RU2125662C1 - Gas-turbine method for electric power generation and gas-turbine power plant implementing it - Google Patents

Gas-turbine method for electric power generation and gas-turbine power plant implementing it Download PDF

Info

Publication number
RU2125662C1
RU2125662C1 RU97107453A RU97107453A RU2125662C1 RU 2125662 C1 RU2125662 C1 RU 2125662C1 RU 97107453 A RU97107453 A RU 97107453A RU 97107453 A RU97107453 A RU 97107453A RU 2125662 C1 RU2125662 C1 RU 2125662C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
gas
air
compressor
power plant
Prior art date
Application number
RU97107453A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97107453A (en
Inventor
В.В. Кушин
В.Г. Недопекин
Е.В. Громов
Б.Т. Зарубин
С.В. Плотников
В.И. Рогов
Original Assignee
Акционерное общество закрытого типа "Центр ускорительных технологий "Каскад"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество закрытого типа "Центр ускорительных технологий "Каскад" filed Critical Акционерное общество закрытого типа "Центр ускорительных технологий "Каскад"
Priority to RU97107453A priority Critical patent/RU2125662C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2125662C1 publication Critical patent/RU2125662C1/en
Publication of RU97107453A publication Critical patent/RU97107453A/en

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: atmospheric air is fed to mixing chamber by means of compressor wherein energy carrier is also supplied; mixture obtained is passed through turbine coupled with generator. Temperature of air supplied to compressor input is between minus 10 and minus 70 C; water is introduced in mixing chamber by means of sprayer in the form of finely dispersed aerosol with droplet size not over 0.2 mm. Power plant is provided with water supply and sealing systems, and/or with heat insulation system. EFFECT: provision for preventing pollution of environment; improved economic efficiency of power generation. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, в частности к системам получения электроэнергии, может быть использовано в качестве резервного источника энергии. The invention relates to the field of energy, in particular to systems for generating electricity, can be used as a backup source of energy.

Газотурбинный способ получения электроэнергии известен: (см. Политехнический словарь, издательство "Советская энциклопедия", М. 1976, с. 101). Известный способ заключается в том, что воздух из атмосферы с помощью компрессора подают в камеру сгорания, куда вводят природный газ в качестве энергоносителя, образовавшуюся смесь продуктов сгорания пропускают через турбину, соединенную с электрогенератором. A gas-turbine method of generating electricity is known: (see Polytechnical Dictionary, Sovetskaya Encyclopedia Publishing House, M. 1976, p. 101). The known method consists in the fact that air from the atmosphere is supplied by a compressor to a combustion chamber, where natural gas is introduced as an energy carrier, the resulting mixture of combustion products is passed through a turbine connected to an electric generator.

Недостатком данного способа является большой выброс продуктов сгорания в атмосферу. The disadvantage of this method is the large emission of combustion products into the atmosphere.

Известен газотурбинный способ превращения теплоты в электроэнергию, при котором воздух из атмосферы с помощью компрессора подают в камеру взаимодействия (сгорания), туда же вводят энергоноситель (природный газ или жидкое топливо), образовавшуюся смесь сгоревших газов и воздуха пропускают через турбину, соединенную с электрогенератором, а затем выбрасывают отработанную смесь в атмосферу (см. Теплотехника, Учебник для вузов, М. Энергоиздат, 1982, с. 197, прототип). There is a known gas-turbine method of converting heat into electricity, in which air from the atmosphere is supplied to the interaction chamber (combustion) by means of a compressor, an energy carrier (natural gas or liquid fuel) is introduced there, the resulting mixture of burnt gases and air is passed through a turbine connected to an electric generator, and then the spent mixture is thrown into the atmosphere (see Heat Engineering, Textbook for High Schools, M. Energoizdat, 1982, p. 197, prototype).

Недостатком прототипа является загрязнение атмосферы отработанными газами. The disadvantage of the prototype is the pollution of the atmosphere with exhaust gases.

Данное изобретение устраняет недостатки аналога и прототипа за счет замены нефти, газа или угля на воду. This invention eliminates the disadvantages of the analogue and prototype by replacing oil, gas or coal with water.

Техническим результатом изобретения является устранение загрязнения атмосферы и высокая экономичность. The technical result of the invention is the elimination of air pollution and high efficiency.

Технический результат достигается тем, что в газотурбинном способе получения электроэнергии, при котором воздух из атмосферы с помощью компрессора подают в камеру взаимодействия, туда же вводят энергоноситель, а образовавшуюся смесь продуктов взаимодействия пропускают через турбину, соединенную с электрогенератором, на вход компрессора подают воздух с температурой в диапазоне от -10oC до -70oC, а в камеру взаимодействия вводят воду в виде мелкодисперсной аэрозоли с размером капель не более 0,2 мм.The technical result is achieved by the fact that in a gas-turbine method of generating electricity, in which air from the atmosphere is supplied by a compressor to the interaction chamber, an energy carrier is introduced there, and the resulting mixture of interaction products is passed through a turbine connected to an electric generator, air with temperature is supplied to the compressor inlet in the range from -10 o C to -70 o C, and water is introduced into the interaction chamber in the form of a fine aerosol with a droplet size of not more than 0.2 mm.

Сущность способа заключается в том, что распыленная вода из естественных водоемов (которая в глубине водоемов даже в самые сильные морозы имеет температуру не ниже +4oC) в виде мелкодисперсной аэрозоли переходит из жидкого состояния в лед (снег). Распыленная вода, замерзая, выделяет теплоту фазового перехода вода-лед и нагревает воздух от внешней температуры (-10oC - 70oC) до нуля градусов. Воздух, который первоначально имел более низкую температуру, расширяется, турбина совершает работу, вращая генератор. В качестве выбросов образуются безвредная смесь воздуха, снега и ледяной пыли.The essence of the method lies in the fact that the sprayed water from natural reservoirs (which in the depths of the reservoirs, even in the most severe frosts, has a temperature not lower than +4 o C) in the form of a finely dispersed aerosol passes from a liquid state to ice (snow). Sprayed water, freezing, releases the heat of the water-ice phase transition and heats the air from an external temperature (-10 o C - 70 o C) to zero degrees. The air, which initially had a lower temperature, expands, the turbine does the work by rotating the generator. A harmless mixture of air, snow and icy dust forms as emissions.

Использование водной аэрозоли размером более 0,2 мм проблематично, т.к. вода не успевает совершить фазовый переход, что приведет к обледенению как камеры взаимодействия, так и турбины. The use of water aerosols larger than 0.2 mm is problematic because water does not have time to make a phase transition, which will lead to icing of both the interaction chamber and the turbine.

Данное изобретение найдет широкое применение в ряде регионов России не только как резервный источник электроэнергии, но и как основной, т.к. Россия является одной из самых холодных стран мира. На фиг.1 в качестве иллюстрации приведена карта распределения температуры в различных регионах России ( см. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника, Справочник, М., Энергоиздат, 1983, с. 315). This invention will find wide application in a number of regions of Russia, not only as a backup source of electricity, but also as the main one, because Russia is one of the coldest countries in the world. Figure 1 as an illustration shows a map of the temperature distribution in various regions of Russia (see Industrial heat power engineering and heat engineering, Handbook, M., Energoizdat, 1983, p. 315).

Широко известны из тех же источников информации и газотурбинные электростанции. Аналог и прототип имеют одинаковые структурные схемы. Они содержат компрессор с приводом, турбину с электрогенератором, камеру взаимодействия энергоносителя с воздухом, входной и выходной тракты, выполненные в виде труб. При этом и аналог и прототип имеют общие недостатки: в зимнее время, особенно в сильные морозы, когда энергопотребление возрастает, увеличивается расход дорогостоящего топлива, увеличивается загрязнение атмосферы отработанными газами. Gas turbine power plants are also widely known from the same sources of information. The analogue and prototype have the same structural diagrams. They contain a compressor with a drive, a turbine with an electric generator, an interaction chamber of the energy carrier with air, inlet and outlet ducts made in the form of pipes. At the same time, both the analogue and the prototype have common drawbacks: in winter, especially during severe frosts, when energy consumption increases, expensive fuel consumption increases, and air pollution by exhaust gases increases.

Данное изобретение устраняет указанные недостатки. The invention eliminates these disadvantages.

Техническим результатом изобретения является полное устранение загрязнения атмосферы и повышение экономичности при получении электроэнергии. The technical result of the invention is the complete elimination of air pollution and increased efficiency in the production of electricity.

Разработана универсальная малогабаритная газотурбинная электростанция, которая может быть использована как резервная для зимних условий, как стационарная в холодных регионах, как подводная, наземная, подземная и передвижная. A universal small-sized gas-turbine power plant has been developed, which can be used as a backup for winter conditions, as stationary in cold regions, as underwater, ground, underground and mobile.

Технический результат достигается тем, что газотурбинной электростанции, содержащей компрессор с приводом, турбину с электрогенератором, камеру взаимодействия энергоносителя с воздухом, входной и выходной тракты, выполненные в виде труб, в камере взаимодействия расположено устройство для распыления воды в мелкодисперсную аэрозоль, это устройство снабжено системой подачи воды. The technical result is achieved by the fact that a gas turbine power plant containing a compressor with a drive, a turbine with an electric generator, an energy carrier-air interaction chamber, inlet and outlet ducts made in the form of pipes, a device for spraying water into a fine aerosol is located in the interaction chamber, this device is equipped with a system water supply.

При выполнении электростанции погружного типа, расположенной либо на дне реки, либо под землей, она снабжена системой герметизации и теплоизоляции. When performing a submersible type power plant located either at the bottom of the river or underground, it is equipped with a sealing and thermal insulation system.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 2. The invention is illustrated in FIG. 2.

На фиг. 2 приведена в разрезе газотурбинная электростанция в случае стационарного использования на дне реки. In FIG. 2 shows a section of a gas turbine power plant in the case of stationary use at the bottom of the river.

На дне реки под ее ледяным покровом размещена камера взаимодействия в виде трубы 1. Внутри трубы размещены компрессор 2 с приводом 3 и турбина 4, к которой присоединен электрогенератор 5. К входному фланцу трубы 6 присоединена труба 7 для забора воздуха из атмосферы, а к выходному фланцу 8 присоединена выхлопная труба 9. Между компрессором и турбиной размещены форсунки 10, снабженные устройством для распыления воды в мелкодисперсную аэрозоль. An interaction chamber in the form of a pipe 1 is located at the bottom of the river under its ice cover. A compressor 2 with a drive 3 and a turbine 4 are placed inside the pipe, to which an electric generator 5 is connected. A pipe 7 is connected to the inlet flange of the pipe 6 for air intake from the atmosphere, and to the outlet an exhaust pipe 9 is attached to the flange 8. Between the compressor and the turbine are nozzles 10 equipped with a device for spraying water into a fine aerosol.

Устройство работает следующим образом. После включения привода 3, компрессор 2 засасывает по трубопроводу 7 наружный холодный воздух (при температуре от -10oC до -70oC). Одновременно в камеру взаимодействия 1 через форсунки 10 впрыскивается водяная пыль, которая остывает и замерзает за время, пока смесь воды и воздуха проходит камеру взаимодействия 1, отдавая теплоту холодному воздуху. В результате температура воздуха в камере взаимодействия 1 повышается до нуля градусов. При нагреве воздух расширяется изобарически и, проходя турбину 4, совершает полезную работу и выбрасывается наружу по выхлопной трубе 9.The device operates as follows. After the drive 3 is turned on, the compressor 2 draws in the outside cold air through line 7 (at temperatures from -10 o C to -70 o C). At the same time, water dust is injected into the interaction chamber 1 through nozzles 10, which cools and freezes during the time that the mixture of water and air passes through the interaction chamber 1, giving off heat to the cold air. As a result, the air temperature in the interaction chamber 1 rises to zero degrees. When heated, the air expands isobarically and, passing the turbine 4, performs useful work and is thrown out through the exhaust pipe 9.

Около 95% теплоты выделяется при переходе воды в лед, этот переход происходит при температуре 0oC. Выше этого значения температура в камере практически не поднимается.About 95% of the heat is released during the transition of water to ice, this transition occurs at a temperature of 0 o C. Above this value, the temperature in the chamber practically does not rise.

Приведем данные газотурбинной установки с мощностью 100 кВт для района Якутска для случая, когда температура -50oC, степень сжатия 1,4, полезная работа А = 2,5 кДж/(кг•сек). Для создания энергоустановки с мощностью 100 кВт расход холодного воздуха составит 40 кг/с, что составляет приблизительно 25 куб.м, расход воды - 3 кг/с.We present the data of a gas turbine unit with a capacity of 100 kW for the Yakutsk region for the case when the temperature is -50 o C, compression ratio 1.4, useful work A = 2.5 kJ / (kg • sec). To create a power plant with a capacity of 100 kW, the cold air flow rate will be 40 kg / s, which is approximately 25 cubic meters, the water flow rate is 3 kg / s.

Конструкция установки имеет следующие параметры. Камера взаимодействия 1 имеет диаметр 2 м и длину 3 м. Указанный расход воздуха осуществляется при скорости 15 м/с, поэтому время прохождения камеры составляет 0,2 с. Если диаметр капель принять 0,1 мм, то время их замерзания составляет менее 0,1 с. Для избежания потерь на приводы к компрессору и турбине их целесообразно разместить на одной общей оси. The design of the installation has the following parameters. The interaction chamber 1 has a diameter of 2 m and a length of 3 m. The indicated air flow is carried out at a speed of 15 m / s, so the passage time of the chamber is 0.2 s. If the diameter of the droplets is 0.1 mm, then their freezing time is less than 0.1 s. To avoid losses on the drives to the compressor and turbine, it is advisable to place them on one common axis.

При выполнении системы герметизации и/или теплоизоляции необходимо учесть возможность оледенения. When performing a sealing system and / or thermal insulation, it is necessary to take into account the possibility of glaciation.

Основное условие отсутствия оледенения состоит в том, что температура стенок камеры должна быть равна 3-4oC. Если установка размещена в воде, то это условие выполняется автоматически. Эти проблемы в целом относятся к области оптимальной настройки установки и всегда решаются при эксплуатации опытного образца.The main condition for the absence of glaciation is that the temperature of the walls of the chamber should be 3-4 o C. If the installation is placed in water, then this condition is satisfied automatically. These problems generally relate to the field of optimal setup of the installation and are always solved during the operation of the prototype.

Claims (3)

1. Газотурбинный способ получения электроэнергии, при котором воздух из атмосферы с помощью компрессора подают в камеру взаимодействия, туда же вводят энергоноситель, а образовавшуюся смесь продуктов взаимодействия пропускают через турбину, соединенную с электрогенератором, отличающийся тем, что на вход компрессора подают воздух с температурой от -10 до -70oС, а в камеру взаимодействия вводят воду в виде мелкодисперсной аэрозоли с размером капель не более 0,2 мм.1. A gas-turbine method of generating electricity, in which air from the atmosphere is supplied to the interaction chamber using a compressor, an energy carrier is introduced there, and the resulting mixture of interaction products is passed through a turbine connected to an electric generator, characterized in that air with a temperature of -10 to -70 o C, and water is introduced into the interaction chamber in the form of a fine aerosol with a droplet size of not more than 0.2 mm. 2. Газотурбинная электростанция, содержащая компрессор с приводом, турбину с электрогенератором, камеру взаимодействия энергоносителя с воздухом, входной и выходной тракты, выполненные в виде труб, отличающаяся тем, что в камере взаимодействия расположено устройство для распыления воды в мелкодисперсную аэрозоль, снабженное системой подачи воды. 2. A gas turbine power plant containing a compressor with a drive, a turbine with an electric generator, an energy carrier-air interaction chamber, inlet and outlet ducts made in the form of pipes, characterized in that a device for spraying water into a fine aerosol equipped with a water supply system is located in the interaction chamber . 3. Электростанция по п.2, отличающаяся тем, что она снабжена системой герметизации и/или теплоизоляции. 3. The power plant according to claim 2, characterized in that it is equipped with a sealing system and / or thermal insulation.
RU97107453A 1997-05-20 1997-05-20 Gas-turbine method for electric power generation and gas-turbine power plant implementing it RU2125662C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97107453A RU2125662C1 (en) 1997-05-20 1997-05-20 Gas-turbine method for electric power generation and gas-turbine power plant implementing it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97107453A RU2125662C1 (en) 1997-05-20 1997-05-20 Gas-turbine method for electric power generation and gas-turbine power plant implementing it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2125662C1 true RU2125662C1 (en) 1999-01-27
RU97107453A RU97107453A (en) 1999-04-10

Family

ID=20192721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97107453A RU2125662C1 (en) 1997-05-20 1997-05-20 Gas-turbine method for electric power generation and gas-turbine power plant implementing it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2125662C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013119327A1 (en) * 2012-02-09 2013-08-15 Leonid Goldstein Thermodynamic energy storage

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Теплотехника. Учебник для вузов. - М.: Энергоиздат, 1982, с.197. 2. Политехнический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1976, с.101. 3. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник. - М.: Энергоиздат, 1983, с.315. 4. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013119327A1 (en) * 2012-02-09 2013-08-15 Leonid Goldstein Thermodynamic energy storage

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6955052B2 (en) Thermal gas compression engine
RU2009389C1 (en) Gas-distributing station with power plant
GB1284335A (en) Improvements in or relating to gas turbine engines
US5440886A (en) Method of gas generation and plant for effecting same
RU2125662C1 (en) Gas-turbine method for electric power generation and gas-turbine power plant implementing it
CN101511449A (en) Method and apparatus for recovery of carbon dioxide from recovery exhaust gas
US4728341A (en) Method for treating, in transit, hydrocarbon gases containing carbon dioxide and potential atmospheric pollutants
RU2091592C1 (en) Method of operation of gas turbo-expander plant
Rettenberger Utilization of landfill gas and safety measures
RU2728937C1 (en) Method of using internal energy of thermal jet of air-jet engine
KR102545027B1 (en) Condensing recovery system for waste heat recovery in nuclear power plants
JPS5471213A (en) Method of collecting energy and its device
RU16170U1 (en) GAS TURBINE POWER PLANT
RU2465468C1 (en) Power system for simultaneous production of power, cold and fresh water from environment
JPS5612006A (en) Steam-gas mixing type turbine prime mover
SU951031A1 (en) Unit for producing artificial snow
AU676135B2 (en) Method and installation for gas generation
JP2007284964A (en) Snow-melting system
SU1602550A1 (en) Method of gasification of liquefied inert gas in fire-extinguishing in mine workings
RU2140603C1 (en) Method of generation of gas and plant for realization of this method
RU2168114C2 (en) Ventilating-heating device
SU973884A1 (en) Method of burning fuel in combuction chamber of refrigeration power installation
RU2078282C1 (en) Heat utilizing plant
SU1048265A1 (en) Heat-and-refrigeration power plant
RU2089782C1 (en) Steam generator