Двигатель полякова в.и., энергоблок теплоэлектростанции, топливоприготовительный агрегат, сепаратор газовый центробежный, центробежный парогазовый сепаратор, теплообменник трубчатый

Двигатель полякова в.и., энергоблок теплоэлектростанции, топливоприготовительный агрегат, сепаратор газовый центробежный, центробежный парогазовый сепаратор, теплообменник трубчатый

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям для привода электрогенераторов на теплоэлектростанциях. Изобретение позволяет повысить единичную мощность и техническую работоспособность топлива за счет повышения температуры сжигания топливовоздушной смеси. Двигатель для энергоблоков теплоэлектростанций включает цилиндрический корпус, торцевые крышки с уплотнителями в виде цилиндров, опирающихся на ребра ротора, и корпус. Двигатель снабжен рубашками охлаждения корпуса. Энергоблок содержит несколько последовательно и параллельно установленных унифицированных двигателей -парогенераторов, расширительных газовых, парогазовых, паровых машин, каждая из которых содержит одинаковые с двигателем узлы и детали. Топливо - газ, мазут, измельченные уголь, опилки, отходы. Используются горячие дымовые газы от промышленных огневых печей, котлов-утилизаторов. В составе энергоблока применены топливоприготовительный агрегат, двигатель-парогенератор, расширительные и нагнетательные машины, газовый и парогазовый сепараторы, теплообменник. 6 с. и 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям для привода электрогенераторов на теплоэлектростанциях.

Известны парогазотурбинные двигатели теплоэлектростанций (Алексеев Г.Н. Общая теплотехника.- М.: Высшая школа, 1980, с. 436, 511). Полезная работа, или расход эксергии для применяемых на ТЭС паротурбинных двигателей, составляет всего 35,5%, для газотурбинных двигателей - 26,2%, а всего котельного агрегата - лишь 45,6% (там же, с.314). КПД современных двигателей ТЭС составляет 39.4-44% (там же, с. 511).

Чтобы повысить полезное использование топлива за счет передачи тепла в теплофикационную сеть, теплицам, ближайшим предприятиям, ТЭС построили в городах и близких пригородах, заранее зная о большом вреде здоровью населения. ТЭС - это очень большие загрязнители воздуха. Они обедняют атмосферу кислородом и одновременно обогащают ее вредными окислами азота, углерода, несгоревшими углеводородами, сернистым ангидридом, углекислым газом, тончайшей пылью. Специалисты даже ввели новый показатель измерения вредного воздействия на человеческую жизнь - непрожитые годы. Современные ТЭС отличаются высокой материалоемкостью и большими габаритами котельных агрегатов. Для их размещения и обслуживания необходимы громадные производственные и вспомогательные здания и сооружения, в частности водо- и воздухоподогреватели, высокие дымовые трубы, градирни, огромные водоемы для хранения и охлаждения воды, крупные насосные станции, системы трубопроводов к ним (там же, с. 321, 344). Для изготовления парогенераторов и турбин, работающих при высоких температурах и частотах вращения роторов, требуются высокопрочные и жаропрочные дорогостоящие материалы. Каждая ТЭС имеет в своем составе много уникального дорогостоящего оборудования и строится по индивидуальному проекту, что существенно удорожает себестоимость электрической и тепловой энергии.

Прототипом предлагаемого двигателя является роторный двигатель внутреннего сгорания по патенту РФ 2028476, F 02 B 53/00, опубл. 09.02.95. Указанный двигатель состоит из цилиндрического корпуса, торцевых крышек с опорными подшипниками и уплотнениями и эксцентрично размещенного в нем ротора с уплотнениями. Недостатками вышеуказанного роторного двигателя являются следующeе: недостаточно полное использование внутреннего объема цилиндрического корпуса для размещения изменяемых камер сгорания, массивный ротор и лопатки существенно ограничивают возможности увеличения диаметра, длины ротора и мощности двигателя.

Прототипом предлагаемого энергоблока теплоэлектростанции является техническое решение по патенту РФ N 2008441 F 01 K 13/00, включающее оборудование подготовки и подачи топлива, воздуха и воды, электрогенератор с расширительной машиной, состоящей из цилиндрического корпуса. Недостатком прототипа является низкая эффективность работы.

Прототипом предлагаемого топливоприготовительного агрегата является техническое решение по патенту РФ N 212062 F 02 M 43/00, опубл. 20.10.98, включающее дозатор, вентилятор, измельчитель, бункер. Недостатком известного технического решения является низкая производительность.

Прототипом предлагаемого сепаратора газового центробежного является техническое решение по патенту РФ N 2077926, B 01 D 45/00, опубл. 27.04.97, включающее неподвижный корпус и направляющий аппарат. Недостатком известного технического решения является низкое качество очистки.

Прототипом предлагаемого центробежного парогазового сепаратора является техническое решение по патенту РФ N 2099167, B 01 D 45/14. опубл. 10.12.45, состоящее из корпуса, крышки, закрепленного на ней двигателя с лопастным ротором. Недостатком известного технического решения является низкое качество очистки.

Прототипом предлагаемого теплообменника трубчатого является техническое решение по патенту РФ N 2122165, F 28 D 7/00, опубл. 20.11.98, состоящее из кожуха, трубных решеток и закрепленных в них трубок. Недостатком известного технического решения является низкая эффективность работы.

Задачей изобретения является повышение единичной мощности и технической работоспособности топлива за счет повышения температуры сжигания топливовоздушной смеси.

Поставленная задача достигается выполнением: - двигателя, включающего цилиндрический корпус с патрубками для ввода топливовоздушной смеси и вывода продуктов сгорания, торцевые крышки с опорными подшипниками и уплотнениями и эксцентрично размещенный в корпусе на полом валу цилиндрический ротор с уплотнителями, причем вал дополнен упорными подшипниками, ротор выполнен оребренным, с рубашкой охлаждения, корпус снабжен патрубками для ввода охлажденного и вывода сжатого нагретого теплоносителя, уплотнители выполнены в виде цилиндрических тел вращения; энергоблока теплоэлектростанции, включающее оборудование подготовки и подачи топлива, воздуха и воды, электрогенератор с расширительной машиной, состоящей из цилиндрического корпуса, причем энергоблок снабжен эксцентрично размещенным в корпусе ротором с уплотнителями, выполненными в виде цилиндрических тел вращения, и выполнен из нескольких последовательно или последовательно и параллельно установленных двигателей-парогенераторов, расширительных газовых, парогазовых и паровых машин, смесительных парогенераторов-гравитационных грязеуловителей, теплообменников для нагрева второго рабочего тела, центробежных парогазовых сепараторов, при этом каждый двигатель-парогенератор соединен парогазопроводом с парогазовой расширительной машиной, рубашки охлаждения корпусов внешней камеры сгорания, центробежного газового сепаратора, двигателей-парогенераторов, расширительных машин соединены трубопроводом с теплообменниками последней ступени нагрева второго рабочего тела, выходные патрубки расширительных парогазовых машин и смесительного парогенератора-грязеуловителя соединены трубопроводом с теплообменником второй ступени нагрева второго рабочего тела, паровой патрубок парогазового сепаратора соединен паропроводом с теплообменником первой ступени нагрева второго рабочего тела и паровым патрубком струйного компрессора, для нагрева и подачи воды в теплофикационный циркуляционный контур, рубашки охлаждения роторов, торцeвых крышек двигателей-парогенераторов, расширительных и остальных машин соединены с патрубком подачи воды в струйный компрессор, между смесительным парогенератором-грязеуловителем и центробежным жидкостным сепаратором установлена жидкостная расширительная машина, а в качестве преобразователей энергии газов и парогазовых смесей применены двигатели-парогенераторы и расширительные машины, каждая из которых выполнена с валом, дополненным упорными подшипниками, ротором с рубашкой охлаждения, при этом двигатели-парогенераторы снабжены патрубками для ввода охлажденного и вывода сжатого нагретого теплоносителя; энергоблока по п.2, в котором применены унифицированные двигатели-парогенераторы, газовые, паровые и парогазовые расширительные машины, нагреватели воздуха, продуктов сгорания, каждая из которых содержит цилиндрический корпус, торцeвые крышки с опорными подшипниками, эксцентрично размещенный в корпусе оребренный ротор с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения, полый вал, дополненный упорными подшипниками, ротором с рубашкой охлаждения и корпусом с патрубками для ввода охлажденного и вывода сжатого нагретого теплоносителя; топливоприготовительного агрегата, содержащего дозатор, вентилятор, измельчитель, бункер, причем агрегат выполнен в виде корпуса с лопастным ротором и коническим ситом, размещенным внутри транспортного колеса, оснащенного полками, при этом колесо и сито с лопастным ротором закреплены на валах, вращающихся в противоположных направлениях; сепаратора газового центробежного, включающего неподвижные корпус и направляющий аппарат, причем агрегат выполнен в виде корпуса с рубашкой охлаждения и размещенным внутри пакетом из множества плоских криволинейных лопастей, каждая из которых оснащена по периферии желобом, при этом расстояние между лопастями по нормали к кривой не превышает 1,3-2 максимального размера твердых частиц, а угол наклона желобов лопастей к вертикальной оси не превышает 45^o; - центробежного парогазового сепаратора, состоящего из корпуса, крышки, закрепленного на ней двигателя с лопастным ротором, причем сепаратор выполнен с ротором, состоящим из корзины в форме усеченного конуса с множеством плоских тонкостенных криволинейных лопастей, при этом между смежными основными лопастями размещены короткие вспомогательные, минимальное расстояние между лопастями по нормали к кривой не превышает 5 толщин лопасти, внутри ротора размещен диск, а в днище корзины имеется отверстие с изогнутыми по винтовой линии ребрами; - теплообменника трубчатого, состоящего из кожуха, трубных решеток и закрепленных в них трубок, причем теплообменник выполнен с вставленными внутрь трубок упругими цветкообразными вставками.

Указанное выполнение двигателя позволяет использовать его одновременно в качестве двигателя и парогенератора. Ввод в область сжатия охлажденного теплоносителя, например воды, позволяет непрерывно отбирать от ротора, цилиндрических уплотнителей и корпуса значительное количество тепла на испарение воды и нагрев пара. Надежное охлаждение позволяет повысить температуру в области непрерывного сгорания топливовоздушной смеси и более полно использовать техническую работоспособность топлива. При этом область сжатия внутри корпуса работает как парогенератор, а область расширения - как двигатель. Ввод части топлива через дополнительные патрубки в области сжатия позволяет дополнительно повысить давление и температуру сжигания топливовоздушной смеси и таким образом увеличить мощность двигателя, повысить его экономичность. Оснащение вала двигателя дополнительными упорными подшипниками позволяет создать почти в центре торцeвых крышек дополнительные опоры и тем самым увеличить диаметр, объем, давление и температуру внутри корпуса, который работает как сосуд под давлением. Это также открывает дополнительные возможности для увеличения мощности двигателя.

Пар, образующийся в области сжатия двигателя-парогенератора, может направляться в другую расширительную машину и там преобразовываться в энергию вращающегося вала. Эффективное охлаждение корпуса, ротора и цилиндрических уплотнителей позволяет повысить температуру сгорания топливовоздушной смеси первого рабочего тела до 3500^oC и нагреть до 1200^oC в рубашке охлаждения корпуса циркулирующий промежуточный жидкий теплоноситель. Это в свою очередь дает возможность нагреть и перегреть им второе рабочее тело, например аммиак, воду, фреон или другое. Пар высокого давления второго рабочего тела можно преобразовать в следующей расширительной машине в энергию вращающегося вала электрогенератора. Комплексно это задача решается в новом энергоблоке ТЭС с применением предлагаемого двигателя.

В энергоблоке ТЭС, включающем оборудование подготовки и подачи топлива, воздуха и воды, электрогенератор с расширительной машиной, состоящей из цилиндрического корпуса с эксцентрично размещенным в нем оребренным ротором и уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения, это достигается выполнением его состоящим из нескольких последовательно или последовательно и параллельно установленных двигателей-парогенераторов, расширительных газовой, парогазовой и паровой машин, смесительных парогенераторов-гравитационных грязеуловителей, теплообменников для нагрева второго рабочего тела, центробежных парогазовых сепараторов. При этом каждый двигатель-парогенератор соединен парогазопроводом с парогазовой расширительной машиной, рубашки охлаждения корпусов внешней камеры сгорания, центробежного газового сепаратора, двигателей-парогенераторов, расширительных машин соединены трубопроводом с теплообменниками последней, например третьей, ступени нагрева второго рабочего тела, рубашки охлаждения валов, роторов, торцевых крышек двигателей-парогенераторов, расширительных и остальных машин соединены с патрубком подачи воды в струйный компрессор, паровой патрубок которого соединен с паровым патрубком парогазового сепаратора, а выходной патрубок с циркуляционным теплофикационным контуром. Для использования энергии потока очищенной в центробежном сепараторе воды между смесительным парогенератором-грязеуловителем и центробежным жидкостным сепаратором установлена жидкостная расширительная машина. В качестве преобразователей энергии газов, паров и парогазовых смесей в энергоблоке применены двигатели-парогенераторы и расширительные машины, каждая из которых содержит цилиндрический корпус, торцевые крышки с опорными подшипниками, эксцентрично размещенный в корпусе оребренный ротор с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения, полый вал, дополненный упорными подшипниками, ротор с рубашкой охлаждения. Двигатели-парогенераторы снабжены патрубками для ввода охлажденного и вывода сжатого нагретого теплоносителя.

С целью снижения затрат на проектирование, строительство, монтаж, наладку, обслуживание и ремонт энергетического оборудования в энергоблоке применены группы или отдельные унифицированные по типоразмерам, производительности, давлению, температуре или мощности двигателя парогенераторы, газовые, паровые и парогазовые расширительные машины, нагнетатели воздуха, каждая из которых содержит цилиндрический корпус, торцевые крышки с опорными подшипниками, эксцентрично размещенный в корпусе оребренный ротор с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения, полый вал, дополненный упорными подшипниками, ротор, дополненный рубашкой охлаждения. Двигатели-парогенераторы снабжены патрубками для ввода охлажденного и вывода сжатого нагретого теплоносителя.

Предлагаемый энергоблок из групп унифицированных двигателей-парогенераторов, расширительных машин парогазовых сепараторов, смесительных парогенераторов может работать на газообразном, жидком топливе, а также на указанных видах топлива с добавкой твердого топлива, например каменного угля, торфа, опилок. В нем можно использовать горячие продукты сгорания от промышленных огневых печей и установок для варки, сварки, плавления, сушки, нагрева, обжига, отопления, утилизации производственных и бытовых отходов сжиганием.

Использование топливных добавок в предлагаемом энергоблоке может осуществляться двумя способами: - путем предварительного измельчения, разделения смеси частиц по размерам и использования отсортированных мелких частиц для сжигания под давлением непосредственно в двигателе-парогенераторе или внешней камере сгорания; - путем предварительной подготовки и сжигания топливных добавок в известных топках, печах, котлах, агрегатах с отбором горячих продуктов сгорания и подачей их с небольшим начальным давлением в двигатель-парогенератор энергоблока с избытком воздуха одновременно с основным газообразным или жидким топливом.

Оба способа требуют доукомплектования предлагаемого энергоблока дополнительным оборудованием. Создание более сложных энергоблоков, предназначенных для использования местных дешевых топливных добавок, особенно целесообразно в отдаленных и труднодоступных регионах при ограниченности привозного жидкого или газообразного топлива. Оно экономически выгодно для ТЭС, размещенных вблизи мест добычи топлива, переработки и образования больших количеств производственных и бытовых отходов. Может найти применение для рационального использования грязных дымов - продуктов сгорания металлургических, химических и утилизационных предприятий.

С целью рационального использования имеющихся местных ресурсов твердого топлива предлагаемый энергоблок дополняют топливоприготовительным агрегатом для непрерывного измельчения и разделения смеси частиц и внешней камерой сгорания с центробежным газовым сепаратором. Для измельчения и подачи в горелки пылевидного угля на ТЭС применяют топливоприготовительные агрегаты, содержащие дозаторы, вентиляторы, соединенные между собой единой пневмосистемой бункера, барабанно-шаровую мельницу, пневмогравитационный сепаратор и циклон со шнековым двигателем.

Недостатки известного агрегата: - повышенная материалоемкость, громоздкость, потребность в больших производственных зданиях; - многократное измельчение измельченного материала, которое увеличивает непроизводительные затраты энергии. Сокращение затрат на измельчение угля достигается выполнением топливоприготовительного агрегата, содержащего дозатор, вентилятор, измельчитель, бункер в виде корпуса с лопастным ротором и коническим ситом, размещенным внутри транспортного колеса, оснащенного лопатками, при этом колесо и сито закреплены на валах, вращающихся в противоположных направлениях.

С целью использования твердого топлива и удаления из продуктов сгорания твердых частиц, которые приведут к быстрому износу двигателя, между камерой внешнего сгорания и двигателем установлен газовый центробежный сепаратор. В качестве сепаратора может быть применен циклон, состоящий из цилиндрического корпуса и примыкающего к нему по касательной направляющего аппарата. Однако известные циклоны имеют очень малую поверхность осаждения твердых частиц и по этой причине обладают низкой разделяющей способностью. Для повышения эффективности разделения в предлагаемом двигателе применен газовый центробежный сепаратор, выполненный в виде корпуса с пакетом тонкостенных плоских криволинейных лопастей, каждая из которых оснащена по периферии желобом, при этом расстояние между лопастями по нормали к кривой не превышает 1,3-2 максимального размера наибольших твердых частиц в потоке газа, а угол наклона желобов лопастей к вертикальной оси не превышает 45^o.

Для отделения газообразных продуктов сгорания от водяного пара и вывода их в атмосферу в предлагаемом энергоблоке предусматривается использование центробежного парогазового сепаратора. Это можно осуществить на центробежных сепараторах, состоящих из корпусов и размещенного внутри него ротора с пакетом конических тарелок. Однако указанные сепараторы имеют относительно небольшую поверхность осаждения и поэтому менее производительны. Для комплектации энергоблока понадобится несколько сепараторов. С целью увеличения поверхности осаждения, эффективности разделения и производительности в энергоблоке предусмотрено применить центробежный парогазовый сепаратор, выполненный в виде корпуса с установленным на крышке торцевым электродвигателем, на валу которого закреплен ротор, состоящий из корзины в форме усеченного конуса с множеством плоских тонкостенных криволинейных лопастей, при этом между смежными основными лопастями размещены короткие вспомогательные, минимальное расстояние между лопастями по нормали к кривой не превышает 5 толщин лопасти, внутри ротора размещен диск, а в днище корзины имеется отверстие с изогнутыми по винтовой линии ребрами.

В предлагаемом энергоблоке предусмотрено использование трубчатых теплообменников для передачи тепла через стенки труб от одних теплоносителей в виде пара, проходящего внутри труб, к другим. Каждый теплообменник имеет корпус, трубные решетки и закрепленные в них трубки. Коэффициенты теплопередач от пара к стенкам труб относительно низкие, что предопределяет необходимость иметь большие поверхности теплообмена и соответственно большие размеры и массу теплообменников. С целью уменьшения габаритов и массы теплообменников в предлагаемом энергоблоке применены теплообменники, имеющие внутри трубок металлические упругие цветкообразные тонкостенные вставки, которые позволяют в 1,25-2 раза увеличить площадь контакта пара с поверхностью нагрева и существенно сократить массу и габариты трубчатых теплообменников.

Схематично показаны на фиг. 1 - продольный разрез двигателя-парогенератора; на фиг. 2 - поперечное сечение двигателя-парогенератора; на фиг. 3 - принципиальная схема энергоблока с двигателями-парогенераторами, расширительными машинами; на фиг. 4 - поперечный разрез центробежного парогазового сепаратора; на фиг. 5 - фрагмент сечения по I-I парогазового сепаратора; на фиг. 6 - структурная схема энергоблока из группы унифицированных двигателей-парогенераторов, расширительных и других машин и аппаратов (на фиг. 6 показаны только основные группы двигателей, машин и аппаратов и их связи); на фиг. 7 - сечение по I-I камеры внешнего сгорания с газовым центробежным сепаратором; на фиг. 8 - поперечный разрез камеры внешнего сгорания и газового центробежного сепаратора в развернутом по средней плоскости виде; на фиг. 9 - поперечное сечение топливоприготовительного агрегата; на фиг. 10 - сечение топливоприготовительного агрегата по I-I; на фиг. 11 - сечение топливоприготовительного агрегата по II-II; на фиг. 12 - поперечное сечение цветкообразных вставок в трубчатые теплообменники.

Двигатель с парогенератором (ДП) в области сжатия (фиг. 1, 2) состоит из соединенных между собой полого цилиндрического корпуса 1, торцeвых крышек 2 и 3 с опорными подшипниками 4, эксцентрично расположенного в корпусе цилиндрического оребренного ротора 5 с подвижными уплотнителями 6 в виде цилиндров, опирающихся на ребра и внутреннюю поверхность корпуса 1. Корпус 1 имеет на торцах выступающие венцы 1.9, которые при изготовлении двигателя притираются с торцeвыми крышками 2 и 3, проверяются на герметичность соединения и совместно маркируются. Сборка корпуса и торцовых крышек предусматривается с использованием калиброванных металлических прокладок или осуществляется без прокладок, которые могут увеличить щели между корпусом и торцeвыми крышками и существенно снизить эффективность работы двигателя. Подвижные уплотнители 6 в виде цилиндрических тел вращения выполняются сплошными или полыми, закрытыми с торцов. Они уплотняют щели между корпусом, ротором и торцeвыми крышками только во время вращения ротора. Торцeвые уплотнения между ротором, уплотнителями в виде цилиндров и торцeвыми крышками достигаются за счет очень малых зазоров при изготовлении корпуса 1 и ротора 5 с применением специальной оснастки, обеспечивающей точную параллельность и перпендикулярность поверхностей неподвижных и вращающихся деталей при сборке и во время работы двигателя. Перемещение уплотнителей 6 осуществляется ребрами вращающегося ротора 5. При вращении ротора 5, что показано стрелкой А, они за счет центробежных сил плотно прилегают к внутренней поверхности корпуса 1 и создают уплотнение между ребрами ротора 5 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1. За счет сил трения, возникающих при перемещении, цилиндрические уплотнители также приобретают вращательное движение, что показано стрелкой Б. При этом имеет место трение качения и скольжения о внутреннюю поверхность корпуса 1 и поверхность ребер ротора 5. Силы трения в обоих случаях весьма незначительны. Износ поверхностей трения будет также весьма незначительным.

Торцeвые крышки 2 и 3, помимо опорных подшипников 4, имеют сальниковые уплотнения 2.1 и 3.1, впускные патрубки 2.2 и 3.2, выпускные патрубки 2.3 и 3.3, кольцевые камеры для охлаждающей жидкости 2.4 и 3.4. Двигатель-парогенератор выполнен с полым валом 7, снабженным упорными подшипниками 7.1 и 7.2, каждый из которых установлен между наружной стороной торцeвой крышки и гайкой 7.3 с контргайкой 7.4. Условной нейтральной плоскостью, проведенной через центры ротора 0₁ и цилиндрического корпуса 0₂, корпус цилиндра делится на область сжатия, где объем по ходу вращения ротора 5 уменьшается, и область расширения, где объем увеличивается. В области сжатия корпус 1 оснащен патрубками для ввода охлажденного 1.1 и вывода сжатого нагретого теплоносителя 1.2. В области расширения корпус имеет многоканальный патрубок 1.3 для раздельного ввода компонентов топливовоздушной смеси или продуктов сгорания из внешней камеры сгорания или от смежного двигателя, или от промышленной огневой печи, котла, другой установки. В корпусе или торцeвых крышках в области сжатия могут быть предусмотрены дополнительные патрубки для ввода топлива или топливовоздушной смеси, например патрубок 1.8. Количество, место размещения определяется температурным режимом, наличием топливных добавок или использованием горячих продуктов сгорания от посторонних источников, например огневых печей, установок, котлов-утилизаторов.

Ближе к границе областей расширения и сжатия размещается патрубок 1.4 для вывода расширившихся отработавших газов. Указанные патрубки могут быть размещены в торцевых крышках 2 и 3. Корпус 1 оснащен рубашкой охлаждения 1.5 с патрубком 1.6 для ввода промежуточного теплоносителя и патрубком 1.7 для его вывода. Оребренный ротор 5 дополнен рубашкой охлаждения 5.1, соединенной радиальными каналами 5.2 с полым валом 7. Полый вал 7 имеет внутри перегородку. Ввод и вывод охлаждающей жидкости в полый вал 7 осуществляется через дополнительные устройства (не показаны). Внутри корпуса может быть установлена сменная цилиндрическая вставка 1.9 (фиг. 8). В отдельных случаях для зажигания топливовоздушной смеси с низкой температурой и давлением в корпусе 1 могут предусматриваться каналы 1.10 для размещения запальных свечей. Двигатель-парогенератор может применяться как двигатель внутреннего сгорания, а также в качестве расширительной машины-парогенератора. При дополнении его камерой внешнего сгорания, центробежным газовым сепаратором (фиг. 7, 8) он может использоваться в качестве расширительной машины, расширительной машины-парогенератора, двигателя-парогенератора с одновременным внешним и внутренним или только внешним сжиганием топливовоздушной смеси. Многофункциональность двигателя открывает новые возможности особенно при использовании его в энергоблоках разного назначения, мощности, с разными промежуточными теплоносителями, рабочими телами.

Энергоблок теплоэлектростанции (фиг. 3, 6) состоит из воздухонагревательной установки 8, оборудования для подготовки и подачи топлива 9, воды 10, одного или нескольких последовательно или последовательно и параллельно установленных двигателей-парогенераторов (ДП) 11 и 12, расширительной газовой машины (РГ) 13, смесительного парогенератора-гравитационного грязеуловителя (СПГ) 14, теплообменника (ТО) второй ступени 15, центробежного парогазового сепаратора (ПГС) 16 и расширительной паровой машины (РФ) 22 для второго рабочего тела. Двигатель-парогенератор 11 соединен общим валом с расширительной парогазовой машиной (РПГ) 11.1 и электрогенератором (ЭГ) 11.2, а также парогазопроводом с расширительной парогазовой машиной (РПГ) 11.1. Двигатель-парогенератор (ДП) 12 соединен общим валом с расширительной парогазовой машиной (РПГ) 12.1 и электрогенератором (ЭГ) 12.2, а также парогазопроводом с расширительной парогазовой машиной (РПГ) 12.1. Двигатель-парогенератор (ДП) 11 выпускным газовым патрубком 1.4 соединен с входным газовым патрубком двигателя-парогенератора (ДП) 12. Двигатель-парогенератор (ДП) 12 выходным газовым патрубком 1.4 соединен с входным газовым патрубком 1.3 расширительной газовой машины (РГ) 13, имеющей общий вал с электрогенератором (ЭГ) 13. Выходной газовый патрубок 1.4 расширительной газовой машины (РГ) 13 соединен газопроводом с входным патрубком 14.1 смесительного парогенератора-грязеуловителя (СПГ) 14. Выходной патрубок 14.2 смесительного парогенератора (СПГ) 14 соединен трубопроводом с выходными патрубками 1.4 расширительных парогазовых машин (РПГ) 11.1 и 12.1, а также входным патрубком 15.1 теплообменника (ТО) 15 второй ступени нагрева второго рабочего тела. Нижний выходной патрубок 15.3 теплообменника (ТО) 15 соединен конденсатопроводом с входным патрубком 27.1 сборника воды теплофикационного контура. Рубашки охлаждения двигателей-парогенераторов 11, 12 и расширительной газовой машины 13 соединены через патрубки 1.6 и 1.7 трубопроводами с теплообменником (ТО) 17 третьей ступени нагрева второго рабочего тела. Охлаждающая жидкость, например высокотемпературный металлический или органический теплоноситель, циркулирует под давлением насоса 17.2 через указанные рубашки в теплообменник (ТО) 17 и через сборник 17.1 обратно в насос. При этом ввод жидкости с более высокой температурой осуществляется в верхнюю часть теплообменника (ТО) 17. Второе рабочее тело, например аммиак, вода, фреон, циркулирует под давлением насоса 22.4 через теплообменник первой ступени (ТО) 18, теплообменник (ТО) второй ступени 15, теплообменник (ТО) третьей ступени 17, расширительную газовую машину (РГ) 22, конденсатор 22.2, сборник 22.3 обратно в насос 22.4. Расширительная газовая машина (РГ) 22 соединена общим валом с электрогенератором (ЭГ) 22.1. Парогазовый сепаратор (ПГС) 16 имеет входной парогазовый патрубок 16.1, выходной газовый патрубок 16.2 и выходной паровой патрубок 16.3. Входной парогазовый патрубок 16.1 парогазового сепаратора соединен трубопроводом с верхним выходным парогазовым патрубком 15.2 теплообменника (ТО) 15. Газовый патрубок 16.2 соединен с атмосферой непосредственно или через дымосос, дымовую трубу. Паровой патрубок 16.3 парогазового сепаратора (ПГС) соединен паропроводом с входным патрубком 18.1 теплообменника (ТО) первой ступени нагрева второго рабочего тела и паровым патрубком 19.1 струйного компрессора (СК) 19 для нагрева и подачи воды в теплофикационный циркуляционный контур. Рубашки охлаждения корпусов, роторов, торцeвых крышек, валов и подшипниковых узлов двигателей-парогенераторов, расширительных и остальных машин соединены с патрубками подачи воды 19.2 в струйный компрессор (СК) (последние не показаны). Между смесительным парогенератором-грязеуловителем (СПГ) 14 и центробежным жидкостным сепаратором (ЦЖС) 20 установлена расширительная жидкостная машина (РЖ) 21, имеющая общий вал с электрогенератором (ЭГ) 21.1. Вода из смесительного парогенератора-грязеуловителя (СПГ) 14 циркулирует под давлением газов из патрубка 14.2 через центробежный жидкостный сепаратор (ЦЖС) 20, где ее давление напорным диском сепаратора увеличивается, расширительную жидкостную машину (РЖ) 21 обратно в парогенератор (СПГ) 14. Расширительная машина (РЖ) 21 имеет общий вал с электрогенератором (ЭГ) 21.1.

Вода для охлаждения отработанных паров второго рабочего тела циркулирует под давлением насоса 23 через теплообменник-конденсатор (ТО) 22.2, центробежный смесительный тепломассообменный аппарат (СТА) 24 с электродвигателем 24.2, сборник 24.1 обратно в насос 23. При этом часть воды, охлажденной в смесительном аппарате 24, циркулирует через теплообменники-воздухоохладители 8.1 воздухонагнетательной установки 8, оборудованные для подготовки воды 10, обратный коллектор 25.2 теплофикационного контура во входной патрубок 19.2 струйного компрессора (СК) 19. Другая часть воды возвращается обратно в смесительный центробежный аппарат (СТА) 24, который оснащен напорной трубкой 24.3 для отвода охлажденной в аппарате воды в сборник 24.1. Теплофикационный контур состоит из напорного 25.1 и обратного 25.2 трубопроводов-коллекторов, соединенных с потребителями горячей воды 26. Часть воды из этого контура расходуется безвозвратно на бытовые и технические нужды. В верхних точках напорного трубопровода 25.1 имеются воздухоотводчики 25.3 для вывода в атмосферу неконденсирующихся газов, частично приносимых паром из центробежного парогазового сепаратора (ПГС) 16. Вода в теплофикационном контуре циркулирует под давлением насоса 25 по трубам через потребителей горячей воды 26 во входной патрубок 19.2 струйного компрессора (СК) 19, сборник 27, обратно в насос 25. При необходимости, нагретая в теплообменниках-воздухоохладителях 8.1 вода, минуя оборудование для подготовки воды 10, может поступать в напорный коллектор 25.1 теплофикационного контура через автоматический регулятор температуры 25.4. Часть охлажденной воды из теплофикационного контура может направляться в открытый тепломассообменный аппарат 24, например смесительный тепломассообменный центробежный лопастный аппарат. При этом некоторая часть более горячей воды из конденсатора 22.2 автоматическим регулятором температуры 22.5 может направляться непосредственно в циркуляционный теплофикационный контур через входной патрубок 19.2 струйного компрессора 19. Расход воды на испарение в аппарате 24 компенсируется холодной водой, подаваемой отдельным насосом от комплекта оборудования для подготовки воды 10. При этом с целью экономии тепла и подготовленной холодной воды подачей воды в смесительный тепломассообменный аппарат 24 управляет автоматический регулятор 22,6 с датчиками температуры и уровня воды в сборнике 24.1. Он открывает подачу воды только в случае превышения заданного значения температуры воды, используемой для охлаждения паров второго рабочего тела в теплообменнике-конденсаторе (ТО) 22.2. Отпуск воды, нагретой в теплообменнике 22.2, в теплофикационный контур производится автоматическим регулятором температуры 22.5 с дополнительным датчиком уровня воды в сборнике 27 только при избытке воды в сборнике 24.1.

Все машины и аппараты энергоблока соединены между собой трубопроводами, показанными на фиг. 3. Вовнутрь трубок всех теплообменников вставлены вставки (фиг. 12).

Направления, указанные стрелками, означают: А - вращения роторов двигателей, машин, аппаратов; Б - вращения цилиндрических уплотнителей; В - циркуляции и подачи, в том числе расхода воды; Г - движения газов, продуктов сгорания; Д - дренаж, слив грязи, шлама; И - циркуляции воды через центробежный жидкостный сепаратор; К - слив конденсата водяного пара; Л - движения воздуха сжатого; М - движения мазута или другого жидкого топлива; Н - движения продуктов сгорания от посторонних огневых печей, топок, котлов-утилизаторов; П - движения пара водяного; ПГ - движения парогазовой смеси водяного пара и продуктов сгорания; Т - циркуляции промежуточного теплоносителя, например ВОТ; У - движения угля измельченного; Ф - циркуляции второго рабочего тела, например аммиака, воды, фреона; Ц - движения воздуха циркулирующего, в том числе очищенного; Ш - движения угля, штыба, несгораемых частиц.

На структурной схеме (фиг. 6) сокращенные названия соответствуют сокращениям в описании. Количество двигателей-парогенераторов, расширительных машин, смесительных парогенераторов, сепараторов, сборников, насосов, теплообменников, ступеней нагрева второго рабочего тела и других элементов уточняется в соответствии с расчетами при проектировании каждого конкретного энергоблока.

Электрогенераторы двигателей, расширительных машин электрическими цепями соединены в общую сеть, связанную через соответствующие устройства с потребителями.

Каждая из расширительных машин 11.1. 12.1, 13, 21, 22 аналогична двигателю (фиг. 1, 2), но без патрубков 1.1 и 1.2. Каждая выполнена в виде цилиндрического корпуса 1, торцeвых крышек 2 и 3 с уплотнителями 2.1 и 3.1, опорными подшипниками 4, эксцентрично размещенного в корпусе оребренного ротора 5 с уплотнителями 6 в виде цилиндрических тел вращения. Полый вал 7 машины дополнен упорными подшипниками 7.1 и 7.2, каждый из которых установлен между наружной стороной торцeвой крышки и гайки 7.3 с контргайкой 7.4. Корпус, торцeвые крышки и ротор машины имеют рубашки охлаждения 1.5, 2.4 и 3.4, 5.1. В энергоблоке могут применяться и другие