RU2050454C1 - Способ для уменьшения выброса окислов азота газовой турбины и газотурбинная установка - Google Patents
Способ для уменьшения выброса окислов азота газовой турбины и газотурбинная установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2050454C1 RU2050454C1 SU925052061A SU5052061A RU2050454C1 RU 2050454 C1 RU2050454 C1 RU 2050454C1 SU 925052061 A SU925052061 A SU 925052061A SU 5052061 A SU5052061 A SU 5052061A RU 2050454 C1 RU2050454 C1 RU 2050454C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas turbine
- combustion chamber
- working fluid
- reducing agent
- gas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/56—Nitrogen oxides
-
- 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
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Использование: в газотурбинных установках. Сущность изобретения: для уменьшения выброса окислов азота газовой турбины 1, к которой подводят полученное в топочной камере 4 с подводом сжатого воздуха L рабочее тело RG и средство охлаждения KL, согласно изобретению к средству охлаждения KL для восстановления окислов азота (NOx) в газовой турбине подмешивают восстановитель RM, предпочтительно аммиак (NH3) 2 с. и 6 з. п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение касается способа для уменьшения выброса окислов азота газовой турбины, к которой подводят полученное в топочной камере с подводом сжатого воздуха рабочее тело и средство охлаждения.
При работе газовой турбины в газотурбинной установке к уменьшению образования окислов азота (NOx) стремятся уже при получении рабочего тела в топочной камере. Для этого известны различные способы, которые в зависимости от используемого топлива, например природного газа, нефти или угля, применяются в отдельности или в подходящей комбинации друг с другом. При применении газообразного топлива его смешивают еще до сжигания в топочной камере с необходимым для получения рабочего тела сжатым воздухом. Другая возможность заключается в подмешивании к топливу в топочной камере пара. В случае способа, применяемого в комбинированной газо- и паротурбинной установке с газификацией угля, к топливу в топочной камере подмешивают азот, который образуется в этом процессе. С помощью названного способа доля окислов азота в рабочем теле поддерживается малой уже при его получении за счет того, что понижают температуру сжигания и тем самым избегают местных пиков температуры как причины образования термических окислов азота.
Известен способ для уменьшения выброса окислов азота газовой турбины путем подачи сжатого воздуха в топочную камеру и подвода к газовой турбине рабочего тела из топочной камеры и средств охлаждения и известна газотурбинная установка, содержащая компрессор, нагнетательный трубопровод которого подключен к топочной камере, которая трубопроводом сообщена с входом турбины, и трубопровод подачи средств охлаждения в газовую камеру.
В основе изобретения лежит задача создания такого способа, который позволяет простыми средствами снизить выброс окислов азота при эксплуатации газотурбинной установки или комбинированной газо- и паротурбинной установки. Должна быть создана также газотурбинная установка, которая наряду с низким содержанием окислов азота в отходящем газе имеет высокий КПД.
Эта задача решается тем, что к средству охлаждения добавляют восстановитель для восстановления окислов азота. С помощью введенного в газовую турбину вместе со средством охлаждения восстановителя по меньшей мере часть содержащихся в рабочем теле окислов азота восстанавливается еще внутри газовой турбины в элементарный азот. Таким образом получается дополнительная возможность удерживать содержание окислов азота в отходящем газе газовой турбины ниже предписанного законом граничного значения.
Для достижения эффективного применения восстановителя в газовой турбине его подводят к ступени газовой турбины, в которой температура рабочего тела лежит ниже температуры, при которой восстановитель горит и образует при этом дополнительные окислы азота. Это, в частности, необходимо тогда, когда температура рабочего тела при поступлении в газовую турбину лежит выше этой температуры реакции восстановителя. В качестве восстановителя предпочтительно используют аммиак (NH3).
Чтобы поддерживать содержание окислов азота в рабочем теле уже до его поступления в газовую турбину возможно низким, в предпочтительном выполнении способа согласно изобретению при применении газообразного или жидкого топлива для получения рабочего тела к топочной камере подводят пар. В качестве альтернативы для избежания местного перегрева в топочной камере можно смешивать топливо еще перед сжиганием со сжатым воздухом. При применении в качестве топлива для получения рабочего тела каменноугольного газа к топочной камере подводят предпочтительно азот. С помощью комбинации одной или нескольких известных мер в способе согласно изобретению проявляется синергетический эффект, который обуславливает особенно предпочтительно при сравнительно небольших затратах дальнейшее уменьшение выброса окислов азота.
Относительно установки, которая содержит компрессор, топочную камеру и газовую турбину, а также трубопровод для средства охлаждения для подвода средства охлаждения в газовую турбину, поставленная задача решается за счет того, что к средству охлаждения добавляется восстановитель для восстановления окислов азота в газовой турбине.
На чертеже показана схематично газотурбинная установка с трубопроводом средства охлаждения, в который может запитываться восстановитель.
Газотурбинная установка содержит газовую турбину 1 с подсоединенным воздушным компрессором 2 и генератором 3, а также включенную перед газовой турбиной топочную камеру 4. Воздушный компрессор 2 расположен в трубопроводе 5, который введен в топочную камеру 4. На стороне нагнетания воздушного компрессора 2 к трубопроводу 5 подключен трубопровод 6 для средства охлаждения, который через ветви 7, 8 и 9 введен в различные ступени. К ветвям 7, 8 и 9 подключены трубопроводы 10, 11 и 12, которые связаны с общим трубопроводом 13 для подвода восстановителя RM. В трубопроводы 10, 11 и 12 включены отдельные устройства или вентили 14, 15 и 16.
При работе газотурбинной установки к топочной камере 4 по топливопроводу 17 подводят топливо B, например природный газ или каменноугольный газ, из установки для газификации угля (не показана). В топочной камере 4 топливо B сжигают со сжатым свежим воздухом L из воздушного компрессора 2. Возникающий при сжигании горячий дымовой газ RG служит в качестве рабочего тела и по трубопроводу 18 направляется в газовую турбину 1. Там дымовой газ RG расширяется и приводит в действие турбину. Она, в свою очередь, приводит к действие воздушный компрессор 2 и генератор 3. Рабочее тело или дымовой RG имеет при вводе в газовую турбину 1, т.е. при входе в первую ступень 19, высокую температуру T1, в частности более 1100оС. Температура рабочего тела RG уменьшается ступенями 19, 20 и 21 и составляет, например, в конце ступени 21 порядка 550оС. С этой температурой Т2 порядка 550о рабочее тело RG покидает в качестве отходящего газа AG газовую турбину 1 по трубопроводу 22 в направлении трубы для отходящих газов (не показана). Отходящий газ AG может использоваться известным способом для производства пара в использующем тепло отходящих газов парогенераторе паротурбинной установки.
Ступенчато расширенное в ступенях 19, 20 и 21 газовой турбины 1 и при этом охлаждающееся рабочее тело или дымовой газ RG воспринимает в области более высокой температуры служащий в качестве средства охлаждения охлаждающий воздух KL, в частности вытекающий от направляющих и рабочих лопаток охлаждающий воздух KL. При этом место и количество вводимого охлаждающего воздуха KL зависит от входной температуры Т1.
Подведенный охлаждающим воздухом KL по трубопроводу 13 восстановитель RM, например аммиак, попадает в газовую турбину 1, причем перед входом в газовую турбину он смешивается с охлаждающим воздухом KL и в газовой турбине с рабочим телом RG. При этом путем подходящего регулирования вентилей в зависимости от входной температуры Т1 одну из лежащих в благоприятном для восстановления температурном диапазоне ступеней 19, 20 или 21 нагружают смесью охлаждаемого воздуха KL или восстановителя RM.
Максимальная температура рабочего тела RG в соответствующей ступени 19, 20 или 21 должна лежать внутри диапазона температур реакции восстановителя RM с окислами азота. Это означает, что при высокой входной температуре Т1 рабочего тела RG порядка 1100оС к первой ступени 19 при замкнутом вентиле 14 подводится только охлаждающий воздух KL. Восстановитель тогда подводится только к второй ступени 20 и при необходимости к третьей ступени 21 при открытых вентилях 15 и 16 вместе с протекающим по ветвям 8 и 9 охлаждающим воздухом KL. В любом случае должно обеспечиваться, чтобы не превышалась температура горения восстановителя RM. При этой реакции при применении аммиака получается азот и вода.
Для достижения уменьшения содержания окислов азота еще при получении рабочего тела RG в топочной камере 4 к нему в зависимости от вида используемого топлива В подводят по трубопроводу 23 пар D или по трубопроводу 24 азот N2. Для достижения смешивания воздуха для сжигания или свежего воздуха L и топлива B перед зажиганием в топочной камере 4 перед ней включена ступень 25 предварительного смешивания, в примере выполнения горелка с предварительным смешиванием.
Claims (8)
1. Способ для уменьшения выброса окислов азота газовой турбины путем подачи сжатого воздуха в топочную камеру и подвода к газовой турбине рабочего тела из топочной камеры и средство охлаждения, отличающийся тем, что в газовую турбину подают восстановитель окислов азота, подмешивая его к средству охлаждения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановитель подводят к ступени газовой турбины, в которой температура рабочего тела лежит ниже температуры горения восстановителя.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют аммиак.
4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что при применении газообразного или жидкого топлива для получения рабочего тела к топочной камере подводят пар.
5. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что при применении каменноугольного газа для получения рабочего тела к топочной камере подводят азот.
6. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что при применении газообразного топлива для получения рабочего тела топливо перед сжиганием в топочной камере смешивают с сжатым воздухом.
7. Газотурбинная установка, содержащая компрессор, нагнетательный трубопровод которого подключен к топочной камере, которая трубопроводом сообщена с входом турбины, и трубопровод подачи средств охлаждения в газовую турбину, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит трубопровод подачи восстановителя, подключенный к трубопроводу подачи средств охлаждения.
8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что топочная камера содержит ступень предварительного смешивания.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4123908 | 1991-07-18 | ||
DEP4123908.3 | 1991-07-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2050454C1 true RU2050454C1 (ru) | 1995-12-20 |
Family
ID=6436505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU925052061A RU2050454C1 (ru) | 1991-07-18 | 1992-07-04 | Способ для уменьшения выброса окислов азота газовой турбины и газотурбинная установка |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5272867A (ru) |
EP (1) | EP0523469A1 (ru) |
RU (1) | RU2050454C1 (ru) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19546419A1 (de) * | 1995-12-12 | 1997-06-19 | Siemens Ag | Gasturbinenanlage und Verfahren zur Minderung der Stickoxide im Abgas der Gasturbine |
DE19810275A1 (de) * | 1998-03-10 | 1999-09-09 | Siemens Ag | Verfahren und Anlage zur Minderung der Stickoxide im Abgas einer Gasturbine |
US7926292B2 (en) * | 2008-03-19 | 2011-04-19 | Gas Technology Institute | Partial oxidation gas turbine cooling |
EP2392785B1 (en) * | 2010-06-07 | 2016-04-06 | Airbus Operations GmbH | Exhaust gas treatment of gas turbine engines |
GB2544552A (en) * | 2015-11-20 | 2017-05-24 | Siemens Ag | A gas turbine system |
EP3450850A1 (en) * | 2017-09-05 | 2019-03-06 | Siemens Aktiengesellschaft | A gas turbine combustor assembly with a trapped vortex cavity |
WO2021234795A1 (ja) * | 2020-05-18 | 2021-11-25 | 国立大学法人東北大学 | ガスタービン |
US11598225B2 (en) * | 2020-06-02 | 2023-03-07 | General Electric Company | System and method for reducing the visibility of exhaust emissions in a gas turbine system |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3975900A (en) * | 1972-02-18 | 1976-08-24 | Engelhard Minerals & Chemicals Corporation | Method and apparatus for turbine system combustor temperature |
JPS5218513A (en) * | 1975-08-02 | 1977-02-12 | Hitachi Ltd | Method of reducing nitrogen oxides produced by gas turbine |
JPS5313015A (en) * | 1976-07-21 | 1978-02-06 | Hitachi Ltd | Nitrogen oxide reducing method for gas turbine and its device |
US4160805A (en) * | 1977-07-14 | 1979-07-10 | Hitachi Shipbuilding & Engineering Co. Ltd. | Boiler containing denitrator |
US4353207A (en) * | 1980-08-20 | 1982-10-12 | Westinghouse Electric Corp. | Apparatus for removing NOx and for providing better plant efficiency in simple cycle combustion turbine plants |
US4682468A (en) * | 1983-11-10 | 1987-07-28 | Exxon Research And Engineering Company | Non-catalytic method for reducing the NO emissions of gas turbines |
DE3402771A1 (de) * | 1984-01-27 | 1985-08-01 | Ruhrgas Ag, 4300 Essen | Verfahren zur umwandlung von in verbrennungsabgasen enthaltenen stickstoffoxyden |
DE3441141A1 (de) * | 1984-11-10 | 1986-05-22 | L. & C. Steinmüller GmbH, 5270 Gummersbach | Nicht-katalytische no(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts)-reduktion mittels ammoniak bei einer wirbelschicht-feuerung |
US4693874A (en) * | 1985-03-22 | 1987-09-15 | Hurst Boyd E | Method for reducing gas turbine NOx emissions |
DE3545524C2 (de) * | 1985-12-20 | 1996-02-29 | Siemens Ag | Mehrstufenbrennkammer für die Verbrennung von stickstoffhaltigem Gas mit verringerter NO¶x¶-Emission und Verfahren zu ihrem Betrieb |
DE3872536D1 (de) * | 1987-02-11 | 1992-08-13 | Babcock Anlagen Gmbh | Verfahren zum einmischen von ammoniak in einen rauchgasstrom. |
DE3839199A1 (de) * | 1988-11-19 | 1990-05-31 | Karl Heinz Dipl Phys Krieb | Verfahren zur minderung des stickoxidgehaltes von verbrennungsgasen |
DE3935400C1 (ru) * | 1989-10-24 | 1990-08-09 | Martin Gmbh Fuer Umwelt- Und Energietechnik, 8000 Muenchen, De |
-
1992
- 1992-07-03 EP EP92111275A patent/EP0523469A1/de not_active Ceased
- 1992-07-04 RU SU925052061A patent/RU2050454C1/ru active
- 1992-07-17 US US07/916,026 patent/US5272867A/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Арсеньев Л.В., Тырышкин В.Г. Комбинированные установки с газовыми турбинами. Л.: Машиностроение, 1982, с.158, рис.Y.i(а). * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5272867A (en) | 1993-12-28 |
EP0523469A1 (de) | 1993-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6543234B2 (en) | Compressor discharge bleed air circuit in gas turbine plants and related method | |
JP4272718B2 (ja) | ガスターボグループの熱的に高負荷を受ける機械ユニットを冷却する方法 | |
JP4180130B2 (ja) | パワーステーションプラントを運転するための方法 | |
JP2581825B2 (ja) | パワープラント | |
US5845481A (en) | Combustion turbine with fuel heating system | |
CA1332516C (en) | Plant for the generation of mechanical energy, and process for the operation of such a plant | |
US4907406A (en) | Combined gas turbine plant | |
EP1285151B1 (en) | Method and apparatus for power augmentation for gas turbine power cycles | |
RU2050454C1 (ru) | Способ для уменьшения выброса окислов азота газовой турбины и газотурбинная установка | |
CA2319663C (en) | Gas turbine system and combined plant comprising the same | |
CA1198599A (en) | Method and apparatus for using residue gas in gas turbines | |
RU2090761C1 (ru) | Газопаротурбинная установка | |
RU97108602A (ru) | Способ организации работы энергоустановки с комбинированным циклом | |
KR950006874B1 (ko) | 관소(管巢)연소형 연소기(Combustor)를 구비한 가스터어빈 장치 | |
US6176075B1 (en) | Combustor cooling for gas turbine engines | |
JPS595761B2 (ja) | 熱を仕事に変換する装置 | |
US5435123A (en) | Environmentally acceptable electric energy generation process and plant | |
RU2293859C2 (ru) | Установка для выработки энергии | |
CA1091044A (en) | Combined cycle electric power generating system with improvement | |
JP2001020755A (ja) | 排気再循環型ガスタービン設備及びそのガスタービン設備を備えたコンバインドサイクル発電設備 | |
RU2044906C1 (ru) | Способ преобразования тепловой энергии в механическую в газотурбинном двигателе и газотурбинный двигатель | |
JPH0323807B2 (ru) | ||
JP2009504965A (ja) | ガスタービンを運転する方法及びこの方法を実施するガスタービン | |
RU2031213C1 (ru) | Парогазовая установка | |
JPH0861014A (ja) | 二流体サイクルガスタービン |