RU2095600C1

RU2095600C1 - Gas-turbine plant

Info

Publication number: RU2095600C1
Application number: RU95116260A
Authority: RU
Inventors: А.И. Белевич; Н.М. Зингер
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт"
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 1997-11-10

Abstract

FIELD: thermal power stations and other stationary industrial objects dealing with operation of gas turbines. SUBSTANCE: gas-turbine plant works on gaseous fuel; fuel compressor is made in form of steam-jet apparatus connected with steam condenser mounted after steam-jet apparatus. Steam condenser is provided with separate branch pipes for escape of steam-gas mixture and drainage of condensate into discharge line connected to heat recovery cycle of gas-turbine plant or power plant with steam turbines. Steam for supply to steam-jet apparatus may be produced in special waste-heat boiler or may be used from available source. Examples are given for connecting the steam-jet apparatus to thermal lines of power stations with gas-turbine or steam-gas units. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электрических станциях и других стационарных промышленных объектах, связанных с эксплуатацией газовых турбин. The invention relates to the field of power engineering and can be used at thermal power plants and other stationary industrial facilities associated with the operation of gas turbines.

Известна принимаемая в качестве прототипа газотурбинная установка, работающая на газообразном топливе, в виде самостоятельного агрегата или представляющая собой часть энергетической установки с паровыми турбинами, содержащая камеру сгорания, по меньшей мере один подключенный к ней топливный компрессор и, по меньшей мере, один газоохладитель с замкнутой системой циркуляции охлаждающего агента, включенной в цикл утилизации тепла [1] Топливный компрессор в известной установке аналогично ее воздушному компрессору выполнен в виде установленного на одном валу с газовой турбиной механического агрегата. Такое выполнение топливного компрессора неоправданно усложняет газотурбинную установку с учетом того, что расход газообразного топлива значительно (на порядок) меньше, по сравнению с поступающим в камеру сгорания воздухом, и размещение дополнительного компрессора механического типа даже небольшой производительности на одном валу с турбиной конструктивно представляет собой достаточно сложную задачу, привод же компрессора от электросети слишком неэкономичен. Known adopted as a prototype gas turbine operating on gaseous fuel, in the form of an independent unit or as part of a power plant with steam turbines, containing a combustion chamber, at least one connected fuel compressor and at least one gas cooler with a closed a cooling agent circulation system included in the heat recovery cycle [1] The fuel compressor in a known installation, similar to its air compressor, is made in the form of a plant flax on the same shaft with a gas turbine of a mechanical unit. This embodiment of the fuel compressor unnecessarily complicates the gas turbine installation, taking into account the fact that the consumption of gaseous fuel is significantly (an order of magnitude) lower than that of the air entering the combustion chamber, and the placement of an additional mechanical compressor of even small capacity on one shaft with the turbine is structurally sufficient a difficult task, the drive of the compressor from the mains is too uneconomical.

Достигаемым результатом изобретения является упрощение установки, повышение ее надежности и экономичности. Указанный результат обеспечивается согласно изобретению тем, что в работающей на газообразном топливе газотурбинной установке в виде самостоятельного агрегата или представляющей собой часть энергетической установки с паровыми турбинами, содержащей камеру сгорания, по меньшей мере, один подключенный к ней топливный компрессор и, по меньшей мере, один газоохладитель с замкнутой системой циркуляции охлаждающего агента, включенной в цикл утилизации тепла, топливный компрессор выполнен в виде пароструйного аппарата, а каждый газоохладитель в виде установленного за пароструйным аппаратом конденсатора пара, имеющего раздельные патрубки для выхода парогазовой смеси и слива конденсатора в отводную линию, включенную в цикл утилизации тепла газотурбинной установки или энергетической установки с паровыми турбинами. Упрощение газотурбинной установки и повышение ее надежности связано с конструктивной и компоновочной простотой струйного аппарата, экономичность с использованием энергии пара более низкопотенциальной по сравнению с отбором мощности на привод компрессора непосредственно от вала газовой турбины и тем более с приводом от электросети. The achieved result of the invention is to simplify the installation, increase its reliability and efficiency. The specified result is ensured according to the invention in that in a gas-turbine gas turbine installation in the form of an independent unit or as part of a power plant with steam turbines containing a combustion chamber, at least one connected fuel compressor and at least one gas cooler with a closed cooling agent circulation system included in the heat recovery cycle, the fuel compressor is made in the form of a steam-jet apparatus, and each gas cooler spruce in the form of a steam condenser installed behind the steam-jet apparatus, having separate nozzles for the outlet of the gas-vapor mixture and the condenser is drained into the by-pass line included in the heat recovery cycle of the gas turbine unit or power plant with steam turbines. Simplification of a gas turbine installation and increase of its reliability is associated with the structural and layout simplicity of an inkjet apparatus, the economy with the use of steam energy is lower in potential compared to the selection of power to drive the compressor directly from the gas turbine shaft, and even more so with the drive from the mains.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемой газотурбинной установки в виде самостоятельного агрегата; на фиг. 2 то же в составе тепловой электрической станции, имеющей независимые паротурбинные установки; на фиг. 3 газотурбинная установка, представляющая собой часть парогазовой энергетической установки. The drawing shows a schematic diagram of the proposed gas turbine installation in the form of an independent unit; in FIG. 2 the same as part of a thermal power plant having independent steam turbine installations; in FIG. 3 gas turbine unit, which is part of a combined cycle power plant.

Газотурбинная установка, работающая на газообразном топливе, содержит камеру сгорания 1, по меньшей мере, один подключенный к ней топливный компрессор 2 и, по меньшей мере, один газоохладитель с замкнутой системой 3 циркуляции охлаждающего агента, включенной в цикл утилизации тепла. При этом топливный компрессор 2 выполнен в виде пароструйного аппарата 4, соединенного своим напорным входом 5 с паропроводом 6, а всасывающим 7 с газовой магистралью 8. Каждый газоохладитель выполнен в виде установленного за пароструйным аппаратом 4 конденсатора 9 пара, имеющего раздельные патрубки: патрубок 10 для отвода сжатой парогазовой смеси по топливопроводу 11 в камеру сгорания 1 и патрубок 12 для слива конденсатора в отводную линию 13, включенную в цикл утилизации тепла газотурбинной установки или энергетической установки с паровыми турбинами. A gas turbine plant operating on gaseous fuel comprises a combustion chamber 1, at least one connected fuel compressor 2 and at least one gas cooler with a closed cooling agent circulation system 3 included in the heat recovery cycle. In this case, the fuel compressor 2 is made in the form of a steam-jet apparatus 4 connected by its pressure input 5 to the steam line 6, and the suction 7 to the gas line 8. Each gas cooler is made in the form of a steam condenser 9 installed behind the steam-jet apparatus 4, having separate pipes: pipe 10 for removal of the compressed vapor-gas mixture through the fuel line 11 to the combustion chamber 1 and the pipe 12 for draining the condenser into the discharge line 13 included in the heat recovery cycle of a gas turbine installation or a power plant with steam beans.

Газотурбинная установка в виде самостоятельного агрегата (фиг. 1) дополнительно содержит паровой котел-утилизатор 14, вход в газовый тракт которого через газопровод 15 подключен к выхлопу газовой турбины 16, выходной паропровод 6 к напорному входу 5 пароструйного аппарата 4, а сливной патрубок 12 конденсатора 9 пароструйного аппарата 4 к всасывающей линии 17 питательного насоса 18 котла-утилизатора 14. Система охлаждения 3 конденсатора 9 включена в цикл утилизации путем использования отбираемого тепла для нужд теплоснабжения. The gas turbine installation in the form of an independent unit (Fig. 1) further comprises a waste heat boiler 14, the entrance to the gas path of which through the gas pipe 15 is connected to the exhaust of the gas turbine 16, the output steam pipe 6 to the pressure input 5 of the steam jet apparatus 4, and the drain pipe 12 of the condenser 9 steam-jet apparatus 4 to the suction line 17 of the feed pump 18 of the recovery boiler 14. The cooling system 3 of the condenser 9 is included in the recycling cycle by using the selected heat for heating needs.

Газотурбинная установка может входить в состав тепловой электрической станции (ТЭС) с независимыми паротурбинными установками (фиг. 2). В этом случае пар на напорных вход 5 пароструйного аппарата 4 поступает от котлов ТЭС, в качестве охлаждающего агента в системе циркуляции 3 может быть использована питательная вода ТЭС, отходящие газы газовой турбины 16 могут сбрасываться в котлы ТЭС, а конденсат из отводной линии 13 в конденсатную линию ТЭС. A gas turbine installation may be part of a thermal power station (TPP) with independent steam turbine installations (Fig. 2). In this case, the steam at the pressure input 5 of the steam-jet apparatus 4 comes from the boilers of the TPP, as the cooling agent in the circulation system 3, the feed water of the TPP can be used, the exhaust gases of the gas turbine 16 can be discharged into the boilers of the TPP, and the condensate from the discharge line 13 to the condensate TPP line.

Газотурбинная установка, представляющая собой часть парогазовой энергетической установки (фиг. 3), дополнительно содержит котел-утилизатор 14 и паровую(ые) турбину(ы) 19 с конденсатором 20 и системой регенерации тепла, включающей подогреватель низкого давления (ПНД) 21, деаэратор 22, подогреватель высокого давления первой ступени (ПВД-1), в качестве которого служит конденсатор 9 пароструйного аппарата 4, подогреватель 23 второй ступени (ПВД-2) и конденсатные насосы 24. В этом варианте установки напорный вход 5 пароструйного аппарата 4 подключен к отбору паровой турбины 19 с давлением не ниже требуемого давления сжатия газообразного топлива, система охлаждения 3 конденсатора 9 включена в систему регенерации тепла паротурбинной части тепловой электростанции (в напорную линию питательного насоса 18), а сливной патрубок 12 конденсатора 9 подключен к участку указанной системы регенерации тепла (деаэратору 22) с давлением среды ниже давления парогазовой смеси на выходе пароструйного аппарата 4. A gas turbine unit, which is part of a combined cycle power plant (Fig. 3), further comprises a waste heat boiler 14 and steam (s) turbine (s) 19 with a condenser 20 and a heat recovery system including a low pressure heater (HDPE) 21, deaerator 22 , a high-pressure heater of the first stage (LDPE-1), which is the condenser 9 of the steam jet apparatus 4, a heater of the second stage (LDPE-2) and condensate pumps 24. In this installation option, the pressure input 5 of the steam-jet apparatus 4 is connected to the outlet steam turbine 19 with a pressure not lower than the required compression pressure of the gaseous fuel, the cooling system 3 of the condenser 9 is included in the heat recovery system of the steam turbine part of the thermal power station (in the pressure line of the feed pump 18), and the drain pipe 12 of the condenser 9 is connected to the section of the specified heat recovery system (deaerator 22) with a medium pressure below the pressure of the vapor-gas mixture at the outlet of the steam jet apparatus 4.

Газотурбинная установка работает следующим образом. Газообразное топливо из газовой магистрали 8 поступает на всасывающий вход 7 пароструйного аппарата 4, к напорному входу 5 которого подается по паропроводу 6 пар от котла-утилизатора 14 (фиг. 1, 3) или от котлов ТЭС (фиг. 2). Сжатая до заданного давления, парогазовая смесь направляется в конденсатор 9, где большая часть пара конденсируется, а парогазовая смесь с заданным остаточным содержанием пара поступает по топливопроводу 11 в камеру сгорания 1. Конденсат из сливного патрубка 12 направляется по отводной линии 13 в цикл утилизации тепла (питательная вода котлов). Охлаждение пара в конденсаторе 9 осуществляется хладоагентом (водой), также включенным в цикл утилизации тепла (теплоснабжение фиг. 1, питательная вода ТЭС фиг. 2 и 3). Gas turbine installation operates as follows. Gaseous fuel from the gas line 8 enters the suction inlet 7 of the steam-jet apparatus 4, to the pressure input 5 of which is supplied via the steam line 6 pairs from the waste heat boiler 14 (Fig. 1, 3) or from the boilers of the thermal power plant (Fig. 2). Compressed to a predetermined pressure, the gas-vapor mixture is sent to the condenser 9, where most of the steam condenses, and the gas-vapor mixture with a given residual vapor content flows through the fuel line 11 to the combustion chamber 1. Condensate from the drain pipe 12 is sent along the discharge line 13 to the heat recovery cycle ( boiler feed water). The cooling of the steam in the condenser 9 is carried out by a refrigerant (water), also included in the heat recovery cycle (heat supply of Fig. 1, feed water of TPPs of Fig. 2 and 3).

Из приведенных примеров реализации видно, что предлагаемая газотурбинная установка при простоте конструкции и эксплуатации обеспечивает ее высокую надежность и экономичность. From the above examples of implementation it can be seen that the proposed gas turbine unit with the simplicity of design and operation ensures its high reliability and efficiency.

Источника информации:
1. Авторское свидетельство СССР N 349798, М. Кл. F 01 K 23/08, 1972.Source of information:
1. Copyright certificate of the USSR N 349798, M. Kl. F 01 K 23/08, 1972.

Claims

1. Gas turbine operating on gaseous fuel, in the form of an independent unit or as part of a power plant with steam turbines, comprising a combustion chamber, at least one fuel compressor connected to it and at least one gas cooler with a closed cooling agent circulation system, included in the heat recovery cycle, characterized in that the fuel compressor is made in the form of a steam jet apparatus, and each gas cooler in the form installed behind the steam jet Arat steam condenser having separate connections for output vapor-gas mixture and a condensate drain branch line included in a heat recovery cycle gas turbine plant or a power plant with a steam turbine.

2. The installation according to claim 1 in the form of an independent unit, characterized in that it further comprises a steam recovery boiler, the entrance to the gas path of which is connected to the exhaust of the gas turbine, the output steam line to the pressure input of the steam-jet apparatus, and the condenser drain pipe to the suction line feed pump of the recovery boiler.

3. The installation according to claim 1, which is part of a combined cycle power plant, additionally containing recovery boilers and steam turbines with a heat recovery system, characterized in that the pressure input of the steam-jet apparatus is connected to a selection of a steam turbine with a pressure not lower than the required compression pressure of gaseous fuel , the cooling system of the steam condenser is included in the heat recovery system of the steam turbine part of the thermal power plant, and the drain pipe of the condenser of the jet apparatus is connected to the decree section hydrochloric heat regeneration system with pressure medium pressure below the vapor-gas mixture at the outlet steam jet apparatus.