbine wheel, equipped with pumping vanes on the outer rim.

Изобретение относитс к судовым парогазовым установкам на особых рабочих телах.The invention relates to ship steam-gas installations on special working fluids.

Известна парогазова установка, содержаща энергетический контур с газовыми турбокомпрессором и турбиной , теплоутилизирующий контур с котлом-парогенератрром, нагреваемым отбросным теплом, паровой турбиной, св занной с газовой, и выходной вал с закрепленным на нем рабочим ротативным органом l .A steam and gas installation is known, comprising an energy circuit with a gas turbo-compressor and a turbine, a heat-utilizing circuit with a steam generator-boiler heated by waste heat, a steam turbine connected to the gas, and an output shaft with a rotary body attached to it l.

Известна парогазова установка вследствие незамкнутости теплоутили .зирующего контура неэффективно расходует его рабочее тело,выбрасыва в атмосферу с выхлопом. Вследствие этого в теплоутилизирующем контуре известного устройства не могут быть применены относительно дорогие легко кип щие жидкости (класса фреонов), поэво ющие использовать низкопотенциальное отбросное тепло.The steam and gas installation is known due to the non-closure of the heat-extinguishing circuit, which inefficiently consumes its working fluid, discharging it into the atmosphere with exhaust. As a result, relatively expensive, easily boiling liquids (of the freon class), which use low-grade waste heat, cannot be used in the heat-utilizing circuit of the known device.

Известна также парогазова установка , содержаща газотурбинный двигатель со свободной газовой турбиной соединенной своим валом с приводным ротационным органом и через муфту с .валом паровой турбины паросилового контура, включающего конденсатный циркул ционный насос и парогенера-. тор, подключенный по греющей среде к выхлопу газотурбинного двигател 2 .Also known is a combined-cycle gas turbine unit containing a gas turbine engine with a free gas turbine connected by its shaft with a rotary actuator and through a coupling with a shaft of a steam turbine of a steam power circuit including a condensate circulating pump and a steam generator. torus connected by the heating medium to the exhaust of the gas turbine engine 2.

Однако данна парогазова установка не обеспечивает надежной герметизации теплоутилизирующего контура, вследствие чего весьма велики утечки рабочего тела через сальниковые уплотнени валапаровой турбины и велики механические потери на трение.However, this vapor-gas plant does not provide reliable sealing of the heat-utilizing circuit, as a result of which the working fluid leaks through the gland seals of the shaft turbine and the mechanical friction losses are high.

Кроме того, дополнительных затрат энергии требует конденсатор пара на организацию принудительной вентил ции и конденсатный насос на обеспечение циркул ции рабочего тела. Кроме того, ротативный орган установки имеет значительные потери на бесполезное враицение среды и требует ре .дукцию угловой скорости выходного вала.In addition, additional energy is required by the steam condenser for organizing forced ventilation and the condensate pump for circulating the working fluid. In addition, the rotary body of the installation has significant losses to the useless environment of the environment and requires the reduction of the angular velocity of the output shaft.

Цель изобретени - пов шение эффективнасти установки и обеспечение ее герметичности.The purpose of the invention is to increase the efficiency of the installation and ensure its tightness.

Указанна цель достигаетс тем, что в парогазовой установке, содержащей газотурбинный двигатель соThis goal is achieved by the fact that in a steam-gas plant containing a gas turbine engine with

0 свободной газовой турбиной, соединенной своим валом с приводным ротационным органом и через муфту с валом паровой турбины паросилового контура, включающего кондевсатный0 free gas turbine, connected by its shaft with a rotary actuator body and through a coupling with the shaft of the steam turbine of a steam-power circuit, including kondevsatny

с циркул ционный насос и парогенератор , подключенный по греющей среде к выхлопу газотурбинного двигател , конденсатор паросилового контура выполнен в виде обечайки с полыми стенками, образующей зауженный к торцам центральный проем, по оси которого размещен приводной ротационный орган, а валы паровой турбины и циркул ционного насоса соединены ,между собой посредством дополнительной магнитной муфты, снабженной стаканом , охватывающим полую мУФту вала паровой турбины и герметично соединенным с полостью последней.with a circulation pump and a steam generator connected via the heating medium to the exhaust of a gas turbine engine, the condenser of the steam power circuit is made in the form of a shell with hollow walls, forming a central opening narrowed at the ends, along the axis of which the rotary actuator is placed, and the steam turbine shaft and the circulating pump they are connected to each other by means of an additional magnetic coupling, provided with a cup, which encloses the hollow shaft coupling of the steam turbine and is hermetically connected to the cavity of the latter.

Кроме того, муфта, соедин юща In addition, the coupling connecting

0 валы газовой и паровой турбин, может быть выполнена магнитной и снабжена стаканом, охватывающим полумуфту вала паровой турбины и герметично сое:диненным с полостью последней, при5чем вал газовой трубины соединен с приводным ротационным органом посредством дополнительной магнитной муфты снабженной стаканом, охватывакгдим полумуфту ротационного органа и герр матично соединенным с проемом обечайки конденсатора.0 gas and steam turbine shafts, can be made magnetic and equipped with a cup that covers the shaft half of the coupling of the steam turbine and hermetically sealed: dynemny with the cavity of the latter, with the shaft of the gas pipe connected to the rotating body of the rotary body and an additional magnetic coupling fitted with a glass, covering the coupling half of the rotary body Herr is mathematically connected to the capacitor shell opening.

Кроме того, в проеме обечайки конденсатора,, за роатционным органом соосно последнему дополнительно установлено турбинное колесо, снабженное на внешнем ободе насосными лопатками . На чертеже схематично изображена парогазова установка, общий вид. Парогазова установка содержит газотурбинный двигатель 1 с турбокомпрессором 2, камерой 3 сгорани свободной газовой турбиной 4. Свободнсш газова турбина 4 своим валом соединена с приводным ротационным органом 5 и через магнитную муф ту б - с валом паровой трубины 7 па росилового контура, включаиощего кон денсатор 8, конденсатный циркул ционный насос 9 и парогенератор 10, подключенный к греющей среде и выхлопу 11 газотурбинного, двигател 1. Конденсатор 8 выполнен в виде обеча ки с полыми стенками 12, образующе зауженный к торцам центральный прое 13, по оси которого последовательно размещены приводной ротационный орг 5 и турбинное колесо 14, снабженное на внешнем ободе насосными лопатками 15. Магнитна муфта 6 снабжена стаканом 16, охватывак цим полумуфту вала паровой турбины 7 и герметично соединенным с полостью последней. Установка также снабжена магнитными муфтами 17 и 18, причем муфта 17, соедин юща валы паровой турбины 7 и конденсационного циркул ционного насоса 9, снабжена стаканом 19, охватывающим полумуфту вала паровой турбины 7 и герметично соединенным с полостью последней, а муфта 18, соедин юща валы свободной газовой турбины 4 и ротационного органа 5, снабжена стаканом 20, охватывающим пол.умуфту ротационного .органа 5 и герметично соединенным с проемом ИЗ, образованнь1м обечайкойкконден сатора 8. Парогазова установка работает следующим образом. Камера 3 сгорани газотурбинного двигател 1 нагревает газ открытого контура и обеспечивает вращение турбокомпрессора 2 и турбины 4, Расшир сь в турбине 4, газ передае ее ротору часть энергии в виде механической работы вращени ротативного органа 5. Далее расширившийс газ проходит через парогенератор 10 нагревает в нем выше точки кипени рабочее тело паросилового контура и выбрасываетс в атмосферу. Перегретое рабочее тело паросилового контура из парогенератора 10 поступает в паровую турбину 7, расшир етс в ней и отдает ротору свою часть энергии. Отработанный пар поступает в конденсатор 8 и охлаждаетс в нем, передава теплоту конденсации проход щему через центральный проем 13 потоку внешней среды. Конденсат всасываетс конденсатным циркул ционным насосом 9 и возвращаетс в парогенератор 10. Закрученный ротативным органом 5 поток внешней среды вращает турбинное колесо 14, на внешнем ободе которого установлены насосные лопатки 15, и создает тем самым дополнительный поток , повышающий общую эффективность парогазовой установки и обеспечивающий эффективное охлаждение рабочего тела паросилового контура. Стаканы 16, 19 и 20 магнитных муфт 6, 17 и 18 предотвращают утечку рабочего тела паросилового контура , обеспечива возможность длительной работы с одной заправки. Использование в качестве рабочего тела легкокип щей жидкости с температурой Конденсации 10-20 с позвол ет эффективно использовать -низкопотенциальную бросовую тепловую энергию парогазовой установки-. При температуре внутренних полумуфт паровой турбины 7 пор дка муфты 6 и 17 работают достаточно аффективно и надежно.. Магнитна муфта 18 эффективно ох- лаждаетс внешней средой и также имеет устойчивый ненапр женный температурный режим. Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет повысить эффективность использовани рабочего тела и энергетическую эффективность, обеспечивает герметичность замкнутого теплоутилизирующего контура и внутреннего объема установки, что уменьшает загр знение окружающей среды. Кроме того, исключаютс дополнительные затраты энергии на охлаждение конденсатора пара. .In addition, in the opening of the capacitor shell, behind the rotor body, a turbine wheel is additionally installed coaxially with the latter, equipped with pumping vanes on the outer rim. The drawing schematically shows steam and gas installation, a general view. The steam and gas plant contains a gas turbine engine 1 with a turbo compressor 2, a combustion chamber 3 with a free gas turbine 4. The free gas turbine 4 is connected to the rotary actuator 5 by means of a magnetic coupling b and the steam pipe shaft 7 of the steam loop, including the condenser 8 , the condensate circulating pump 9 and the steam generator 10 connected to the heating medium and exhaust 11 of the gas turbine engine 1. The condenser 8 is made in the form of a shell with hollow walls 12, forming a narrowed center to the ends 13, the axis of which is sequentially placed a rotary drive org 5 and a turbine wheel 14, equipped with pump blades 15 on the outer rim. Magnetic coupling 6 is equipped with a cup 16, encompassing the half of the coupling shaft of the steam turbine 7 and hermetically connected to the cavity of the latter. The installation is also equipped with magnetic couplings 17 and 18, and the coupling 17 connecting the shafts of the steam turbine 7 and the condensation circulation pump 9 is equipped with a cup 19 covering the shaft coupling half of the steam turbine 7 and hermetically connected to the cavity of the latter, and the coupling 18 connecting the shafts the free gas turbine 4 and the rotation body 5, is equipped with a glass 20, covering the half-sleeve of the rotational organ 5 and hermetically connected to the IZ opening, formed by the shell of the condenser 8. The steam and gas unit works as follows. The combustion chamber 3 of the gas turbine engine 1 heats the open circuit gas and provides rotation of the turbocharger 2 and turbine 4. Expanded in the turbine 4, the gas transfers part of the energy to the rotor in the form of mechanical work of rotation of the rotary body 5. Then the expanded gas passes through the steam generator 10 heats it above the boiling point, the working fluid of the steam power circuit is emitted into the atmosphere. The overheated working body of the steam power circuit from the steam generator 10 enters the steam turbine 7, expands in it and gives its part of the energy to the rotor. The exhaust steam enters the condenser 8 and is cooled therein, transferring the heat of condensation to the external flow passing through the central opening 13. The condensate is sucked in by the condensate circulating pump 9 and returns to the steam generator 10. The flow of the external medium spun by the rotating body 5 rotates the turbine wheel 14, on the outer rim of which the pumping vanes 15 are installed, and thus creates an additional flow that increases the overall efficiency of the gas-vapor plant and ensures efficient cooling working body steam power circuit. Glasses 16, 19 and 20 of magnetic clutches 6, 17 and 18 prevent leakage of the working fluid of the steam power circuit, ensuring the possibility of long-term work with one filling. The use of a light boiling liquid with a condensation temperature of 10–20 s as a working medium allows efficient use of low-potential waste thermal energy of a combined-cycle plant-. At the temperature of the inner half couplings of the steam turbine 7, the couplings 6 and 17 work quite affectively and reliably. The magnetic coupling 18 is efficiently cooled by the external environment and also has a steady, relaxed temperature mode. Thus, the proposed device allows to increase the efficiency of use of the working fluid and energy efficiency, ensures the tightness of the closed heat-utilizing circuit and the internal volume of the installation, which reduces environmental pollution. In addition, additional energy costs for cooling the steam condenser are eliminated. .

Claims

1. STEAM-GAS INSTALLATION, containing a gas-turbine engine with a free gas turbine connected by its shaft to a rotary drive body and, through a coupling, to the steam-turbine shaft of a steam-power circuit, including a condensate circulation pump and a steam generator connected via a heating medium to the exhaust of a gas-turbine engine which, in order to increase efficiency, the steam-power loop capacitor is made in the form of a shell with hollow walls, forming a central opening narrowed to the ends, along the axis of which azmeschen drive rotary body, and a steam turbine shaft, and the circulating pump are interconnected by means of additional magnetic coupling, provided with a glass covering the shaft coupling half and the steam turbine is hermetically connected to the last cavity. I

2. Installation according to π.1, characterized in that, in order to ensure tightness, the coupling connecting the shafts of the gas and steam turbines is made magnetic and provided with a glass covering the coupling half of the shaft of the steam turbine and hermetically connected to the cavity of the latter, the shaft of the gas turbine being connected with a drive rotary organ by means of an additional magnetic clutch equipped with a glass covering the coupling half of the rotary organ! and hermetically connected to the opening of the shell of the capacitor.

3. Installation according to p. 1 and 2, characterized in that, in the opening of the shell of the condenser, behind the rotary organ, · an additional turbine wheel is installed coaxially with the latter, equipped with pump vanes on the outer rim.