EA010271B1 - Повышение мощности турбин внутреннего сгорания посредством накапливания энергии сжатого воздуха и дополнительного детандера, с отводом воздушного потока и его впуском выше по потоку камер сгорания - Google Patents

Повышение мощности турбин внутреннего сгорания посредством накапливания энергии сжатого воздуха и дополнительного детандера, с отводом воздушного потока и его впуском выше по потоку камер сгорания Download PDF

Info

Publication number
EA010271B1
EA010271B1 EA200701014A EA200701014A EA010271B1 EA 010271 B1 EA010271 B1 EA 010271B1 EA 200701014 A EA200701014 A EA 200701014A EA 200701014 A EA200701014 A EA 200701014A EA 010271 B1 EA010271 B1 EA 010271B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
air
expander
turbine
compressed air
main
Prior art date
Application number
EA200701014A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200701014A1 (ru
Inventor
Майкл Накхамкин
Original Assignee
Майкл Накхамкин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Майкл Накхамкин filed Critical Майкл Накхамкин
Publication of EA200701014A1 publication Critical patent/EA200701014A1/ru
Publication of EA010271B1 publication Critical patent/EA010271B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/14—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads
    • F02C6/16—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads for storing compressed air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/08—Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
    • F02C7/10—Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases by means of regenerative heat-exchangers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Предложена система (10) с турбиной внутреннего сгорания для вырабатывания энергии, включающая в себя турбинный узел внутреннего сгорания (11), содержащий основной компрессор (12), сконструированный и выполненный с возможностью захождения в него воздуха окружающей среды, основную турбину (14) со ступенями давления, функционально связанную с основным компрессором, камеры (16) сгорания, сконструированные и выполненные с возможностью захождения в них сжатого воздуха из основного компрессора и питания основной турбины со ступенями давления, и электрический генератор (15), связанный с основной турбиной со ступенями давления для вырабатывания электрической энергии. Хранилище (18) выполнено с возможностью хранения сжатого воздуха. Теплообменник (24) сконструирован и выполнен с возможностью захождения в него источника тепла, а также для захождения сжатого воздуха из хранилища для нагревания сжатого воздуха, заходящего из хранилища. С теплообменником связан воздушный детандер (28), при этом он сконструирован и выполнен с возможностью расширения нагретого сжатого воздуха для получения дополнительной электрической энергии. Воздушный поток, отводимый из детандера, вводится в турбинный узел внутреннего сгорания выше по потоку камер сгорания для повышения мощности турбинного узла внутреннего сгорания.

Description

Это изобретение относится к повышению мощности энергетических систем с турбинами внутреннего сгорания посредством накапливании энергии сжатого воздуха и дополнительного детандера, а точнее к повышению мощности системы посредством расширения нагретого сжатого под высоким давлением воздуха из места хранения для получения дополнительной мощности от детандера, с отводом при этом воздушного потока из детандера и введением отведенного воздушного потока в турбину внутреннего сгорания выше по потоку камер сгорания для повышения мощности турбины.
Уровень техники
Хорошо известно, что у турбин внутреннего сгорания происходит значительное снижение мощности, связанное с повышенной температурой окружающей среды или с большими высотами. Эта потеря мощности главным образом связана с уменьшенной массой воздушного потока турбины внутреннего сгорания, вызываемой уменьшенной плотностью входящего воздуха.
Существует множество технологий повышения мощности, целью которых является восстановление потерь мощности турбин внутреннего сгорания, происходящих вследствие высоких окружающих температур или большой высоты:
технология повышения мощности посредством введения воздуха, которая основана на введении выше по потоку камер сгорания дополнительного воздушного потока (влажного или сухого), который подают посредством внешнего вспомогательного компрессора (компрессоров);
использование охладителей на входе, которые охлаждают окружающий воздух и обеспечивают соответствующее повышение мощности;
технологии использования испарительных охладителей, образования тумана на входе и «влажного сжатия», которые обеспечивают повышение мощности посредством сочетания охлаждения воздуха на входе и потока повышенной массы через турбину внутреннего сгорания;
технология повышения мощности посредством введения воздуха, раскрытая в патенте США № 5934063, полное содержание которого включено сюда посредством ссылки, и которая основана на введении воздуха выше по потоку камер сгорания, используя накопленную энергию сжатого воздуха. Однако сжатый воздух в накопителе обычно имеет значительно большее давление, чем то, которое необходимо для введения воздуха для повышения мощности. Таким образом, существует необходимость в использовании накопленного сжатого воздуха под высоким давлением для дальнейшего усовершенствования, касающегося возрастания мощности, и для повышения общей тепловой мощности системы.
Краткое описание изобретения
Целью изобретения является удовлетворение упомянутой выше потребности. Согласно принципам настоящего изобретения эта цель достигнута посредством создания системы вырабатывания энергии, включающей в себя турбинный узел внутреннего сгорания, содержащий основной компрессор, сконструированный и выполненный с возможностью захождения в него окружающего воздуха, основную турбину со ступенями давления, функционально связанную с основным компрессором, камеры сгорания, сконструированные и выполненные с возможностью захождения сжатого воздуха из основного компрессора и питания основной турбины со ступенями давления, и электрический генератор, связанный с основной турбиной со ступенями давления для вырабатывания электрической энергии. Хранение сжатого воздуха осуществляется в хранилище. Сконструирован и установлен теплообменник, предназначенный для захождения в него источника тепла, а также для захождения сжатого воздуха из хранилища для нагревания сжатого воздуха, поступающего из хранилища. С теплообменником связан воздушный детандер, который сконструирован и выполнен с возможностью расширения нагретого сжатого воздуха для получения дополнительной электрической энергии. Воздушный поток, отводимый из детандера, вводится в турбинный узел внутреннего сгорания выше по потоку камер сгорания, при этом параметры вводимого воздушного потока согласуются с параметрами потока основного компрессора в месте введения.
Согласно другому аспекту изобретения создан способ повышения мощности турбинного узла внутреннего сгорания. Турбинный узел внутреннего сгорания включает в себя основной компрессор, сконструированный и выполненный с возможностью захождения в него окружающего воздуха, основную турбину со ступенями давления, функционально связанную с основным компрессором, камеры сгорания, сконструированные и выполненные с возможностью захождения сжатого воздуха из основного компрессора и питания основной турбины со ступенями давления, а также электрический генератор, связанный с основной турбиной со ступенями давления для вырабатывания электрической энергии. Способ позволяет обеспечить снабжение сжатым воздухом из хранилища сжатого воздуха. Сжатый воздух, поступающий из хранилища, нагревают. Нагретый сжатый воздух расширяют в воздушном детандере для получения дополнительной электрической энергии. Воздушный поток отводят из детандера и вводят в турбинный узел внутреннего сгорания выше по потоку камер сгорания, при этом параметры вводимого воздушного потока согласуют с параметрами потока основного компрессора в месте введения.
Другие цели, отличительные признаки и характеристики настоящего изобретения, а также способы работы и функции связанных элементов конструкции, сочетание частей и рентабельность изготовления будут более понятны после прочтения нижеприведенных подробного описания изобретения и формулы изобретения, выполненных со ссылкой на прилагаемые чертежи, составляющие часть настоящего описания.
- 1 010271
Краткое описание чертежей
Изобретение можно будет лучше понять из последующего подробного описания предпочтительных вариантов его осуществления при их рассмотрении совместно с прилагаемыми чертежами, на которых подобные детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
На чертежах:
фиг. 1 - схематический вид системы вырабатывания энергии, содержащей турбину внутреннего сгорания, с повышением мощности посредством использования хранилища сжатого воздуха, обеспечивающего подачу сжатого воздуха, предварительно нагретого в теплообменнике, к детандеру, который обеспечивает расширение воздуха для получения дополнительной мощности, причем воздушный поток, выходящий из детандера, вводят выше по потоку камер сгорания в соответствии с принципами настоящего изобретения; и фиг. 2 - схематический вид системы вырабатывания энергии, содержащей турбину внутреннего сгорания, с повышением мощности посредством использования хранилища сжатого воздуха, обеспечивающего подачу сжатого воздуха, предварительно нагретого в теплообменнике, к детандеру, который обеспечивает расширение воздуха для получения дополнительной мощности, причем воздушный поток, отводимый из ступени детандера, вводят выше по потоку камер сгорания в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание примеров варианта осуществления изобретения
На фиг. 1 показана система вырабатывания энергии с турбиной внутреннего сгорания, обеспечивающая повышение мощности, которая в целом обозначена ссылочной позицией 10 и выполнена согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Система 10 включает в себя обычный турбинный узел внутреннего сгорания, в целом обозначенный ссылочной позицией 11, содержащий основной компрессор 12, в подвод 13 которого заходит воздух при температуре окружающей среды, и который питает камеры 16 сгорания сжатым воздухом, основную турбину 14 со ступенями давления, функционально связанную с основным компрессором 12, при этом камеры 16 сгорания питают основную турбину 14 со ступенями давления и электрический генератор 15 для вырабатывания электрической энергии.
При этом имеется хранилище 18 сжатого воздуха, предпочтительно представляющее собой подземную конструкцию, которое позволяет хранить воздух, сжимаемый посредством по меньшей мере одного вспомогательного компрессора 20. В варианте осуществления изобретения вспомогательный компрессор 20 приводят в действие посредством двигателя 21, хотя он может быть приведен в действие посредством детандера или другого источника. Вспомогательный компрессор 20 заряжает хранилище сжатым воздухом в течение внепиковых часов работы. Отвод 22 из хранилища 18 предпочтительно соединен с теплообменником 24. В теплообменник 24 также заходит воздух 25, выпускаемый из основной турбины 14 со ступенями давления. Вместо воздуха 25, выпускаемого из основной турбины 14, или в дополнение к нему в теплообменник 24 может заходить любой имеющийся в наличии внешний источник тепла.
Отвод 26 из теплообменника 24 соединен с детандером 28, который соединен с электрическим генератором 30. Согласно варианту осуществления изобретения в течение пиковых часов работы сжатый воздух, забираемый из хранилища 18, предварительно нагревают в теплообменнике 24 и подают к детандеру 28. Нагретый воздух расширяется в детандере 28, который соединен с электрическим генератором 30 и создает дополнительную мощность. Выходной поток из детандера 28 с параметрами, определяемыми ограничениями и оптимизацией, касающимися турбины внутреннего сгорания, вводят в турбинный узел 11 выше по потоку камер 16 сгорания. Таким образом, как показано на фиг. 1, конструкция 32 сообщается с конструкцией 35 для содействия введению воздуха. В этом варианте конструкции 32 и 35 предпочтительно представляют собой трубные конструкции.
Обычное суммарное увеличение мощности турбины внутреннего сгорания, связанное с технологией введения воздуха, составляет 20-25%. Добавочная мощность дополнительного детандера 28, действующего при вводимом воздушном потоке, приблизительно составляющем 12-14% (входного потока турбинного узла внутреннего сгорания), с использованием хранимого сжатого воздуха при давлении на входе, приблизительно составляющем 60-80 бар (обычное давление хранимого сжатого воздуха), предварительно нагретого в теплообменнике 24 до входной температуры приблизительно 480-500°С, приблизительно составляет 5-10% мощности турбинного узла 11 внутреннего сгорания. Например, узел с турбиной внутреннего сгорания ОБ 7241, работающий при 35°С, может обеспечить суммарное увеличение мощности, приблизительно составляющее 38-40 МВт при вводимом потоке воздуха, приблизительно составляющем 12% от входного потока турбинного узла внутреннего сгорания; дополнительная мощность детандера 28 приблизительно составляет 10 МВт при суммарном увеличении мощности, приблизительно составляющем 48-50 МВт. Тепловая мощность системы 10 вырабатывания энергии уменьшена вследствие того, что мощность дополнительного детандера 28 обеспечивают без какого-либо добавочного потока топлива, то есть при нулевой тепловой мощности.
Система 10 содержит следующие дополнительные компоненты (по отношению к исходному варианту осуществления конструкции с турбинным узлом 11 внутреннего сгорания, с хранилищем 18 сжатого воздуха и с зарядным компрессором 20):
дополнительный воздушный детандер 28;
- 2 010271 теплообменник 24, получающий выходящее тепло турбины 14 внутреннего сгорания и питающий детандер 28;
трубопроводы и специальные устройства не основного оборудования системы.
Общие параметры системы 10 оптимизированы на основе общих экономических показателей установки, включая капитальные и эксплуатационные расходы на дополнительные компоненты;
повышение мощности турбины внутреннего сгорания; обеспечение дополнительной пиковой мощности детандера 28. На фиг. 2 показан другой вариант осуществления системы 10', который подобен варианту осуществления изобретения согласно фиг. 1, за исключением того, что дополнительный детандер 28 расширяет подогретый сжатый хранимый воздух от давления хранения до атмосферного давления, что приводит к более высокой мощности. Кроме того, скорость потока в детандере не ограничена скоростью впуска, обеспечиваемой конкретным турбинным узлом внутреннего сгорания. Далее, воздух, который должен быть введен в турбинный узел внутреннего сгорания с определенными параметрами для повышения мощности, отводят из детандера 28 с определенными параметрами.
Как показано на фиг. 2, сжатый воздух из хранилища 18 направляют к теплообменнику 24, который получает тепло от источника тепла (например, от выхлопа турбины 14). Нагретый воздух расширяется в детандере 28, который соединен с электрическим генератором 30 и создает дополнительную мощность. Воздушный поток детандера 28 подвергают оптимизации, и он может быть таким же сильным, как и входной поток турбины внутреннего сгорания. Детандер 28 имеет средства для течения отводимого из него воздушного потока с параметрами, согласующимися с требованиями технологии впуска воздуха, определяемыми ограничениями, касающимися турбинного узла внутреннего сгорания. Другими словами, параметры вводимого потока согласуются с параметрами потока основного компрессора 12 в месте введения. Отводимый поток воздуха вводят через конструкцию 33 в турбинный узел 11 внутреннего сгорания (посредством конструкции 35) выше по потоку камер 16 сгорания, при этом увеличение мощности турбины внутреннего сгорания приблизительно составляет 20-25%. Остальной воздушный поток в детандере 28 расширяется посредством ступеней низкого давления до атмосферного давления. Дополнительная мощность детандера является предметом оптимизации, и она может быть равна мощности турбины внутреннего сгорания.
Например, для турбины внутреннего сгорания СЕ 7241, действующей при 35°С, суммарное увеличение мощности может приблизительно составлять 38-40 МВт при отводимом (из дополнительного детандера 28) и вводимом воздушном потоке, приблизительно составляющем 12% входного потока турбины внутреннего сгорания; дополнительная мощность детандера может быть такой же высокой, как и мощность турбины внутреннего сгорания, и является предметом оптимизации.
Использование детандера 28 может быть обеспечено в турбине внутреннего сгорания/электростанции с комбинированным циклом.
Эта система предпочтительно включает в себя следующие дополнительные (по отношению к турбинному узлу 11 внутреннего сгорания, хранилищу 18 сжатого воздуха и зарядному компрессору 20) компоненты:
воздушный детандер 28;
теплообменник 24 для получения тепла выхлопа турбины 14 внутреннего сгорания и питания детандера 28;
трубопроводы и специальные устройства не основного оборудования системы.
Приведенные выше предпочтительные варианты осуществления изобретения показаны и описаны для иллюстрации конструктивных и функциональных принципов настоящего изобретения, а также для иллюстрации способов применения предпочтительных вариантов, при этом они могут быть подвергнуты изменениям без отклонения от этих принципов. Следовательно, настоящее изобретение включает в себя любые модификации, входящие в объем приведенной далее формулы изобретения.

Claims (19)

1. Система с турбиной внутреннего сгорания для вырабатывания энергии, содержащая турбинный узел внутреннего сгорания, включающий в себя основной компрессор, сконструированный и выполненный с возможностью захождения в него окружающего воздуха, основную турбину со ступенями давления, функционально связанную с основным компрессором, камеры сгорания, сконструированные и выполненные с возможностью захождения в них сжатого воздуха из основного компрессора и питания основной турбины со ступенями давления, и электрический генератор, связанный с основной турбиной со ступенями давления для вырабатывания электрической энергии;
хранилище для хранения сжатого воздуха;
теплообменник, сконструированный и выполненный с возможностью захождения источника тепла, а также захождения сжатого воздуха из хранилища для нагревания сжатого воздуха, заходящего из хранилища; и воздушный детандер, связанный с теплообменником, сконструированный и выполненный с воз
- 3 010271 можностью расширения нагретого сжатого воздуха для получения дополнительной электрической энергии;
при этом воздушный поток, отводимый из детандера, вводится в турбинный узел внутреннего сгорания выше по потоку камер сгорания.
2. Система по п.1, в которой воздушный поток, отводимый и вводимый, представляет собой выходной воздушный поток детандера, при этом параметры вводимого воздушного потока согласуются с параметрами потока основного компрессора в месте введения.
3. Система по п.1, в которой отводимый и вводимый воздушный поток представляет собой часть воздушного потока из первой ступени детандера, с параметрами вводимого воздушного потока, согласующимися с параметрами потока основного компрессора в месте введения, а остальная часть воздушного потока расширяется посредством по меньшей мере одной второй ступени детандера до атмосферного давления.
4. Система по п.1, в которой теплообменник сконструирован и выполнен таким образом, чтобы в него заходил выхлоп из основной турбины со ступенями давления, тем самым образуя источник тепла.
5. Система по п.1, дополнительно содержащая по меньшей мере один вспомогательный компрессор для зарядки хранилища сжатого воздуха.
6. Система по п.1, дополнительно включающая в себя электрический генератор, связанный с детандером для вырабатывания дополнительной электрической энергии.
7. Система с турбиной внутреннего сгорания для вырабатывания энергии, содержащая турбинный узел внутреннего сгорания, включающий в себя основной компрессор, сконструированный и выполненный с возможностью захождения в него воздуха окружающей среды, основную турбину со ступенями давления, функционально связанную с основным компрессором, камеры сгорания, сконструированные и выполненные с возможностью захождения сжатого воздуха из основного компрессора и питания основной турбины со ступенями давления, и электрический генератор, связанный с основной турбиной со ступенями давления для вырабатывания электрической энергии;
средство для хранения сжатого воздуха;
средство для размещения источника тепла и для захождения сжатого воздуха из средства для его хранения для нагревания сжатого воздуха, заходящего из средства для его хранения;
средство, связанное со средством нагревания, для расширения нагретого сжатого воздуха для получения дополнительной электрической энергии;
при этом воздушный поток, отводимый из средства для расширения, вводится в турбинный узел внутреннего сгорания выше по потоку камер сгорания.
8. Система по п.7, в которой средство для расширения представляет собой воздушный детандер.
9. Система по п.8, в которой воздушный поток, отводимый из детандера и вводимый в турбинный узел внутреннего сгорания, представляет собой выпускной воздушный поток детандера, при этом параметры вводимого воздушного потока согласуются с параметрами потока основного компрессора в месте введения.
10. Система по п.8, в которой воздушный поток, отводимый из детандера и вводимый в турбинный узел внутреннего сгорания, представляет собой часть воздушного потока из первой ступени детандера, при этом параметры вводимого воздушного потока согласуются с параметрами потока основного компрессора в месте введения, а остальная часть воздушного потока расширяется посредством по меньшей мере одной второй ступени детандера до атмосферного давления.
11. Система по п.7, в которой средство для нагревания представляет собой теплообменник, сконструированный и выполненный с возможностью захождения выхлопа из основной турбины со ступенями давления, образуя источник тепла.
12. Система по п.7, в которой средство для хранения представляет собой подземное хранилище воздуха.
13. Система по п.12, дополнительно содержащая по меньшей мере один вспомогательный компрессор для зарядки хранилища воздуха.
14. Система по п.7, дополнительно включающая в себя электрический генератор, связанный с детандером для вырабатывания дополнительной электрической энергии.
15. Способ повышения мощности турбинного узла внутреннего сгорания, при этом турбинный узел внутреннего сгорания включает в себя основной компрессор, сконструированный и выполненный с возможностью захождения в него окружающего воздуха, основную турбину со ступенями давления, функционально связанную с основным компрессором, камеры сгорания, сконструированные и выполненные с возможностью захождения сжатого воздуха из основного компрессора и питания основной турбины со ступенями давления, а также электрический генератор, связанный с основной турбиной со ступенями давления для вырабатывания электрической энергии, при котором подают сжатый воздух из хранилища сжатого воздуха;
нагревают сжатый воздух, поступающий из хранилища;
расширяют нагретый сжатый воздух в воздушном детандере для получения дополнительной электрической энергии;
- 4 010271 отводят воздушный поток из детандера и вводят отведенный воздушный поток в турбинный узел внутреннего сгорания выше по потоку камер сгорания.
16. Способ по п.15, при котором отводимый и вводимый воздушный поток представляет собой выпускной воздушный поток детандера, при этом параметры вводимого воздушного потока согласуют с параметрами потока основного компрессора в месте введения.
17. Способ по п.15, при котором отводимый и вводимый воздушный поток представляет собой часть воздушного потока из первой ступени детандера, при этом параметры вводимого воздушного потока согласуют с параметрами потока основного компрессора в месте введения, а остальную часть воздушного потока расширяют посредством по меньшей мере одной второй ступени детандера до атмосферного давления.
18. Способ по п.15, при котором при нагревании используют тепло выхлопа от основной турбины со ступенями давления.
19. Способ по п.15, при котором дополнительно получают электрическую энергию посредством использования электрического генератора, связанного с детандером.
EA200701014A 2007-01-25 2007-06-05 Повышение мощности турбин внутреннего сгорания посредством накапливания энергии сжатого воздуха и дополнительного детандера, с отводом воздушного потока и его впуском выше по потоку камер сгорания EA010271B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/657,661 US20080178601A1 (en) 2007-01-25 2007-01-25 Power augmentation of combustion turbines with compressed air energy storage and additional expander with airflow extraction and injection thereof upstream of combustors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200701014A1 EA200701014A1 (ru) 2008-08-29
EA010271B1 true EA010271B1 (ru) 2008-08-29

Family

ID=39645042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200701014A EA010271B1 (ru) 2007-01-25 2007-06-05 Повышение мощности турбин внутреннего сгорания посредством накапливания энергии сжатого воздуха и дополнительного детандера, с отводом воздушного потока и его впуском выше по потоку камер сгорания

Country Status (5)

Country Link
US (3) US20080178601A1 (ru)
CN (1) CN101230799B (ru)
EA (1) EA010271B1 (ru)
UA (1) UA88929C2 (ru)
WO (1) WO2008091503A2 (ru)

Families Citing this family (87)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004028531A1 (de) * 2004-06-11 2006-01-05 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage, und Kraftwerksanlage
US7669423B2 (en) * 2007-01-25 2010-03-02 Michael Nakhamkin Operating method for CAES plant using humidified air in a bottoming cycle expander
US7614237B2 (en) * 2007-01-25 2009-11-10 Michael Nakhamkin CAES system with synchronous reserve power requirements
US7640643B2 (en) * 2007-01-25 2010-01-05 Michael Nakhamkin Conversion of combined cycle power plant to compressed air energy storage power plant
US8011189B2 (en) * 2007-01-25 2011-09-06 Michael Nakhamkin Retrofit of simple cycle gas turbine for compressed air energy storage application having expander for additional power generation
US8261552B2 (en) 2007-01-25 2012-09-11 Dresser Rand Company Advanced adiabatic compressed air energy storage system
US8448433B2 (en) 2008-04-09 2013-05-28 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using gas expansion and compression
US8474255B2 (en) 2008-04-09 2013-07-02 Sustainx, Inc. Forming liquid sprays in compressed-gas energy storage systems for effective heat exchange
US8250863B2 (en) 2008-04-09 2012-08-28 Sustainx, Inc. Heat exchange with compressed gas in energy-storage systems
US20100307156A1 (en) 2009-06-04 2010-12-09 Bollinger Benjamin R Systems and Methods for Improving Drivetrain Efficiency for Compressed Gas Energy Storage and Recovery Systems
US8037678B2 (en) 2009-09-11 2011-10-18 Sustainx, Inc. Energy storage and generation systems and methods using coupled cylinder assemblies
US8240140B2 (en) 2008-04-09 2012-08-14 Sustainx, Inc. High-efficiency energy-conversion based on fluid expansion and compression
WO2009126784A2 (en) 2008-04-09 2009-10-15 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using compressed gas
US7958731B2 (en) 2009-01-20 2011-06-14 Sustainx, Inc. Systems and methods for combined thermal and compressed gas energy conversion systems
US8479505B2 (en) 2008-04-09 2013-07-09 Sustainx, Inc. Systems and methods for reducing dead volume in compressed-gas energy storage systems
US8677744B2 (en) 2008-04-09 2014-03-25 SustaioX, Inc. Fluid circulation in energy storage and recovery systems
US7802426B2 (en) 2008-06-09 2010-09-28 Sustainx, Inc. System and method for rapid isothermal gas expansion and compression for energy storage
US8225606B2 (en) 2008-04-09 2012-07-24 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using rapid isothermal gas expansion and compression
US8359856B2 (en) 2008-04-09 2013-01-29 Sustainx Inc. Systems and methods for efficient pumping of high-pressure fluids for energy storage and recovery
US20100005809A1 (en) * 2008-07-10 2010-01-14 Michael Anderson Generating electricity through water pressure
WO2010105155A2 (en) 2009-03-12 2010-09-16 Sustainx, Inc. Systems and methods for improving drivetrain efficiency for compressed gas energy storage
US8104274B2 (en) 2009-06-04 2012-01-31 Sustainx, Inc. Increased power in compressed-gas energy storage and recovery
US20110016864A1 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 Electric Power Research Institute, Inc. Energy storage system
US8347628B2 (en) * 2009-08-18 2013-01-08 Gerard Henry M Power generation directly from compressed air for exploiting wind and solar power
US20110100010A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 Freund Sebastian W Adiabatic compressed air energy storage system with liquid thermal energy storage
WO2011056855A1 (en) 2009-11-03 2011-05-12 Sustainx, Inc. Systems and methods for compressed-gas energy storage using coupled cylinder assemblies
US8453444B2 (en) * 2010-01-11 2013-06-04 David Haynes Power plant using compressed or liquefied air for energy storage
US10094219B2 (en) 2010-03-04 2018-10-09 X Development Llc Adiabatic salt energy storage
US8191362B2 (en) 2010-04-08 2012-06-05 Sustainx, Inc. Systems and methods for reducing dead volume in compressed-gas energy storage systems
US8171728B2 (en) 2010-04-08 2012-05-08 Sustainx, Inc. High-efficiency liquid heat exchange in compressed-gas energy storage systems
US8234863B2 (en) 2010-05-14 2012-08-07 Sustainx, Inc. Forming liquid sprays in compressed-gas energy storage systems for effective heat exchange
US8978380B2 (en) 2010-08-10 2015-03-17 Dresser-Rand Company Adiabatic compressed air energy storage process
DE102010034246B4 (de) 2010-08-13 2014-09-18 Thomas Seiler Verfahren zum Auf- und Entladen eines Druckgasspeichers
US8495872B2 (en) 2010-08-20 2013-07-30 Sustainx, Inc. Energy storage and recovery utilizing low-pressure thermal conditioning for heat exchange with high-pressure gas
US8578708B2 (en) 2010-11-30 2013-11-12 Sustainx, Inc. Fluid-flow control in energy storage and recovery systems
WO2012141979A1 (en) * 2011-04-13 2012-10-18 The Regents Of The University Of California Compression-ratio dehumidifier
KR20140031319A (ko) 2011-05-17 2014-03-12 서스테인쓰, 인크. 압축 공기 에너지 저장 시스템 내의 효율적인 2상 열전달을 위한 시스템 및 방법
US20130091835A1 (en) 2011-10-14 2013-04-18 Sustainx, Inc. Dead-volume management in compressed-gas energy storage and recovery systems
CN102518516B (zh) * 2011-12-14 2014-01-29 华北电力大学 压缩空气蓄能-煤气化发电一体化系统及集成发电方法
CN102588114A (zh) * 2012-02-14 2012-07-18 宁波赛盟科技发展有限公司 一种新型柴油发电机系统
CH706202A1 (de) * 2012-03-07 2013-09-13 Airlight Energy Ip Sa Druckluftspeicherkraftwerk.
FR2988433B1 (fr) * 2012-03-23 2014-04-11 Alfred Procede de generation d'energie electrique a partir d'une energie stockee sous forme de gaz comprime et installation de stockage d'energie et de production d'electricite correspondante
WO2014052927A1 (en) 2012-09-27 2014-04-03 Gigawatt Day Storage Systems, Inc. Systems and methods for energy storage and retrieval
US9003763B2 (en) * 2012-10-04 2015-04-14 Lightsail Energy, Inc. Compressed air energy system integrated with gas turbine
US9388737B2 (en) 2012-10-04 2016-07-12 Powerphase Llc Aero boost—gas turbine energy supplementing systems and efficient inlet cooling and heating, and methods of making and using the same
WO2014055717A1 (en) 2012-10-04 2014-04-10 Kraft Robert J Aero boost - gas turbine energy supplementing systems and efficient inlet cooling and heating, and methods of making and using the same
US8726629B2 (en) 2012-10-04 2014-05-20 Lightsail Energy, Inc. Compressed air energy system integrated with gas turbine
CN104769256B (zh) 2012-10-26 2019-01-18 鲍尔法斯有限责任公司 燃气轮机能量补充系统和加热系统
US10480418B2 (en) * 2012-10-26 2019-11-19 Powerphase Llc Gas turbine energy supplementing systems and heating systems, and methods of making and using the same
US9938895B2 (en) 2012-11-20 2018-04-10 Dresser-Rand Company Dual reheat topping cycle for improved energy efficiency for compressed air energy storage plants with high air storage pressure
US9915201B2 (en) 2013-03-04 2018-03-13 Rolls-Royce Corporation Aircraft power system
US8984893B2 (en) 2013-04-10 2015-03-24 General Electric Company System and method for augmenting gas turbine power output
KR102256476B1 (ko) * 2013-07-04 2021-05-27 한화에어로스페이스 주식회사 가스 터빈 시스템
WO2015002402A1 (ko) * 2013-07-04 2015-01-08 삼성테크윈 주식회사 가스 터빈 시스템
DE102014105237B3 (de) * 2014-04-11 2015-04-09 Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Speichern und Rückgewinnen von Energie
US10215060B2 (en) 2014-11-06 2019-02-26 Powerphase Llc Gas turbine efficiency and power augmentation improvements utilizing heated compressed air
US9777630B2 (en) 2014-11-06 2017-10-03 Powerphase Llc Gas turbine fast regulation and power augmentation using stored air
US10526966B2 (en) 2014-11-06 2020-01-07 Powerphase Llc Gas turbine efficiency and power augmentation improvements utilizing heated compressed air and steam injection
WO2016142655A1 (en) * 2015-03-06 2016-09-15 Energy Technologies Institute Llp Hybrid gas turbine power generation system
CN104896764A (zh) * 2015-04-29 2015-09-09 南京瑞柯徕姆环保科技有限公司 一种太阳能热发电方法及装置
WO2017011151A1 (en) * 2015-07-15 2017-01-19 Powerphase Llc Gas turbine efficiency and power augmentation improvements utilizing heated compressed air and steam injection
WO2017096144A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 Powerphase Llc Gas turbine firing temperature control with air injection system
US11053847B2 (en) 2016-12-28 2021-07-06 Malta Inc. Baffled thermoclines in thermodynamic cycle systems
US10458284B2 (en) 2016-12-28 2019-10-29 Malta Inc. Variable pressure inventory control of closed cycle system with a high pressure tank and an intermediate pressure tank
US10233833B2 (en) 2016-12-28 2019-03-19 Malta Inc. Pump control of closed cycle power generation system
US10233787B2 (en) 2016-12-28 2019-03-19 Malta Inc. Storage of excess heat in cold side of heat engine
US10221775B2 (en) 2016-12-29 2019-03-05 Malta Inc. Use of external air for closed cycle inventory control
US10801404B2 (en) 2016-12-30 2020-10-13 Malta Inc. Variable pressure turbine
US10436109B2 (en) 2016-12-31 2019-10-08 Malta Inc. Modular thermal storage
US10393017B2 (en) 2017-03-07 2019-08-27 Rolls-Royce Corporation System and method for reducing specific fuel consumption (SFC) in a turbine powered aircraft
US10767557B1 (en) 2017-03-10 2020-09-08 Ladan Behnia Gas-assisted air turbine system for generating electricity
US11492963B2 (en) * 2018-05-22 2022-11-08 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Extended gas turbine process having an expander
CN109681279B (zh) * 2019-01-25 2023-10-03 西安热工研究院有限公司 一种含液态空气储能的超临界二氧化碳发电系统及方法
CN116575994A (zh) 2019-11-16 2023-08-11 马耳他股份有限公司 双动力系统泵送热电储存动力系统
EP4100632A4 (en) * 2020-02-03 2024-03-06 Malta Inc. REVERSIBLE TURBO MACHINES IN PUMPED THERMAL ENERGY STORAGE SYSTEMS
US11396826B2 (en) 2020-08-12 2022-07-26 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with electric heating integration
US11480067B2 (en) 2020-08-12 2022-10-25 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with generation cycle thermal integration
EP4193042A1 (en) 2020-08-12 2023-06-14 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with thermal plant integration
US11454167B1 (en) 2020-08-12 2022-09-27 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with hot-side thermal integration
US11286804B2 (en) 2020-08-12 2022-03-29 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with charge cycle thermal integration
US11486305B2 (en) 2020-08-12 2022-11-01 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with load following
CN112302742B (zh) * 2020-10-30 2022-11-04 西安热工研究院有限公司 一种具备调峰和稳燃功能的空气储能系统和方法
CN112943393B (zh) * 2021-03-09 2022-12-09 西安交通大学 一种地热能热化学和压缩空气复合储能系统及其运行方法
CN113565590B (zh) * 2021-06-18 2023-07-21 东方电气集团东方汽轮机有限公司 压缩空气储能和燃煤机组耦合的宽负荷深度调峰发电系统
CN114109601B (zh) * 2021-11-26 2024-06-04 西安热工研究院有限公司 一种储能型冷热电三联供燃机系统
CN114483231B (zh) * 2022-02-09 2023-08-29 西安交通大学 一种压缩空气储能系统及其控制方法
CN116667399B (zh) * 2023-08-01 2023-09-29 九州绿能科技股份有限公司 一种串联储能系统、储能方法及发电方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU383859A1 (ru) * 1970-12-11 1973-05-23 Способ получения пиковой электроэнергии
WO1992022741A1 (en) * 1991-06-17 1992-12-23 Electric Power Research Institute, Inc. Power plant utilizing compressed air energy storage and saturation
RU2029119C1 (ru) * 1988-05-04 1995-02-20 Гришин Александр Николаевич Газотурбинная установка
US5632143A (en) * 1994-06-14 1997-05-27 Ormat Industries Ltd. Gas turbine system and method using temperature control of the exhaust gas entering the heat recovery cycle by mixing with ambient air
US5934063A (en) * 1998-07-07 1999-08-10 Nakhamkin; Michael Method of operating a combustion turbine power plant having compressed air storage
DE102004040890A1 (de) * 2003-09-04 2005-03-31 Alstom Technology Ltd Kraftwerksanlage, und Verfahren zum Betrieb

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2061867A5 (ru) * 1969-08-08 1971-06-25 Edf
US4885912A (en) 1987-05-13 1989-12-12 Gibbs & Hill, Inc. Compressed air turbomachinery cycle with reheat and high pressure air preheating in recuperator
IL108546A (en) * 1994-02-03 1997-01-10 Israel Electric Corp Ltd Compressed air energy storage method and system
US5442904A (en) * 1994-03-21 1995-08-22 Shnaid; Isaac Gas turbine with bottoming air turbine cycle
US6038849A (en) 1998-07-07 2000-03-21 Michael Nakhamkin Method of operating a combustion turbine power plant using supplemental compressed air
GB0102028D0 (en) * 2001-01-26 2001-03-14 Academy Projects Ltd An engine and bearings therefor
US6745569B2 (en) * 2002-01-11 2004-06-08 Alstom Technology Ltd Power generation plant with compressed air energy system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU383859A1 (ru) * 1970-12-11 1973-05-23 Способ получения пиковой электроэнергии
RU2029119C1 (ru) * 1988-05-04 1995-02-20 Гришин Александр Николаевич Газотурбинная установка
WO1992022741A1 (en) * 1991-06-17 1992-12-23 Electric Power Research Institute, Inc. Power plant utilizing compressed air energy storage and saturation
US5632143A (en) * 1994-06-14 1997-05-27 Ormat Industries Ltd. Gas turbine system and method using temperature control of the exhaust gas entering the heat recovery cycle by mixing with ambient air
US5934063A (en) * 1998-07-07 1999-08-10 Nakhamkin; Michael Method of operating a combustion turbine power plant having compressed air storage
DE102004040890A1 (de) * 2003-09-04 2005-03-31 Alstom Technology Ltd Kraftwerksanlage, und Verfahren zum Betrieb

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008091503A2 (en) 2008-07-31
EA200701014A1 (ru) 2008-08-29
UA88929C2 (ru) 2009-12-10
US20080272598A1 (en) 2008-11-06
WO2008091503A4 (en) 2009-02-26
US20080178602A1 (en) 2008-07-31
CN101230799B (zh) 2010-06-02
WO2008091503A3 (en) 2009-01-08
US20080178601A1 (en) 2008-07-31
US7406828B1 (en) 2008-08-05
CN101230799A (zh) 2008-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA010271B1 (ru) Повышение мощности турбин внутреннего сгорания посредством накапливания энергии сжатого воздуха и дополнительного детандера, с отводом воздушного потока и его впуском выше по потоку камер сгорания
US7640643B2 (en) Conversion of combined cycle power plant to compressed air energy storage power plant
US7614237B2 (en) CAES system with synchronous reserve power requirements
EA010252B1 (ru) Повышение мощности турбин внутреннего сгорания посредством введения холодного воздуха выше по потоку компрессора
RU2694600C2 (ru) Системы восполнения энергии и системы подогрева газовых турбин, а также способы их изготовления и использования
CA2869432C (en) Compressed-air energy-storage system
US7669423B2 (en) Operating method for CAES plant using humidified air in a bottoming cycle expander
US8261552B2 (en) Advanced adiabatic compressed air energy storage system
US20110094229A1 (en) Adiabatic compressed air energy storage system with combustor
US20110162386A1 (en) Ejector-OBB Scheme for a Gas Turbine
US10677162B2 (en) Grid scale energy storage systems using reheated air turbine or gas turbine expanders

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): KZ TM RU