RU111199U1

RU111199U1 - HEAT RECOVERY COMPLEX WITH AIR HEATING

Info

Publication number: RU111199U1
Application number: RU2011126273/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Федоров; Олег Ошеревич Мильман
Original assignee: Владимир Алексеевич Федоров; Олег Ошеревич Мильман
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2011-12-10

Abstract

Теплоутилизационный комплекс с подогревом воздуха, состоящий из газовой турбины с воздушным компрессором и нагнетателем природного газа, утилизатора тепла уходящих газов, паровой турбины с электрогенератором или нагнетателем природного газа, конденсатором и насосом, отличающийся тем, что в холодное время года воздух из окружающей среды по газоводу поступает на вход компрессора газовой турбины через теплоутилизационную систему уходящих газов. Heat recovery utilization complex with air heating, consisting of a gas turbine with an air compressor and a natural gas supercharger, a waste gas heat exchanger, a steam turbine with an electric generator or a natural gas supercharger, a condenser and a pump, characterized in that in the cold season air from the environment through the gas duct enters the compressor input of a gas turbine through a waste gas heat recovery system.

Description

Полезная модель относится к области энергетики, в частности, к электрогенерирующим комплексам с паровыми турбинами для установок газокомпрессорных станций, использующим тепло уходящих газов, а также другим источникам горячих газов.The utility model relates to the field of energy, in particular, to power generating complexes with steam turbines for installations of gas compressor stations using the heat of flue gases, as well as other sources of hot gases.

Известны паротурбинные надстройки для газотурбинных установок на компрессорных станциях (КС) магистральных газопроводов, состоящие из теплоутилизационного парогенератора, расположенного непосредственно около ГТУ в виде котла с многократной принудительной циркуляцией, паровой турбины с конденсатором и насосом, трубопроводами пара и конденсата. (См. Мильман О.О., Белоусенко И.В., Циммерман С.Д. и др. Теплоутилизационные энергоблоки для ОАО «Газпром», Теплоэнергетика, 2001 г., №3, стр.65-69).Steam turbine superstructures for gas turbine installations at compressor stations (CS) of gas mains are known, consisting of a heat recovery steam generator located directly near a gas turbine in the form of a boiler with multiple forced circulation, a steam turbine with a condenser and a pump, steam and condensate pipelines. (See Milman O.O., Belousenko I.V., Zimmerman S.D. et al. Heat recovery power units for Gazprom, Heat Power Engineering, 2001, No. 3, pp. 65-69).

Проблема этих установок - стесненность площадок КС и трудности установки котлов-утилизаторов, размеры и масса которых не согласуютя с реальными компоновками газотурбинных нагнетателей природного газа.The problem of these installations is the tightness of the compressor stations sites and the difficulties of installing waste-heat boilers, the size and weight of which are not consistent with the actual layout of natural gas turbine superchargers.

Известна паротурбинная надстройка над газотурбинной установкой (см. патент РФ на полезную модель №50606 от 22.08.2005 г., Смирнов В.М., Мильман О.О., Федоров В.А.), где компактность обеспечивается за счет использования в качестве теплоутилизатора на выхлопном тракте ГТУ теплообменника, в котором газ передает свое тепло воде высокого давления. Горячая вода поступает в расширитель-сепаратор, выделяющийся пар направляется в паровую турбину, а отсепарированная вода питательным насосом подается в теплообменник.A steam turbine superstructure above a gas turbine installation is known (see RF patent for utility model No. 50606 of 08.22.2005, Smirnov V.M., Milman O.O., Fedorov V.A.), where compactness is ensured by using as a heat exchanger in the exhaust tract of a gas turbine heat exchanger, in which gas transfers its heat to high pressure water. Hot water enters the expander-separator, the generated steam is sent to the steam turbine, and the separated water is fed to the heat exchanger by a feed pump.

Недостатком этой установки является то, что температура уходящих газов из газотурбинной установки изменяется в зависимости от температуры окружающей среды и, в частности, приводит в зимнее время к снижению мощности и эффективности паротурбинной установки.The disadvantage of this installation is that the temperature of the exhaust gases from the gas turbine installation varies depending on the ambient temperature and, in particular, in winter leads to a decrease in the power and efficiency of the steam turbine installation.

Задача настоящей полезной модели - обеспечение постоянства температуры уходящих газов на выходе из газовой турбины, независимо от температуры окружающего воздуха.The objective of this utility model is to ensure the constancy of the temperature of the exhaust gases at the outlet of the gas turbine, regardless of the ambient temperature.

Указанная задача достигается за счет установки на выходе из теплоутилизатора теплоутилизационной системы для нагрева воздуха, поступающего в компрессор газовой турбины в холодное время года.This task is achieved by installing at the outlet of the heat exchanger a heat recovery system for heating the air entering the gas turbine compressor in the cold season.

Схема такой установки представлена на фигуре 1. Установка состоит из газовой турбины с воздушным компрессором и нагнетателем природного газа 1, утилизатора тепла уходящих газов 2, паровой турбины с электрогенератором или нагнетателем природного газа 3 (см.Седых А.Д., Губанок Н.И., Яковлев А.Я. и др. Парогазовые установки коспрессорных станций // Промышленная энергетика. 1997. №3 С. 33-37), конденсатором 4, насосом 5, теплоутилизационной системы 6, регулятора расхода воздуха 7, газовода 8.A diagram of such an installation is shown in Figure 1. The installation consists of a gas turbine with an air compressor and a natural gas supercharger 1, a waste gas heat exchanger 2, a steam turbine with an electric generator or a natural gas supercharger 3 (see Sedykh A.D., Gubanok N.I. ., Yakovlev A.Ya. et al. Combined-cycle plants of co-compressor stations // Industrial Energy. 1997. No. 3 P. 33-37), a condenser 4, a pump 5, a heat recovery system 6, an air flow regulator 7, a gas duct 8.

Установка работает следующим образом. Уходящие горячие газы из газовой турбины с воздушным компрессором и нагнетателем природного газа 1 по трубопроводу поступают в утилизатор тепла уходящих газов 2, где происходит нагрев рабочей среды. Тепловая энергия, полученная рабочей средой, используется для работы паровой турбины 3. Далее пар рабочей среды конденсируется в конденсаторе 4, а насосом 5 конденсат закачивается в утилизатор тепла уходящих газов 2. В холодное время года температура уходящих газов из газовой турбины 1 уменьшается и, соответственно, уменьшается мощность паровой турбины 3. Для исключения этого эффекта в холодное время года воздух из окружающей среды, поступающий в воздушный компрессор газовой турбины 1, по газоводу 8 проходит через теплоутилизационную систему 6 и подогревается до температуры (-10)ºС÷(+10)ºС. Расход подогреваемого воздуха изменяется регулятором расхода воздуха 7.Installation works as follows. The exhaust hot gases from a gas turbine with an air compressor and a natural gas supercharger 1 are piped to the exhaust gas heat utilizer 2, where the medium is heated. The heat energy obtained by the working medium is used to operate the steam turbine 3. Next, the steam of the working medium is condensed in the condenser 4, and by the pump 5 the condensate is pumped into the heat exchanger of the exhaust gases 2. In the cold season, the temperature of the exhaust gases from the gas turbine 1 decreases and, accordingly, , the power of the steam turbine 3 decreases. To eliminate this effect in the cold season, the air from the environment entering the air compressor of the gas turbine 1 passes through the heat recovery system through the gas duct 8 at 6 and is heated to a temperature of (-10) ºС ÷ (+10) ºС. The consumption of heated air is changed by the air flow regulator 7.

Выбор указанного диапазона температур окружающего воздуха объясняется тем, что в его рамках газовые турбины имеют максимальный коэффициент полезного действия и мощность. Характерные зависимости мощности и коэффициента полезного действия российской газотурбинной установки ГТУ-32П от температуры воздуха представлены на фигуре 2 из статьи (Иноземцев А.А. Газотурбинные двигатели для магистралей нового поколения. Газотурбинные технологии, 2009, №6. С.14-16).The choice of the indicated range of ambient temperatures is explained by the fact that in its framework gas turbines have a maximum efficiency and power. Typical dependences of the power and efficiency of the Russian gas turbine unit GTU-32P on air temperature are presented in figure 2 from the article (Inozemtsev A.A. Gas turbine engines for new generation highways. Gas turbine technologies, 2009, No. 6, pp. 14-16).

Наличие в теплоутилизационном комплексе с паровой турбиной системы подогрева воздуха в холодное время года на входе в воздушный компрессор позволяет увеличить время работы паровой турбины без снижения мощности.The presence in the heat recovery complex with a steam turbine of a heating system of air in the cold season at the inlet to the air compressor allows you to increase the operating time of the steam turbine without reducing power.

Claims

Heat recovery utilization complex with air heating, consisting of a gas turbine with an air compressor and a natural gas supercharger, a waste gas heat exchanger, a steam turbine with an electric generator or a natural gas supercharger, a condenser and a pump, characterized in that in the cold season air from the environment through a gas duct enters the compressor input of a gas turbine through a waste gas heat recovery system.