RU2056584C1 - Supercharged boiler and steam production process in it - Google Patents
Supercharged boiler and steam production process in it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2056584C1 RU2056584C1 RU94041533/06A RU94041533A RU2056584C1 RU 2056584 C1 RU2056584 C1 RU 2056584C1 RU 94041533/06 A RU94041533/06 A RU 94041533/06A RU 94041533 A RU94041533 A RU 94041533A RU 2056584 C1 RU2056584 C1 RU 2056584C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- duct
- parts
- combustion products
- air
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в котлостроении. The invention relates to power engineering and can be used in boiler building.
Известен паровой котел с агрегатом наддува, содержащий газоход, разделенный на две части, каждая из которых образована своей теплообменной поверхностью, а одна из частей газохода на входе подключена к горелочному устройству, причем части газохода подключены последовательно с образованием газового тракта, а агрегат наддува выполнен в виде нагнетающего в горелочное устройство воздух компрессора с приводом от газовой турбины, последняя из которых подключена к газовому тракту между частями газохода. A steam boiler with a boost unit is known, comprising a gas duct divided into two parts, each of which is formed by its own heat exchange surface, and one of the gas duct parts at the inlet is connected to the burner device, and the gas duct parts are connected in series with the formation of a gas path, and the boost unit is made in in the form of a compressor forcing air into the burner, driven by a gas turbine, the last of which is connected to the gas path between the parts of the gas duct.
Недостатки известного котла являются его большие масса и габариты, что снижает его эксплуатационные характеристики. The disadvantages of the known boiler are its large mass and dimensions, which reduces its operational characteristics.
Целью изобретения является уменьшение массы и габаритов котла, а также повышение его экономической эффективности и эксплуатационной надежности. The aim of the invention is to reduce the weight and dimensions of the boiler, as well as increasing its economic efficiency and operational reliability.
Цель достигается тем, что в паровом котле с агрегатом наддува, содержащем газоход, разделенный на две части, каждая из которых образована своей теплообменной поверхностью, и одна из частей газохода на входе подключена к горелочному устройству, причем части газохода подключены последовательно с образованием газового тракта, а агрегат наддува выполнен в виде нагнетающего в горелочное устройство воздух компрессора с приводом от газовой турбины, последняя из которых подключена к газовому тракту между частями газохода, теплообменная поверхность каждой части газохода изготовлена в виде цилиндров с полыми стенками, внутри которых выполнены спиральные каналы для прохода нагреваемой среды, причем цилиндры связаны между собой и размещены один относительно другого коаксиально с зазором и образованием в последнем между ними упомянутого газохода, при этом теплообменные поверхности разных частей газохода подключены между собой по нагреваемой среде, а наружные поверхности стенок цилиндров, омываемые продуктами сгорания, выполнены гладкими или при необходимости дополнительной прочности внешние стенки цилиндров снабжены снаружи спиральными ребрами. The goal is achieved in that in a steam boiler with a boost unit containing a gas duct divided into two parts, each of which is formed by its own heat exchange surface, and one of the gas duct parts at the inlet is connected to the burner device, and the gas duct parts are connected in series with the formation of the gas path, and the boost unit is made in the form of a compressor forcing air into the burner driven by a gas turbine, the last of which is connected to the gas path between the parts of the duct, heat exchange on top each part of the duct is made in the form of cylinders with hollow walls, inside of which spiral channels are made for the passage of the heated medium, the cylinders being interconnected and placed one relative to the other coaxially with a gap and the latter forming the said duct, the heat exchange surfaces of different parts the gas ducts are interconnected by a heated medium, and the outer surfaces of the cylinder walls, washed by the combustion products, are made smooth or, if necessary, additional The external walls of the cylinders are provided with spiral ribs on the outside.
Цель в части способа достигается тем, что продукты сгорания получают путем сжигания топлива в горелочном устройстве с последующим их охлаждением в первой по ходу газа части газохода при передаче тепла через теплообменную поверхность нагреваемой среде, расширением продуктов сгорания в турбине привода компрессора, сжимающего воздух для подачи в горелочное устройство, и дополнительном охлаждении продуктов сгорания во второй по ходу газов части газохода при передаче их низкопотенциального тепла через теплообменную поверхность нагреваемой среде, причем продукты сгорания охлаждают в первой части газохода до температуры 850-970 К, перепады давлений в первой части газохода и во второй части газохода поддерживают в сумме в диапазоне 0,01-0,06 МПа, а воздух сжимают до давления 0,16-0,35 МПа. The goal in terms of the method is achieved by the fact that the combustion products are obtained by burning fuel in a burner device with their subsequent cooling in the first portion of the gas duct during the transfer of heat through the heat exchange surface to the heated medium, by expanding the combustion products in the compressor drive turbine, compressing the air for burner device, and additional cooling of the combustion products in the second part of the gas duct along the gases during the transfer of their low potential heat through the heat exchange surface medium, and the combustion products are cooled in the first part of the gas duct to a temperature of 850-970 K, the pressure drops in the first part of the gas duct and in the second part of the gas duct are kept together in the range of 0.01-0.06 MPa, and the air is compressed to a pressure of 0, 16-0.35 MPa.
На фиг.1 представлена схема энергетического блока малогабаритного цилиндрического парогенератора (парового котла) с агрегатом турбонаддува и горелочным устройством; на фиг.2 показан вариант парогенерирующего цилиндра с оребренной внешней поверхностью для обеспечения прочности наружной оболочки в случае, если нагреваемая среда имеет повышенное давление; на фиг.3 процесс работы блока в I-S-диаграмме. Figure 1 presents a diagram of the energy block of a small cylindrical steam generator (steam boiler) with a turbocharger unit and a burner; figure 2 shows a variant of a steam generating cylinder with a finned outer surface to ensure the strength of the outer shell in case the heated medium has high pressure; figure 3 the process of operation of the block in the I-S diagram.
Паровой котел содержит газоход, разделенный на две части 1 и 2, каждая из которых образована своей теплообменной поверхностью, а часть 1 газохода подключена к горелочному устройству 3. Части 1 и 2 газохода подключены последовательно с образованием газового тракта. Агрегат турбонаддува котла выполнен в виде нагнетающего в горелочное устройство 3 воздух компрессора 4 с приводом от газовой турбины 5. Турбина подключена к газовому тракту между частями 1 и 2 газохода. Теплообменная поверхность частей 1 и 2 газохода выполнена в виде цилиндров 6 и 7 с полыми стенками, внутри которых выполнены спиральные каналы 8 для прохода нагреваемой среды. В случае необходимости при повышенном давлении нагреваемой среды наружная стенка 9 цилиндра упрочняется спиральными ребрами 10, омываемыми продуктами сгорания. Цилиндры 6 и 7 связаны между собой 3 и размещены один относительно другого коаксиально с зазором 11 и образованием в последнем между цилиндрами упомянутого газохода. Число цилиндров может быть различным и определяется тепловой мощностью парового котла и рядом других условий. Теплообменные поверхности частей 1 и 2 газохода подключены последовательно по нагреваемой среде. The steam boiler contains a gas duct, divided into two
Работает энергетический блок малогабаритного цилиндрического парогенератора (парового котла) с агрегатом турбонаддува и горелочным устройством следующим образом. The power unit of a small cylindrical steam generator (steam boiler) with a turbocharger unit and a burner operates as follows.
Продукты сгорания охлаждаются в части 1 до необходимой с точки зрения стойкости рабочих лопаток турбины и других соображений температуры и входят в турбину 5. Работа расширения продуктов сгорания в турбине идет на привод сочлененного с ней компрессора 4, который нагнетает воздух в горелочное устройство. Отработавшие в турбине продукты сгорания поступают в газоход части 2 и отдают оставшийся тепловой потенциал теплоносителю (фиг.1). The combustion products are cooled in part 1 to the temperature necessary for the resistance of the turbine blades and other considerations and enter the
Термодинамический расчет и условия работоспособности турбины определяют оптимальное местоположение турбины в газовоздушном тракте блока с учетом гидравлических сопротивлений тракта, температуры продуктов сгорания на входе в газоход и в турбину, КПД турбокомпрессора и ряд других условий. Необходимая для стабильного функционирования блока работа компрессора обеспечивается при температуре газа на входе в турбину 850-970 К, КПД турбокомпрессора, равном или больше 0,52, степени сжатия воздуха в компрессоре в интервале 0,16-0,35 МПа и гидравлическом сопротивлении газовоздушного тракта, включая и горелочное устройство 0,01-0,06 МПа. Работа блока при таких повышенных давлениях в газовоздушном тракте МЦП ведет к дополнительному снижению удельных массогабаритных характеристик установки. Thermodynamic calculation and conditions of turbine operability determine the optimal location of the turbine in the gas-air duct of the unit, taking into account the hydraulic resistance of the duct, the temperature of the combustion products at the inlet to the gas duct and the turbine, the efficiency of the turbocharger, and a number of other conditions. The compressor operation necessary for the stable operation of the unit is ensured at a gas temperature at the turbine inlet of 850-970 K, an efficiency of the turbocompressor equal to or greater than 0.52, a compression ratio of air in the compressor in the range of 0.16-0.35 MPa and hydraulic resistance of the gas-air duct , including a burner device of 0.01-0.06 MPa. The operation of the unit at such high pressures in the gas-air path of the MCP leads to an additional decrease in the specific weight and size characteristics of the installation.
Указанный уровень температур определяется, прежде всего, стойкостью лопаток турбины. В обычных случаях (например, в газотурбинных установках) этот уровень достигается подмешиванием к продуктам сгорания значительного количества воздуха (в несколько раз больше теоретически необходимого), что увеличивает проходные сечения газовоздушного тракта и снижает эффективность энергетической установки. В рассматриваемой схеме необходимый уровень температур перед турбиной достигается теплоотводом к нагреваемому теплоносителю, что намного более компактно и экономично. The indicated temperature level is determined primarily by the resistance of the turbine blades. In ordinary cases (for example, in gas turbine plants) this level is achieved by mixing a considerable amount of air (several times more than theoretically necessary) by adding to the combustion products, which increases the flow areas of the gas-air duct and reduces the efficiency of the power plant. In the scheme under consideration, the required temperature level in front of the turbine is achieved by heat removal to the heated coolant, which is much more compact and economical.
Рассмотрим работу блока в термодинамической диаграмме энтальпия (I) энтропия (S) (фиг. 3). В горелочное устройство подается сжатый воздух, жидкое или газообразное топливо и производится сжигание топлива (процесс 2-3). Продукты сгорания из горелочного устройства поступают в центральный газоход части 1. Проходя по этому и последующим газоходам части 1, продукты сгорания отдают высокотемпературный потенциал тепла нагреваемому теплоносителю, протекающему в каналах парогенерирующих цилиндров процесс 3-4. Затем продукты сгорания поступают на вход в турбину и производят при расширении механическую работу (процесс 4-5), которая идет на привод компрессора, осуществляющего сжатие воздуха от начального атмосферного давления Ро до давления в горелочном устройстве (процесс 1-2). Сжатый воздух направляется в горелочное устройство, а продукты сгорания после турбины поступают в газоходы части 2 и, отдав оставшееся тепло теплоносителю (процесс 5-6), покидают газоход при атмосферном давлении Ро.Consider the operation of the block in the thermodynamic diagram of the enthalpy (I) entropy (S) (Fig. 3). Compressed air, liquid or gaseous fuel is supplied to the burner device and fuel is burned (process 2-3). The combustion products from the burner device enter the central gas duct of part 1. Passing through this and subsequent gas ducts of part 1, the combustion products give off the high-temperature heat potential to the heated coolant flowing in the channels of the steam-generating cylinders process 3-4. Then, the combustion products enter the turbine inlet and perform mechanical work during expansion (process 4-5), which goes to the compressor drive, which compresses the air from the initial atmospheric pressure P о to the pressure in the burner device (process 1-2). Compressed air is directed to the burner device, and the combustion products after the turbine enter the gas ducts of
Применение турбокомпрессора, работающего на продуктах сгорания парогенератора, для подачи воздуха в горелочное устройство этого же парогенератора, снятие высокотемпературного потенциала продуктов сгорания теплоносителем на участке газохода парогенератора между горелочным устройством и турбиной в части 1, что обеспечивает температурные условия работоспособности турбины при количестве подаваемого в горелочное устройство воздуха, близком к теоретически необходимому, и работа газовоздушного тракта при повышенных давлениях существенно увеличивают экономичность установки, снижают ее массу и объем и повышают эксплуатационную надежность. The use of a turbocharger operating on the products of combustion of the steam generator to supply air to the burner device of the same steam generator, removing the high-temperature potential of the combustion products by the coolant in the gas duct section of the steam generator between the burner device and the turbine in part 1, which provides temperature conditions for the turbine to work with the quantity supplied to the burner device air close to theoretically necessary, and the operation of the gas-air duct at elevated pressures Fitting but increase efficiency, reduce its weight and volume and increases the operational reliability.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94041533/06A RU2056584C1 (en) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | Supercharged boiler and steam production process in it |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94041533/06A RU2056584C1 (en) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | Supercharged boiler and steam production process in it |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2056584C1 true RU2056584C1 (en) | 1996-03-20 |
RU94041533A RU94041533A (en) | 1996-11-10 |
Family
ID=20162475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94041533/06A RU2056584C1 (en) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | Supercharged boiler and steam production process in it |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2056584C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103629656A (en) * | 2013-12-17 | 2014-03-12 | 哈尔滨工程大学 | Air supplying system and method of experiment table of small supercharged boiler |
RU181138U1 (en) * | 2017-07-20 | 2018-07-05 | Общество с ограниченной ответственностью "ИнтерБлок-Техно" | STEAM GENERATOR |
-
1994
- 1994-11-17 RU RU94041533/06A patent/RU2056584C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 219600, кл. F 22B 1/24, опублик.1968. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103629656A (en) * | 2013-12-17 | 2014-03-12 | 哈尔滨工程大学 | Air supplying system and method of experiment table of small supercharged boiler |
RU181138U1 (en) * | 2017-07-20 | 2018-07-05 | Общество с ограниченной ответственностью "ИнтерБлок-Техно" | STEAM GENERATOR |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94041533A (en) | 1996-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3971211A (en) | Thermodynamic cycles with supercritical CO2 cycle topping | |
US5678401A (en) | Energy supply system utilizing gas and steam turbines | |
US4271665A (en) | Installation for generating pressure gas or mechanical energy | |
WO2005003533A2 (en) | High compression gas turbine with superheat enhancement | |
CN103775148A (en) | Self-cooled thermal power acting method | |
Lamfon et al. | Modeling and simulation of combined gas turbine engine and heat pipe system for waste heat recovery and utilization | |
US4663939A (en) | Closed cycle external combustion engine | |
RU2056584C1 (en) | Supercharged boiler and steam production process in it | |
Bammert et al. | Highlights and future development of closed-cycle gas turbines | |
CN201246218Y (en) | Sub-low temperature heat source gasification circulation thermodynamic system | |
JPH0354327A (en) | Surplus power utilizing system | |
JPS5781104A (en) | Composite cycle plant | |
CN101555807A (en) | Gasification circulation thermal power system of mild-hypothermia thermal source | |
JPH0131012B2 (en) | ||
US2613495A (en) | Vapor and gas power plant utilizing equipressure vapor generator | |
US1948539A (en) | Steam generator | |
RU2309264C1 (en) | Method of power generation in steam-gas power plant | |
RU2044906C1 (en) | Method of converting heat into mechanical work in gas- turbine engine and gas-turbine engine | |
RU51112U1 (en) | HEAT GAS TURBINE INSTALLATION | |
CN118310074B (en) | Compressed air energy storage system with heat supply and waste heat utilization coupled and operation method thereof | |
KR940004338B1 (en) | Process for producing power | |
RU2127815C1 (en) | Heat power plant with cooler | |
RU2078970C1 (en) | Heat-energy-to-work conversion method | |
GB1596069A (en) | Apparatus for generating heat energy for heating purposes by means of a fuel-air mixture | |
RU93026055A (en) | METHOD FOR TRANSFORMING THERMAL ENERGY TO MECHANICAL IN A GAS TURBINE ENGINE AND A GAS TURBINE ENGINE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QZ4A | Changes in the licence of a patent |
Effective date: 20021023 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20060613 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091118 |