RU2126902C1 - Gas-turbine plant power stabilizing device - Google Patents
Gas-turbine plant power stabilizing device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2126902C1 RU2126902C1 RU95106883A RU95106883A RU2126902C1 RU 2126902 C1 RU2126902 C1 RU 2126902C1 RU 95106883 A RU95106883 A RU 95106883A RU 95106883 A RU95106883 A RU 95106883A RU 2126902 C1 RU2126902 C1 RU 2126902C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- stage
- outlet
- cooler
- distillate
- Prior art date
Links
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на газоперекачивающих агрегатах газовой промышленности, преимущественно работающих в районах с жарким климатом для стабилизации массовой производительности воздушного компрессора при повышении температуры окружающего воздуха, а также предотвращения образования ледяных отложений во входной проточной части воздушного компрессора при снижении температуры окружающего воздуха ниже 0o Цельсия.The invention relates to a power system and can be used on gas pumping units of the gas industry, mainly operating in areas with a hot climate, to stabilize the mass productivity of the air compressor when the ambient temperature rises, and also to prevent the formation of ice deposits in the inlet flow part of the air compressor when the ambient temperature decreases below 0 o Celsius.
Известны технические решения: "Теплофикационная газотурбинная установка" по а.с. N 883537 (СССР), опубл. 23.11.81 бюл. N 43 и "Комбинированная энергетическая установка" по патенту РФ N 2013618, опубл. 30.05.94, бюл. N 10, МКИ F 02 C 6/18, в которых для рекуперации теплоты выхлопных газов ГТУ и их обезвреживания применены соответственно поверхностные и поверхностно-контактные теплообменные и тепло- и массообменные устройства. Недостатком этих технических решений являются значительная металлоемкость и сопротивление по тракту выхлопных газов, что ухудшает технико-экономические показатели ГТУ и приводит к снижению мощности. Known technical solutions: "cogeneration gas turbine installation" by AS N 883537 (USSR), publ. 11/23/81 bul. N 43 and "Combined power plant" according to the patent of the Russian Federation N 2013618, publ. 05/30/94, bull. N 10, MKI F 02 C 6/18, in which, for the recovery of heat from the exhaust gases of gas turbines and their neutralization, surface and surface contact heat transfer and heat and mass transfer devices are used, respectively. The disadvantage of these technical solutions is the significant metal consumption and resistance along the exhaust gas path, which affects the technical and economic performance of gas turbines and leads to a decrease in power.
Известно устройство (прототип) для промывки циклового воздуха, присоединяемое к входному патрубку воздушного компрессора газотурбинной установки (ГТУ) (Моисеев Г.И., Мееров Л.З. Конструкции стационарных газотурбинных установок. -Л.: Госэнергоиздат, 1962, с.201, см. с.134). Оно позволяет обеспылить воздух, уменьшив тем самым эрозионный износ лопаток воздушного компрессора и газовой турбины и охладить его, что дает возможность предотвратить снижение мощности ГТУ при высоких температурах наружного воздуха. Однако использование для промывки технической необессоленной воды приводит к солеотложению на лопатках воздушного компрессора и газовой турбины и тем самым снижает моторесурс ГТУ. A device (prototype) for washing cyclic air, attached to the inlet pipe of an air compressor of a gas turbine unit (GTU) (Moiseev G.I., Meerov L.Z. Designs of stationary gas turbine units. -L .: Gosenergoizdat, 1962, p.201, see p.134). It allows you to dust the air, thereby reducing the erosive wear of the blades of the air compressor and gas turbine and cool it, which makes it possible to prevent a decrease in the capacity of gas turbines at high outdoor temperatures. However, the use of non-demineralized technical water for washing leads to scaling on the blades of an air compressor and a gas turbine and thereby reduces the GTU service life.
Недостатком устройства является также отсутствие технических решений по подогреву циклового воздуха в зимних условиях эксплуатации, что приводит к образованию ледяных отложений в проточной части воздушного компрессора и снижению мощности ГТУ и ее моторесурса. A disadvantage of the device is the lack of technical solutions for heating cyclic air in winter operating conditions, which leads to the formation of ice deposits in the flow part of the air compressor and a decrease in the capacity of gas turbines and its engine life.
Целью изобретения является стабилизация мощности ГТУ при высоких и низких температурах окружающего воздуха, а также повышение моторесурса ГТУ и снижение экологического ущерба, связанного с выбросами окислов азота. The aim of the invention is the stabilization of the power of gas turbines at high and low ambient temperatures, as well as increasing the gas resources of gas turbines and reducing environmental damage associated with emissions of nitrogen oxides.
Для осуществления указанной цели предлагается подключить к выхлопному патрубку ГТУ газоохладитель и к входному патрубку воздушного компрессора ГТУ воздухопромыватель, выполненный в виде двухступенчатого эжекторного скруббера, форсунки первой (по ходу воздуха) ступени которого подключены к входному коллектору технической воды, а форсунки второй ступени подключены к выходу циркуляционного насоса, всас которого соединен с выходным патрубком охлажденного дистиллята испарителя газоэжекторной холодильной установки (ГЭХУ), выходной жидкостный патрубок первой ступени воздухопромывателя подключен последовательно к фильтру, циркуляционному насосу и к форсункам первой (по ходу выхлопных газов) ступени газоохладителя (выполненного в виде двухступенчатого эжекторного скруббера, подключенного к выпускному патрубку ГТУ), а выходной жидкостный патрубок второй ступени воздухопромывателя подключен к входному патрубку нагретого дистиллята испарителя ГЭХУ; форсунки второй ступени газоохладителя подключены к выходному коллектору охладителя дистиллята, а выходной жидкостный патрубок второй ступени газоохладителя подключен к последовательно соединенным циркуляционному насосу, входному коллектору охладителя и дистиллята и системе внешнего теплоснабжения; выходной коллектор охладителя дистиллята подключен также к испарителю ГЭХУ, а выходной патрубок нагретого дистиллята второй ступени газоохладителя подключен к циркуляционному насосу, выход которого соединен с входным коллектором охладителя дистиллята и системой внешнего теплоснабжения; причем входной патрубок рабочей среды эжектора ГЭХУ подключен к коллектору топливного газа высокого давления, а выходной патрубок парогазовой смеси эжектора подключен к сепаратору, патрубок отвода жидкости из которого подключен к испарителю ГЭХУ, а выходной газовый патрубок сепаратора соединен с регулятором расхода газа ГТУ. To achieve this goal, it is proposed to connect a gas cooler to the GTU exhaust pipe and to the inlet pipe of the GTU air compressor, an air washer made in the form of a two-stage ejector scrubber, the nozzles of the first (downstream) stage of which are connected to the inlet of the process water, and the nozzles of the second stage are connected to the outlet circulation pump, the inlet of which is connected to the outlet pipe of the cooled distillate of the vaporizer of the gas ejector refrigeration unit (HECP), the outlet liquid the remaining nozzle of the first stage of the air washer is connected in series to the filter, the circulation pump and to the nozzles of the first (along the exhaust gas) stage of the gas cooler (made in the form of a two-stage ejector scrubber connected to the exhaust pipe of the gas turbine), and the outlet liquid nozzle of the second stage of the nozzle is connected to the inlet heated distillate evaporator GECU; nozzles of the second stage of the gas cooler are connected to the output manifold of the distillate cooler, and the output liquid pipe of the second stage of the gas cooler is connected to the circulation pump, the input collector of the cooler and distillate and the external heat supply system; the output collector of the distillate cooler is also connected to the GECU evaporator, and the output pipe of the heated distillate of the second stage of the gas cooler is connected to a circulation pump, the output of which is connected to the input collector of the distillate cooler and an external heat supply system; moreover, the inlet pipe of the working environment of the HECU ejector is connected to the high-pressure fuel gas manifold, and the outlet pipe of the vapor-gas mixture of the ejector is connected to the separator, the liquid outlet pipe from which is connected to the GECU evaporator, and the gas outlet pipe of the separator is connected to the gas flow regulator of the gas turbine unit.
На чертеже изображено предлагаемое устройство для стабилизации мощности ГТУ. The drawing shows the proposed device for stabilizing the power of gas turbines.
В состав устройства входят воздухопромыватель 1 для захолаживания в летнее время или нагрева в зимнее время и обеспыливания подаваемого в воздушный компрессор воздуха, жидкостный фильтр 2 для очистки технической воды из первой ступени воздухопромывателя, газоохладитель 3 для охлаждения и обезвреживания выхлопных газов ГТУ, а также для получения дистиллята, применяемого в системе охлаждения, охладитель дистиллята 4, например аппарат воздушного охлаждения (или теплообменник внешней системы охлаждения), предназначенный для охлаждения дистиллята для второй ступени газоохладителя, а также газоэжекторная холодильная установка, состоящая из испарителя 5, служащего для получения захоложенного дистиллята, эжектора 6, в котором для отсоса паров из испарителя используется дросселируемый топливный газ, а также сепаратор 7 для улавливания капель жидкости из парогазовой смеси. The device includes an air washer 1 for cooling in the summer or heating in winter and dedusting the air supplied to the air compressor, a liquid filter 2 for purifying process water from the first stage of the air washer, a gas cooler 3 for cooling and neutralizing GTU exhaust gases, as well as for distillate used in the cooling system; distillate cooler 4, for example, an air cooling apparatus (or an exchanger of an external cooling system) designed to cool the dis tillate for the second stage of the gas cooler, as well as a gas ejector refrigeration unit, consisting of an evaporator 5, which serves to produce a refrigerated distillate, an ejector 6, in which throttled fuel gas is used to exhaust vapor from the evaporator, as well as a separator 7 for collecting liquid droplets from a gas-vapor mixture.
В состав ГТУ входят воздушный компрессор 8, камера сгорания 9, газовая турбина 10, газовый компрессор 11 и клапан расхода топливного газа 12. The composition of the gas turbine includes an air compressor 8, a combustion chamber 9, a gas turbine 10, a gas compressor 11 and a fuel gas flow valve 12.
При работе устройства для стабилизации мощности ГТУ в летнее время (при повышенной температуре воздуха) запыленный атмосферный воздух поступает в первую (по ходу воздуха) ступень воздухопромывателя 1, в которую через форсунки происходит впрыск технической воды, частичное ее испарение и тем самым охлаждение и обеспыливание воздуха. Дальнейшее охлаждение воздуха происходит во второй ступени воздухопромывателя 1, где через форсунки осуществляется впрыск охлажденного дистиллята, конденсация водяных паров, содержащихся в воздухе и тем самым осушка его и более глубокое охлаждение. Охлажденный и осушенный воздух поступает в воздушный компрессор 8 и подается в камеру сгорания 9. When the device is used to stabilize the capacity of gas turbines in summer (at elevated air temperatures), dusty atmospheric air enters the first (along the air) stage of the air washer 1, into which technical water is injected through the nozzles, its partial evaporation and thereby cooling and dust removal of air . Further cooling of the air occurs in the second stage of the air washer 1, where the cooled distillate is injected through the nozzles, condensation of water vapor contained in the air and thereby drying it and deeper cooling. Cooled and dried air enters the air compressor 8 and is fed into the combustion chamber 9.
За счет охлаждения циклового воздуха массовая производительность воздушного компрессора повышается (по сравнению с компримированием горячего воздуха) и тем самым происходит стабилизация мощности ГТУ. Due to the cooling of the cyclic air, the mass productivity of the air compressor is increased (compared to the compression of hot air) and thereby the gas turbine power is stabilized.
Выхлопные газы из газовой турбины 10 поступают в первую ступень газоохладителя 3, в которую через форсунки осуществляется впрыск подаваемой циркуляционным насосом предварительно подогретой в первой ступени воздухопромывателя 1 и очищенной от механических примесей в фильтре 2 технической воды, и ее испарение. The exhaust gases from the gas turbine 10 enter the first stage of the gas cooler 3, into which, through the nozzles, the feed pump is preheated in the first stage of the air scrubber 1 and purified from mechanical impurities in the filter 2 of the industrial water and is evaporated.
При этом выхлопные газы охлаждаются и увлажняются. Неиспарившаяся часть потока технической воды с повышенным содержанием солей сбрасывается в дренаж. Во второй ступени газоохладителя 3 происходят дальнейшее охлаждение и осушка выхлопных газов путем впрыска через форсунки охлажденного дистиллята. Охлажденные выхлопные газы после газоохладителя 3 выбрасываются в атмосферу. Применение эжекторных аппаратов на входе и выходе ГТУ по тракту циклового воздуха и выхлопных газов практически не ухудшает оптимальные показатели ГТУ вследствие практически нулевого аэродинамического сопротивления воздухопромывателя и газоохладителя, благодаря их малым габаритам указанные аппараты легко вписываются в компоновку ГТУ. Нагретый дистиллят, а также сконденсировавшиеся из выхлопных газов водяные пары циркуляционным насосом подаются в охладитель дистиллята 4. (Избыточная часть нагретого дистиллята может быть при необходимости отведена внешним потребителям). Охлажденный в охладителе 4 дистиллят разделяется на два потока: один направляется на впрыск во вторую ступень газоохладителя 3, а другой - в испаритель 5, куда также возвращаются нагретый дистиллят из второй ступени воздухопромывателя 1 и жидкая фаза из сепаратора 7. В испарителе 5 происходит испарение дистиллята и за счет отсоса пара эжектором 6 осуществляется отвод теплоты от потока охлажденного дистиллята и подвод теплоты к потоку газа, направляемого в камеру сгорания 9. Сброс накапливающегося в испарителе 5 шлама осуществляется в дренаж. Отсос пара эжектором 6 осуществляется за счет энергии дросселируемого топливного газа. Выходящая из эжектора 6 парогазовая смесь очищается от капель жидкости в сепараторе 7 и через клапан расхода топливного газа 12 подается в камеру сгорания 9. Подача в камеру сгорания смеси подогретого топливного газа и водяных паров улучшает процесс горения и способствует уменьшению токсичности выхлопных газов, а также предотвращает обмерзание регулятора 12 в зимнее время года. In this case, the exhaust gases are cooled and moistened. The unevaporated part of the process water stream with a high salt content is discharged into the drainage. In the second stage of the gas cooler 3, further cooling and drying of the exhaust gases occurs by injection through the nozzles of the cooled distillate. The cooled exhaust gases after the gas cooler 3 are released into the atmosphere. The use of ejector devices at the inlet and outlet of the gas turbine along the cycle of air and exhaust gases practically does not worsen the optimal parameters of gas turbines due to the almost zero aerodynamic drag of the air scrubber and gas cooler, due to their small dimensions, these devices easily fit into the layout of the gas turbine. The heated distillate, as well as the water vapor condensed from the exhaust gases, are circulated to the cooler of the distillate 4 by a circulation pump. (The excess part of the heated distillate can be diverted to external consumers if necessary). The distillate cooled in cooler 4 is divided into two streams: one goes to the injection into the second stage of the gas cooler 3, and the other to the evaporator 5, where the heated distillate from the second stage of the air scrubber 1 and the liquid phase from the separator 7 also return. In the evaporator 5, the distillate evaporates and due to the suction of the vapor by the ejector 6, heat is removed from the cooled distillate stream and heat is supplied to the gas stream directed to the combustion chamber 9. The sludge accumulating in the evaporator 5 is discharged into the drain. The suction of the vapor by the ejector 6 is due to the energy of the throttled fuel gas. The vapor-gas mixture leaving the ejector 6 is cleaned of liquid droplets in the separator 7 and fed to the combustion chamber 9 through the fuel gas flow valve 12. The mixture of heated fuel gas and water vapor being supplied to the combustion chamber improves the combustion process and helps to reduce the toxicity of exhaust gases and also prevents frost controller 12 in the winter season.
При работе установки в зимнее время (при пониженой температуре циклового воздуха) подача технической воды в первую ступень воздухопромывателя и подача дистиллята в его вторую ступень и теплообмен указанных потоков с потоком воздуха приводят к повышению его температуры выше температуры образования льда в проточной части воздушного компрессора. Для осуществления необходимого подогрева циклового воздуха производится необходимая регулировка производительности охладителя дистиллята 4 и газоэжекторной холодильной установки 5. When the unit is operating in winter time (at a low temperature of cyclic air), the supply of process water to the first stage of the air washer and the supply of distillate to its second stage and the heat exchange of these flows with the air stream leads to an increase in its temperature above the temperature of ice formation in the air compressor flow path. To carry out the necessary heating of cyclic air, the necessary adjustment of the capacity of the cooler of the distillate 4 and the gas ejector refrigeration unit 5 is carried out.
Тем самым и в зимнее время использование предлагаемой установки позволяет предотвратить снижение мощности ГТУ и моторесурса. Thus, in winter, the use of the proposed installation can prevent a decrease in the capacity of gas turbines and motor resources.
Предлагаемая установка, по сравнению с прототипом, позволяет более эффективно стабилизировать мощность ГТУ за счет более эффективного, двухступенчатого контакта охлаждаемого воздуха с потоком технической воды и потоком охлажденного дистиллята, который вырабатывается в двухступенчатом газоохладителе за счет подвода рекуперируемой теплоты выхлопных газов ГТУ и охлаждается в воздушном охладителе и испарителе газоэжекторной холодильной установки, причем для отсоса паров из испарителя в эжектор холодильной установки подается дросселируемый топливный газ. The proposed installation, in comparison with the prototype, allows more efficient stabilization of the capacity of gas turbines due to a more efficient two-stage contact of the cooled air with the flow of process water and the flow of chilled distillate, which is produced in a two-stage gas cooler by supplying the recovered heat of the gas turbine exhaust and cooled in an air cooler and the vaporizer of the gas ejector refrigeration unit, moreover, for the suction of vapors from the evaporator, the throttle is fed into the ejector of the refrigeration unit legal for trade fuel gas.
Повышение моторесурса ГТУ достигается за счет уменьшения концентрации пыли при двухступенчатой промывке воздуха и использовании дистиллята для вторичного обеспыливания, что уменьшает эрозионный износ и солеотложение на лопатках воздушного компрессора и газовой турбины, а также предотвращает льдообразование в проточной части воздушного компрессора в холодное время года. The increase in GTU service life is achieved by reducing dust concentration during two-stage air washing and using distillate for secondary dedusting, which reduces erosion and salt deposition on the blades of the air compressor and gas turbine, and also prevents ice formation in the flow part of the air compressor in the cold season.
Использование в качестве топлива в ГТУ топливного газа, подогретого и увлажненного в эжекторе ГЭХУ, а также двухступенчатая промывка выхлопных газов газовой турбины позволяет снизить содержание в них окислов азота и снизить экологический ущерб от работы ГТУ. The use of fuel gas heated and humidified in a gas turbine power plant as a fuel in a gas turbine engine, as well as a two-stage washing of the exhaust gases of a gas turbine can reduce the content of nitrogen oxides in them and reduce the environmental damage from gas turbine operation.
Таким образом, предлагаемое устройство для стабилизации мощности газотурбинных установок удовлетворяет поставленной цели, и, по сравнению с известным устройством, позволяет более эффективно стабилизировать мощность ГТУ в летнее и зимнее время за счет стабилизации температуры воздуха перед воздушным компрессором, увеличить моторесурс и снизить экологический ущерб от эксплуатации ГТУ. Thus, the proposed device for stabilizing the power of gas turbine plants satisfies the goal, and, compared with the known device, allows more effectively stabilize the capacity of gas turbines in summer and winter by stabilizing the air temperature in front of the air compressor, increase motor life and reduce environmental damage from operation GTU.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95106883A RU2126902C1 (en) | 1995-05-03 | 1995-05-03 | Gas-turbine plant power stabilizing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95106883A RU2126902C1 (en) | 1995-05-03 | 1995-05-03 | Gas-turbine plant power stabilizing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95106883A RU95106883A (en) | 1997-04-20 |
| RU2126902C1 true RU2126902C1 (en) | 1999-02-27 |
Family
ID=20167266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95106883A RU2126902C1 (en) | 1995-05-03 | 1995-05-03 | Gas-turbine plant power stabilizing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2126902C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2662009C1 (en) * | 2017-09-19 | 2018-07-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | Gas turbine pumping unit of gas pipeline compressor station |
| RU2724094C1 (en) * | 2019-08-13 | 2020-06-19 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное внедренческое предприятие "Турбокон" | Gas turbine plant |
-
1995
- 1995-05-03 RU RU95106883A patent/RU2126902C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Моисеев Г.И., Мееров Л.З. Конструкция стационарных газотурбинных установок. - Л.: Госэнергоиздат, 1962, с.134. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2662009C1 (en) * | 2017-09-19 | 2018-07-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | Gas turbine pumping unit of gas pipeline compressor station |
| RU2724094C1 (en) * | 2019-08-13 | 2020-06-19 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное внедренческое предприятие "Турбокон" | Gas turbine plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95106883A (en) | 1997-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100429387C (en) | Heat and electric power supply system and operation method thereof | |
| JP6630651B2 (en) | Intake and exhaust devices for internal combustion engines | |
| CA1331522C (en) | Apparatus and method for optimizing the air inlet temperature of gas turbines | |
| RU2373403C1 (en) | Electric power station steam-gas unit | |
| CN1256358A (en) | Amplification of gas turbine power | |
| NL8001472A (en) | INSTALLATION FOR HEAT RECOVERY ON COMBUSTION MACHINE. | |
| KR101660006B1 (en) | Internal Combustion Engine | |
| US20140196481A1 (en) | Carbon dioxide removal system using absorption refrigeration | |
| WO2020176296A2 (en) | Method and apparatus for net-zero-water power plant cooling and heat recovery | |
| US5408835A (en) | Apparatus and method for preventing ice from forming on a refrigeration system | |
| RU2273741C1 (en) | Gas-steam plant | |
| CN101749286B (en) | Deep chilled air washer | |
| RU2126902C1 (en) | Gas-turbine plant power stabilizing device | |
| RU2232912C2 (en) | Method of operation and design of internal combustion piston engine with complex system of deep recovery of heat and reduction of harmful emission | |
| RU2285131C1 (en) | Steam-turbine engine | |
| RU2194870C2 (en) | Method of operation and design of gas turbine plant with complex system of deep recovery of heat and production of harmful effluents | |
| CA2479985A1 (en) | Enhanced energy conversion system from a fluid heat stream | |
| RU2168639C2 (en) | Thermorefrigerating power unit | |
| RU2272916C2 (en) | Steam-gas turbine plant | |
| RU2001133166A (en) | METHOD OF OPERATION AND DEVICE OF PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH INTEGRATED SYSTEM OF DEEP HEAT RECYCLING AND REDUCTION OF HARMFUL EMISSIONS IN THE ATMOSPHERE | |
| RU149419U1 (en) | INSTALLATION OF STABILIZATION OF POWER OF GAS-TURBINE INSTALLATIONS | |
| US20230134621A1 (en) | Carbon Capture System and Method with Exhaust Gas Recirculation | |
| RU2545261C9 (en) | Gas turbine plant of raised efficiency | |
| JPH11303650A (en) | Gas turbine plant, and its intake cooling method and operating method | |
| Pandelidis et al. | Earth & Environmental Sciences |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060504 |