RU2050443C1 - Комбинированная парогазовая энергетическая установка - Google Patents
Комбинированная парогазовая энергетическая установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2050443C1 RU2050443C1 RU93031179A RU93031179A RU2050443C1 RU 2050443 C1 RU2050443 C1 RU 2050443C1 RU 93031179 A RU93031179 A RU 93031179A RU 93031179 A RU93031179 A RU 93031179A RU 2050443 C1 RU2050443 C1 RU 2050443C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- heat exchanger
- mixer
- regenerator
- turbine
- Prior art date
Links
Abstract
Использование: в промышленной теплоэнергетике, преимущественно в комбинированных парогазовых установках, работающих на метане. Сущность изобретения: комбинированная парогазовая энергетическая установка, включает в себя полузамкнутый контур с последовательно размещенными в нем компрессором 1, камерой 2 сгорания, турбиной 3, разделителем 4 потока, смесителем 5, термохимическим реактором 6 и теплообменником-утилизатором 7. Контур содержит также теплообменник-регенератор 8, имеющий теплообменные поверхности для подогрева кислорода, поступающего в камеру 2 сгорания, и метана, поступающего в смеситель 5. По греющей среде теплообменник-регенератор 8 подключен к одному из выходов разделителя 4 потока. Установка содержит также замкнутый паросиловый контур, подсоединенный к полузамкнутому контуру посредством теплообменника-утилизатора 7 и включающий последовательно соединенные паровую турбину 9, конденсатор 10 и водяной насос 11. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано при создании и реконструкции парогазовых установок для производства электроэнергии и тепла, работающих на природном газе, преимущественно метане.
Из области теплоэнергетики широко известны комбинированные парогазовые установки, включающие газовый и паросиловой контуры и предназначенные для производства электрической и тепловой энергии (см. например, авт.св. СССР N 1573220, кл. F 01 K 13/00, опублик. 1990; авт.св. СССР N 1343043, кл. F 01 K 21/04, опублик. 1987; авт. св. СССР N 1537842, кл. F 01 K 13/00, опублик. 1990; авт.св. СССР N 295897, кл. F 01 K 13/00, опублик. 1971; кн. Гохштейна Д.П. Энтропийный метод расчета энергетических потерь. М.-Л. Госэнерогоиздат, 1963, с.112, рис. 32).
Однако эти установки обладают низкой экологичностью, большой массой и значительными габаритами.
По технической сущности и числу сходных существенных признаков наиболее близкой к изобретению является комбинированная парогазовая энергетическая установка (авт. св. СССР N 1377421, кл. F 01 K 23/06, опублик. 1988), включающая полузамкнутый газовый и замкнутый паровой контуры, соединенные между собой посредством парового котла. Полузамкнутый газовый контур состоит из последовательно соединенных смесителей для смешения продуктов сгорания с газообразным органическим топливом, например метаном, компрессора для сжатия образовавшейся смеси, термомеханического реактора для конверсии органического газообразного топлива в результате эндотермической реакции, газовой турбины для расширения образовавшихся газов с выработкой электрической энергии.
Отработавшие в газовой турбине газы поступают в топку парового котла, куда дополнительно подается окислитель, в качестве которого используют воздух. В котле размещены парогенерирующие поверхности нагрева теплоносителя, соединенные с паровой турбиной замкнутого паросилового контура. В дымоходе котла установлен теплообменник-регенератор для использования тепла дымовых газов для предварительного нагрева окислителя.
Известная установка характеризуется значительными габаритами, имеет большое число теплообменных устройств, в которых неизбежно возникают тепловые потери, связанные с наличием высоких градиентов температур между горячими и холодными потоками, обладает низкой экологичностью вследствие выбросов в атмосферу образовавшихся при сжигании топлива в топке котла токсичных окислов азота.
Целью изобретения является устранение вышеотмеченных недостатков усовершенствования схемы энергетической установки с одновременным видоизменением ее отдельных элементов и применения в качестве окислителя кислорода.
Схема установки представлена на чертеже.
Комбинированная парогазовая энергетическая установка содержит полузамкнутый парогазовый контур, включающий последовательно соединенные компрессор 1, камеру 2 сгорания с патрубком для подвода окислителя, турбину 3, разделитеь 4 потока парогазовой смеси, отработавшей в турбине 3, один из двух выходов которого соединен с входом смесителя 5, который снабжен топливоподводом. Выход смесителя 5 подключен к входу термомеханического реактора 6, представляющего собой емкость с каталитическим веществом, выход которой через теплообменник-утилизатор 7 подсоединен к входу компрессора 1. Парогазовый контур содержит также теплообменник-регенератор 8 с входом и выходом греющей среды и теплообменными поверхностями, соединенными с линией подвода окислителя в камеру 2 сгорания и с топливоподводом смесителя 5. Установка содержит также паросиловой замкнутый контур, подсоединенный к парогазовому контуру посредством теплообменника-утилизатора 7 и включающий последовательно размещенные паровую турбину 9 с электрогенератором, конденсатор 10 и насос 11.
Предварительно нагретый в теплообменнике-регенераторе 8 природный газ метан (СН4) вводится в смеситель 5, где он смешивается с большей частью потока парогазовой смеси, отработавшей в турбине 3,имеющей температуру 600-700оС и состоящей из двуокиси углерода и перегретого пара. Парогазовая смесь поступает в смеситель 5 из разделителя 4 потока, который в силу конструктивных особенностей выбора соответствующих диаметров выходных трубопроводов обеспечивает подачу в смеситель 5 около 90% общего объема поступающей в него парогазовой смеси.
Далее полученная в смесителе 5 смесь двуокиси углерода, паров воды и метана поступает в термомеханический реактор 6, где в присутствии катализатора никеля происходит эндотермическая реакция конверсии метана с образованием смеси окиси углерода и водорода, чья теплотворная способность выше, чем у исходного топлива:
H2O + CH4 ->> CO + 3H2,
CO2 + H2 ->> H2O + CO.
H2O + CH4 ->> CO + 3H2,
CO2 + H2 ->> H2O + CO.
Вследствие большого избытка паров воды и углекислого газа реакция осуществляется в автоматическом режиме, когда все тепло, необходимое для ее проведения, поступает за счет охлаждения исходных веществ.
Полученная в результате конверсии метана парогазовая смесь обладает все еще достаточно высоким тепловым потенциалом, который используется для генерации пара в теплообменнике-утилизаторе 7 с последующим использованием пара в паровой турбине 10 замкнутого паросилового контура для выработки тепловой и электрической энергии. Далее охлажденная парогазовая смесь из теплообменника-утилизатора 7 посредством компрессора 1 нагнетается в камеру 2 сгорания, куда дополнительно в качестве окислителя подводится предварительно нагретый в теплообменнике-регенераторе 8 кислород. В камере 2 сгорания происходит сжигание горючих компонентов парогазовой смеси в атмосфере кислорода под давлением с образованием двухкомпонентной смеси двуокиси углерода и паров воды. Образовавшаяся смесь поступает в турбину 3, где расширяется с выработкой электроэнергии, охлаждаясь при этом до температуры порядка 600-700оС. Отработавшая в газовой турбине смесь двуокиси углерода и перегретого пара поступает в разделитель 4 потока, откуда часть смеси через теплообменник-регенератор 8 выводится из установки, а оставшаяся часть поступает в смеситель 5.
Таким образом, представленное техническое решение позволяет наиболее полно утилизировать теплоту рабочего тела парогазового контура с одновременным формированием рабочего тела из экологически более чистых компонентов, а кроме того, снизить массогабаритные характеристики установки путем устранения из ее схемы громоздкого котельного агрегата.
Claims (2)
1. КОМБИНИРОВАННАЯ ПАРОГАЗОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, включающая полузамнутый контур, содержащий смеситель с топливоподводом метана, термохимический реактор, компрессор, турбину с электрогенератором и теплообменник-регенератор с выходом из установки нагревающей среды, а также замкнутый паросиловой контур, содержащий последовательно соединенные в нем парогенератор, паровую турбину с электрогенератором, конденсатор и водяной насос, причем контуры связаны между собой посредством парогенератора, выход которого по газам подключен к компрессору, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена камерой сгорания с патрубком подвода кислорода и разделителем потока с одним входом и двумя выходами, причем камера сгорания подключена к выходу компрессора и установлена на входе турбины полузамкнутого контура, разделитель потока входом подключен к выходу этой турбины и одним из двух выходов подсоединен к смесителю, при этом термохимический реактор выполнен в виде имеющей вход и выход емкости с катализатором, парогенератор - в виде теплообменника-утилизатора, а теплообменник-регенератор выполнен с двумя теплообменными поверхностями нагрева, одна из которых подсоединена к патрубку подвода кислорода камеры сгорания, а вторая к топливоподводу смесителя, термохимический реактор входом и выходом подсоединен соответственно к выходу смесителя и входу теплообменника-утилизатора, а теплообменник-регенератор по нагревающей среде подключен к второму выходу разделителя потока.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что теплообменник-регенератор выполнен в виде двух теплообменников, в первом из которых размещена теплообменная поверхность нагрева кислорода, а во втором метана, при этом по нагревающей среде теплообменники подключены к второму выходу разделителя потока.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93031179A RU2050443C1 (ru) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | Комбинированная парогазовая энергетическая установка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93031179A RU2050443C1 (ru) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | Комбинированная парогазовая энергетическая установка |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2050443C1 true RU2050443C1 (ru) | 1995-12-20 |
RU93031179A RU93031179A (ru) | 1997-03-20 |
Family
ID=20143195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93031179A RU2050443C1 (ru) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | Комбинированная парогазовая энергетическая установка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2050443C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7824179B2 (en) * | 1999-08-16 | 2010-11-02 | Nfk Holdings Co. | Device and method for feeding fuel |
RU2744743C1 (ru) * | 2020-08-06 | 2021-03-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Новый цикл" | Энергетическая установка |
-
1993
- 1993-06-24 RU RU93031179A patent/RU2050443C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1377421, кл. F 01K 23/06, опублик. 1988. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7824179B2 (en) * | 1999-08-16 | 2010-11-02 | Nfk Holdings Co. | Device and method for feeding fuel |
RU2744743C1 (ru) * | 2020-08-06 | 2021-03-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Новый цикл" | Энергетическая установка |
WO2022031185A1 (ru) * | 2020-08-06 | 2022-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Новый цикл" | Энергетическая установка |
CN114761671A (zh) * | 2020-08-06 | 2022-07-15 | 新周期有限责任公司 | 动力单元 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7926292B2 (en) | Partial oxidation gas turbine cooling | |
Zheng et al. | ASPEN simulation of cogeneration plants | |
US6209307B1 (en) | Thermodynamic process for generating work using absorption and regeneration | |
RU2467187C2 (ru) | Способ работы газотурбинной установки | |
RU2427048C2 (ru) | Система сжигания водорода для пароводородного перегрева свежего пара в цикле атомной электрической станции | |
KR920701627A (ko) | 기계적 에너지의 발생 방법 및 그 장치 | |
JPH1068329A (ja) | 合成ガスおよびエネルギーを組み合わせて製造する方法 | |
RU2708957C1 (ru) | Газотурбинная установка газоперекачивающего агрегата | |
RU2008113706A (ru) | Способ создания водородного энергохимического комплекса и устройство для его реализации | |
US4238923A (en) | Method of low temperature heat utilization for atmospheric pressure coal gasification | |
RU2624690C1 (ru) | Газотурбинная установка и способ функционирования газотурбинной установки | |
Pashchenko | Low-grade heat utilization in the methanol-fired gas turbines through a thermochemical fuel transformation | |
RU2639397C1 (ru) | Способ работы газотурбинной установки на метаносодержащей парогазовой смеси и устройство для его осуществления | |
Liu et al. | A new cleaner power generation system based on self-sustaining supercritical water gasification of coal | |
RU2050443C1 (ru) | Комбинированная парогазовая энергетическая установка | |
CN114471401B (zh) | 基于化学回热氨源部分裂解的布雷顿循环系统及循环方法 | |
Zhao et al. | Thermodynamic and economic analysis of a novel design for combined waste heat recovery of biogas power generation and silicon production | |
RU2587736C1 (ru) | Установка для утилизации низконапорного природного и попутного нефтяного газов и способ её применения | |
RU43917U1 (ru) | Газотурбинная установка с термохимическим реактором и с впрыском пара | |
JPH03258902A (ja) | 発電プラント | |
RU70962U1 (ru) | Установка для переработки твердых бытовых отходов | |
RU2791380C1 (ru) | Способ работы газотурбинного газоперекачивающего агрегата и устройство для его осуществления | |
RU2811228C1 (ru) | Кислородно-топливная энергоустановка для совместного производства аммиака и электроэнергии | |
RU2773580C1 (ru) | Теплофикационная парогазовая энергетическая установка с аккумулированием энергии | |
RU2774007C1 (ru) | Способ работы контактной газотурбинной установки на метановодородной парогазовой смеси |