RU2013616C1 - Способ работы комбинированной газотурбинной установки системы распределения природного газа и комбинированная газотурбинная установка для его осуществления - Google Patents
Способ работы комбинированной газотурбинной установки системы распределения природного газа и комбинированная газотурбинная установка для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2013616C1 RU2013616C1 RU92016070A RU92016070A RU2013616C1 RU 2013616 C1 RU2013616 C1 RU 2013616C1 RU 92016070 A RU92016070 A RU 92016070A RU 92016070 A RU92016070 A RU 92016070A RU 2013616 C1 RU2013616 C1 RU 2013616C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- air
- heat
- engine
- exhaust
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Использование: в области энергетики, преимущественно для комбинированной выработки полезной энергетики, тепла, хладоносителя и конденсата. Сущность газ высокого давления подводят к утилизационному двигателю, дополнительно осуществляют отбор части охлажденного газа после утилизационного двигателя и охлаждение отобранной частью на режиме максимальной холодопроизводительности рабочего тела, поступающего на вход турборасширителя, и на режиме экономии топлива, поступающего на вход воздушного компрессора. На режиме выработки низкотемпературного холодоносителя дополнительно осуществляют рециркуляцию воздуха и/или газа из выходов турборасширителя и утилизационного двигателя для охлаждения поступающего на их входы воздуха и газа. Дополнительно нагревают отобранную часть охлажденного газа утилизированным теплом от теплообменника-утилизатора. На режиме максимального получения полезной мощности и максимальной выдачи тепла осуществляют дополнительно нагрев выхлопных газов, выходящих из газовой турбины газотурбинного двигателя перед их поступлением в котел-утилизатор в камере дожигания. Утилизированным в котле-утилизаторе теплом выходящих из турбины выхлопных газов нагрев рабочего тела (газа), поступающего на вход утилизационного двигателя, осуществляют на режиме получения максимальной полезной мощности, а нагрев сетевой воды - на режиме максимального получения тепла. 2 с. и 5 з. п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для комбинированной выработки полезной энергии, тепла, холодоносителя и конденсата.
Известен способ работы комбинированной газотурбинной установки, включающей сжатие воздуха в многоступенчатом воздушном компрессоре газотурбинного двигателя (ГТД), расширение рабочего тела с одновременным его охлаждением в турбине ГТД, турборасширителе и в утилизационном двигателе, утилизацию тепла выходящих из турбины ГТД выхлопных газов в котле-утилизаторе с одновременным нагревом полученным теплом рабочего тела, поступающего на вход утилизационного двигателя, и нагревом воды в теплообменнике-утилизаторе, подвод газа высокого давления к установке для расширения, охлаждения и направления полученного охлажденного газа низкого давления потребителю [1] .
Недостатком такого способа является низкий КПД газотурбинного цикла (25-27% ), большие расходы воздуха в процессе сжигания топлива (6-9% ).
Известна комбинированная газотурбинная установка, содержащая газотурбинный двигатель, имеющий многоступенчатый воздушный компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, последовательно установленные в ее выхлопном тракте котел-утилизатор, состоящий из отдельных секций, первые из которых по ходу выхлопных газов турбины соединены со входом выполненного в виде турборасширителя утилизационного двигателя, а последние - с трубопроводами подвода-отвода воды и теплообменник-утилизатор, турборасширитель (турбодетандер) с установленным на его входе газовоздушным охладителем, напорный газопровод высокого давления и трубопровод отвода охлажденного газа низкого давления [2] .
Недостатки установки - наличие циркуляционного контура конденсации пара и большие потери тепла в нем (до 70% ), высокая стоимость утилизационной установки (до 80% стоимости газотурбинного двигателя), существенное увеличение веса и габаритов. Вследствие низкой экономичности утилизационной установки в ней достигается выработка полезной энергии (электрической или газоперекачивающей) в количестве 25-30% от мощности основного газотурбинного двигателя.
Цель изобретения - повышение экономичности, расширение функциональных возможностей и улучшение экологических показателей.
Указанная цель достигается тем, что в известном способе работы комбинированной газотурбинной установки системы распределения природного газа, включающем сжатие воздуха в многоступенчатом воздушном компрессоре газотурбинного двигателя (ГТД), расширение рабочего тела с одновременным его охлаждением в турбине ГТД, турборасширителе и в утилизационном двигателе, утилизацию тепла выходящих из турбины ГТД выхлопных газов в котле-утилизаторе, с одновременным нагревом полученным теплом рабочего тела, поступающего на вход утилизационного двигателя и нагрева воды в теплообменнике-утилизаторе, подвод газа высокого давления к установке для расширения, охлаждения и направление полученного охлажденного газа низкого давления потребителю, подвод газа высокого давления осуществляют к утилизационному двигателю, дополнительно осуществляют отбор части охлажденного газа после утилизационного двигателя и охлаждение отобранной частью на режиме максимальной холодопроизводительности рабочего тела, поступающего на вход турборасширителя и на режиме экономии топлива, поступающего на вход воздушного компрессора. На режиме выработки низкотемпературного холодоносителя дополнительно осуществляют рециркуляцию воздуха и/или газа из выходов турборасширителя и утилизационного двигателя для охлаждения поступающего на их входы воздуха и газа, и дополнительно нагревают отобранную часть охлажденного газа утилизированным теплом от теплообменника-утилизатора. На режимах максимального получения полезной мощности и максимальной выдачи тепла осуществляют дополнительно нагрев выхлопных газов, выходящих из газовой турбины ГТД перед их поступлением в котел-утилизатор в камере дожигания. Утилизированным в котле-утилизаторе теплом выходящих из турбины выхлопных газов нагрев рабочего тела (газа), поступающего на вход утилизационного двигателя осуществляют на режиме, получения максимальной полезной мощности, а нагрев сетевой воды - на режиме максимального получения тепла.
Указанная цель достигается тем, что комбинированная газотурбинная установка системы распределения природного газа содержит газотурбинный двигатель, имеющий многоступенчатый воздушный компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, последовательно установленные в ее выхлопном тракте котел-утилизатор, состоящий из отдельных секций, первые из которых по ходу выхлопных газов турбины соединены со входом, выполненного в виде турборасширителя утилизационного двигателя, а последние - с трубопроводами подвода-отвода воды и теплообменник-утилизатор, турборасширитель (турбодетандер) с установленным на его входе газовоздушным охладителем, напорный газопровод высокого давления и трубопровод отвода охлажденного газа низкого давления, снабжена теплообменником нагрева газа низкопотенциальным теплом, камерой дожигания, установленной в выхлопном тракте турбины перед котлом-утилизатором, газопроводом транспортировки газового холодоносителя, воздухопроводом транспортировки воздушного холодоносителя, газовоздушным охладителем, установленным на входе воздушного многоступенчатого компрессора. Турборасширитель снабжен воздухопроводом рециркуляции, соединяющим его выход со входом. На входе турборасширитель подключен к промежуточной ступени компрессора, а на выходе - к газопроводу транспортировки газового холодоносителя. Утилизационный двигатель снабжен трубопроводом рециркуляции, соединяющим его выход со входом. Утилизационный двигатель на входе подключен к напорному газопроводу высокого давления, а на выходе - к трубопроводу отвода газа низкого давления и газопроводу транспортировки газового холодоносителя. Газовоздушные охладители, установленные на входе воздушного компрессора и на входе в турборасширитель и теплообменник нагрева газа низкопотенциальным теплом сетевой воды, подключены параллельно газопроводу транспортировки газового холодоносителя, а средние секции котла-утилизатора выполнены с возможностью подключения к первым и последним секциям. Кроме того, установка снабжена сепаратором сжиженного газа и сжиженного воздуха, подключенными параллельно соответственно газопроводу транспортировки газового холодоносителя и воздухопроводу транспортировки воздушного холодоносителя. Установка снабжена байпасным трубопроводом, соединяющим напорный газопровод высокого давления с газопроводом отвода газа низкого давления. Установка также снабжена конвективным газоочистителем, установленным на напорном трубопроводе и охладителем системы (маслоснабжения) маслоохлаждения и охлаждения двигателей. Турборасширитель установлен на одном валу с утилизационным двигателем и на одном валу с газотурбинным двигателем.
Известно, что при транспортировке газа высокого давления имеют место большие потери давления газа в системах газораспределения при дросселировании газа на ГРС и ГРП. Потенциальная энергия дросселируемого газа для выработки полезной энергии и холодоносителя практически не используется, несмотря на термодинамические свойства газа высокого давления, позволяющие при низкопотенциальном нагреве газа получать относительно большую полезную работу в цикле расширения или низкопотенциальный холодоноситель в виде переохлажденного при расширении в турборасширителе газа. Это является следствием технических трудностей, связанных с транспортировкой охлажденного газа и заключающихся в обмерзации и вспучивании грунта подземных газопроводов. Поэтому утилизация энергии дросселируемого газа связана с необходимостью использования большого количества низкопотенциального тепла. Такое тепло в больших количествах может быть получено путем контактного охлаждения циркуляционной водой выхлопных газов в контактных теплообменниках. При охлаждении газа до температуры ниже точки росы (60-70оС) конденсируются пары влаги, содержащиеся в выхлопных газах в среде циркулирующей воды. При этом нагрев циркуляционной воды не должен превышать 50-55оС.
В предлагаемом решении за счет глубокой утилизации тепла выхлопных газов и противодавления газовой турбины выработка полезной мощности в утилизационном двигателе в 2-3 раза выше, чем в газотурбинном двигателе, а суммарный КПД комбинированной установки в 3-4 раза выше, чем в газотурбинной установке.
В комбинированной установке отсутствуют потери циркуляционной воды в окружающую среду. Кроме того, при прохождении выхлопных газов через контактный теплообменник достигается снижение температуры выхлопных газов до температуры окружающей среды и подавление окислов азота выхлопных газов газотурбинного энергетического двигателя. Относительный сброс газов в окружающую среду снижен в 5-6 раз.
Использование большого количества низкопотенциального тепла выхлопных газов и циркуляционной воды контактного теплообменника для восстановления положительной температуры газового холодоносителя в процессах расширения газа в турборасширителе решает проблемы выработки полезной энергии при низкой начальной температуре природного газа, выработки газового холодоносителя, восстановления его положительной температуры после холодильника, получения технологического конденсата из выхлопных газов при глубокой утилизации тепла и сжижение газа.
На чертеже представлена принципиальная схема комбинированной газотурбинной установки для осуществления способа.
Установка содержит основной газотурбинный двигатель, включающий газовую турбину 1, многоступенчатый воздушный компрессор 2, камеру сгорания 3 и тракт выхлопных газов, на котором последовательно ходу газов установлены камеры дожигания топлива 4 в среде уходящих газов, котел-утилизатор 5, состоящий из отдельных секций: водяной 6, газовой 7 и регулировочной 8 с системой трубопроводов подвода и отвода сетевой воды и напорным газопроводом 9 для подвода и отвода газа высокого давления, теплообменник-утилизатор 10 с системой орошения газов циркуляционной водой и утилизационный двигатель, выполненный в виде газотурборасширителя 11, приемная шахта которого подсоединена газопроводом 12 к напорному газопроводу 9 и газопроводом 13 - к выходному коллектору газовой секции 7, а выходная шахта - к отводящему газопроводу 14 низкого давления и к газопроводу 15 транспортировки газового холодоносителя низкого давления, причем в приемной шахте газотурборасширителя 11 установлен регенеративный охладитель газа 16 с трубопроводом рециркуляции газа 17 из выходной шахты газотурборасширителя 11. Параллельно газопроводу 15 транспортировки газового холодоносителя установлен газовоздушный охладитель 18 в приемной шахте воздушного компрессора 2, газовоздушный охладитель 19 и регенеративный воздушный охладитель 20 в приемной шахте воздухотурборасширителя 21, установленного на валу газотурбинного двигателя, теплообменник 22 нагрева газа низкопотенциальным теплом сетевой воды, циркулирующей через теплообменник-утилизатор 10. Приемная шахта воздухотурборасширителя 21 посредством напорного воздухопровода 23 через воздухоохладитель атмосферного самоохлаждения 24, газовоздушный охладитель 19 и регенеративный воздушный охладитель 20, снабженный воздухопроводом рециркуляции 25, подсоединена к промежуточной ступени сжатия воздушного компрессора 2, а выходная шахта посредством воздухопровода 26 транспортировки низкотемпературного холодоносителя подсоединена к воздушному низкотемпературному холодильнику 27 и к газовоздушному холодильнику 28, снабженному батарейной камерой контактного газового охлаждения 29. Газовоздушный холодильник 28 соединен с теплообменником 22 нагрева газа низкопотенциальным теплом сетевой воды и снабжен газопроводом 30, подключенный в отводящий газопровод 14 низкого давления.
Установка также снабжена байпасным газопроводом 31 с установленным на нем регулятором 32, поддерживающим заданное по условию газоснабжения потребителей, давление газа в отводящем газопроводе 14. На напорном газопроводе 9 установлены конвективный газоочиститель 33 и охладитель 34 системы маслоохлаждения и охлаждения двигателей. Отбор газа высокого давления и температуры на производственные нужды производятся по газопроводу 35, а также отвод из регенеративного охладителя 16 по газопроводу 36 на теплообменник 22 и воздуха - из газовоздушного холодильника 28 по воздухопроводу 37 и воздухоохладитель атмосферного самоохлаждения 24 - в атмосферу. Избыточный конденсат на технологические нужды, образующийся при работе теплообменника-утилизатора 10 за счет конденсации паров влаги, содержащихся в выхлопных газах, отводится через конденсатопровод 38. Сжиженный газ на режиме выработки низкотемпературного газового холодоносителя отводится через сепаратор 39, подключенный параллельно газопроводу 15. Сжиженные компоненты воздуха на режиме выработки холодоносителя отводятся через сепаратор 40 воздухопровода 41.
Полезная мощность в установке вырабатывается в виде электроэнергии, например в электрогенераторе 42, или энергии нагнетания, например в нагнетателе 43. При выработке мощности на единый двигатель газотурборасширитель 11 и воздухотурборасширитель 21 могут быть установлены на одном валу с газотурбинным энергетическим двигателем. При автономном расположении газотурборасширителя 11 воздухотурборасширитель 21 может быть установлен на валу газотурборасширителя 11.
Работа энергетической установки - автономная и осуществляется в режиме комбинированной выработки полезной энергии, тепла, холодоносителя и конденсата.
Способ осуществляется следующим образом.
Газотурбинный энергетический двигатель выводят на режим номинальной нагрузки электрогенератора 42. Выхлопные газы газовой турбины 1 транспортируются через камеру дожигания 4, секции 7, 8, 6 котла-утилизатора 5, теплообменник-утилизатор 10 при температуре 25-30оС и сбрасываются в атмосферу.
В теплообменнике-утилизаторе 10, вследствие орошения газов циркуляционной охлажденной водой, осуществляется охлаждение газов от t = 120-150оС до t = 25-30оС, нагрев сетевой воды от 20 до 55оС, конденсация паров влаги, содержащихся в выхлопных газах, и подавление части (до 60% ) окислов азота в газах. Избытки конденсата, образующегося вследствие конденсации влаги, отводятся по конденсатопроводу 38 на технологические нужды, а низкопотенциальное тепло теплообменника-утилизатора 10 передается на нагрев транспортируемого газа в теплообменнике 22. При этом циркулирующая вода охлаждается до 10-20оС и возвращается в теплообменник-утилизатор 10.
Сетевая вода, нагретая в котле-утилизаторе 5 от 70 до 150оС, отводится в систему теплоснабжения. В зависимости от конструкции котла-утилизатора 5 секции 6 и 7 нагрева сетевой воды и газа могут располагаться в любой последовательности по отношению движению выхлопных газов. Движение воды и газа в секциях показано на чертеже стрелками.
Газ высокого давления с температурой +20 - -10оС поступает через газоочиститель 33 в охладитель 34 системы маслоохлаждения, где нагревается на 6-9оС, затем направляется в газовую секцию 7 котла-утилизатора 5, где нагревается до t = 100-135оС (в зависимости от степени расширения газа Е = 3,5-5) и транспортируется по газопроводам 13, 12 на газотурборасширитель 11, в котором совершает полезную работу, расширяется и охлаждается до температуры 5-20оС, а затем, по отводящему газопроводу 14, направляется потребителю. При автономном расположении газотурборасширителя 11 выработка полезной мощности (электрической или нагнетательной) производится в нагнетателе 43. При оптимизации параметров газотурбинного двигателя и системы газораспределения в нагнетателе 43 достигается выработка мощности в 2-3 раза больше, чем в электрогенераторе 42 газотурбинного двигателя, вследствие чего значение суммарного эффективного КПД достигает 65-70% (для сравнения: электрический КПД газотурбинных установок с регенерацией не превышает 27-29% , а парогазовых - 42% ). Кроме того, на всех режимах работы в установке обеспечивается гарантийный нагрев транспортируемого потребителю газа до положительной температуры +5 - +20оС, что обеспечивает защиту подземных газопроводов от обледенения грунта и вспучивания и решает проблему их надежной эксплуатации.
Заданное значение противодавления в отводводящем газопроводе 14 поддерживается перепуском части газа из напорного газопровода 9 по байпасному газопроводу 31 быстродействующим регулятором 32. Таким образом обеспечивается на всех режимах работы комплекса как постоянное противодавление за газотурборасширителем 11, так и надежное газоснабжение потребителей при гарантированном давлении газа. Значение противодавления составляет, например, для систем газоснабжения ГРС 0,6-1,2, а для ГРП ТЭЦ - 0,1-0,18 МПа.
На режиме (с подогревом газа в котле-утилизаторе 5) способ работы холодильной установки осуществляется следующим образом.
Воздух, нагнетаемый компрессором 2, из промежуточной ступени (степень сжатия 3) по напорному воздухопроводу 23 поступает в атмосферный воздухоохладитель 24, самоохлаждается от 130оС до значения, близкого к температуре окружающего воздуха, и направляется на прием воздухотурборасширителя 21, где расширяется и охлаждается до t = -30 - 40оС, и далее по воздухопроводу 26 транспортируется на холодильники 27, 28, после чего сбрасывается в окружающую среду. Снижение температуры воздуха до -70оС при соответствующем снижении расхода холодоносителя через холодильник 27 и 28 может быть достигнуто перепуском части воздуха по воздухопроводу рециркуляции 25 через регенеративный воздухоохладитель 20 на холодильник 28. Воздуха из холодильника 28 сбрасывают в атмосферу или на охладитель 24.
На описанном режиме комбинированной выработки полезной энергии, тепла, холодоносителя и технологического конденсата доля теплотворной способности сжигаемого топлива распределяется следующим образом:
- на выработку полезной мощности в электрогенераторе 42 и на производство холодоносителя в воздухотурборасширителе 21-24-25% ;
- на нагрев транспортируемого газа, выработку полезной мощности в нагнетателе 43 и на нагрев сетевой воды - 55-60% ;
- на производство низкопотенциального тепла и технологического конденсата из выхлопных газов в контактном теплообменнике 10-15% .
- на выработку полезной мощности в электрогенераторе 42 и на производство холодоносителя в воздухотурборасширителе 21-24-25% ;
- на нагрев транспортируемого газа, выработку полезной мощности в нагнетателе 43 и на нагрев сетевой воды - 55-60% ;
- на производство низкопотенциального тепла и технологического конденсата из выхлопных газов в контактном теплообменнике 10-15% .
Тепло, воспринятое газом в котле-утилизаторе 5, практически полностью расходуется на совершение полезной работы в газотурборасширителе 11. Таким образом, при оптимизации параметров системы газораспределения и газотурбинного двигателя соотношение полезных мощностей газотурборасширителя 11 и газовой турбины 1 составляет 2: 1, а суммарный эффективный КПД комбинированной установки в 3 раза выше, чем газотурбинного двигателя. Значение КПД на описанном режиме - 75-80% , при экономичности газотурбинного двигателя 25-27% .
Отличаются следующие особенности параметрических и расходных характеристик установки на форсированных режимах комбинированной выработки полезной энергии, тепла и холодоносителя.
На режиме экономии потребления топлива газотурбинным двигателем работу газотурборасширителя 11 переключают на выработку газового холодоносителя, для чего подвод газа к газотурборасширителю 11 производят непосредственно от газопровода 9 через газопровод 12, а охлажденный газ при температуре - 25- -40оС отводят по газопроводу 15 на газовоздушный охладитель 18, в котором охлаждают воздух на входе в компрессор 2 на 25-30оС и нагревают газ до температуры -9 - -12оС. После газовоздушного охладителя 18 газ направляют через батарейную камеру 29 холодильника 28 на теплообменник 22 и, далее, по газопроводам 30 и 14 потребителю.
На описываемом режиме достигают снижение расхода топлива на сжигание в камере сгорания 3 на 25-30% по сравнению с режимом работы компрессора 2 без охлаждения воздуха в охладителе 18. Отношение расхода газа и воздуха в охладителе 18 при оптимальных параметрах газотурбинного двигателя и системы газораспределения составляет 1,3: 1,0. Суммарный электрический КПД установки на этом режиме составляет до 80% .
На режиме выработки максимальной полезной мощности электрогенератор 42 выводят на режим номинальной мощности, а нагрузку нагнетателя 43 форсируют путем подвода по газопроводам 13 и 12 нагретого в газовой 7 и регулировочной 8 секциях котла-утилизатора 5 газа высокого давления от газопровода 9 к газотурборасширителю 11 и дополнительного сжигания топлива в камере дожигания 4. Выхлопные газы через теплообменник-утилизатор 10 при сниженном коэффициенте избытка воздуха (1,3-1,5) удаляются в атмосферу при температуре 25-30оС, а газ низкого давления по газопроводу 14 направляется непосредственно потребителю.
Значение электрического КПД комплекса на описанном режиме составляет по 82% .
На режиме максимальной теплопроизводительности регулировочную секцию 8 котла-утилизатора 5 переключают последовательно водяной секции 6 на увеличенный расход сетевой воды и включают в работу камеру дожигания 4. Этот режим характеризуется увеличением теплопроизводительности на 100-140% по сравнению с режимом подключения регулировочной секции 8 на пропуск газа.
На режиме выработки максимальной холодопроизводительности работу газотурборасширителя 11 переключают на выработку газового холодоносителя, транспортируемого по газопроводу 15 через газовоздушный охладитель 19 и батарейную камеру 29 на теплообменник 22 и, далее, по газопроводам 30 и 14 - потребителю. Нагнетаемый компрессором 2 воздух по напорному воздухопроводу 23 через воздухоохладитель 24 и газовоздушный охладитель 19 направляется на воздухотурборасширитель 21, где он расширяется, совершая полезную работу за счет внутренней энергии, охлаждается до температуры - 70оС и транспортируется через газовоздухопровод 26 на воздушный низкотемпературный холодильник 27, газовоздушный холодильник 28 и воздухоохладитель 24 - в атмосферу.
Температуру холодоносителя на описываемом режиме регулируют включением рециркуляции газа по газопроводу 17 на регенеративный охладитель газа 16. Газ из охладителя 16 отводят через теплообменник 22 по газопроводам 30 и 14 потребителю при гарантийной положительной температуре +5оС.
На режиме выработки низкотемпературного холодоносителя выработка газового и воздушного холодоносителя осуществляется также, как на режиме максимальной выработки холодоносителя.
Регулирование температуры воздушного холодоносителя на холодильники 27 и 28 производят включением воздухопровода 26 рециркуляции газа на регенеративный охладитель воздуха 20. Воздух из охладителя 20 отводят по воздухопроводу 37 на холодильник 28. При этом температура воздушного холодоносителя на холодильник 27 может регулироваться в пределах -120 - -150оС.
Сжиженный газ на режиме выработки низкотемпературного газового холодоносителя отводится через сепаратор 39, а сжиженные компоненты воздуха на режиме выработки холодоносителя отводятся через сепаратор 40 воздухопровода 41.
Описанные технологические режимы в зависимости от потребности, определяемой конструктивными и режимными соображениями и сезонными факторами, могут комбинироваться в любой последовательности и в большом диапазоне нагрузок газотурбинного двигателя.
Из приведенного описания следует, что как в режиме автономной комбинированной выработки полезной энергии, тепла, холодоносителя и конденсата, так и в режимах форсирования нагрузок и параметров обеспечиваются гарантийные значения давления и температуры газа, транспортируемого в системах газораспределения и глубокая утилизация:
- бросового тепла и противодавления газотурбинного двигателя;
- энергии транспортируемого под давлением газа;
- тепла, эквивалентного механическим и электрическим потерям в оборудовании установки, при бессбросовом режиме охлаждения;
- мощности потребляемой воздушным компрессором газотурбинного двигателя на нагнетание воздуха;
- процесса комбинированной двухконтурной выработки высокопроизводительного низкотемпературного экологически чистого холодоносителя - воздуха (без использования фреона);
- теплоты парообразования влаги и процессов подавления окислов азота, содержащихся в выхлопных газах энергетического двигателя.
- бросового тепла и противодавления газотурбинного двигателя;
- энергии транспортируемого под давлением газа;
- тепла, эквивалентного механическим и электрическим потерям в оборудовании установки, при бессбросовом режиме охлаждения;
- мощности потребляемой воздушным компрессором газотурбинного двигателя на нагнетание воздуха;
- процесса комбинированной двухконтурной выработки высокопроизводительного низкотемпературного экологически чистого холодоносителя - воздуха (без использования фреона);
- теплоты парообразования влаги и процессов подавления окислов азота, содержащихся в выхлопных газах энергетического двигателя.
Claims (7)
1. Способ работы комбинированной газотурбинной установки системы распределения природного газа, включающий сжатие воздуха в многоступенчатом воздушном компрессоре газотурбинного двигателя (ГТД), расширение рабочего тела с одновременным его охлаждением в турбине газотурбинного двигателя, турборасширителе и в утилизационном двигателе, утилизацию тепла выходящих из турбины ГТД выхлопных газов в котле-утилизаторе с одновременным нагревом полученным теплом рабочего тела, поступающего на вход утилизационного двигателя, и нагрев воды в теплообменнике-утилизаторе, подвод газа высокого давления к установке для расширения, охлаждение и направление полученного охлажденного газа низкого давления потребителю, отличающийся тем, что к утилизационному двигателю подводят газ высокого давления, являющийся его рабочим телом, дополнительно осуществляют отбор части охлажденного газа после утилизационного двигателя и охлаждение отобранной частью на режиме максимальной холодопроизводительности рабочего тела, в качестве которого используют воздух, поступающий на вход турборасширителя и на режиме экономии топлива поступающий на вход воздушного компрессора, на режиме выработки низкотемпературного холодоносителя дополнительно осуществляют рециркуляцию воздуха и/или газа из выходов соответственно турборасширителя и утилизационного двигателя для охлаждения поступающего на их входы соответственно воздуха и газа и дополнительно нагревают отобранную часть охлажденного газа утилизированным теплом от теплообменника-утилизатора, на режимах максимального получения полезной мощности и максимальной выдачи тепла осуществляют дополнительно нагрев выхлопных газов, выходящих из турбины газотурбинного двигателя, перед их поступлением в котел-утилизатор, в камере дожигания, при этом утилизированным в котле-утилизаторе теплом выходящих из турбины выхлопных газов нагрев рабочего тела (газа), поступающего на вход утилизационного двигателя, осуществляют на режиме получения максимальной полезной мощности, а нагрев сетевой воды - на режиме максимального получения тепла.
2. Комбинированная газотурбинная установка системы распределения природного газа, содержащая газотурбинный двигатель, имеющий многоступенчатый воздушный компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, последовательно установленные в ее выхлопном тракте котел-утилизатор, состоящий из отдельных секций, первые из которых по ходу выхлопных газов турбины соединены с входом выполненного в виде турборасширителя утилизационного двигателя, а последние - с трубопроводами подвода-отвода воды, и теплообменник-утилизатор, турборасширитель-турбодетандер с установленным на его входе газовоздушным охладителем, напорный газопровод высокого давления и трубопровод отвода охлажденного газа низкого давления, отличающаяся тем, что она снабжена теплообменником нагрева газа низкопотенциальным теплом, камерой дожигания, установленной в выхлопном тракте турбины перед котлом-утилизатором, газопроводом транспортировки газового холодоносителя, воздухопроводом транспортировки воздушного холодоносителя, газовоздушным охладителем, установленным на входе воздушного многоступенчатого компрессора, турборасширитель-турбодетандер снабжен воздухопроводом рециркуляции, соединяющим его выход с входом, и на входе турборасширитель-турбодетандер подключен к промежуточной ступени компрессора, а на выходе - к газопроводу транспортировки газового холодоносителя, утилизационный двигатель снабжен трубопроводом рециркуляции, соединяющим его выход с входом, причем утилизационный двигатель на входе подключен к напорному газопроводу высокого давления, а на выходе - к трубопроводу отвода газа низкого давления и газопроводу транспортировки газового холодоносителя, газовоздушные охладители, установленные соответственно на входе воздушного компрессора и на входе в турборасширитель-турбодетандер и теплообменник нагрева газа низкопотенциальным теплом сетевой воды подключены параллельно газопроводу транспортировки газового холодоносителя, а средние секции котла-утилизатора выполнены с возможностью подключения к первым и последним секциям.
3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что она снабжена сепараторами сжиженного газа и сжиженного воздуха, подключенными параллельно соответственно газопроводу транспортировки газового холодоносителя и воздухопроводу транспортировки воздушного холодоносителя.
4. Установка по пп. 2 и 3, отличающаяся тем, что она снабжена байпасным трубопроводом, соединяющим напорный газопровод высокого давления с газопроводом отвода газа низкого давления.
5. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что она снабжена конвективным газоочистителем, установленным на напорном трубопроводе, и охладителем системы маслоснабжения и/или маслоохлаждения и охлаждения двигателей.
6. Установка по пп. 2 - 5, отличающаяся тем, что турборасширитель-турбодетандер установлен на одном валу с утилизационным двигателем.
7. Установка по пп. 2 - 5, отличающаяся тем, что турборасширитель-турбодетандер установлен на одном валу с газотурбинным двигателем.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92016070A RU2013616C1 (ru) | 1992-12-29 | 1992-12-29 | Способ работы комбинированной газотурбинной установки системы распределения природного газа и комбинированная газотурбинная установка для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92016070A RU2013616C1 (ru) | 1992-12-29 | 1992-12-29 | Способ работы комбинированной газотурбинной установки системы распределения природного газа и комбинированная газотурбинная установка для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013616C1 true RU2013616C1 (ru) | 1994-05-30 |
Family
ID=20135125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU92016070A RU2013616C1 (ru) | 1992-12-29 | 1992-12-29 | Способ работы комбинированной газотурбинной установки системы распределения природного газа и комбинированная газотурбинная установка для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2013616C1 (ru) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002014662A1 (fr) * | 2000-08-16 | 2002-02-21 | Tuzova, Alla Pavlovna | Procede d'utilisation de l'energie de dilatation de gaz et installation d'utilisation de l'energie destinee a la mise en oeuvre de ce procede |
| RU2459095C1 (ru) * | 2008-06-13 | 2012-08-20 | Кавасаки Дзюкогио Кабусики Кайся | Газотурбинная система с питанием обедненным топливом |
| RU2460891C1 (ru) * | 2011-04-05 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Комбинированный газотурбинный газоперекачивающий агрегат |
| RU2467189C1 (ru) * | 2011-04-19 | 2012-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ-КАИ) | Газоперекачивающая станция |
| RU2482302C2 (ru) * | 2011-04-13 | 2013-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию |
| RU2545115C2 (ru) * | 2013-04-23 | 2015-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Энергетическая установка |
| RU2569130C2 (ru) * | 2010-01-19 | 2015-11-20 | Юротербин Аб | Способ эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции и газотурбинная комбинированная теплоэлектростанция |
| RU2610971C2 (ru) * | 2012-12-07 | 2017-02-17 | Воббен Пропертиз Гмбх | Ветровая энергетическая установка |
-
1992
- 1992-12-29 RU RU92016070A patent/RU2013616C1/ru active
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002014662A1 (fr) * | 2000-08-16 | 2002-02-21 | Tuzova, Alla Pavlovna | Procede d'utilisation de l'energie de dilatation de gaz et installation d'utilisation de l'energie destinee a la mise en oeuvre de ce procede |
| RU2459095C1 (ru) * | 2008-06-13 | 2012-08-20 | Кавасаки Дзюкогио Кабусики Кайся | Газотурбинная система с питанием обедненным топливом |
| RU2569130C2 (ru) * | 2010-01-19 | 2015-11-20 | Юротербин Аб | Способ эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции и газотурбинная комбинированная теплоэлектростанция |
| RU2460891C1 (ru) * | 2011-04-05 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Комбинированный газотурбинный газоперекачивающий агрегат |
| RU2482302C2 (ru) * | 2011-04-13 | 2013-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию |
| RU2467189C1 (ru) * | 2011-04-19 | 2012-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ-КАИ) | Газоперекачивающая станция |
| RU2610971C2 (ru) * | 2012-12-07 | 2017-02-17 | Воббен Пропертиз Гмбх | Ветровая энергетическая установка |
| US10082129B2 (en) | 2012-12-07 | 2018-09-25 | Wobben Properties Gmbh | Wind turbine |
| RU2545115C2 (ru) * | 2013-04-23 | 2015-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Энергетическая установка |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6817185B2 (en) | Engine with combustion and expansion of the combustion gases within the combustor | |
| US8707701B2 (en) | Ultra-high-efficiency engines and corresponding thermodynamic system | |
| US7398642B2 (en) | Gas turbine system including vaporization of liquefied natural gas | |
| US10940424B2 (en) | Method for liquid air energy storage with fueled and zero carbon emitting power output augmentation | |
| US6422019B1 (en) | Apparatus for augmenting power produced from gas turbines | |
| GB2493791A (en) | A compressed air energy storage system | |
| AU2001242649A1 (en) | An engine | |
| US20020053196A1 (en) | Gas pipeline compressor stations with kalina cycles | |
| CN113202584B (zh) | 燃气-空气-蒸汽三工质联合循环发电系统及方法 | |
| GB2280224A (en) | Method of and apparatus for augmenting power produced from gas turbines | |
| US20190170025A1 (en) | Renewable Energy Process and Method Using a Carbon Dioxide Cycle to Produce Work | |
| KR102405754B1 (ko) | Lng 재기화 | |
| US6119445A (en) | Method of and apparatus for augmenting power produced from gas turbines | |
| Lamfon et al. | Modeling and simulation of combined gas turbine engine and heat pipe system for waste heat recovery and utilization | |
| RU2013616C1 (ru) | Способ работы комбинированной газотурбинной установки системы распределения природного газа и комбинированная газотурбинная установка для его осуществления | |
| Tveitaskog et al. | Optimization of advanced liquid natural gas-fuelled combined cycle machinery systems for a high-speed ferry | |
| CN110953069A (zh) | 一种燃机电站多能耦合发电系统 | |
| JP3696931B2 (ja) | 液体空気利用発電設備 | |
| KR102545729B1 (ko) | 천연가스 재기화를 포함하는 확장된 가스 터빈 공정 | |
| EP0605159A1 (en) | Method for utilizing liquified natural gas as a heat sink for a gas turbine inlet chiller | |
| JP2001241304A (ja) | ガス圧力エネルギを利用した複合発電システム | |
| US4444021A (en) | Heat pump systems for residential use | |
| RU2377428C1 (ru) | Комбинированная газотурбинная установка (варианты) | |
| SU909238A1 (ru) | Энергоустановка с глубоким охлаждением отработанных газов | |
| RU2740670C1 (ru) | Способ работы парогазовой установки электростанции |