RU2146012C1 - Gas turbine plant - Google Patents
Gas turbine plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2146012C1 RU2146012C1 RU94046430/06A RU94046430A RU2146012C1 RU 2146012 C1 RU2146012 C1 RU 2146012C1 RU 94046430/06 A RU94046430/06 A RU 94046430/06A RU 94046430 A RU94046430 A RU 94046430A RU 2146012 C1 RU2146012 C1 RU 2146012C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- chamber
- compressor
- gas turbine
- heat
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y02E60/15—
-
- Y02T10/166—
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к газотурбинным установкам, предназначенным для регенерации тепла, поступающего от источника тепла. The invention relates to gas turbine plants designed to recover heat from a heat source.
Наиболее близким аналогом для настоящего изобретения является газотурбинная установка, содержащая газовую турбину, теплообменное средство для подогревания сжатого газа теплом источника тепла, средство для подачи подогретого сжатого газа из теплообменного средства непосредственно в турбину для расширения подогретого сжатого газа без сжигания таким образом, что температура газа на выходе газовой турбины была ниже, чем температура подогретого сжатого газа на входе газовой турбины, газовый компрессор для получения сжатого газа, включающий камеру сжатия для помещения газа, предназначенного для сжатия, поршень сжатия, приводное средство для приведения в движение поршня в камеру сжатия газа и клапанное средство для обеспечения всасывания сжатого газа из камеры сжатия (SU 13340 А, 31.03.30). The closest analogue to the present invention is a gas turbine installation comprising a gas turbine, heat exchange means for heating the compressed gas with heat from a heat source, means for supplying heated compressed gas from the heat exchange means directly to the turbine for expanding the heated compressed gas without burning so that the gas temperature the output of the gas turbine was lower than the temperature of the heated compressed gas at the inlet of the gas turbine, a gas compressor to produce compressed gas, including conductive gas compression chamber space, destined for compression, a compression piston driving means for driving the piston in the gas compression chamber and valve means for providing suction of compressed gas from the compression chamber (SU 13340 A, 3/31/30).
Недостатком известной установки является то, что избыточное тепло отходящего газа безвозвратно теряется, если его не преобразовать в полезную энергию. A disadvantage of the known installation is that the excess heat of the exhaust gas is irretrievably lost if it is not converted into useful energy.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности установки за счет регенерации тепла отходящих газов. The objective of the present invention is to increase the efficiency of the installation due to heat recovery of the exhaust gases.
Задача решается за счет того, что газотурбинная установка, содержащая газовую турбину, теплообменное средство для подогревания сжатого газа теплом источника тепла, средство для подачи подогретого сжатого газа из теплообменного средства непосредственно в турбину для расширения подогретого сжатого газа без сжигания таким образом, что температура газа на выходе газовой турбины была ниже, чем температура подогретого сжатого газа на входе газовой турбины, газовый компрессор для получения сжатого газа, включающий камеру сжатия для помещения газа, предназначенного для сжатия, поршень сжатия, приводное средство для приведения в движение поршня в камеру сжатия газа из камеры сжатия, дополнительно содержит средство для образования струи распыленной жидкости в камере сжатия для охлаждения газа при его сжатии в ней, соединительные средства, связанные с поршнем газового компрессора для обеспечения подачи энергии к поршню и средство для удаления жидкости из холодного сжатого газа, выпущенного непосредственно из камеры сжатия, при этом газовый компрессор выполнен изотермического сжатия для получения холодного сжатого газа. The problem is solved due to the fact that the gas turbine installation comprising a gas turbine, heat exchange means for heating the compressed gas with heat from a heat source, means for supplying heated compressed gas from the heat exchange means directly to the turbine for expanding the heated compressed gas without burning so that the gas temperature the output of the gas turbine was lower than the temperature of the heated compressed gas at the inlet of the gas turbine, a gas compressor to produce compressed gas, including a compression chamber for The gas intended for compression, the compression piston, the driving means for driving the piston into the gas compression chamber from the compression chamber, further comprises a means for generating a spray of sprayed liquid in the compression chamber for cooling the gas when it is compressed therein, connecting means associated with the piston of the gas compressor to provide energy to the piston and means for removing liquid from the cold compressed gas discharged directly from the compression chamber, while the gas compressor is isothermal of compression to provide a cold compressed gas.
Задача решается также тем, что установка содержит дополнительную газовую турбину и средство для подачи горячего выхлопного газа низкого давления из газовой турбины в теплообменное средство для подогревания холодного сжатого газа из изотермического компрессора. The problem is also solved by the fact that the installation comprises an additional gas turbine and means for supplying hot low-pressure exhaust gas from the gas turbine to the heat exchange means for heating the cold compressed gas from the isothermal compressor.
Кроме того, установка может дополнительно содержать магистральный нагреватель для генерирования горячего газа высокого давления из части подогретого сжатого газа, поступающего из теплообменного средства, и средство для подачи горячего газа высокого давления для приведения в действие турбины. In addition, the installation may further comprise a main heater for generating high pressure hot gas from a portion of the heated compressed gas coming from the heat exchange means, and means for supplying high pressure hot gas for driving the turbine.
Также задача решается за счет того, что магистральный нагреватель содержит камеру сгорания, сжигающую топливо в подогретом сжатом газе и производящую дымовой газ в качестве горячего газа высокого давления. The problem is also solved due to the fact that the main heater contains a combustion chamber that burns fuel in heated compressed gas and produces flue gas as hot high-pressure gas.
Кроме того, магистральный нагреватель содержит внешний источник нагрева. In addition, the main heater contains an external heat source.
Задача решается также за счет того, что установка содержит средство для подачи части холодного сжатого газа на лопасти газовой турбины для их охлаждения. The problem is also solved due to the fact that the installation contains means for supplying part of the cold compressed gas to the blades of a gas turbine for their cooling.
Установка также содержит третью газовую турбину, второе теплообменное средство для подогревания части холодного сжатого из горячего газа низкого давления, выходящего из упомянутой дополнительной газовой турбины, и средство для подачи подогретого сжатого газа из второго теплообменного средства для приведения в действие третьей газовой турбины. The apparatus also comprises a third gas turbine, second heat exchange means for heating a portion of the cold low pressure compressed hot gas exiting said additional gas turbine, and means for supplying heated compressed gas from the second heat exchange means for driving the third gas turbine.
Кроме того, третья газовая турбина является воздушной турбиной. In addition, the third gas turbine is an air turbine.
Задача решается также за счет того, что установка содержит компрессор для подачи горячего сжатого газа для приведения в действие изотермического компрессора. The problem is also solved due to the fact that the installation contains a compressor for supplying hot compressed gas to drive an isothermal compressor.
Изотермический газовый компрессор дополнительно содержит вторую камеру и второй поршень, косвенно механически связанный с поршнем сжатия. The isothermal gas compressor further comprises a second chamber and a second piston indirectly mechanically coupled to the compression piston.
Поршень сжатия и второй поршень могут быть соединены между собой коленчатым валом. The compression piston and the second piston can be interconnected by a crankshaft.
Приводное средство для приведения в движение поршня в камеру сжатия газа содержит средство для подачи горючей топливной смеси во вторую камеру, посредством чего ее сгорание приводит в движение второй поршень из второй камеры. The drive means for driving the piston into the gas compression chamber comprises means for supplying a combustible fuel mixture to the second chamber, whereby its combustion drives the second piston from the second chamber.
Газовая установка дополнительно содержит средство для подачи сжатого газа из камеры сжатия во вторую камеру. The gas installation further comprises means for supplying compressed gas from the compression chamber to the second chamber.
Задача решается также тем, что установка включает теплообменное средство, размещенное с возможностью подогрева сжатого газа из камеры сжатия газом из второй камеры. The problem is also solved by the fact that the installation includes a heat exchange means placed with the possibility of heating the compressed gas from the compression chamber with gas from the second chamber.
Установка может включать теплообменное средство, размещенное с возможностью подогрева сжатого газа из камеры сжатия теплом от конца и/или стенки второй камеры. The installation may include heat transfer means arranged to heat the compressed gas from the compression chamber with heat from the end and / or wall of the second chamber.
Кроме того, средство для удаления жидкости содержит влагоотделитель. In addition, the means for removing liquid contains a dehumidifier.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
фиг. 1 изображает блок-схему варианта газотурбинной установки, включающей изотермический компрессор;
фиг. 2 изображает блок-схему другого варианта газотурбинной установки объединенной с изотермическим компрессором;
фиг. 3 изображает вариант установки, отапливаемой углем или другим топливом и объединяющей изотермический компрессор и воздушную турбину;
фиг. 4 изображает блок-диаграмму другого варианта газотурбинной установки, включающей и газовую, и воздушную турбину;
фиг. 5 изображает устройство для накопления и хранения холодного сжатого газа;
фиг. 6 изображает устройство для извлечения накопленного сжатого газа для генерирования энергии;
фиг. 7 изображает блок-схему, иллюстрирующую два устройства для накопления энергии;
фиг. 8 изображает вариант термокомпрессора и дополнительной установки для генерирования энергии;
фиг. 9 изображает другой вариант термокомпрессора и дополнительной установки для генерирования энергии;
фиг. 10 показывает еще один вариант термокомпрессора вместе с дополнительной установкой для генерирования энергии;
фиг. 11 показывает другой вариант термокомпрессора и дополнительной установки для генерирования энергии;
фиг. 12 показывает другой вариант термокомпрессора и дополнительной установки для генерирования энергии;
фиг. 13 изображает блок-схему системы для отбора пара из выхлопного газа;
фиг. 14 изображает блок-схему варианта газотурбинной установки с замкнутым циклом, включающей термокомпрессор;
фиг. 15 изображает блок-диаграмму варианта установки для генерирования энергии, включающей термокомпрессор и вторую газовую турбину для отбора избыточного тепла;
фиг. 16 изображает варианты термокомпрессоров с замкнутым и открытым циклом, в которые тепло подается посредством инжектирования горячей жидкости;
фиг. 17 изображает вариант термокомпрессора, включенного в цикл генерирования энергии и газификации;
фиг. 18 изображает вариант термокомпрессора, включающий два альтернативных устройства для накопления энергии:
Газотурбинная установка с камерой сгорания и изотермическим компрессором
Согласно фиг. 1 газотурбинная установка, обозначенная позицией 1, содержит газовую турбину 2, изотермический компрессор 3, теплообменное средство в виде теплообменника 4 для подогрева холодного сжатого газа, использующего горячий газ низкого давления, выходящий из газовой турбины 2, и магистральный нагреватель 5 для генерирования горячего газа высокого давления из подогретого сжатого газа для приведения в действие газовой турбины 2. Эта газовая турбина 2 приводит в действие генератор электричества 6. Магистральный нагреватель 5 содержит камеру сгорания для сжигания топлива в подогретом газе, находящемся под давлением, в результате чего продуктом горения или дымовым газом является горячий газ высокого давления.The invention is illustrated by drawings, where:
FIG. 1 depicts a block diagram of an embodiment of a gas turbine plant including an isothermal compressor;
FIG. 2 depicts a block diagram of another embodiment of a gas turbine unit combined with an isothermal compressor;
FIG. 3 shows an embodiment of an installation heated by coal or other fuel and combining an isothermal compressor and an air turbine;
FIG. 4 is a block diagram of another embodiment of a gas turbine installation including both a gas and an air turbine;
FIG. 5 shows a device for storing and storing cold compressed gas;
FIG. 6 shows a device for extracting accumulated compressed gas for generating energy;
FIG. 7 is a block diagram illustrating two devices for storing energy;
FIG. 8 shows an embodiment of a thermocompressor and an additional installation for generating energy;
FIG. 9 shows another embodiment of a thermocompressor and an additional installation for generating energy;
FIG. 10 shows another embodiment of a thermocompressor together with an additional installation for generating energy;
FIG. 11 shows another embodiment of a thermocompressor and an additional installation for generating energy;
FIG. 12 shows another embodiment of a thermocompressor and an additional installation for generating energy;
FIG. 13 is a block diagram of a system for extracting steam from an exhaust gas;
FIG. 14 is a block diagram of an embodiment of a closed-cycle gas turbine installation including a thermal compressor;
FIG. 15 is a block diagram of an embodiment of an apparatus for generating energy, including a thermocompressor and a second gas turbine for collecting excess heat;
FIG. 16 depicts closed-loop and open-cycle thermal compressors in which heat is supplied by injecting hot fluid;
FIG. 17 depicts an embodiment of a thermocompressor included in an energy generation and gasification cycle;
FIG. 18 shows an embodiment of a thermocompressor including two alternative energy storage devices:
Gas turbine unit with a combustion chamber and an isothermal compressor
According to FIG. 1, a gas turbine installation, indicated by 1, comprises a
Если изотермический компрессор 3 включает газовый компрессор, он обычно приводится в действие газовой турбиной. Например, в компрессоре с газовым приводом горячий сжатый газ может обеспечиваться обычным компрессором. Этот тип изотермического компрессора производит большую массу холодного сжатого газа, чем обычный компрессор для данной подводимой мощности. Однако в изотермическом компрессоре с жидкостным приводом будет производиться та же самая масса газа, что в обычном компрессоре, но при этом требуется меньше энергии. Следовательно, либо для приведения в действие компрессора будет употребляться меньше энергии от газовой турбины, либо энергия для приведения в действие изотермического компрессора будет такой же самой, что и для обычного компрессора за исключением того, что будет произведена большая масса газа для использования в запуске газовой турбины. If the isothermal compressor 3 includes a gas compressor, it is usually driven by a gas turbine. For example, in a gas driven compressor, hot compressed gas may be provided by a conventional compressor. This type of isothermal compressor produces a greater mass of cold compressed gas than a conventional compressor for a given input power. However, in a liquid-driven isothermal compressor, the same gas mass will be produced as in a conventional compressor, but less energy is required. Consequently, either the energy from the gas turbine will be used to drive the compressor, or the energy to drive the isothermal compressor will be the same as for a conventional compressor, except that a large mass of gas will be produced for use in starting the gas turbine .
Поскольку отходящее от газовой турбины тепло используется для подогрева впускаемого газа, нет необходимости в утилизирующем тепло парогенераторе и связанной с ним паровой турбине, которые необходимы в комбинированном цикле газовой турбины и парогенератора. Поскольку парогенератор не требуется, ограничения, налагаемые на газотурбинную установку парогенератором, исключаются. Следовательно, температура отходящего от газовой турбины тепла может быть увеличена выше значения, соответствующего паровому циклу, и оптимизирована для получения наилучшей производительности газовой турбины. Это может включать использование газовой турбины с более, чем одной стадией сжигания (т.е. подогрев газовой турбины). Кроме того, часть охлажденного сжатого газа из изотермического компрессора может быть использована для усиления охлаждения лопастей газовой турбины с тем, чтобы получить более высокую температуру на входе турбины. Since the heat leaving the gas turbine is used to heat the inlet gas, there is no need for a heat recovery steam generator and associated steam turbine, which are necessary in the combined cycle of the gas turbine and steam generator. Since a steam generator is not required, restrictions imposed on the gas turbine unit by the steam generator are excluded. Therefore, the temperature of the heat leaving the gas turbine can be increased above the value corresponding to the steam cycle, and optimized to obtain the best performance of the gas turbine. This may include the use of a gas turbine with more than one stage of combustion (i.e. heating a gas turbine). In addition, a portion of the cooled compressed gas from the isothermal compressor can be used to enhance cooling of the gas turbine blades in order to obtain a higher temperature at the turbine inlet.
В цикле может быть использована любая форма систем охлаждения, например мокрые, сухие или смешанного типа башенные холодильники или прямое охлаждение атмосферным воздухом, или массой воды, например, из моря, реки и т.п. В случае, когда холодным сжатым газом является воздух и горячим газом высокого давления являются дымовые газы или продукты сгорания, можно получить больше тепла из дымового газа, чем это необходимо для подогрева холодного сжатого воздуха (благодаря различию в теплоемкости двух газовых потоков). Это избыточное тепло может быть использовано для других целей, например для нагрева дополнительного потока холодного сжатого воздуха, который затем расширяется (без сжигания топлива) через одну или более воздушные турбины для генерирования большей мощности, возможно используя один или более вспомогательных теплообменников для достижения этого. In the cycle, any form of cooling system can be used, for example wet, dry or mixed type tower refrigerators or direct cooling with atmospheric air, or with a mass of water, for example, from the sea, river, etc. In the case where the cold compressed gas is air and the hot high pressure gas is flue gas or combustion products, more heat can be obtained from the flue gas than is necessary for heating cold compressed air (due to the difference in heat capacity of the two gas streams). This excess heat can be used for other purposes, for example, to heat an additional stream of cold compressed air, which then expands (without burning fuel) through one or more air turbines to generate more power, possibly using one or more auxiliary heat exchangers to achieve this.
Дополнительные газовые турбины и вспомогательные теплообменники должны быть намного меньше, чем основные составляющие системы, поскольку поток через эту часть контура должен быть только частью основного потока. Альтернативно дополнительное тепло от дымовых газов может быть использовано для некоторых других внешних целей. На фиг. 2 представлена блок-схема газотурбинной установки, обозначенной позицией 7, которая воплощает первую из этих альтернатив. Additional gas turbines and auxiliary heat exchangers should be much smaller than the main components of the system, since the flow through this part of the circuit should be only part of the main flow. Alternatively, the additional heat from the flue gas can be used for some other external purposes. In FIG. 2 is a block diagram of a gas turbine installation, indicated at 7, which embodies the first of these alternatives.
Газотурбинная установка и вспомогательные газовые турбины
Газотурбинная установка 7 содержит газовую турбину 8, которая запускает первый генератор 9, изотермический компрессор 10, теплообменник 11, для нагревания холодного сжатого воздуха из компрессора отходящими газами от газовой турбины 8. Большая часть подогретого сжатого воздуха подается в камеру сгорания для сжигания с топливом и получения дымового газа для газовой турбины 8, и часть подогретого сжатого воздуха подается на вход первой дополнительной газовой турбины 12, которая запускает второй генератор 13. Отходящий от первой газовой турбины 12 воздух пропускается через теплообменное средство воздух-воздух (воздушный) в виде теплообменника 14 для подогрева части холодного сжатого воздуха из изотермического компрессора для приведения в действие второй газовой турбины 15. В этом варианте газотурбинной установки изотермический компрессор 10 является компрессором с газовым приводом, который приводится в движение ротационным компрессором 16, приводимым в движение газовой турбиной 8.Gas turbine installation and auxiliary gas turbines
The
Установка с газовой турбиной и изотермический компрессор
Вместо магистрального нагревателя 17, содержащего камеру сгорания, установка может содержать внешний источник нагрева, которым может быть угле- или нефтесжигающая печь, тепло, получаемое от химических или промышленных процессов, ядерный реактор или солнечная печь. На фиг. 3 изображена блок-схема газотурбинной установки, содержащей газовую турбину 18, при этом магистральным нагревателем 19 в установке является углесжигающая печь. Устройство подобно тому, что изображено на фиг. 1, за исключением того, что холодный сжатый воздух из изотермического компрессора 20 подогревается отходящим воздухом от газовой турбины и подогретый воздух из теплообменника нагревается магистральным нагревателем 19 и затем расширяется в газовой турбине. Такое устройство должно использоваться в тех случаях, когда нежелательно пропускать через турбину продукты сгорания из камеры сгорания. Очень похожий контур должен использоваться для источников тепла (например, промышленных, химических, солнечных ядерных, геотермальных), где нет продуктов сгорания. Существенное отличие должно заключаться в том, что углесжигающая печь должна быть заменена другим типом теплообменника.Gas turbine unit and isothermal compressor
Instead of a
Как и для газотурбинной установки, изображенной на фиг. 1, внешний греющий цикл может включать стадии подогрева в процессе расширения воздуха в турбине. Особенностью любого открытого или замкнутого внешнего греющего цикла, который не имеет продуктов сгорания в качестве рабочей жидкости, является то, что теплоемкость отходящего газа от турбины является, по существу, такой же, что и теплоемкость впускаемого газа. Следовательно, нет избытка тепла, которое иначе должно было быть вследствие различия в теплоемкости двух газовых потоков, и, следовательно, в этой части контура нет дополнительных турбин. На фиг. 4 изображен другой вариант газотурбинной установки, обозначенной позицией 21, которая включает и газовую турбину 22, приводящую в движение первый генератор 23, и газовую турбину 24, приводящую в движение второй генератор 25. Тепло отходящего газа от газовой турбины 22 извлекается путем нагрева источника холодного сжатого воздуха, который затем расширяется в объеме газовой турбины 24. Поскольку газовая турбина используется на конечной низкотемпературной стадии цикла генерирования энергии, этот цикл упоминается как воздушный балластный цикл. As for the gas turbine installation shown in FIG. 1, an external heating cycle may include heating steps during the expansion of air in a turbine. A feature of any open or closed external heating cycle that does not have combustion products as a working fluid is that the heat capacity of the exhaust gas from the turbine is essentially the same as the heat capacity of the intake gas. Therefore, there is no excess heat, which otherwise should have been due to the difference in heat capacity of the two gas flows, and therefore, there are no additional turbines in this part of the circuit. In FIG. 4 shows another embodiment of a gas turbine installation, indicated at 21, which includes both a
Газотурбинная установка с воздушным балластным циклом
Согласно фиг. 4 горячий сжатый воздух от первого ротационного компрессора 26 подается в камеру сгорания 27 для сжигания с топливом. Дымовой газ затем подается на вход газовой турбины 22, которая приводит в действие первый генератор 23. Горячий сжатый воздух от второго обычного ротационного компрессора 28 подается в изотермический компрессор 29, который может быть компрессором с газовым приводом. Холодный сжатый воздух из изотермического компрессора 29 направляется в теплообменник 30, в котором сжатый воздух нагревается горячим отходящим газом от газовой турбины 22. Горячий сжатый воздух из теплообменника 30 подается на вход газовой турбины 24, которая приводит в действие второй генератор 25.Air ballast gas turbine
According to FIG. 4, hot compressed air from the
Хотя воздушный балластный цикл с изотермическим компрессором 29 может быть не настолько эффективны, как цикл, представленный на фиг. 1 и 2, существенным преимуществом этого цикла является то, что газовая турбина, используемая в цикле, может быть одной из тех, которые в настоящее время используются в существующих газотурбинных установках, Следовательно, этот вариант исключает дорогостоящее усовершенствование газовой турбины и также исключает капитальные вложения в парогенераторы, используемые с СССТ. Although the air ballast cycle with
Способ накопления и извлечения энергии
Изотермический компрессор может быть использован для накопления энергии в форме сжатого газа, например воздуха. Уже существуют схемы накопления энергии в форме сжатого газа, но использование обычных компрессоров означает, что существенная доля энергии рассеивается в виде тепла и не может быть извлечена и утилизирована. Если воздух сжимается изотермически, расходуется меньше энергии в процессе сжатия, и большая доля исходной энергии может быть извлечена и утилизирована. Холодный сжатый воздух может храниться в соответствующих больших замкнутых камерах или полостях, которые могут вынести наложенное давление без чрезмерных утечек. Например, для этих целей могут быть использованы вышедшие из использования шахты или нефтяные скважины. Отработавшие прибрежные или находящиеся в открытом море нефтяные скважины должны иметь преимущество в том, что море будет обеспечивать естественную внешнюю герметизацию, которая будет замедлять утечку.The method of energy storage and extraction
An isothermal compressor can be used to store energy in the form of compressed gas, such as air. There are already schemes for energy storage in the form of compressed gas, but the use of conventional compressors means that a significant proportion of the energy is dissipated in the form of heat and cannot be extracted and disposed of. If the air is isothermally compressed, less energy is consumed during the compression process, and a large fraction of the initial energy can be extracted and disposed of. Cold compressed air can be stored in appropriate large enclosed chambers or cavities that can withstand the applied pressure without excessive leakage. For example, disused mines or oil wells may be used for these purposes. Spent offshore or offshore oil wells should have the advantage that the sea will provide natural external sealing that will slow leakage.
Обычно для эксплуатации изотермического компрессора в качестве изотермического расширителя охлажденный сжатый газ из накопителя вводится в камеру сжатия и обеспечивается возможность его расширения, при котором поршень выдвигается из камеры. Когда газ расширяется, в камере для поддержания температуры газа постоянной или для увеличения температуры газа распыляется жидкость. Энергия сжатия (и тепловая) газа преобразуется в кинетическую энергию, которая сообщается либо второму поршню для сжатия тела газа во второй камере, либо тому же самому поршню для сжатия газа на его обратном ходе в камеру сжатия. Газ сжимается адиабатически, так что его температура возрастает до рабочей температуры турбины, например, около 300oC для воздушной турбины.Typically, in order to operate an isothermal compressor as an isothermal expander, the cooled compressed gas from the storage ring is introduced into the compression chamber and its expansion is possible, in which the piston extends from the chamber. When the gas expands, liquid is sprayed in the chamber to maintain a constant gas temperature or to increase the gas temperature. The compression energy (and thermal) of the gas is converted into kinetic energy, which is transmitted either to the second piston for compressing the gas body in the second chamber, or to the same piston for compressing the gas on its return to the compression chamber. The gas is compressed adiabatically, so that its temperature rises to the operating temperature of the turbine, for example, about 300 o C for an air turbine.
На фиг. 5 представлена схема накопления энергии более подробно, в которой накопленная энергия извлекается за счет эксплуатации изотермического компрессора, работающего в режиме реверса как расширитель или экспандер. Согласно фиг. 5 установка для накопления энергии содержит изотермический компрессор 31, приводимый в действие ротационным компрессором 32, который в свою очередь приводится в действие мотором 33. Компрессор 31 содержит верхнюю камеру 34, расположенную вертикально над нижней камерой 35, и твердый поршень 36, который свободно колеблется вертикально вверх и вниз, в и из каждой камеры. Нижняя камера 35 вмещает герметизированный объем газа и служит в качестве камеры адиабатического отскакивания для приведения в движение поршня обратно в камеру 34 сжатия. В верхней камере 34 выполнено впускное отверстие 37 для горячего сжатия воздуха, регулируемое клапаном 38, для впуска горячего сжатого воздуха в камеру из ротационного компрессора 32. Воздушное впускное отверстие 39, регулируемое клапаном 40, предусмотрено для впуска дополнительной массы воздуха низкого давления в верхнюю камеру 34 во время движения поршня 38 наружу. Выпускное отверстие 41 для сжатого воздуха, регулируемое клапаном 42, предусмотрено для обеспечения выпуска сжатого газа из камеры. Выпускное отверстие 41 для сжатого воздуха соединено через влагоотделитель 43 с большой полостью, например неиспользуемой шахтой, для накопления и хранения охлажденного сжатого газа (воздуха). Верхняя камера 34 соединена со средством образования струи распыленной жидкости, выполненным в виде отверстия 44 для инжектирования жидкости распылением, через которое жидкость из инжекционного насоса 45 распыляется в камеру 34. Жидкость подается инжекционным распылительным насосом 45 из соответствующего источника, например резервуара, реки, и т.п. или накопительной емкости 46, и потом возвращается из средства для удаления жидкости в виде влагоотделителя 43 в емкость для хранения воды или резервуар 46. Распылительная жидкость, вытесняемая из камеры сжатия после сжатия, обычно находится при температуре, выше температуры окружающей среды, и тепло этой жидкости может накапливаться и храниться для последующего использования во время утилизации энергии. В этом случае предпочтительнее теплоизолировать хранилище воды для предотвращения утечки тепла из хранилища воды в окружающую среду. In FIG. 5 shows the energy storage scheme in more detail, in which the stored energy is extracted by operating an isothermal compressor operating in reverse mode as an expander or expander. According to FIG. 5, the energy storage unit comprises an isothermal compressor 31 driven by a
На фиг. 6 представлена еще одна возможная схема для извлечения энергии из накопленного сжатого воздуха, включающая изотермический экспандер, обозначенный позицией 47. In FIG. 6 shows another possible scheme for extracting energy from stored compressed air, including an isothermal expander, indicated at 47.
Изотермический экспандер имеет верхнюю камеру 48, расположенную вертикально над нижней камерой 49, и твердый поршень 50, свободно колеблющийся в вертикальной плоскости в и из каждой камеры. В верхней камере 48 выполнено впускное отверстие 51 для охлажденного сжатого газа, расположенное наверху камеры, регулируемое клапаном 52, которое соединено с хранилищем сжатого газа 53. В верхней камере 48 также выполнено отверстие 54 для инжектирования жидкости распылением, соединенное с хранилищем воды 55 через распылительный инжекционный насос 56. В стенке верхней камеры 43 на некотором расстоянии от верха выполнено газовое выпускное отверстие 57, соединенное с влагоотделителем 58. В нижней камере 49 выполнено газовое впускное отверстие 59, регулируемое клапаном 60, для обеспечения всасывания воздуха в камеру и выпускное отверстие 61 для сжатого газа, регулируемое клапаном 62, соединенное со входом воздушной турбины 63. Газовые впускное и выпускное отверстия расположены в стенках камеры на некотором расстоянии от основания нижней камеры. Газовая турбина 63 приводит в действие генератор 64. The isothermal expander has an
Типичный рабочий цикл установки для извлечения энергии, показанной на фиг. 6, осуществляется следующим образом, начинаясь, когда поршень 50 находится в максимально поднятом положении в верхней камере 48. В этот момент нижняя камера 49 вмещает свежий объем воздуха, подлежащего сжатию, и оба клапана, впускной 60 и выпускной 62, заперты. Когда поршень 50 кратковременно останавливается в верхней точке его хода, впускной клапан 52 для сжатого газа открывается для впуска свежей порции охлажденного сжатого воздуха из воздушного хранилища 53 в верхнюю камеру 48 через газовое впускное отверстие 51. Затем сжатый воздух расширяется, заставляя поршень 50 двигаться в нисходящем направлении. В то же самое время теплая вода из хранилища воды 55 инжектируется в верхнюю камеру 48 в виде водяной пыли. Водяная пыль передает тепло сжатому воздуху при его расширении для предотвращения охлаждения воздуха, так что это расширение может быть близким к изотермическому. Когда поршень 50 входит в нижнюю камеру 49, воздух в нижней камере адиабатически сжимается, и когда давление воздуха достигает желаемого значения, открывается газовый выпускной клапан 62 и горячий сжатый воздух вытекает из нижней камеры 49 и расширяется в воздушной турбине 63. Когда поршень 50 проходит газовые впускное и выпускное отверстия 59 и 61, остаточный воздух, захваченный в камере ниже газовых впускного и выпускного отверстий, адиабатически сжимается и служит для временного хранения оставшейся энергии поршня с тем, чтобы вернуть поршень в верхнюю точку его хода в верхней камере. Поршень кратковременно останавливается над основанием нижней камеры и затем двигается вверх, когда захваченный горячий сжатый воздух расширяется. Когда поршень реверсирует направление, газовый выпускной клапан 65 в верхней камере 48 открывается и расширившийся воздух вместе с водяной пылью вытесняется из камеры через влагоотделитель 58. Водяная пыль отделяется от воздуха и возвращается в хранилище воды 55, а воздух из влагоотделителя вытесняется в атмосферу. Когда поршень 50 перемещается в восходящем направлении и проходит воздушное впускное отверстие 59 в нижней камере, воздушный впускной клапан 60 открывается, и свежая порция воздуха всасывается в камеру 49 для сжатия в течение следующего цикла. Восходящее движение поршня 50 останавливается воздушной подушкой остаточного воздуха, захваченного в верхней камере 48, когда поршень проходит газовое выпускное отверстие 57. Наконец, поршень 50 достигает верхней точки его хода в верхней камере для осуществления цикла. The typical operating cycle of the energy recovery apparatus shown in FIG. 6 is carried out as follows, starting when the
Хотя на каждой из фиг. 5 и 6 показано одно хранилище воды, для оптимального способа накопления необходимо иметь одну и более теплоизолированных накопительных емкостей, вмещающих холодную воду для изотермического экспандера, и одну и более теплоизолированных емкостей для теплой воды, которая предназначена для изотермического компрессора. В следующем цикле накопления и извлечения холодная вода будет использоваться для изотермического сжатия и теплая вода будет использоваться для изотермического расширения. Although in each of FIG. Figures 5 and 6 show one water storage, for an optimal storage method, it is necessary to have one or more heat-insulated storage tanks containing cold water for an isothermal expander, and one or more heat-insulated tanks for warm water, which is designed for an isothermal compressor. In the next cycle of accumulation and extraction, cold water will be used for isothermal compression and warm water will be used for isothermal expansion.
Описанная выше и представленная на фиг. 5 и 6 схема накопления и извлечения энергии не требует никакого топлива или внешних источников тепла в процессе извлечения энергии. Изотермический компрессор и изотермический экспандер могут одним и тем же блоком, модифицируемым, когда это необходимо для одной из его функций (либо как компрессор, либо как экспандер), или могут быть выполнены в виде двух раздельных блоков или установок, одна - специально для сжатия газа изотермически для накопления энергии, а другая - для расширения газа изотермически для извлечения энергии. Хотя изотермическое расширение для извлечения энергии требует подвода тепла для предотвращения охлаждения воздуха при его расширении, это тепло может быть обеспечено за счет источника воды при окружающей температуре. Если доступен или имеется в наличии источник тепла с температурой выше окружающей среды (например, от промышленных или производственных процессов или от систем охлаждения существующих силовых станций или электростанций), то предоставляется возможность вернуть больше электроэнергии, чем первоначально накоплено. Described above and shown in FIG. 5 and 6, the energy storage and extraction scheme does not require any fuel or external heat sources in the energy extraction process. An isothermal compressor and an isothermal expander can be the same unit, modified when it is necessary for one of its functions (either as a compressor or as an expander), or can be made in the form of two separate units or units, one specifically for gas compression isothermal for energy storage, and the other for gas expansion isothermally for energy extraction. Although isothermal expansion for energy extraction requires heat to prevent cooling of the air when it expands, this heat can be provided by a source of water at ambient temperature. If a heat source with a temperature above ambient is available or is available (for example, from industrial or industrial processes or from cooling systems of existing power plants or power plants), then it is possible to return more electricity than was originally accumulated.
Альтернативной попыткой накопления энергии является применение цикла, подобного описанным ранее и изображенным на фиг. 1-3, но с оборудованием для накопления и хранения холодного сжатого воздуха. При низкой потребности в энергии, избыток энергии используется для герметизации полости. При высокой потребности в энергии холодный воздух высасывается из полости, и потребителю распределяется максимальная мощность. An alternative attempt to accumulate energy is to use a cycle similar to that described previously and shown in FIG. 1-3, but with equipment for the accumulation and storage of cold compressed air. With low energy requirements, excess energy is used to seal the cavity. With high energy requirements, cold air is sucked out of the cavity, and the maximum power is distributed to the consumer.
На фиг. 7 представлена одна из возможных схем накопления и извлечения энергии, оборудованная изотермическим компрессором и газовой турбиной, описанных со ссылкой на фиг. 1. Компоненты газотурбинной установки, изображенной на фиг. 7 являются точно такими же, как компоненты на фиг. 1. На фиг. 7 изображены две альтернативные схемы накопления энергии, одна из которых включает накопление тепловой энергии, например, в форме льда, и другая, включающая накопление энергии в форме холодного cжатого воздуха, как описано выше. В последней схеме выход изотермического компрессора соединен с большой полостью, в которой накапливается и хранится сжатый воздух. В периоды низкой потребности энергии производится больше изотермического воздуха, чем это необходимо для приведения в действие газотурбинной установки, и этот воздух накапливается. В периоды высокой потребности в энергии количество изотермического воздуха, производимого установкой, уменьшается, и воздух забирается из накопительной полости. Привлекательность системы накопления энергии с изотермическим компрессором в сравнении с обычными системами накопления сжатого воздуха заключается в том, что поскольку воздух сжимается при той же самой температуре, что и хранится, не расходуется энергия для производства избыточного тепла, которое иначе было бы утеряно. In FIG. 7 illustrates one of the possible energy storage and extraction schemes equipped with an isothermal compressor and a gas turbine, described with reference to FIG. 1. Components of the gas turbine plant of FIG. 7 are exactly the same as the components in FIG. 1. In FIG. 7 depicts two alternative energy storage schemes, one of which includes the storage of thermal energy, for example, in the form of ice, and the other, which includes the storage of energy in the form of cold compressed air, as described above. In the latter scheme, the output of the isothermal compressor is connected to a large cavity in which compressed air is accumulated and stored. During periods of low energy demand, more isothermal air is produced than is necessary to drive the gas turbine unit, and this air accumulates. During periods of high energy demand, the amount of isothermal air produced by the installation decreases, and air is taken from the storage cavity. The attractiveness of an energy storage system with an isothermal compressor compared to conventional compressed air storage systems is that since the air is compressed at the same temperature as it is stored, no energy is consumed to produce excess heat that would otherwise be lost.
Изображенная на фиг. 7 вторая схема накопления энергии включает рефрижераторную (или холодильную) систему 66, соединенную с накопительной емкостью для хранения льда/воды. Вода из накопительной емкости 67 может подаваться в изотермический компрессор 68 для использования в распылении в процессе сжатия. Выбор термической системы накопления льда/воды привлекателен тогда, когда имеется большая разница между дневными и ночными температурами. Обычно ночью, когда окружающая температура ниже, но потребность в энергии также низкая, установка может эксплуатироваться на полную мощность, при этом избыток энергии используется для приведения в действие рефрижераторной (холодильной) системы 66 для замораживания воды и хранения ее в виде льда. В течение этого времени должна полностью утилизироваться внешняя система охлаждения распыляемой воды 67. Depicted in FIG. 7, the second energy storage circuit includes a refrigeration (or refrigeration)
В дневное время, когда потребность в энергии высокая, система охлаждения распыляемой воды 67 должна быть заменена или пополнена за счет охлаждения при таянии льда. In the daytime, when the energy requirement is high, the spray
Известно множество различных производственных процессов, которые включают сжатие газов, включая воздух, в больших масштабах. Примерами этих процессов являются замораживание и сжижение. Они часто используются как способ разделения и очистки газов. Процессы сжатия являются энергонапряженными. Изотермический компрессор снижает потребление энергии и может быть использован для замораживания и/или сжижения большого числа газов. Many different manufacturing processes are known that involve the compression of gases, including air, on a large scale. Examples of these processes are freezing and liquefaction. They are often used as a way to separate and purify gases. Compression processes are energy intensive. An isothermal compressor reduces energy consumption and can be used to freeze and / or liquefy a large number of gases.
Термокомпрессоры
Компрессор, приводимый в действие сгоранием
На фиг. 8 изображен вариант питаемого тепловой энергией газового компрессора, выполненного как компонент силовой энергетической установки. Согласно фиг. 8 компрессор, обозначенный позицией 68, содержит газовый компрессор 69, приводимый в действие горячим сжатым газом, и топочный компрессор 70, приводимый в действие посредством сжигания топлива. Изотермический компрессор 69 выполнен с газовым приводом.Thermal compressors
Combustion driven compressor
In FIG. 8 shows a variant of a gas compressor fed with thermal energy, which is designed as a component of a power power plant. According to FIG. 8, the compressor, indicated at 68, comprises a
Топочный компрессор 70 содержит верхнюю камеру или отделение 71, расположенное над нижним отделением 72, при этом каждое отделение является цилиндрически симметричным. Диаметр верхнего отделения 71 меньше, чем диаметр нижнего отделения, и отделения расположены на одной прямой коаксиально друг другу. Камера сгорания 73 образована в верхнем отделении 71 и имеет впускное отверстие 74 для горячего сжатого газа, регулируемое клапаном 75, впускное отверстие для топлива 76 и выпускное отверстие для дымового газа 77, регулируемое клапаном 78. Впускное отверстие 74 для горячего сжатого газа соединено с выпускным отверстием 79 для сжатого газа изотермического компрессора 69 с газовым приводом через теплообменник 80 газ-воздух, который подогревает охлажденный сжатый газ или воздух из изотермического компрессора 69 дымовыми газами из камеры сгорания 73. Топочный компрессор 70 дополнительно содержит камеру адиабатического сжатия 81, образованную в верхней части нижнего отделения 72, в камере сжатия выполнены газовое впускное отверстие 82, регулируемое клапаном 83, и выпускное отверстие 84 для сжатого газа, регулируемое клапаном 85 и соединенное с газовой турбиной 86, которая приводит в движение генератор 87. Камера 88 адиабатического сжатия/расширения или отскакивания образована в нижней части нижнего отделения 72. Топочный компрессор 70 имеет массивный твердый поршень 89, включающий верхнюю часть 90, размер которой соответствует диаметру верхнего отделения 71, и нижнюю часть 91, размер которой соответствует диаметру нижнего отделения 72. Камера 88 адиабатического отскакивания вмещает герметизированный объем воздуха или другого газа для обеспечения средства преобразования направленной вниз кинетической энергии поршня в направленную вверх кинетическую энергию, посредством чего обеспечивается обратный ход поршня. The
Вокруг стенок камеры сгорания 73 выполнен охлаждающий кожух 93. Охлаждающий кожух 93 также выполнен вокруг головной части камеры сгорания, в которой расположены газовый впускной и выпускной клапаны, для обеспечения циркулирования охлаждающей среды для охлаждения стенок камеры сгорания. Обычно часть охлажденного сжатого воздуха из изотермического компрессора 69 используется в качестве охлаждающей среды, направляемой в охлаждающий кожух 93 после удаления влаги из сжатого газа во влагоотделителе 94. Охлаждающий кожух имеет выходное отверстие 95, которое соединено с питающим трубопроводом, соединяющим выпускное отверстие 84 для сжатого газа в камере адиабатического сжатия 81 с газовой турбиной 86. Таким образом, охлажденный сжатый газ, направляемый в охлаждающий кожух, отбирает тепло от стенок камеры сгорания, а эта энергия полезно преобразуется в механическую энергию за счет расширения горячего сжатого газа, выходящего из охлаждающего кожуха в воздушную турбину 86. Around the walls of the
Изотермический газовый компрессор 69 приводится в действие частью горячего сжатого газа, производимого топочным компрессором 70 в камере адиабатического сжатия 81. Функцией газового компрессора 69 является получение большого количества охлажденного сжатого воздуха или другого окислителя с температурой, например, порядка 40oС. Компрессор 69 производит значительно большую массу сжатого воздуха, чем требуется для приведения его в действие. Охлажденный сжатый воздух из изотермического компрессора 69 нагревается и используется для приведения в действие топочного компрессора 70. Функцией топочного компрессора 70 является производство больших количеств горячего сжатого газа, который затем может быть использован для приведения в действие турбины с целью генерирования электричества. Как упомянуто выше, часть горячего сжатого воздуха, производимого топочным компрессором, используется для приведения в действие изотермического компрессора 69. Выпускное отверстие 79 для холодного сжатого воздуха изотермического компрессора соединено с впускным отверстием 74 для горячего сжатого воздуха топочного компрессора 70 через влагоотделитель 94 и теплообменник газ-воздух 80. Выпускное отверстие 77 для дымовых газов топочного компрессора соединено с теплообменником газ-воздух 80 таким образом, что тепло от горячего дымового газа, выходящего из камеры сгорания 79, передается охлажденному сжатому воздуху из изотермического компрессора 69. Выпускное отверстие для горячего сжатого воздуха 84 топочного компрессора соединено с входным отверстием 96 для горячего сжатого воздуха изотермического компрессора 69.The
Типичный рабочий цикл компрессора, изображенного на фиг. 8, как будет описано далее, начинается в момент времени, когда поршень 97 находится в верхней точке его хода в камере 98 изотермического сжатия изотермического компрессора 69. Все газовые впускные и выпускные клапаны камеры изотермического сжатия заперты. A typical duty cycle of the compressor of FIG. 8, as will be described later, begins at the point in time when the
Когда поршень 97 на мгновение останавливается, впускной клапан 99 горячего сжатого воздуха открывается для впуска горячего сжатого воздуха из топочного компрессора 70 в камеру 98 через впускное отверстие 96 горячего сжатого газа. Он двигает поршень 97 вниз из его самой верхней позиции из камеры 98. Когда поршень достигает заранее заданного положения, впускной клапан 99 сжатого газа запирается, и воздух адиабатически расширяется, продолжая двигать поршень в нисходящем направлении. Когда давление воздуха в камере 98 опускается до некоторого заранее заданного значения, открывается газовый впускной клапан 100 и в камеру 98 всасывается дополнительный воздух относительно низкого давления (т.е. атмосферный воздух) при продолжающемся движении поршня 97 из камеры. На этой стадии поршень 97 продолжает свое движение в нисходящем направлении вследствие его большой инерции. Когда поршень двигается вниз, он сжимает газ в камере 101 адиабатического отскакивания, находящейся ниже, это сжатие осуществляется адиабатически. В конечном счете вся кинетическая энергия поршня преобразуется в энергию газа в камере 101 отскакивания, и поршень на мгновение останавливается. В этот момент газовый впускной клапан 100 в камере изотермического сжатия запирается. Затем поршень реверсирует направление, поскольку газ в камере 101 отскакивания начинает расширяться, двигая поршень вверх. Поршень 97 двигается обратно в камеру изотермического сжатия, сжимая находящийся в ней воздух, который включает массу охлажденного расширившегося воздуха, введенного ранее через отверстие 96 из топочного компрессора 70, и дополнительную массу воздуха относительно низкого давления, введенного через отверстие 102. Первоначальное сжатие является адиабатическим, но когда воздух достигает температуры, необходимой для распыления жидкости, в камеру 98 сжатия инжектируется жидкость через отверстие 103 для инжектирования жидкости. Диаметр капелек, образующих водяную пыль, обычно составляет около 0,4 мм, что обеспечивает большую площадь поверхности для теплопередачи, так что температура воздуха поддерживается ниже, чем около 40oC. При отсутствии распыления температура будет достигать более 300oC. Когда давление воздуха в камере 98 сжатия достигает необходимого значения, выпускной клапан 104 для сжатого газа открывается и охлажденный сжатый воздух вместе с распыленной жидкостью высасывается из камеры через газовое выпускное отверстие 79. Смесь охлажденного воздуха и водяной пыли пропускается через влагоотделитель 94, где водяная пыль отделяется и возвращается через возвратный трубопровод 105 в систему охлаждения 106, в которой она охлаждается перед повторным использованием в распылении. Перед тем, как поршень 97 досгигнет верхней точки его хода, выпускной клапан 104 сжатого газа может открыться и сохранившаяся кинетическая энергия поршня может быть частично поглощена сжимаемым остаточным газом в верхней части камеры 98. Когда поршень 97 на мгновение останавливается в камере 98, впускной клапан 99 горячего сжатого газа открывается, и свежая порция горячего сжатого воздуха из топочного компрессора 70 впускается в камеру 98 через впускное отверстие 96 горячего сжатого газа. Затем поршень начитает двигаться в нисходящем направлении за счет расширения сжатого воздуха, и цикл повторяется.When the
Охлажденный сжатый газ из камеры сжатия 98 изотермического компрессора 69, пройдя через влагоотделитель 94 пропускается затем через теплообменник газ-воздух 80, в котором он нагревается отходящими газами из топочного компрессора от температуры порядка 40oC до температуры около 850oC и выше. Эта температура определяется ограничениями для материалов, из которых изготовлены теплообменник газ-воздух 80 и трубопровод из теплообменника в топочный компрессор.The cooled compressed gas from the
Вернемся теперь к топочному компрессору 70. Когда поршень 89 кратковременно останавливается в верхней точке его хода в камере сгорания 73, впускной клапан 75 горячего сжатого газа открывается, и заданная масса подогретого воздуха из теплообменника газ-воздух 80 вводится в камеру 73 через впускное отверстие 74 горячего сжатого газа. Воздушный впускной клапан 75 затем запирается, и заданная масса топлива инжектируется в камеру 73 через топливное впускное отверстие 76. Топливо воспламеняется (вынужденно) и происходит сгорание топлива, двигающее поршень 89 вниз из камеры сгорания 73, посредством чего поршню сообщается кинетическая энергия. Топливо добавляется таким образом, что давление газа остается приблизительно постоянным во время инжектирования топлива. Когда инжектировано необходимое количество топлива, инжектирование его прекращается, и топочные газы расширяются адиабатически от давления порядка от 20 или 30 бар до близкого к атмосферному давлению. Во время фазы горения при постоянном давлении в охлаждающий кожух 93 вокруг камеры сгорания 73 инжектируется охлажденный сжатый воздух для охлаждения стенок камеры сгорания. Когда поршень 89 двигается в нисходящем направлении из его самой высокой позиции, в камеру адиабатического сжатия через газовое впускное отверстие 82 всасывается атмосферный воздух. В то же самое время поршень вдвигается в камеру 88 адиабатического отскакивания и начинает сжимать герметизированный объем газа. После того, как впускной клапан 75 сжатого газа запирается и прекращается инжектирование топлива в камеру сгорания, топочные газы адиабатически расширяются и продолжают сообщать кинетическую энергию поршню 97. Эта энергия поглощается газом в камере 88 адиабатического отскакивания, и в конечном счете поршень кратковременно останавливается, в этот момент газовый впускной клапан 83 в камере 81 адиабатического сжатия запирается. Тогда газ в камере 88 адиабатического отскакивания начинает расширяться адиабатически и двигает поршень вверх и в камеру 81 адиабатического сжатия, и в камеру сгорания 73. Когда поршень вдвигается в камеру сгорания 73, горячие топочные газы вытесняются из камеры сгорания через выпускное отверстие 77 отходящих газов. Когда поршень двигается вверх в камеру 81 сжатия, он адиабатически сжимает воздух, введенный ранее, так что теплота сжатия увеличивает температуру воздуха в процессе этого сжатия до температуры выше 300oC.Let us now return to the
В течение фазы горения при постоянном давлении в охлаждающий кожух 93 вокруг стенок камеры сгорания инжектируется охлажденный воздух для охлаждения стенок камеры. During the combustion phase at constant pressure, cooled air is injected into the cooling
Когда поршень 89 двигается вниз из его самой высокой позиции, в камеру 81 адиабатического сжатия через газовое впускное отверстие 82 всасывается атмосферный воздух. В то же самое время поршень вдвигается в камеру 88 адиабатического отскакивания и начинает сжимать герметизированный объем газа. После запирания впускного клапана 75 сжатого газа и прекращения инжектирования топлива в камеру сгорания 73 топочные газы адиабатически расширяются и продолжают сообщать кинетическую энергию поршню 97. Эта энергия поглощается газом в камере 88 адиабатического отскакивания и в конце концов поршень на мгновение останавливается, в этот момент газовый впускной клапан 83 в камере адиабатического сжатия запирается. Затем газ в камере 88 адиабатического отскакивания начинает расширяться, двигая поршень в восходящем направлении и в камеру 81 адиабатического сжатия, и в камеру сгорания 73. Когда поршень входит в камеру сгорания 73, горячие топочные газы вытесняются из камеры сгорания через выпускное отверстие 77 отходящих газов. Когда поршень двигается вверх в камеру сжатия 81, он сжимает адиабатически воздух, введенный в камеру ранее, так что теплота сжатия увеличивает температуру воздуха во время этого процесса до температуры порядка выше 300oC. Когда воздух в камере 81 адиабатического сжатия достигает необходимого давления, т.е. впускного рабочего давления, т.е. впускного рабочего давления воздуха в воздушной турбине, которое может составлять от 20 до 30 бар, выпускной клапан 85 горячего сжатого газа открывается, и горячий сжатый газ выходит из камеры 81 сжатия через газовое выпускное отверстие 84. Поршень 89 продолжает двигаться к верхней точке его хода, и тогда выпускной клапан 85 горячего сжатого газа запирается. Большая часть горячего сжатого воздуха используется для приведения в действие главной газовой турбины 86, но часть сжатого воздуха используется для приведения в действие изотермического компрессора 69.When the
Поскольку из отходящих газов из топочного компрессора 70 можно получить больше тепла, чем необходимо для нагревания изотермически сжатого воздуха, требуемого для приведения в действие топочного компрессора 70, избыточное тепло используется для нагревания дополнительного воздуха из изотермического компрессора 69, и этот подогретый сжатый воздух пропускается непосредственно в газовую турбину 86, в которой он расширяется для производства дополнительной энергии. Since more heat can be obtained from the exhaust gases from the
Для максимального увеличения извлечения энергии из горячих отходящих газов, термокомпрессор должен быть сконструирован таким образом, чтобы температура и давление сжатого воздуха, выходящего из теплообменника газ-воздух 80, соответствовали или почти соответствовали температуре и давлению сжатого воздуха из камеры 81 адиабатического сжатия. Это возможно за счет конструирования компрессора с высокой степенью сжатия (например, от 25 до 40). Оптимальная степень сжатия определяется отношением абсолютной температуры горения к абсолютной температуре отходящих газов, когда они выходят из камеры сгорания. В этом случае общепринято извлекать все избыточное тепло за одно расширение путем простого добавления избытка воздуха из теплообменника газ-воздух на вход газовой турбины. При извлечении тепла таким образом, преимущественно, исключается необходимость в отдельной небольшой газовой турбине и связанном с ней генераторе, что будет снижать капитальные вложения в установку. Тепло отходящего выхлопного газа, которое не требуется для подогрева охлажденного сжатого газа, необходимого для сжигания, обычно будет составлять небольшую долю (порядка 12%) общего полезного тепла отходящих газов. Однако для того, чтобы максимально увеличить коэффициент полезного действия энергетической установки, важно извлекать все избыточное тепло из любого частного процесса. Понятно, что избыточное отходящее или выхлопное тепло из камеры сгорания может быть извлечено различными способами, и что подходящий способ будет зависеть от конструктивных параметров (как, например, степень сжатия газа, температура воздуха на входе в камеру сгорания и температура горения) отдельного компрессора. Например, в некоторых применениях может быть полезным введение более одной вспомогательной воздушной или газовой турбины и связанных с ними теплообменников и силовых генераторов. To maximize the extraction of energy from hot exhaust gases, the thermocompressor should be designed so that the temperature and pressure of the compressed air leaving the gas-
Для запуска компрессора 68 из состояния покоя необходимо внешнее средство для обеспечения начальной энергии для запуска движения поршня, это может быть сделано за счет обеспечения относительно небольшим осевым компрессором для производства горячего сжатого воздуха для запуска изотермического компрессора. Когда изотермический компрессор производит охлажденный сжатый воздух, он может быть использован для запуска топочного компрессора. Хотя работа изотермического компрессора зависит от топочного компрессора и наоборот, взаимная фаза между рабочим циклом изотермического компрессора и рабочим циклом топочного компрессора абсолютно произвольна. Также рабочая частота изотермического компрессора может отличаться от рабочей частоты топочного компрессора. Обычно должен быть конечный промежуток времени между выходом охлажденного сжатого воздуха из изотермического компрессора и инжектированием подогретого сжатого воздуха в топочный компрессор, а также должен быть конечный промежуток времени между выходом горячего сжатого воздуха из топочного компрессора и инжектированием горячего сжатого воздуха в изотермический компрессор. Следовательно, система должна иметь постоянный конечный период, который может изменяться в зависимости от характеристик составляющих узлов, например длины системы трубопроводов, используемых для прохода сжатого газа между компрессорами. To start the
Приводимый в действие сжиганием компрессор
Твердый поршень - Асимметричный
В другом варианте термокомпрессора оба процесса, и адиабатический и изотермический процессы сжатия могут непосредственно запускаться сжиганием топлива посредством единственного массивного поршня. Камера с одной стороны поршня может служить в качестве камеры сгорания, в которой зажигается смесь топлива и воздуха или другого окислителя, производя высокотемпературный топочный газ для сообщения кинетической энергии поршню. Камера с другой стороны поршня вмещает подлежащий сжатию газ, который затем может использоваться для приведения в действие турбины. Поскольку топочный газ обычно имеет намного более высокую температуру, чем газ из ротационного компрессора, поршню будет сообщено намного больше энергии, дающей возможность газу расширяться полностью, обеспечивая возможность сжатия большего количества газа в камере сжатия. Воздух или другой окислитель, используемые для сжигания топлива, могут сами подвергнуться сжатию в части камеры сжатия. Воздух/окислитель могут быть охлаждены в процессе сжатия, используя распыление жидкости с тем, чтобы свести к минимуму работу сжатия. Преимущественно, теплообменник может подогревать по крайней мере часть охлажденного сжатого газа горячим отходящим газом из камеры сгорания, и часть этого подогретого газа может быть впущена в камеру сгорания для сжигания с подходящим топливом.Combustion driven compressor
Solid Piston - Asymmetric
In another embodiment of the thermocompressor, both processes, and the adiabatic and isothermal compression processes can be directly triggered by burning fuel through a single massive piston. A chamber on one side of the piston can serve as a combustion chamber in which a mixture of fuel and air or another oxidizer is ignited, producing high-temperature flue gas to communicate kinetic energy to the piston. The chamber on the other side of the piston contains the gas to be compressed, which can then be used to drive the turbine. Since flue gas typically has a much higher temperature than gas from a rotary compressor, much more energy will be communicated to the piston, allowing the gas to expand completely, allowing more gas to be compressed in the compression chamber. The air or other oxidizing agent used to burn the fuel may itself be compressed in a portion of the compression chamber. Air / oxidizer can be cooled during the compression process using liquid atomization to minimize compression work. Advantageously, the heat exchanger can preheat at least a portion of the cooled compressed gas with hot exhaust gas from the combustion chamber, and a portion of this heated gas can be introduced into the combustion chamber for combustion with suitable fuel.
Часть газа в камере сжатия может быть сжата адиабатически и подаваться непосредственно для приведения в движение турбины. Сжатый газ может быть, например, воздухом для приведения в движение газовой турбины, которая работает при относительно низкой температуре и отходящий от нее газ очень близок к температуре окружающего воздуха. Поэтому комбинация газового компрессора, приводимого в действие топочным глазом с исключительно высокой температурой, дает возможность преобразования тепловой энергии в энергию сжатия большого объема сжатого воздуха, и газовая турбина, приводимая в движение сжатым воздухом, который отводит тепло при относительно низких температурах, может рассматриваться как тепловая машина, работа которой приближается к работе идеального цикла Карно, который имеет коэффициент полезного действия η, определяемый η = 1 - t1/t2 где t1 - температура, при которой тепло отводится, и t2 - температура, при которой тепло поглощается.Part of the gas in the compression chamber can be adiabatically compressed and supplied directly to drive the turbine. The compressed gas may, for example, be air for driving a gas turbine that operates at a relatively low temperature and the gas leaving it is very close to the ambient temperature. Therefore, the combination of a gas compressor driven by a furnace eye with an exceptionally high temperature makes it possible to convert thermal energy into compression energy of a large volume of compressed air, and a gas turbine driven by compressed air that removes heat at relatively low temperatures can be considered thermal machine, the operation of which is close to the ideal Carnot cycle which has an efficiency η, defined by η = 1 - t 1 / t 2 where t 1 - temperature at cat swarm heat is removed, and t 2 - the temperature at which heat is absorbed.
Поршень может двигаться вверх и вниз или альтернативно туда и обратно в горизонтальной плоскости. Вариант, в котором твердый поршень может колебаться вертикально вверх и вниз между примыкающими верхними камерами сжатия и нижней камерой сгорания изображен на фиг. 9 как компонент электростанции. The piston can move up and down or alternatively back and forth in the horizontal plane. An embodiment in which a solid piston can oscillate vertically up and down between adjacent upper compression chambers and a lower combustion chamber is shown in FIG. 9 as a component of a power plant.
Согласно фиг. 9 термокомпрессор содержит камеру 107 изотермического сжатия и примыкающую камеру 108 адиабатического сжатия, расположенные обе над камерой сгорания 109. Камеры 107 и 108 сжатия разделены вертикальной перегородкой 110, которая проходит вниз от верха каждой камеры. Поршень 111, содержащий твердый материал, имеет щель или прорезь 112, образованную в нем, которая проходит от верха 113 поршня 111 вниз для вмещения вертикальной перегородки, так что поршень может свободно двигаться вверх и вниз, в и из камер 107 и 108 изотермического и адиабатического сжатия. Камера сгорания 109 имеет впускное отверстие 114 горячего сжатого воздуха, регулируемое впускным клапаном 115 горячего сжатого воздуха для инжектирования горячего сжатого воздуха, топливное инжекционное отверстие 116 и выпускное отверстие 117 отходящего газа, регулируемое выпускным клапаном 118 отходящего газа для обеспечения выпуска горячего отходящего или дымового газа из камеры 109. Камера сгорания окружена охлаждающим кожухом 119, через который может циркулировать охлажденный воздух для охлаждения стенок 120 камеры сгорания 109. Каждая из камер изотермического и адиабатического сжатия имеет воздушное впускное отверстие 121, 122, регулируемое клапаном 123, 124, для обеспечения всасывания воздуха в каждую камеру и выпускное отверстие 125, 126 сжатого воздуха, регулируемое выпускным клапаном 127, 128 сжатого воздуха для обеспечения выпуска сжатого воздуха из каждой камеры. Камера изотермического 107 сжатия также имеет инжекционное отверстие 129 для распыления жидкости для инжектирования охлажденной водяной струи. Водяная пыль инжектируется посредством насоса 130, который вытягивает жидкость для распыления из системы охлаждения 131. Выпускное отверстие сжатого воздуха 125 камеры 107 изотермического сжатия соединено с влагоотделителем 132, в котором распыленная жидкость, находящаяся в сжатом воздухе, отделяется. Выпускное отверстие 120 сжатого воздуха камеры 108 адиабатического сжатия соединено со входом главной газовой турбины 133, которая вместе со второй газовой турбиной 134 приводит в действие генератор электричества 135. According to FIG. 9, the thermocompressor comprises an
Охлажденный сжатый воздух из влагоотделителя 132 направляется тремя путями. Часть воздуха пропускается в теплообменник газ-воздух 136, в котором он нагревается теплом отходящего газа из камеры сгорания 109. Часть охлажденного сжатого воздуха из влагоотделителя 132 пропускается в охлаждающих кожух 119 камеры сгорания 109 для охлаждающего воздействия на стенки 120 камеры сгорания. Еще одна часть охлажденного сжатого воздуха из влагоотделителя 132 пропускается в теплообменник воздух-воздух 137, в котором он подогревается отходящим воздухом от второй газовой турбины 134 для подачи на вход главной газовой турбины 133 вместе с основным потоком горячего сжатого воздуха из камеры 108 адиабатического сжатия. The cooled compressed air from the
Согласно фиг. 9 дополнительная газовая турбина 134 и теплообменник воздух-воздух 137 установлены для максимального увеличения извлечения тепла и горячих газов, покидающих камеру сгорания 109. Обычно в отходящих газах содержится больше тепла, чем необходимо для нагревания входящего сжатого горючего воздуха. Избыточное тепло используется для нагрева большего количества сжатого воздуха, который отводится во вторую меньщую газовую турбину 134, которая работает при более высоких температурах на входе, чем главная газовая турбина 133. Воздух на выходе из второй газовой турбины 134 еще достаточно горячий для дополнительного извлечения тепла. Это тепло передается в небольшой теплообменник 137 для отделения потока охлажденного сжатого воздуха. Система может быть сконструирована таким образом, что полученный горячий сжатый воздух имеет достаточные температуру и давление для расширения в главной воздушной турбине, при этом этот поток может добавляться к основному потоку адиабатически сжатого воздуха. According to FIG. 9, an
Согласно фиг. 10 питаемый тепловой энергией компрессор содержит, по существу, два отделения, расположенных вертикально одно над другим. Камера сгорания 138 образована в верхней части верхнего отделения 139 и камера 140 адиабатического сжатия образована в нижней части верхнего отделения 139. Камера изотермического сжатия 141 образована в верхней части нижнего отделения 142, и камера 143 адиабатического сжатия/расширения образована в нижней части нижнего отделения 142. According to FIG. 10, a compressor powered by thermal energy comprises essentially two compartments arranged vertically one above the other. A
Камера сгорания 138 имеет впускное отверстие 143 горячего сжатого воздуха, регулируемое клапаном 144, для впуска горячего сжатого воздуха в камеру, топливное инжекционное отверстие 145 для инжектирования топлива в камеру и выпускное отверстие 146 отходящего газа, регулируемое клапаном 147, для обеспечения вытеснения отходящих газов из камеры сгорания 138. Впускное отверстие 143 сжатого воздуха и выпускное отверстие 146 отходящего газа соединено с той же стороной теплообменника газ-воздух 148. The
Камера 149 адиабатического сжатия и камера изотермического сжатия 141 каждая имеет воздушное впускное отверстие 150, 151, регулируемое клапаном 152, 153 для обеспечения всасывания в каждую камеру 149, 141, и выпускное отверстие 154, 155 сжатого воздуха, регулируемое клапаном 156, 157, для обеспечения выпуска сжатого воздуха из каждой камеры. Камера изотермического сжатия 141 также имеет множество ижекционных отверстий 158 в виде сопел для распыления жидкости для инжектирования распыляемой жидкости в камеру. Распылительные сопла расположены таким образом, чтобы обеспечить равномерное распыление по всему объему. Выпускное отверстие 155 сжатого воздуха камеры изотермического сжатия соединено с влагоотделителем 159, который отделяет водяную пыль, попавшую в сжатый воздух. Влагоотделитель 159 соединен с инжекционным отверстием 158 для распыления жидкости через систему охлаждения 160 и инжекционный распылительный насос 161. Система охлаждения 160 охлаждает жидкость для распыления из влагоотделителя перед повторным использованием в распылении. Насос 161 обеспечивает непрерывную циркуляцию жидкости из влагоотделителя 159 в камеру изотермического сжатия. Предусмотрена коллекторная емкость 162, вмещающая резервную жидкость для возмещения потерь жидкости в контуре. Выпускное отверстие 154 сжатого воздуха в камере 149 адиабатического сжатия соединено со входом главной газовой турбины 163, которая приводит в действие генератор 164. Горячий сжатый воздух из компрессора расширяется в турбине 163 с получением механической энергии для генерирования электричества. Часть охлажденного сжатого воздуха из влагоотделителя направляется в теплообменник газ-воздух 148, в котором он подогревается теплом отходящих газов из камеры сгорания. Некоторая часть подогретого воздуха затем направляется в камеру сгорания 138 для сжигания. Однако обычно из отходящих газов получают больше тепла, чем необходимо для подогрева охлажденного сжатого воздуха, требующегося для сжигания. Для извлечения избыточного тепла компрессор сконструирован так, чтобы производить большее количество сжатого воздуха, чем реально требуется для запуска горения. Часть этого избыточного сжатого воздуха пропускается в теплообменник газ-воздух 148 для поглощения избыточного тепла отходящих газов и затем направляется во вторую газовую турбину 165, в которой он расширяется для производства полезной механической энергии. The
Температура отходящего из второй газовой турбины 165 воздуха значительно выше, чем температура окружающего воздуха, и тепло отходящего воздуха может быть извлечено посредством передачи тепла части охлажденного сжатого воздуха, выходящего из влагоотделителя 159, в теплообменник воздух-воздух 166. Подогретый сжатый воздух затем направляется в главную газовую турбину 163, в которой он расширяется вместе с горячим сжатым воздухом из камеры 149 адиабатического сжатия. The temperature of the exhaust air from the
Камера 143 адиабатического сжатия/расширения вмещает массу газа, например воздуха, который в процессе работы компрессора попеременно сжимается и расширяется. Газ действует как пружина, целью которой является преобразование кинетической энергии поршня в одном направлении в кинетическую энергию поршня в противоположном направлении. Газ обеспечивает средство, с помощью которого поршень возвращается в верхнюю точку его хода для завершения рабочего цикла компрессора. Следовательно, в этой камере не нужны газовые впускные и выпускные отверстия, регулируемые клапанами, которые открываются и запираются в течение обычного рабочего цикла компрессора. Однако средство для возмещения любого газа, вытекающего из камеры, необходимо. Поршень 167, содержащий твердый материал, имеет верхнюю, среднюю и нижнюю части и свободно колеблется линейно и вертикально. Верхняя часть 168 поршня соответствует по размеру диаметру верхнего отделения 139 и свободно двигается вверх и вниз между вертикальными оконечностями отделения в и из обеих камер, и камеры сгорания 138 и камеры 149 адиабатического сжатия. Нижняя часть 169 поршня соответствует по размеру диаметру нижнего отделения 142 и свободно двигается вверх и вниз между вертикальными оконечностями отделения в и из обеих камер, и камеры 143 адиабатического расширения/сжатия, и камеры изотермического сжатия 141. Верхняя и нижняя части 168, 169 поршня соединены вместе и вертикально разнесены друг от друга средней частью 170, которая включает вал, диаметр которого меньше, чем диаметр верхнего и нижнего отделений. В отверстии 171 предусмотрено скользящее уплотнение 172, которое уплотняет вал для предотвращения прохода воздуха через отверстие 171 между камерой 149 адиабатического сжатия и камерой изотермического сжатия 141. Скользящее уплотнение 172 сконструировано так, чтобы дать возможность валу свободно скользить в любом направлении через отверстие 171. Предусмотрены уплотнения 173, 174 между поршнем и стенками камер для предотвращения утечки газа из одной камеры в другую. The adiabatic compression /
В этом варианте, когда верхняя часть 168 поршня находится на самом высоком ее уровне в камере сгорания, свободный объем внутри камеры 149 адиабатического сжатия и камеры 143 адиабатического сжатия/расширения является максимальным, тогда как свободный кольцевой объем в камере изотермического сжатия 141 минимальным. Наоборот, когда верхняя часть 168 поршня находится на самом нижнем ее уровне, свободный объем обеих камер, и камеры сгорания, и камеры изотермического сжатия, является максимальным, и свободный объем в камере 149 адиабатического сжатия и в камере 143 адиабатического сжатия/расширения - минимальным. Следовательно, этот вариант процесса горения непосредственно запускает и двигает процесс адиабатического сжатия, индуцирование воздуха в камеру изотермического сжатия и адиабатическое сжатие газа в камере адиабатического сжатия/расширения. Адиабатическое расширение газа в камере 143 адиабатического расширения/сжатия приводит в действие процесс изотермического сжатия, индуцирование воздуха в камеру 149 адиабатического сжатия и выталкивание отходящего газа из камеры сгорания 138. In this embodiment, when the
Как и в любом описанном выше варианте, в котором желательно охлаждение стенок камер, в варианте, изображенном на фиг. 10, вокруг стенок камеры сгорания может быть расположен охлаждающий кожух, через который может циркулировать охлаждающая текучая среда для поглощения тепла от стенок камеры. Охлаждающая текучая среда может включать долю охлажденного сжатого газа, производимого в камере изотермического сжатия. В стенках камеры сгорания могут быть выполнены множество отверстий для обеспечения того, чтобы сжатый воздух (или другой газ) в конце концов проходил в камеру сгорания и расширялся с дымовыми газами. Однако даже после того, как охлаждающая среда поглотила тепло от стенок камеры сгорания, она еще достаточно холодна в сравнении с температурой дымовых газов. Поэтому введение относительно охлажденного газа в камеры сгорания может вызвать потери эффективности системы (например, благодаря относительно большому изменению энтропии). Таким образом, способ испарительного охлаждения не относится к числу наиболее эффективных способов отбора тепла от стенок камеры сгорания. As with any embodiment described above, in which cooling of the walls of the chambers is desired, in the embodiment shown in FIG. 10, a cooling jacket may be arranged around the walls of the combustion chamber through which cooling fluid can circulate to absorb heat from the walls of the chamber. The cooling fluid may include a fraction of the cooled compressed gas produced in the isothermal compression chamber. Many holes can be made in the walls of the combustion chamber to ensure that compressed air (or other gas) eventually passes into the combustion chamber and expands with the flue gases. However, even after the cooling medium has absorbed heat from the walls of the combustion chamber, it is still quite cold compared to the temperature of the flue gases. Therefore, the introduction of relatively cooled gas into the combustion chambers can cause a loss in system efficiency (for example, due to a relatively large change in entropy). Thus, the method of evaporative cooling is not among the most effective methods of heat removal from the walls of the combustion chamber.
Альтернативно охлаждающая текучая среда может циркулировать вокруг стенок камеры сгорания для поглощения тепла и затем может быть пропущена в другую часть системы, в которой поглощенное тепло может высвобождаться в части цикла, температура которого больше соответствует температуре нагретой охлаждающей текучей среды. Например, если охлаждающая текучая среда изотермически сжимается, можно заставить циркулировать вокруг стенок камеры сгорания воздух из камеры изотермического сжатия и часть сжатого воздуха, и затем направить нагретый сжатый воздух в воздушную турбину, температура на входе которой соответствует температуре нагретого сжатого воздуха. Alternatively, the cooling fluid may circulate around the walls of the combustion chamber to absorb heat, and then may be passed to another part of the system in which the absorbed heat can be released in a portion of the cycle whose temperature is more consistent with the temperature of the heated cooling fluid. For example, if the cooling fluid is isothermally compressed, air from the isothermal compression chamber and part of the compressed air can be circulated around the walls of the combustion chamber, and then the heated compressed air can be directed to an air turbine whose inlet temperature corresponds to the temperature of the heated compressed air.
Вариант, включающий этот способ отбора потерь от стенок камеры сгорания, изображен на фиг. 11. Вариант, изображенный на фиг. 11, во многих аспектах сходен с вариантом, изображенным на фиг. 10, и сходные элементы обозначены одинаковыми позициями. Согласно фиг. 11 верхнее отделение 175 окружено охлаждающим кожухом 176 для обеспечения охлаждения стенок камеры сгорания 179 и возможно камеры 180 адиабатического сжатия. Влагоотделитель 181 соединен с охлажденной стороной теплообменника газ-воздух 182 посредством магистрального трубопровода подачи охлажденного сжатого газа 183. Охлаждающий кожух 176 соединен с магистральным питающим трубопроводом 183 посредством питающего трубопровода охлаждающей среды 184. Соединение питающего трубопровода охлаждающий текучей среды 184 с охлаждающим кожухом выполнено вблизи нижнего конца верхнего отделения 175, где температура стенок камеры сгорания относительно холодная. Охлаждающий кожух 176 проходит до верха камеры сгорания и расположен так, что охлаждающий воздух может течь вокруг верха камеры сгорания, в которой расположены и впускной клапан 185 горячего сжатого газа и выпускной клапан 186 отходящего газа. Выпускное отверстие 187 горячего сжатого газа в камере 180 адиабатического сжатия соединено с входом газовой турбины 188 газовым питающим трубопроводом 189. Выпускное отверстие охлаждающей среды в охлаждающем кожухе 176 соединено с газовым питающим трубопроводом 189 посредством питающего трубопровода 190. Выходное отверстие охлаждающей среды охлаждающего кожуха расположено наверху камеры сгорания, где температура является наивысшей. Такое расположение выходного отверстия охлаждающей среды гарантирует, что сжатый воздух, выходящий из охлаждающего кожуха, поглотит достаточно тепла для того, чтобы температура сжатого воздуха соответствовала температуре горячего сжатого воздуха, выходящего из камеры 180 адиабатического сжатия. Вариант, изображенный на фиг. 11, сконструирован таким образом, что в действие приводится одна газовая турбина 188, исключая необходимость во второй газовой турбине и связанного с ней теплообменника, включенных в энергетическую установку, изображенную на фиг. 10. В варианте, изображенном на фиг. 11, охлажденный сжатый газ, используемый для отбора тепла отходящего выхлопного газа из теплообменника газ-воздух 182, проходит непосредственно на вход газовой турбины 188 через газовый питающий трубопровод 191. Этот аспект варианта изображенного на фиг. 11, уже описан для варианта, изображенного на фиг. 8. An embodiment including this method of selecting losses from the walls of the combustion chamber is depicted in FIG. 11. The embodiment of FIG. 11, in many aspects similar to the embodiment depicted in FIG. 10, and similar elements are denoted by the same reference numerals. According to FIG. 11, the
Вариант симметричного термокомпрессора, включающего вертикально разделенные камеры, изображен на фиг. 12, в соединении с энергетической установкой, сходной с установками, изображенными на фиг. 9 и 10. Согласно фиг. 12 компрессор включает U - образный трубопровод 192, частично заполненный жидкостью, образующей жидкий поршень 193. Ветви 194 и 195 трубопровода выполнены линейными и проходят вертикально вверх. Отделение 196, 197 выполнено примыкающим к верху каждой ветви 194, 195, верхняя часть которой служит камерой сгорания 198, 199 и нижняя часть которой служит в качестве камеры 200, 201 адиабатического сжатия. Нижнее отделение 202, 203 образовано в каждой ветви 194, 195 под каждым верхним отделением 196, 197. Нижние отделения служат камерами изотермического сжатия 204, 205. Камера адиабатического сжатия в каждой ветви расположена между камерой сгорания и камерой изотермического сжатия для снижения, настолько, насколько это возможно, температурного градиента по длине ветви и, следовательно, снижения до минимума теплопроводности от камеры сгорания к камере изотермического сжатия. Твердый поршень 206, 207, имеющий большую плотность, чем жидкий поршень 193, расположен в каждой ветви 194, 195 трубопровода 192 и включает три части: верхнюю, среднюю и нижнюю. Нижняя часть каждого поршня 206, 207 соответствует диаметру ветви 194, 195 трубопровода 192, и поддерживается под жидким поршнем 193 и свободно двигается вверх и вниз, в и из камеры изотермического сжатия 204, 205. Уплотнения 208 примыкают к нижнему краю поршней для предотвращения протечки между поршнем и стенками камеры. Верхняя часть 209, 210 твердого поршня 206 и 207 соответствует по размеру диаметру верхнего отделения 196, 197 и свободно двигается вертикально между верхней и нижней оконечностями верхнего отделения 196, 197. Верхняя и нижняя части твердого поршня 206, 207 соединены друг с другом и вертикально отделены друг от друга средней частью 211, 212 в форме вала, диаметр которой меньше, чем диаметр верхней и нижней частей. Средняя часть 211, 212 проходит из верхнего в нижнее отделение через отверстие 213, 214, выполненное в перегородке 215, 216, которая разделяет верхнее и нижнее отделения. Между отверстием 213, 214 и валом предусмотрено скользящее уплотнение 217, 218 для предотвращения протечки газа между камерами изотермического и адиабатического сжатия. An embodiment of a symmetric thermocompressor including vertically divided chambers is shown in FIG. 12, in conjunction with a power plant similar to that shown in FIG. 9 and 10. Referring to FIG. 12, the compressor includes a
Когда каждый твердый поршень находится на самом нижнем его уровне в соответствующей ветви трубопровода, свободный объем в камерах сгорания и изотермического сжатия полностью расширен и максимален. Одновременно свободный объем внутри камеры адиабатического сжатия минимален, верхняя часть поршня находится у самой нижней границы или предела ее перемещения в верхнем отделении. Наоборот, когда каждый твердый поршень находится на его самом верхнем уровне, свободный объем внутри камер сгорания и изотермического сжатия минимален, тогда как свободный объем внутри камеры адиабатического сжатия максимален, верхняя часть поршня находится у верхнего предела его перемещения в верхнем отделении. Каждая камера сгорания 198, 199 имеет впускное отверстие сжатого газа, регулируемое клапаном 219, 220, для введения подогретого сжатого воздуха или другого окисляющего газа в камеру; топливное инжекционное отверстие 221, 222 для инжектирования топлива в камеру и выпускное отверстие отходящего газа, регулируемое клапаном 223, 224 для вытеснения горячего отходящего газа из камеры сгорания. Каждая камера адиабатического сжатия 200, 201 имеет газовое впускное отверстие, регулируемое клапаном 225, 226, для обеспечения всасывания газа в камеру и выпускное отверстие сжатого газа, регулируемое клапаном 227, 228, для обеспечения вытягивания адиабатически сжатого газа из камеры. Каждая камера изотермического сжатия 204, 205 включает газовое впускное отверстие, регулируемое клапаном 229, 230, для обеспечения всасывания газа в камеру, выпускное отверстие сжатого газа, регулируемое клапаном 231, 232, для обеспечения вытягивания изотермически сжатого газа из камеры. Каждая камера изотермического сжатия также имеет множество отверстий 232 инжекционного распыления, расположенных по кольцевому объему для обеспечения равномерного распыления жидкости в каждой камере в процессе сжатия. When each solid piston is at its lowest level in the corresponding branch of the pipeline, the free volume in the combustion and isothermal compression chambers is fully expanded and maximum. At the same time, the free volume inside the adiabatic compression chamber is minimal, the upper part of the piston is at the lowest boundary or the limit of its movement in the upper compartment. On the contrary, when each solid piston is at its highest level, the free volume inside the combustion and isothermal compression chambers is minimal, while the free volume inside the adiabatic compression chamber is maximum, the upper part of the piston is at the upper limit of its movement in the upper compartment. Each
В рабочем цикле компрессора, изображенного на фиг. 12, процесс горения в одной ветви одновременно запускает процесс адиабатического сжатия в той же самой ветви и процесс изотермического сжатия в другой ветви. In the duty cycle of the compressor of FIG. 12, the combustion process in one branch simultaneously starts the adiabatic compression process in the same branch and the isothermal compression process in the other branch.
В альтернативных вариантах жидкие и твердые поршни могут быть заменены единственным твердым поршнем. В этом случае U-образный трубопровод, главной функцией которого является вмещение жидкости и преобразование нисходящего движения одной части поршня в восходящее движение другой части, и наоборот, не нужен. Поршень может двигаться линейно, и камеры сгорания могут быть расположены одна под другой, или обе камеры могут быть расположены в одной и той же горизонтальной плоскости с колеблющимся между ними твердым поршнем Аналогичным образом могут быть расположены и камеры сжатия. In alternative embodiments, liquid and solid pistons may be replaced with a single solid piston. In this case, a U-shaped pipeline, the main function of which is to move the fluid and convert the downward movement of one part of the piston into the upward movement of the other part, and vice versa, is not needed. The piston can move linearly, and the combustion chambers can be located one below the other, or both chambers can be located in the same horizontal plane with a solid piston oscillating between them. Compression chambers can be located in the same way.
В любом варианте газового компрессора, имеющего твердый поршень, существует возможность того, что поршень может перекрыть свой пробег и стать причиной повреждения одного из концов камеры в результате удара или толчка. Для предотвращения такой возможности могут быть предусмотрены датчики и регулирующие механизмы, которые приводят в действие клапаны для инжектирования газа в камеру. Кроме того, может быть желательным конструировать твердый поршень таким образом, чтобы можно было смягчить или умерить действие такого толчка. Например, конец или головка поршня может быть выполнена складным или телескопическим для того, чтобы энергия толчка поглощалась. Это может быть обеспечено выполнением конца поршня в виде скомкивающейся или съеживающейся зоны. Альтернативно конец поршня может быть выполнен телескопически складывающимся внутрь при ударе. Складной или убирающийся конец поршня должен быть легким настолько, насколько это возможно, с тем чтобы кинетическая энергия этой части была сведена к минимуму. In any embodiment of a gas compressor having a solid piston, there is a possibility that the piston may block its mileage and cause damage to one end of the chamber as a result of an impact or push. To prevent this possibility, sensors and control mechanisms may be provided that actuate valves for injecting gas into the chamber. In addition, it may be desirable to design a solid piston so that it can soften or moderate the effect of such a shock. For example, the end or piston head can be made folding or telescopic so that the shock energy is absorbed. This can be achieved by making the end of the piston in the form of a crumpled or shrinking zone. Alternatively, the end of the piston may be telescopically folding inward upon impact. The folding or retractable end of the piston should be as light as possible so that the kinetic energy of this part is minimized.
Во всех вариантах, изображенных на фиг. 8-12, тепло подается питаемому тепловой энергией компрессору за счет внутреннего сгорания топлива. Однако также могут использоваться и другие источники тепла, например ядерные, солнечные, химические и производственные процессы, и далее более подробно будут описаны варианты, использующие эти альтернативные источники. Для различения компрессоров, использующих внешние и внутренние источники тепла, далее они будут упоминаться как компрессоры с наружным обогревом и компрессоры внутреннего сгорания, соответственно. фиг. 8-12 иллюстрируют компрессоры внутреннего сгорания вместе с узлами контура, пригодного для генерирования электроэнергии, включающего по крайней мере одну воздушную турбину. Такие системы обозначаются как ICCAT (Компрессор внутреннего сгорания и воздушная турбина). In all embodiments depicted in FIG. 8-12, heat is supplied to the compressor supplied with thermal energy due to internal combustion of the fuel. However, other heat sources, such as nuclear, solar, chemical and industrial processes, can also be used, and options using these alternative sources will be described in more detail below. To distinguish between compressors using external and internal heat sources, hereinafter they will be referred to as compressors with external heating and compressors of internal combustion, respectively. FIG. 8-12 illustrate internal combustion compressors together with nodes of a circuit suitable for generating electricity including at least one air turbine. Such systems are referred to as ICCAT (Internal Combustion Compressor and Air Turbine).
Топливо для систем ICCAT может быть газообразным, жидким и твердым. В случае твердого топлива, например угля, необходимо либо газифицировать топливо, либо измельчить его до мелких частиц (т.н. пылевидное или порошкообразное топливо), как это делается на существующих углесжигающих силовых станциях. Другой альтернативой может быть наличие камеры сгорания с кипящим слоем, как в некоторых современных силовых станциях и электростанциях, или использование камер сгорания с колосниковыми решетками, как это делалось в прошлом. Для некоторых видов топлива необходимо предусмотреть средства для удаления частиц и двуокиси серы из отходящих газов и из самого компрессора. Для большинства видов топлива необходимы меры для контролирования эмиссии окислов азота или путем контролирования процессов горения, либо путем обработки отходящего газа. Fuel for ICCAT systems can be gaseous, liquid, and solid. In the case of solid fuels, such as coal, it is necessary either to gasify the fuel or grind it to fine particles (the so-called pulverized or powdery fuel), as is done at existing coal-burning power stations. Another alternative may be the presence of a fluidized-bed combustion chamber, as in some modern power plants and power plants, or the use of combustion chambers with grate-mounted grates, as was done in the past. For some fuels, it is necessary to provide means for removing particles and sulfur dioxide from the exhaust gases and from the compressor itself. For most fuels, measures are needed to control the emission of nitrogen oxides, either by controlling combustion processes or by treating off-gas.
Отходящий газ из камеры сгорания обычно содержит некоторое количество паров воды. Водяные пары производятся в самом процессе горения благодаря присутствию водорода в топливе. Количество производимых водяных паров зависит от сжигаемого топлива. Например, природный газ или метан (CH4) дают больше водяных паров, чем уголь.The flue gas from the combustion chamber usually contains a certain amount of water vapor. Water vapor is produced in the combustion process itself due to the presence of hydrogen in the fuel. The amount of water vapor produced depends on the fuel burned. For example, natural gas or methane (CH 4 ) produces more water vapor than coal.
На фиг. 13 схематично изображено устройство для конденсирования водяных паров из отходящего газа. Изображенное устройство может быть просто добавлено к высокотемпературному теплообменнику газ-воздух со стороны выпуска охлажденного отходящего газа, изображенного на любой из фиг. 8-12. Однако устройство также может использоваться в других системах, где желательно удалить воду из отходящего или другого газа. In FIG. 13 schematically shows a device for condensing water vapor from an exhaust gas. The illustrated device can simply be added to a high-temperature gas-air heat exchanger from the chilled exhaust gas outlet side shown in any of FIG. 8-12. However, the device can also be used in other systems where it is desirable to remove water from the exhaust or other gas.
Согласно фиг. 13 низкотемпературный теплообменник газ-газ 233 соединен с выпускной стороной отходящего газа высокотемпературного теплообменника газ-воздух 234, который служит для нагревания изотермически сжатого воздуха отходящим газом из камеры сгорания компрессора. Холодильник 235 соединен с теплообменником газ-газ 233 таким образом, что отходящий газ из теплообменника 233 проходит через холодильник 235 и возвращается в низкотемпературный теплообменник газ-газ 233. Для протягивания воздуха через холодильник для охлаждения отходящего газа предусмотрен вентилятор 236. Вентилятор может быть расположен перед или после холодильника по ходу процесса. According to FIG. 13, a low-temperature gas-
С целью иллюстрации работы устройства для извлечения воды допустим, что различные точки устройства имеют определенные температуры, хотя на практике эти температуры могут значительно отличаться от допускаемых здесь. Отходящий газ (выхлопной) из камеры сгорания проходит через высокотемпературный теплообменник газ-воздух 234, в котором охлаждается приблизительно до 60oC изотермически сжатым воздухом из камеры изотермического сжатия, имеющего температуру около 40oC. Отходящий выхлопной газ из теплообменника 234 пропускается через низкотемпературный теплообменник 233, в котором дополнительно охлаждается до примерно 35oC охлажденным отходящим газом, возвращающимся из холодильника 235. Затем отходящий газ направляется в холодильник, где он охлаждается до температуры около 25oC потоком атмосферного воздуха с начальной температурой около 15oC и затем возвращается в теплообменник газ-газ 233. Вода, сконденсировавшаяся из отходящего выхлопного газа в результате охлаждения его в теплообменнике газ-газ 233, удаляется перед тем, как отходящий газ пропускается в холодильник 235 и вода, сконденсировавшаяся в результате дополнительного охлаждения в холодильнике 235, удаляется после этого этапа и перед тем, как отходящий выхлопной газ возвращается в теплообменник газ-газ 233. Охлажденный отходящий выхлопной газ возвращается в теплообменник газ-газ 233 для того, чтобы вернуть некоторую часть отобранного тепла. Сухой отходящий выхлопной газ, температура которого возрастает в теплообменнике газ-газ примерно до 50oC, вытесняется затем в атмосферу. Подогревание отходящего выхлопного газа исключает образование неприглядного султана пара над вытяжной трубой и также увеличивает подъемную силу выхлопного отходящего газа, способствующую рассеянию его в атмосфере.To illustrate the operation of the device for extracting water, let us assume that the various points of the device have certain temperatures, although in practice these temperatures may differ significantly from those allowed here. The exhaust gas (exhaust) from the combustion chamber passes through a high-temperature gas-
Хотя холодильник 235, показанный на фиг. 13, использует для охлаждения дымовых газов воздух, также возможны и другие способы охлаждения, например водой из озера, реки, башенного холодильника или моря. Если топливом является природный газ, извлечение воды может осуществляться при относительно высокой температуре, поскольку дымовые газы, полученные при его сжигании, имеют точку росы около 60oC.Although the
На фиг. 14 схематично изображен один вариант компрессора с наружным обогревом. Компрессор 237 содержит камеру изотермического сжатия, производящую охлажденный сжатый газ, и камеру адиабатического сжатия, производящую горячий сжатый газ. В этом аспекте компрессор может быть сходен с компрессором с внутренней топкой, изображенным на фиг. 8-12. Однако в компрессоре с наружным обогревом камера сгорания заменена камерой расширения, в которую инжектируется без топлива очень горячий сжатый газ. Очень горячий сжатый газ расширяется и охлаждается без горения, сообщая кинетическую энергию поршню или другому средству накопления кинетической энергии. Горячий отходящий газ вытесняется из камеры расширения и подается в теплообменник газ-газ 238 для подогрева охлажденного сжатого газа, выпускаемого из камеры изотермического сжатия. Этот подогретый газ подается в технологический теплообменник 239, в котором газ нагревается до его конечной температуры теплом, генерируемым самим тепловым процессом. Очень горячий газ из технологического теплообменника 239 подается в камеру расширения компрессора с наружным обогревом для приведения в движение поршня. В этом варианте энергия извлекается из компрессора с наружным обогревом путем сжатия некоторого количества газа адиабатически и расширения этого газа в газовой турбине 240 для приведения в действие генератора электричества 241. In FIG. 14 schematically shows one embodiment of a compressor with external heating.
Если тепло для термокомпрессора обеспечивается посредством внешнего теплообменника, рабочий газ может циркулировать в замкнутом цикле. Преимуществом системы с замкнутым циклом является то, что давление рабочего газа может быть увеличено для обеспечения более высокой производительности для данного размера установки, а также в том, что для улучшения теплопереноса может быть выбран другой газ, а не воздух. If heat for the thermocompressor is provided by an external heat exchanger, the working gas can circulate in a closed cycle. An advantage of a closed-loop system is that the working gas pressure can be increased to provide higher performance for a given installation size, and also that a different gas can be selected to improve heat transfer, rather than air.
На фиг. 14 также изображена система с замкнутым циклом с необходимыми модификациями системы с открытым циклом, отмеченными пунктирной линией. Охлажденный отходящий газ, выпускаемый из теплообменника газ-газ, объединяется с охлажденным отходящим газом низкого давления из главной воздушной турбины 240, и этот газ вводится в камеры сжатия компрессора, часть этого газа сжимается адиабатически для приведения в действие главной газовой турбины 240, и часть его сжимается изотермически, подогревается в теплообменнике газ-газ 238, проходит в технологический теплообменник 239 для нагревания теплом от какого-нибудь внешнего теплового процесса и затем инжектируется как очень горячий газ в камеру расширения для приведения в действие компрессора. Теплоемкость отходящего газа из компрессора с наружным обогревом 237 такая же, как и теплоемкость впускного воздуха из камеры изотермического сжатия. Поэтому в отходящем газе компрессора нет избытка тепла в противоположность ситуации с компрессором с внутренней топкой. В этом случае не требуются вторая газовая турбина и второй теплообменник. Однако внешнее технологическое тепло можно получать в значительном температурном диапазоне и в этих обстоятельствах можно использовать две и более газовых турбин. Например, если внешний теплообменник является печью, сжигающей топливо, то в зависимости от температуры отходящего газа можно получить избыток тепла. На фиг. 15 изображен один вариант компрессора с наружным обогревом, в котором избыточное тепло отходящего газа из вынесенной топки преобразуется в полезную энергию. Силовая установка, изображенная на фиг. 15, включает печь 241, которая служит в качестве главного нагревателя для нагревания сжатого воздуха, приводящего в действие компрессор с наружным обогревом 242. Вентилятор 243 подает воздух в печь 241 через главный теплообменник газ-воздух 244. Теплообменник газ- воздух 244 подогревает впускаемый в печь 241 воздух с частью отходящего газа, выпущенного из печи. Силовая установка дополнительно включает вторую газовую турбину 245, приводящую в движение второй генератор 246, и второй теплообменник газ-воздух 247. Часть изотермически сжатого воздуха из компрессора подается во второй теплообменник газ-воздух 247, который подогревает этот воздух с частью отходящего газа из печи 241. Подогретый сжатый воздух затем подается в качестве впускного воздуха во вторую газовую турбину 245 для генерирования дополнительной энергии. Рабочая температура второй газовой турбины значительно выше, чем рабочая температура главной газовой турбины 248, в связи с чем отходящий воздух из второй газовой турбины 245 будет иметь значительное количество тепла. Второй теплообменник воздух-воздух 249 предусмотрен для извлечения этого тепла путем подогрева дополнительной части изотермически сжатого воздуха из компрессора с наружным обогревом 242, который затем добавляется к потоку адиабатически сжатого воздуха для приведения в действие главной газовой турбины 249. В зависимости от состава отходящего из печи газа могут быть дополнительно введены средства для очистки отходящего газа 250 перед выбрасыванием отходящего газа в атмосферу. Вторую газовую турбину можно использовать и в том случае, когда внешним источником тепла является несжигание топлива, а производственный процесс, потоки отработанного тепла или какой-нибудь другой источник тепла. Конкретное устройство будет зависеть от источника тепла и от того, как он согласован с контуром компрессора с наружным обогревом. In FIG. 14 also shows a closed-loop system with the necessary modifications to the open-loop system, indicated by a dashed line. The cooled exhaust gas discharged from the gas-gas heat exchanger combines with the cooled low pressure exhaust gas from the
Компрессор с наружным обогревом инжектированием горячей жидкости 16
На фиг. 16 изображен вариант компрессора с наружным обогревом, в котором тепло переносится и передается жидкостью лучше, чем газом во внешнем теплообменнике. Питаемый тепловой энергией компрессор имеет множество сходных элементов с компрессором внутреннего сгорания, описанном со ссылкой на фиг. 10. Поэтому описание этих элементов, включая твердый поршень, камеры адиабатического и изотермического сжатия, и нижнюю камеру отскакивания или отбрасывания вместе с системой извлечения воды, газовую турбину и генератор топочного компрессора равным образом относится к питаемому тепловой энергией компрессору, изображенному на фиг. 16. Основное отличие между этими компрессорами относится к функции верхней камеры и к способу, которым тепло передается в верхнюю камеру, что и будет описано ниже.Hot
In FIG. 16 depicts a compressor variant with external heating, in which heat is transferred and transferred by the liquid better than gas in an external heat exchanger. The heat-fed compressor has many similar elements to the internal combustion compressor described with reference to FIG. 10. Therefore, the description of these elements, including the solid piston, the adiabatic and isothermal compression chambers, and the lower bounce or drop chamber together with the water extraction system, the gas turbine, and the combustion compressor generator equally apply to the heat-powered compressor shown in FIG. 16. The main difference between these compressors relates to the function of the upper chamber and to the method by which heat is transferred to the upper chamber, which will be described below.
Верхняя камера 251 компрессора с наружным обогревом имеет впускное отверстие сжатого газа, регулируемое клапаном 252, выпускное отверстие отходящего газа, регулируемое клапаном 253 и отверстие 254 для распыления жидкости распылением. Впускное отверстие горячего сжатого газа соединено с выпускным отверстием сжатого газа в камере изотермического сжатия 255 через влагоотделитель 256 и теплообменник газ-газ 257. Отверстие для инжектирования жидкости распылением, расположенное наверху камеры 251 расширения, соединено с выпускным отверстием распыляемой жидкости влагоотделителя 258 через технологический теплообменник 259 и второй инжекционный насос 260 для распыления жидкости. The
Теперь опишем способ приведения в действие компрессора, начиная с момента, когда поршень 261 находится в верхней точке своего хода в камере 251 расширения. Когда поршень останавливается в точке его максимального подъема, газовый впускной клапан 252 открывается и подогретый сжатый газ вводится в камеру 251 расширения через газовое впускное отверстие. В то же самое время горячая жидкость из технологического теплообменника 262 инжектируется в камеру 251 расширения инжекционным распылительным насосом 260. Подогретый сжатый газ дополнительно подогревается распыляемой жидкостью и расширяется, двигая вниз жидкий поршень. Тепло передается от инжектированных капель газу, когда газ продолжает расширяться для того, чтобы температура газа поддерживалась во время всего процесса расширения. Когда поршень достигает нижней точки его хода в камере 251 расширения и реверсирует направление, выпускной клапан 253 отходящего газа открывается и отходящий газ низкого давления вместе с распыленной жидкостью вытесняется из камеры расширения через газовое выпускное отверстие и течет через влагоотделитель 258, в котором распыленная жидкость удаляется. Отходящий газ низкого давления затем течет через теплообменник газ-газ 257, в котором сжатый газ из камеры изотермического сжатия 255 подогревается перед введением в камеру 251 расширения. Распыленная жидкость, отделенная во влагоотделителе 258, возвращается в технологический теплообменник 259, в котором она подогревается перед повторным использованием в распылении. Now we describe a method of driving a compressor, starting from the moment when the
В системе с открытым циклом, в которой воздух является газом, отходящий воздух, выходящий из теплообменника газ-газ 257, вытесняется в атмосферу. В системе с замкнутым циклом газ, выходящий из теплообменника газ-газ 257, направляется в камеру изотермического сжатия 255 для сжатия. Таким образом газ может непрерывно рециркулироваться в замкнутом цикле. Кроме того, в системе с открытым циклом воздух из турбины 263 вытесняется, а в системе с замкнутым циклом газ направляется обратно в камеру адиабатического сжатия 264. В последнем случае газ, используемый для приведения в действие турбины 263, также непрерывно рециркулируется. Следовательно, компрессор с наружным обогревом может работать либо в открытом цикле, либо в замкнутом цикле, как показано пунктирной линией. Из фиг. 16 видно, что газ, который пропускается через камеру адиабатического сжатия и турбину, не смешивается с газом в остальной части системы. Поэтому можно иметь различные газы в этих двух контурах, и конечно, один контур может быть открытым циклом, тогда как другой является замкнутым циклом. In an open-loop system in which air is gas, the exhaust air leaving the gas-
Использование инжектируемой жидкости в качестве теплопередающей среды является выгодным, поскольку внешний теплообменник газ-газ 257 может быть более компактным и более эффективным. Другим преимуществом использования жидкости является то, что тепло может непрерывно подаваться инжектируемому газу весь период расширения, что улучшает термодинамическую эффективность. Использование жидкости в качестве теплопередающей среды ограничивает максимальные температуры источника тепла теми температурами, которые могут принять подходящие жидкости. Предпочтительнее используемая жидкость должна иметь приемлемые физические и химические свойства, быть нетоксичной, приемлемой для окружающей среды и относительно недорогой. The use of an injected liquid as a heat transfer medium is advantageous since an external gas-
Компрессор с наружным обогревом инжектированием горячей жидкости может быть пригодным для генерирования энергии от низкотемпературных источников тепла, как, например, солнечной энергии, геотермальной энергии или низкотемпературного отработанного тепла. В случае работы в замкнутом цикле может оказаться необходимым некоторое дополнительное охлаждение газа после того, как он покидает турбину, для поддержания постоянной температуры. A hot liquid injection heated compressor may be suitable for generating energy from low temperature heat sources, such as solar energy, geothermal energy, or low temperature waste heat. In the case of closed-loop operation, some additional cooling of the gas after it leaves the turbine may be necessary to maintain a constant temperature.
Преимущественно, питаемый тепловой энергией компрессор может работать, используя широкий спектр различных видов топлива, включая природный газ, легкие и тяжелые масла, уголь, биомассу или бытовые отходы. Далее будут описаны различные схемы для использования горючих видов топлива. Advantageously, a compressor powered by thermal energy can operate using a wide range of different fuels, including natural gas, light and heavy oils, coal, biomass, or household waste. Various schemes for using combustible fuels will be described below.
Природный газ и легкие масла имеют пригодную форму для прямого инжектирования и сжигания внутри нагретой камеры сгорания. Альтернативно, эти виды топлива могут сжигаться в камере сгорания, вынесенной, но закрепленной к нагретой камере. Обычно топливо может воспламеняться самопроизвольно в зависимости от температуры впускаемого воздуха и/или давления в камере, что, например, происходит в дизельных двигателях. Продукты сгорания, по существу, не содержат макрочастиц и содержат очень немного двуокиси серы, хотя в них присутствует определенное количество окислов азота (NOX). Эмиссия NOX может быть ограничена либо каталитическим, либо некаталитическим восстановлением аммиака. Известно множество схем для сжигания тяжелых масел, оримульсий или угля. Natural gas and light oils are suitable for direct injection and combustion inside a heated combustion chamber. Alternatively, these fuels can be burned in a combustion chamber that is remote but secured to a heated chamber. Typically, the fuel can ignite spontaneously depending on the temperature of the intake air and / or the pressure in the chamber, which, for example, occurs in diesel engines. The combustion products are essentially particulate free and contain very little sulfur dioxide, although a certain amount of nitrogen oxides (NOX) is present in them. NOX emission can be limited by either catalytic or non-catalytic reduction of ammonia. Many schemes are known for burning heavy oils, orimulsions, or coal.
Что касается системы ICCAT, то тяжелые масла и оримульсия могут быть измельчены и распылены в мелкие капельки путем нагревания, и затем инжектированы в камеру расширения с требуемым интервалом, и сожжены посредством внутреннего сгорания. Капельки могут воспламеняться при высокой температуре воздуха из теплообменника и быстро сгорать. Если необходимо, может использоваться система зажигания, которая, например, может включать инжектирование другого топлива для инициирования процесса горения. Уголь также можно инжектировать в камеру сгорания в виде тонкой пыли (пылевидное топливо), которая транспортируется в камеру сгорания по трубе в потоке воздуха или другой подходящей транспортной среды. Важно гарантировать отсутствие риска преждевременного взрыва угольной пыли в транспортирующей среде. Это может или не может вести к выбору другой среды, а не воздуха, для транспортирования угольной пыли. As for the ICCAT system, heavy oils and orimulsion can be crushed and sprayed into small droplets by heating, and then injected into the expansion chamber at the desired interval, and burned by internal combustion. Droplets can ignite at high air temperature from the heat exchanger and quickly burn out. If necessary, an ignition system may be used, which, for example, may include injecting another fuel to initiate a combustion process. Coal can also be injected into the combustion chamber in the form of fine dust (pulverized fuel), which is transported into the combustion chamber through a pipe in a stream of air or other suitable transport medium. It is important to ensure that there is no risk of premature explosion of coal dust in the conveying medium. This may or may not lead to the choice of a different medium, rather than air, for transporting coal dust.
В другом варианте тяжелое масло, оримульсия или уголь могут быть газифицированы, используя воздух или кислород в соответствующих газифицирующих установках. Жидкое топливо т.е. оримульсия или тяжелое масло, проще в обращении в процессе газификации, чем уголь, поскольку нет необходимости в мельницах для измельчения топлива или в соответствующей газообразной транспортирующей среде. In another embodiment, the heavy oil, orimulsion, or coal may be gasified using air or oxygen in suitable gasification plants. Liquid fuel i.e. an orimulsion or heavy oil is easier to handle during the gasification process than coal, since there is no need for mills for grinding fuel or an appropriate gaseous transport medium.
В другом варианте для получения горячих дымовых газов, поступающих в камеру расширения под контролем высокотемпературных клапанов, могут использоваться вынесенные топки под давлением для сжигания тяжелых масел, угля или газифицированного топлива. In another embodiment, to produce hot flue gases entering the expansion chamber under the control of high temperature valves, remote pressure furnaces can be used to burn heavy oils, coal or gasified fuels.
В системе EHCAT оримульсия, тяжелое масло или уголь могут сжигаться в главном нагревателе для нагревания рабочей среды для питаемого теплом компрессора. Главный нагреватель может включать негерметизированную печь, могущую сжигать топливо в подогретом атмосферном воздухе, и может дополнительно включать теплообменник, через который пропускается рабочая среда, которой может быть подогретый сжатый воздух из питаемого теплом компрессора. Подогретый сжатый воздух нагревается теплом печи и затем инжектируется как очень горячий воздух в камеру расширения для приведения в движение поршня Если топливо подвергается газификации, то сера, предпочтительно, должна быть удалена перед этапом сжигания. Удаление серы после газификации, но перед сжиганием является выгодным, поскольку объемы газа будут намного меньше. Также серу удобнее извлекать в элементарной форме, а не в форме гипса, это означает, что масса полученного продукта будет намного меньше. С другой стороны, если топливо негазифицировано, то отходящий газ процесса горения должен подвергаться обессериванию перед выпуском в атмосферу. Там, где это возможно, прямое сжигание топлива в камере сгорания питаемого теплом компрессора обычно предпочитают использованию выносной топки вне зависимости от того, газифицировано топливо или нет. Дымовые газы, производимые газифицированным топливом, обычно лучше, чем полученные от прямого сжигания твердого или тяжелого жидкого топлива. Однако выбор между этими двумя способами очень сильно зависит от относительной стоимости и приемлемости для окружающей среды. In the EHCAT system, an orimulsion, heavy oil or coal can be burned in the main heater to heat the medium for a heat-fed compressor. The main heater may include a non-pressurized furnace, which can burn fuel in heated atmospheric air, and may further include a heat exchanger through which a working medium is passed, which may be heated compressed air from a heat-fed compressor. The heated compressed air is heated by the heat of the furnace and then injected as very hot air into the expansion chamber to drive the piston. If the fuel is gasified, sulfur should preferably be removed before the combustion step. Removing sulfur after gasification, but before burning it is beneficial, because the volume of gas will be much less. It is also more convenient to extract sulfur in the elementary form, and not in the form of gypsum, which means that the mass of the resulting product will be much less. On the other hand, if the fuel is non-gasified, the exhaust gas from the combustion process must be desulfurized before being released to the atmosphere. Where possible, direct combustion of fuel in the combustion chamber of a heat-fed compressor is usually preferred to the use of an external firebox, regardless of whether the fuel is gasified or not. The flue gases produced by gasified fuels are usually better than those obtained from direct combustion of solid or heavy liquid fuels. However, the choice between these two methods is very dependent on relative cost and environmental acceptability.
Биомасса и бытовые отходы также могут использоваться в качестве топлива, если приготовлены в соответствующей пригодной форме. Хотя обычно нецелесообразно измельчать бытовые отходы и большинство видов биомасс до частиц субмиллиметрового размера, как это делается в случае пылевидного угля, биомасса может сжигаться в соответствующим образом сконструированных системах с внутренней топкой, если частицы достаточно малы для обеспечения значительной степени выгорания. Альтернативно, биомасса может быть газифицирована. Например, в одном из вариантов биомасса может быть газифицирована в выносном устройстве в неподвижном слое или в псевдоожиженном слое, где газификация может осуществляться как непрерывный процесс. Желательно максимизировать химическую энергию продукта газификации и минимизировать производство тепла на стадии газификации. Теплота газификации может быть передана посредством теплообменника изотермически сжатому газу и затем расширена для увеличения мощности на выходе системы. Газ должен сжигаться в системе ICCAT точно так же, как и при использовании в ней природного газа. Biomass and household waste can also be used as fuel if they are cooked in an appropriate, suitable form. Although it is usually not practical to grind household waste and most types of biomass to submillimeter particles, as is the case with pulverized coal, biomass can be burned in appropriately designed systems with an internal fire if the particles are small enough to provide a significant degree of burnout. Alternatively, biomass may be gasified. For example, in one embodiment, the biomass can be gasified in a portable device in a fixed bed or in a fluidized bed, where gasification can be carried out as a continuous process. It is desirable to maximize the chemical energy of the gasification product and minimize the heat production at the gasification stage. The heat of gasification can be transferred by means of a heat exchanger to isothermally compressed gas and then expanded to increase the output power of the system. Gas must be burned in the ICCAT system in the same way as when using natural gas in it.
Газовый термокомпрессор с газификацией
Как упоминалось выше, газифицируемое топливо, например уголь, тяжелые масла, оримульсия или биомассы, может быть привлекательно для использования в топочных компрессорах. На фиг. 17 изображен один из вариантов компрессора с внутренней топкой и газовая турбина для объединенного силового цикла с газификацией. Согласно фиг. 17 термокомпрессор вместе с системой извлечения распыляемости жидкости и системой охлаждения, описанными ранее со ссылкой на фиг. 10 и 11, имеет массивный двигающийся возвратно-поступательно в вертикальной плоскости твердый поршень.Gasification gas compressor
As mentioned above, gasified fuels, such as coal, heavy oils, orimulsion or biomass, may be attractive for use in combustion compressors. In FIG. 17 illustrates one embodiment of a compressor with an internal firebox and a gas turbine for a combined gasification power cycle. According to FIG. 17, the thermocompressor together with the liquid atomization recovery system and the cooling system described previously with reference to FIG. 10 and 11, has a massive solid piston moving reciprocating in a vertical plane.
Газифицирующая установка включает воздушный сепараторный блок 265, соединенный с выходом влагоотделителя 266 для приема части охлажденного сжатого воздуха, производимого топочным компрессором 267. Воздушный сепараторный блок производит и сжатый азот, и сжатый кислород. Воздушный сепараторный блок 235 подает сжатый кислород в газификатор 268, в котором кислород используется для превращения пылевидного угля (или другого топлива) в сырой топливный газ, который содержит среди других газов моноокись углерода и водород. Под газификатором 268 присоединен резервуар 269 для сбора шлака, получаемого при процессе газификации. Вокруг и газификатора 268, и коллекторного шлакового резервуара 269 расположен охлаждающий кожух 270 для обеспечения циркуляции охлаждающей среды вокруг стенок газификатора с тем, чтобы обеспечить возможность отвода тепла, генерируемого процессом газификации. В этом варианте сжатый (под давлением) азот, производимый в воздушном сепараторном блоке 265, служит в качестве охлаждающей среды и выпускное отверстие азота из воздушного сепараторного блока 265 соединено с нижней частью охлаждающего кожуха 270. Выходное отверстие горячего сжатого азота выполнено вблизи верха охлаждающего кожуха газификатора и соединено непосредственно со входом газовой турбины 271. Таким образом тепло от газификатора может отбираться в такой форме, которая может быть известным путем преобразована в полезную энергию. Выход сырого топливного газа газификатора 268 соединен с теплообменником газ-воздух 272, в котором сырые газы обрабатываются для удаления золы. Обработанный газ из зольного циклона 273 направляется в блок удаления серы 274 через теплообменник 275 сырой газ-очищенный газ, в котором сырой газ охлаждается перед его введением в блок удаления серы 274, при этом из блока удаления серы выходит очищенный газ. Очищенный топливный газ, выходящий из теплообменника 275 сырой газ-очищенный газ направляется в камеру сгорания топочного компрессора 267 через топливное инжекционное отверстие 276 для сжигания в камере сгорания 277. Часть изотермически сжатого воздуха, полученного в топочном компрессоре, может быть использована для дополнения сжатого азота для извлечения тепла из процесса газификации, если это необходимо. The gasification unit includes an
Предполагается, что эта схема газификации обеспечивает значительно более высокую производительность, чем современные конструкции в результате следующих факторов. Поскольку требуемый для воздушного сепараторного блока для сжигания и для охлаждения сжатый воздух сжат изотермически, требуется меньшая работа сжатия. Теплота газификации отводится таким образом, что она используется при более высоких температурах, чем обычно возможно в современных конструкциях единых газификационных силовых установок. Кроме того, использование газифицированного топлива в ICCAT камерах сгорания увеличивает эффективность преобразования очищенного топливного газа в электроэнергию. It is assumed that this gasification scheme provides significantly higher productivity than modern designs as a result of the following factors. Since the compressed air required for the air separator unit for combustion and cooling is isothermally compressed, less compression work is required. The heat of gasification is removed in such a way that it is used at higher temperatures than is usually possible in modern designs of unified gasification power plants. In addition, the use of gasified fuels in ICCAT combustion chambers increases the efficiency of converting purified fuel gas into electricity.
В альтернативном варианте газификационный цикл может выполняться без воздушной сепарации путем использования изотермически сжатого воздуха в газификационном процессе и для отвода тепла в теплообменник за газификатором 268 по ходу процесса. Однако преобразование топлива в топливный газ менее эффективно, если используется воздух, и весьма важно подогревать изотермически сжатый воздух перед введением его в газификатор. Alternatively, the gasification cycle can be performed without air separation by using isothermally compressed air in the gasification process and to remove heat to the heat exchanger after the
Основным преимуществом использования кислорода в газификационном процессе является то, что более высокие температуры делают возможным обеспечение более полного превращения углерода топлива в моноокись углерода. Более высокие температуры газификации могут также обеспечить более эффективное преобразование тепла в механическую энергию и электрическую энергию посредством процесса отвода тепла от газификатора в воздушную турбину. В другом варианте может быть полезным использование в процессе горения кислорода, а не воздуха. Это ограничит число NOX-образований до того количества, которое обусловлено азотом топлива. Для продуктов сгорания от сжигания угля в воздухе точка росы для конденсации воды составляет около 38oC, что обеспечивает очень малую возможность конденсации этой воды и извлечения любого скрытого тепла. В случае сжигания угля в кислороде точка росы составляет около 67oC, и имеется благоприятная возможность использовать скрытое тепло для подогрева некоторого количества сжатого азота из воздушного сепараторного блока, например, в воздушной турбине. Кроме того, в случае сжигания угля в кислороде с удалением таких загрязнений, как сера, со сконденсированной водой, продукты сгорания состоят почти полностью из моноокиси углерода. Если принять во внимание необходимость удаления двуокиси углерода из соображений безопасности для окружающей среды, то этот газ находится в приемлемом виде.The main advantage of using oxygen in the gasification process is that higher temperatures make it possible to provide a more complete conversion of carbon fuel to carbon monoxide. Higher gasification temperatures can also provide a more efficient conversion of heat into mechanical energy and electrical energy through the process of removing heat from the gasifier to an air turbine. In another embodiment, it may be useful to use oxygen rather than air in the combustion process. This will limit the number of NOX formations to the amount due to nitrogen in the fuel. For combustion products from burning coal in the air, the dew point for water condensation is about 38 o C, which provides very little possibility of condensation of this water and the extraction of any latent heat. In the case of burning coal in oxygen, the dew point is about 67 ° C., and there is a good opportunity to use latent heat to heat a certain amount of compressed nitrogen from an air separator, for example, in an air turbine. In addition, in the case of burning coal in oxygen with the removal of contaminants such as sulfur, with condensed water, the combustion products consist almost entirely of carbon monoxide. If we take into account the need to remove carbon dioxide for environmental reasons, this gas is in an acceptable form.
На фиг. 18 изображен вариант комбинированной установки генерирования и накопления энергии, которая способствует накоплению энергии либо в форме сжатого газа, либо в форме льда. В этом варианте сжатым газом является воздух, и компрессор является компрессором с внутренней топкой. In FIG. 18 shows an embodiment of a combined energy generation and storage facility that facilitates energy storage either in the form of compressed gas or in the form of ice. In this embodiment, the compressed gas is air, and the compressor is an internal combustion compressor.
Топочный компрессор 278 производит охлажденный сжатый воздух, по крайней мере часть которого подается в теплообменник газ-воздух 279, в котором он подогревается горячим отходящим газом из компрессора перед инжектированием в камеру сгорания. Энергия извлекается из компрессора адиабатически сжатым атмосферным воздухом и сжатым воздухом, расширяющимся в газовой турбине 280, приводящей в действие силовой генератор 281. Топочный компрессор 278 включает средство для регулирования взаимного соотношения газа, сжатого адиабатически и изотермически. Если топочный компрессор имеет вид, описанный выше со ссылкой на фиг. 10 или 11, количество сжатого адиабатически газа может регулироваться просто настройкой синхронизации выпускного клапана адиабатического воздуха. Если он запирается рано, то меньше воздуха идет в газовую турбину и большая доля имеющейся в наличии энергии может использоваться для изотермического сжатия. Для увеличения потока воздуха в газовую турбину может быть выполнена настройка реверса адиабатического выпускного клапана. Для поддержания одинакового такта поршня необходимо уменьшить массу газа в отбрасывающей камере, что может быть обеспечено относительно легко, например, путем введения в отбрасывающую камеру клапана, регулирующего высвобождение или впуск газа из или в камеру. The combustion compressor 278 produces cooled compressed air, at least a portion of which is supplied to a gas-
В течение периода низкого потребления, производится большая доля изотермически сжатого воздуха, чем необходимо для приведения в действие топочного компрессора, избыток холодного сжатого воздуха направляется в большую полость 282, в которой он накапливается. Затем в периоды высокого потребления большая часть энергии, имеющейся в наличии в топочном компрессоре 278, используется для адиабатического сжатия газа, приводящего в действие газовую турбину 280. Изотермически сжатый воздух, необходимый для сжигания, обеспечивается и топочным компрессором, и большой полостью 282. Установка генерирования и накопления энергии также включает накопительную емкость лед/вода 283 и рефрижераторную систему, которая охлаждает или замораживает накопленную воду. Как описано выше, тепло, переданное водяной пыли в процессе изотермического сжатия, обычно извлекается из компрессора посредством системы охлаждения. В периоды низкого потребления рефрижераторная система 284 охлаждает воду в тепловой накопительной емкости 283, предпочтительнее до температур ниже точки замерзания воды, так что образуется лед. Когда потребление энергии высокое, рефрижераторная система может быть отключена для максимального увеличения полезной выходной мощности, охлаждение водяной пыли обеспечивается частично за счет внешней системы охлаждения и частично за счет плавления накопленного льда. Максимальное потребление должно обычно быть днем, и если окружающие температуры высокие, лед может быть расплавлен для обеспечения холодной водой изотермического компрессора. Внешняя система охлаждения установки 285, которая должна отводить тепло при высокой окружающей температуре, может не использоваться или может быть использована для уменьшения производительности в это время. Привлекательность этой системы состоит в том, что накопление льда может осуществляться ночью, когда потребление энергии низкое и окружающие температуры также низкие. В этом случае компрессор может эксплуатироваться на полную мощность, избыток энергии может использоваться для замораживания воды и получения льда. Это дает двойное преимущество, поскольку не только накапливается энергия для высвобождения ее в период максимального потребления, но и общая тепловая эффективность системы может быть увеличена за счет снижения температуры холодной водяной пыли в период максимального потребления. During the period of low consumption, a greater proportion of isothermally compressed air is produced than is necessary to drive the combustion compressor, and excess cold compressed air is directed to the
Пунктирной линией на фиг. 18 показано, что отдельные компоненты установки накопления энергии или охлаждающей установки могут использоваться только часть времени. Способ накопления сжатого воздуха и способ накопления льда-воды не зависят друг от друга. Установка может включать либо одну систему накопления, либо обе. The dashed line in FIG. 18 shows that the individual components of an energy storage unit or cooling unit can only be used partly. The method of accumulation of compressed air and the method of accumulation of ice-water are independent of each other. An installation may include either one storage system, or both.
Признаки, которые описаны для конкретных вариантов, могут быть включены в другие варианты. Кроме того, принципы различных рабочих циклов, включающих различные способы приведения в действие газового компрессора, описанные для конкретных вариантов, могут применяться и для других вариантов. Специалистам понятны описанные модификации вариантов и их рабочие циклы. The features that are described for specific options may be included in other options. In addition, the principles of various duty cycles, including various ways of driving a gas compressor, described for specific options, can be applied to other options. Professionals understand the described modifications of the options and their work cycles.
Claims (16)
10.03.93 по пп.1, 10, 11, 15;
29.05.92 по пп.2 - 9, 16;
29.06.92 по пп.12 - 14.Priority on points:
03/10/93 according to claims 1, 10, 11, 15;
05/29/92 according to claims 2 - 9, 16;
06/29/92 according to paragraphs 12-14.
Applications Claiming Priority (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB929211405A GB9211405D0 (en) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | A compressor for supplying compressed gas |
GB9211405.7 | 1992-05-29 | ||
GB9213775.1 | 1992-06-29 | ||
GB929213775A GB9213775D0 (en) | 1992-05-29 | 1992-06-29 | A gas compressor |
GB9215404.6 | 1992-07-20 | ||
GB9304853.6 | 1993-03-10 | ||
GB939304853A GB9304853D0 (en) | 1992-05-29 | 1993-03-10 | A gas compressor |
PCT/GB1993/001137 WO1993024754A2 (en) | 1992-05-29 | 1993-05-28 | A gas compressor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94046430A RU94046430A (en) | 1996-10-20 |
RU2146012C1 true RU2146012C1 (en) | 2000-02-27 |
Family
ID=27266211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94046430/06A RU2146012C1 (en) | 1992-05-29 | 1993-05-28 | Gas turbine plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2146012C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517416C2 (en) * | 2008-03-28 | 2014-05-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Definition of gas turbine suction mass flow rate |
RU2672416C1 (en) * | 2018-03-12 | 2018-11-14 | Андрей Владиславович Курочкин | Hydrogen recovery plant (options) |
-
1993
- 1993-05-28 RU RU94046430/06A patent/RU2146012C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517416C2 (en) * | 2008-03-28 | 2014-05-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Definition of gas turbine suction mass flow rate |
US9466152B2 (en) | 2008-03-28 | 2016-10-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for determining the suction mass flow of a gas turbine |
RU2672416C1 (en) * | 2018-03-12 | 2018-11-14 | Андрей Владиславович Курочкин | Hydrogen recovery plant (options) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94046430A (en) | 1996-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5771693A (en) | Gas compressor | |
USRE37603E1 (en) | Gas compressor | |
GB2300673A (en) | A gas turbine plant | |
US5802840A (en) | Process for the low-pollutant conversion of fossil fuels into mechanical power | |
US5934076A (en) | Heat engine and heat pump | |
CA2371453C (en) | A thermodynamic apparatus | |
CN101828319B (en) | Installation and methods for storing and restoring electrical energy using a piston-type gas compression and expansion unit | |
CN109441574A (en) | Nearly zero carbon emission integral coal gasification cogeneration technique for peak regulation | |
US5544479A (en) | Dual brayton-cycle gas turbine power plant utilizing a circulating pressurized fluidized bed combustor | |
RU2146012C1 (en) | Gas turbine plant | |
CA2150359C (en) | A heat engine and heat pump | |
AU755167B2 (en) | A thermodynamic apparatus | |
WO2010024705A1 (en) | Self-contained power plant (variants) and a waste-heat recovery unit | |
ZA200109707B (en) | A thermodynamic apparatus. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040529 |