RU141902U1 - Газотурбинная энергоустановка - Google Patents

Газотурбинная энергоустановка Download PDF

Info

Publication number
RU141902U1
RU141902U1 RU2013154963/06U RU2013154963U RU141902U1 RU 141902 U1 RU141902 U1 RU 141902U1 RU 2013154963/06 U RU2013154963/06 U RU 2013154963/06U RU 2013154963 U RU2013154963 U RU 2013154963U RU 141902 U1 RU141902 U1 RU 141902U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
combustion chamber
power plant
heat exchanger
gas
Prior art date
Application number
RU2013154963/06U
Other languages
English (en)
Inventor
Максим Николаевич Буров
Георгий Константинович Ведешкин
Юрий Борисович Назаренко
Олег Дмитриевич Новиков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
Priority to RU2013154963/06U priority Critical patent/RU141902U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU141902U1 publication Critical patent/RU141902U1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

1. Газотурбинная энергоустановка, содержащая полезную нагрузку, например электрический генератор, компрессор для выработки сжатого воздуха и турбину, расположенные на одном валу, камеру сгорания топлива, выход которой связан с входом турбины, теплообменник, предназначенный для генерации пара, соединенный входом с водяным питательным насосом и размещенный в газоходе отходящих после турбины газов в атмосферу, отличающаяся тем, что содержит дополнительный размещенный в газоходе теплообменник, предназначенный для подачи в камеру сгорания окислителя в виде предварительно подогретой паро-воздушной смеси, соединенный входом с выходами компрессора и теплообменника, предназначенного для генерации пара, а выходом - с камерой сгорания.2. Газотурбинная энергоустановка по п.1, отличающаяся тем, что теплообменники выполнены в виде змеевика.

Description

Полезная модель относится к газотурбинным установкам, работающим на смеси пара и газа.
Полезная модель предназначена для преобразования химической энергии топлива в механическую работу в установках, испытывающих значительные по величине и частые по времени колебания полезной нагрузки, главным образом электростанций, на железнодорожном и водном транспорте, в качестве основных двигателей железнодорожных локомотивов, морских и речных судов.
Известны газотурбинные энергоустановки, в которых привод полезной нагрузки осуществляют от газотурбинного двигателя, выполненного по простой схеме, например, С.И. Цанев, В.Д. Буров, А.Н. Ремизов Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций. М. Издательство МЭИ. 2002 г. стр. 24, рисунок 1.2). К основным недостаткам данной схемы относятся низкий КПД в номинальном режиме, существенное снижение КПД по мере снижения полезной мощности в нагрузке. Например, при снижении мощности нагрузки до 25% от максимальной, КПД двигателя ГТД-6,3 РМ, выполненного по простой схеме, уменьшается в 1,37 раза (см. график 1 на фигуре 1).
Известны газотурбинные энергоустановки, в которых привод полезной нагрузки осуществляют от газотурбинного двигателя, выполненного по схеме с регенерацией тепла. Такие двигатели содержат теплообменник, в котором сжатый в компрессоре воздух перед подачей в камеру сгорания нагревают в теплообменнике теплом, отбираемым у газа, поступающего с выхода турбины, что позволяет обойтись меньшим количеством топлива для нагрева продуктов сгорания до той же температуры, что и в двигателе простой схемы. Такое решение позволяет несколько повысить КПД, но приводит к некоторому снижению максимальной мощности установки. Другой недостаток энергоустановок с такими двигателями заключается в том, что их КПД максимален при мощности порядка 35…40% от максимальной, а при больших или меньших мощностях заметно снижается.
Наиболее близка к заявленной полезной модели газотурбинная энергоустановка, принятая за прототип, содержащая полезную нагрузку, например, электрический генератор, компрессор, вход в который соединен с атмосферой, газоход, выход из которого соединен с атмосферой, и в котором размещен змеевик парогенератора, выход из которого соединен с выходом из компрессора, питательный насос, с входом и выходом, который соединен с входом в змеевик парогенератора, турбину, выход которой соединен с входом газохода, вал, соединенный с турбиной, компрессором и полезной нагрузкой, и также камеру сгорания, имеющую выход, который соединен с входом турбины, и входы, один из которых предназначен для подачи в камеру сгорания топлива, а другой - для подачи в камеру сгорания окислителя (С.И. Цанев, В.Д. Буров, А.Н. Ремизов Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций. М. Издательство МЭИ. 2002 г. стр. 19) Недостатки таких энергоустановок - недостаточно высокий КПД, значительное его снижение при уменьшении мощности нагрузки (в 1,22 раза при снижении мощности до 30% и большой расход воды.
Полезная модель создана в целях повышения КПД, сохранения возможно более высоких значений КПД в широком диапазоне нагрузок и уменьшения расхода воды.
Поставленная цель достигается тем, что газотурбинная энергоустановка, содержащая полезную нагрузку, например, электрический генератор, компрессор, для выработки сжатого воздуха и турбину, расположенные на одном валу, камеру сгорания топлива, выход которой связан с входом турбины, теплообменник-змеевик, предназначенный для генерации пара, соединенный входом с водяным питательным насосом и размещенный в газоходе отходящих после турбины газов в атмосферу, и дополнительный размещенный в газоходе теплообменник-змеевик, предназначенный для подачи в камеру сгорания окислителя в виде предварительно подогретой паро-воздушной смеси, соединенный входом с выходами компрессора и теплообменника-змеевика, предназначенного для генерации пара, а выходом - с камерой сгорания.
Новым в полезной модели является одновременное применение в одной энергоустановке двух ранее известных решений, дающее синергетический эффект. Первое, это впрыск пара, вырабатываемого в змеевике парогенератором, работающим на тепле отходящих газов газотурбинного двигателя, в камеру сгорания двигателя, как это имеет место в прототипе. Второе - подача в камеру сгорания окислителя в виде предварительно подогретой паро-воздушной смеси.
Полезная модель поясняется описанием и фигурами, где:
на фиг.1 представлена принципиальная схема газотурбинной энергоустановки согласно полезной модели,
на фиг.2 представлены графики иллюстрирующие характер изменения КПД газотурбинной установки согласно полезной модели (заявленная энергоустановка) и известных из уровня техники,
на фиг.3 представлены графики иллюстрирующие характер изменения расхода воды газотурбинной установки согласно полезной модели (заявленная энергоустановка) и принятой за прототип.
Газотурбинная энергоустановка (фиг.1) содержит полезную нагрузку, например, электрический генератор 1, компрессор 2, вход в который соединен с атмосферой, газоход 3, выход из которого соединен с атмосферой, и в котором размещен теплообменник - змеевик 4, предназначенный для генерации пара, выход из которого соединен с выходом из компрессора 2, питательный насос 5, с входом и выходом, который соединен с входом в змеевик 4 парогенератора, турбину 6, выход которой соединен с входом газохода 3, вал 7, соединенный с турбиной 6, компрессором 2 и полезной нагрузкой 1, и также камеру сгорания, имеющую выход, который соединен с входом турбины 6, и входы, один из которых предназначен для подачи в камеру сгорания 8 топлива, а другой - для подачи в камеру сгорания 8 окислителя. В газоходе 3 установлен дополнительный теплообменник-змеевик 9, предназначенный для подачи в камеру сгорания окислителя в виде предварительно подогретой паро-воздушной смеси. Вход этого змеевика соединен с выходами компрессора 2 и теплообменника-змеевика 4, предназначенный для генерации пара, а выход - с входом камеры сгорания 8, предназначенным для подачи окислителя.
Работает газотурбинная энергоустановка следующим образом. Воздух из атмосферы поступает на вход 10 компрессора 2. Сжатый в компрессоре 2 воздух поступает на вход 23 дополнительного змеевика 9, установленного в газоходе 3. Помимо воздуха, на вход 23 дополнительного змеевика 9 поступает также водяной пар с выхода 15 змеевика парогенератора 4. Образующаяся при этом смесь воздуха и пара нагревается в дополнительном змеевике 9, и поступает на его выход 24, и далее - на предназначенный для подачи окислителя вход 21 камеры сгорания 8 воздух. В этой смеси в камере сгорания 8 сжигают топливо, поступающее на ее вход 20. Образующийся при горении топлива горячий газ поступает на выход 22 камеры сгорания 8 и далее - на вход 18 турбины 6. Производимая турбиной 6 работа затрачивается на привод полезной нагрузки 1, например, электрического генератора, и компрессора 2. Расширенный в турбине 6 газ поступает на ее выход 19 и далее в газоход 3, где он отдает тепло нагреваемым жидкостям и газам, нагреваемым в змеевиках 4 и 9. Охлажденный в газоходе 3 газ поступает на его выход и далее - в атмосферу. Заявленная энергоустановка была выполнена на базе серийного двигателя ГТД-6,ЗРМ (компрессор-турбина), Характеристики заявленной установки были исследованы.
Из представленных на фигуре 2 графиков видно, что в рабочем диапазоне полезных нагрузок, составляющем 25…100% от максимальной, КПД заявленной энергоустановки, выполненной на базе серийного двигателя ГТД-6,3 РМ (компрессор-турбина), изменяется в пределах 46,1…48,0%, у энергоустановки, выполненной на базе того же двигателя по схеме с регенерацией тепла - 39,6…42,5%, а у энергоустановки на базе того же двигателя по схеме прототипа - 33,9…43,1%. Таким образом, первая из заявленных целей - повышение КПД достигнуто.
При этом минимальное значение КПД заявленной установки в рабочем диапазоне мощности нагрузок составляло 96% от максимального по диапазону, в то время как у энергоустановки по схеме прототипа - 78,5% от максимального. Из чего следует, что достигнута и вторая поставленная цель сохранения возможно более высоких значений КПД в широком диапазоне нагрузок
Из представленных на фигуре 2 графиков видно, что в диапазоне мощностей 9,2…2,3 МВт расход воды у заявленной установки в 1,59…2,43 раза меньше, чем у энергоустановки на базе того же двигателя, но выполненной по схеме прототипа (см. графики на фигуре 3). Таким образом и третья из заявленных целей - уменьшение расхода достигается.
Новыми, достигаемыми полезными эффектами являются:
- КПД заявленной энергоустановки, при прочих равных условиях, существенно выше, чем у энергоустановок, в которых эти решения применены по отдельности;
- у заявленной установки высокие значения КПД сохраняются в широком диапазоне нагрузок;
- расход воды у заявленной установки при равной мощности существенно меньше, чем у установки с парогенератором.

Claims (2)

1. Газотурбинная энергоустановка, содержащая полезную нагрузку, например электрический генератор, компрессор для выработки сжатого воздуха и турбину, расположенные на одном валу, камеру сгорания топлива, выход которой связан с входом турбины, теплообменник, предназначенный для генерации пара, соединенный входом с водяным питательным насосом и размещенный в газоходе отходящих после турбины газов в атмосферу, отличающаяся тем, что содержит дополнительный размещенный в газоходе теплообменник, предназначенный для подачи в камеру сгорания окислителя в виде предварительно подогретой паро-воздушной смеси, соединенный входом с выходами компрессора и теплообменника, предназначенного для генерации пара, а выходом - с камерой сгорания.
2. Газотурбинная энергоустановка по п.1, отличающаяся тем, что теплообменники выполнены в виде змеевика.
RU2013154963/06U 2013-12-11 2013-12-11 Газотурбинная энергоустановка RU141902U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013154963/06U RU141902U1 (ru) 2013-12-11 2013-12-11 Газотурбинная энергоустановка

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013154963/06U RU141902U1 (ru) 2013-12-11 2013-12-11 Газотурбинная энергоустановка

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU141902U1 true RU141902U1 (ru) 2014-06-20

Family

ID=51218851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013154963/06U RU141902U1 (ru) 2013-12-11 2013-12-11 Газотурбинная энергоустановка

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU141902U1 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ibrahim et al. Effect of compression ratio on performance of combined cycle gas turbine
US8495858B2 (en) Method of operating a gas turbine power plant with auxiliary power to reduce emissions
Rahman et al. Influence of operation conditions and ambient temperature on performance of gas turbine power plant
EP2522829A2 (en) A steam injected gas turbine engine
AU2016284752A1 (en) Method and equipment for combustion of ammonia
RU2549743C1 (ru) Теплофикационная газотурбинная установка
CA3012085C (en) Method and equipment for combustion of ammonia
Tyagi et al. Effect of gas turbine exhaust temperature, stack temperature and ambient temperature on overall efficiency of combine cycle power plant
RU2199020C2 (ru) Способ работы комбинированной газотурбинной установки системы газораспределения и комбинированная газотурбинная установка для его осуществления
US8640437B1 (en) Mini sized combined cycle power plant
RU141902U1 (ru) Газотурбинная энергоустановка
RU2727274C1 (ru) Когенерационная газотурбинная энергетическая установка
RU2747704C1 (ru) Когенерационная газотурбинная энергетическая установка
RU96193U1 (ru) Компрессорная станция магистрального газопровода
RU165520U1 (ru) Устройство повышения эффективности и маневренности парогазовой установки
RU2666271C1 (ru) Газотурбинная когенерационная установка
RU2528214C2 (ru) Когенерационная газотурбинная энергетическая установка
RU121863U1 (ru) Парогазовая установка
RU2647013C1 (ru) Способ работы воздушно-аккумулирующей газотурбинной электростанции
RU2403407C1 (ru) Парогазовая энергетическая установка
RU197736U1 (ru) Газотурбинная установка
RU2323345C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU113537U1 (ru) Энергоустановка
RU2006128067A (ru) Способ эксплуатации атомной паротурбинной энергетической установки и установка для его осуществления
RU49582U1 (ru) Электрогенерирующее устройство для производства электроэнергии и тепла

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20171212