RU2160370C2 - Highly-efficient low power steam-and gas plant - Google Patents

Highly-efficient low power steam-and gas plant Download PDF

Info

Publication number
RU2160370C2
RU2160370C2 RU99105835A RU99105835A RU2160370C2 RU 2160370 C2 RU2160370 C2 RU 2160370C2 RU 99105835 A RU99105835 A RU 99105835A RU 99105835 A RU99105835 A RU 99105835A RU 2160370 C2 RU2160370 C2 RU 2160370C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
heat
turbine
exchange element
superheater
Prior art date
Application number
RU99105835A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.А. Балашов
П.А. Березинец
Ю.А. Радин
Original Assignee
Акционерное общество открытого типа "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество открытого типа "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт" filed Critical Акционерное общество открытого типа "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт"
Priority to RU99105835A priority Critical patent/RU2160370C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2160370C2 publication Critical patent/RU2160370C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: development of low-power steam-and-gas plants. SUBSTANCE: gas turbine of thin plant is high-speed turbine; shaft of this turbine is connected with generator shaft through reduction gear. Initial parameters of working medium (steam) for steam turbine whose shaft has limited rotational speed due limited strength of blades of last stage are retained on the condition of high efficiency of flow section. To this end, surface of steam superheater of waste-heat steam generator is selected on the condition of heating the steam with exhaust gases of turbine to maximum high temperature at transfer of excessive heat to gas turbine cycle for preheating the compressed air. Structurally it is realized through arrangement of heat-exchange element in after- compressor space of single-casing turbo-unit; this heat-exchange element is connected between outlet of steam superheater and inlet of steam turbine. EFFECT: enhanced efficiency of plant. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при разработке парогазовых бинарных энергетических установок малой мощности. The invention relates to heat engineering and can be used in the development of combined-cycle binary power plants of low power.

Как известно, термический КПД парогазовой установки (ПГУ) повышается с ростом начальных параметров рабочих тел входящих в ее состав газотурбинной установки (ГТУ) и паротурбинной установки (ПТУ), что приводит, однако, при неизменном массовом расходе к уменьшению внутреннего относительного КПД первых ступеней газовой и паровой турбин. Это объясняется тем, что при повышении начальных параметров (температуры и давления) плотность рабочих тел, несколько уменьшаясь с ростом температуры, существенно увеличивается с ростом давления, вызывая из условия поддержания заданной скорости потока в лопаточном канале необходимость уменьшения высоты рабочих лопаток. При этом вследствие уменьшения объемного расхода через лопаточный канал существенно возрастает влияние паразитных перетоков среды через зазор между рабочими лопатками и корпусом, что и вызывает снижение КПД. В особенности это характерно для паротурбинной части ПГУ, так как вследствие значительно более высокой теплоемкости воды по сравнению с рабочим телом газовой турбины, при утилизации приходящейся на паротурбинную часть цикла теплоты горячего источника генерируется относительно небольшое количество пара. As is known, the thermal efficiency of a combined cycle gas turbine unit (CCGT) increases with increasing initial parameters of the working fluid of the gas turbine unit (GTU) and steam turbine unit (PTU), which, however, at a constant mass flow rate, decreases the internal relative efficiency of the first stages of the gas and steam turbines. This is explained by the fact that with an increase in the initial parameters (temperature and pressure), the density of the working fluid, slightly decreasing with increasing temperature, increases significantly with increasing pressure, making it necessary to reduce the height of the working blades from the condition of maintaining a given flow rate in the scapular channel. In this case, due to a decrease in the volumetric flow through the scapular channel, the influence of parasitic flows of the medium through the gap between the working blades and the casing significantly increases, which causes a decrease in efficiency. This is especially true for the steam turbine part of the combined cycle power plant, since due to the significantly higher heat capacity of water compared with the working fluid of a gas turbine, a relatively small amount of steam is generated when utilizing the heat of the hot spring from the steam turbine part of the cycle.

Для уменьшения влияния перетоков обычно с ростом начальных параметров установки увеличивают высоту лопаток первых ступеней турбин за счет увеличения массового расхода рабочей среды через турбину, т.е. для повышения КПД увеличение начальных параметров сопровождается повышением единичной мощности установки. Для установок малой мощности (в интервале мощности моноблока ПГУ 40-100 МВт) возможность увеличить высоту лопаток газовой турбины достигается другим путем - увеличением угловой скорости вращения ротора с использованием редукторного привода электрогенератора. При этом поскольку мощность ступени турбины пропорциональна средней окружной скорости лопаточного венца рабочего колеса, равной произведению угловой скорости вращения ротора на средний радиус лопаточного венца, для сохранения мощности при увеличении угловой скорости вращения ротора требуется соответствующее уменьшение радиуса рабочего колеса (условие инвариантности треугольников скоростей турбинной ступени). При этом проходное сечение лопаточного венца для сохранения скорости движения рабочего тела в лопаточных каналах должно оставаться постоянным. Так как это проходное сечение равно произведению длины окружности среднего радиуса лопаточного венца на высоту лопатки, уменьшение радиуса рабочего колеса сопровождается увеличением высоты лопатки. To reduce the influence of overflows, usually with an increase in the initial installation parameters, the height of the blades of the first turbine stages is increased by increasing the mass flow rate of the working medium through the turbine, i.e. To increase the efficiency, an increase in the initial parameters is accompanied by an increase in the unit power of the installation. For low-power installations (in the power range of a CCGT monoblock 40-100 MW), the ability to increase the height of the gas turbine blades is achieved in another way - by increasing the angular speed of rotation of the rotor using a gear drive of the generator. Moreover, since the power of the turbine stage is proportional to the average peripheral speed of the impeller’s blade rim equal to the product of the rotor’s angular velocity and the blade’s average radius, in order to maintain power when the rotor’s angular velocity increases, a corresponding decrease in the impeller radius is required (the condition of the invariance of the velocity triangles of the turbine stage) . In this case, the passage section of the scapular crown to maintain the speed of movement of the working fluid in the scapular channels should remain constant. Since this cross section is equal to the product of the circumference of the average radius of the blade rim and the height of the blade, a decrease in the radius of the impeller is accompanied by an increase in the height of the blade.

Для паровой турбины такой прием не может быть использован, так как ее выходные ступени, находясь в условиях низкого давления, имеют предельно возможные высоты лопаток, что не позволяет увеличивать скорость вращения ротора по условиям прочности. Возможно, правда, выполнение высокооборотным цилиндра высокого давления паровой турбины с установкой его на одном валу с высокооборотной газовой турбиной, но в этом случае в пусковых режимах при временном отсутствии пара паровая турбина будет перегреваться из-за вентиляционного трения. Для понижения потерь с уходящими из утилизационного парогенератора газами в него следует подавать воду с минимальной температурой без регенеративного парового подогрева и генерировать пар в различных по его давлению гидравлических контурах. Таким образом, для ПГУ малой мощности повышение общего КПД установки может быть достигнуто в основном за счет резервов ее газотурбинной части. Таким резервом является регенерация теплоты выхлопных газов в количестве, соизмеримом с неиспользуемыми затратами на промперегрев пара и на его начальный перегрев до стандартного уровня 540-565oC. Однако применение традиционных схем регенерации для современных высокотемпературных ГТУ нарушает прямоточность их газовоздушного тракта и осложняется возросшим уровнем температуры выхлопных газов и давления воздуха. При величине давления 2,0 МПа и более обеспечить герметичность и ремонтопригодность наиболее компактного пластинчатого регенератора проблематично, а его гидравлическое сопротивление заметно возрастает после непродолжительной работы ПГУ на жидком (резервном) топливе.For a steam turbine, this technique cannot be used, since its output stages, being under low pressure, have the maximum possible blade heights, which does not allow increasing the rotor speed according to the strength conditions. It is possible, however, that a high-speed high-pressure cylinder of a steam turbine is installed with it installed on the same shaft as a high-speed gas turbine, but in this case, in starting conditions with a temporary absence of steam, the steam turbine will overheat due to ventilation friction. To reduce losses with gases leaving the recovery steam generator, water should be supplied to it with a minimum temperature without regenerative steam heating and steam should be generated in hydraulic circuits of different pressures. Thus, for low-power CCGT, an increase in the overall efficiency of the installation can be achieved mainly due to the reserves of its gas-turbine part. Such a reserve is the regeneration of the heat of exhaust gases in an amount commensurate with the unused costs of industrial superheating of the steam and its initial overheating to the standard level of 540-565 o C. However, the use of traditional regeneration schemes for modern high-temperature gas turbines violates the directness of their gas-air path and is complicated by the increased temperature level exhaust gases and air pressure. With a pressure value of 2.0 MPa or more, it is problematic to ensure the tightness and maintainability of the most compact plate-type regenerator, and its hydraulic resistance increases noticeably after a short-term operation of the CCGT unit on liquid (reserve) fuel.

Известна ПГУ, содержащая компрессор для сжатия циклового воздуха, камеру сгорания, газовую турбину, подключенный к ее выхлопу утилизационный парогенератор с пароперегревателем острого пара, паровую турбину и электрогенератор, а также поверхностный теплообменный элемент для регенеративного подогрева сжатого циклового воздуха с помощью циклового пара в качестве промежуточного теплоносителя [1]. Использование пара в качестве промежуточного теплоносителя позволяет исключить загрязнение и коррозию регенератора, а перепад давлений теплообменивающихся сред снизить. Согласно этому изобретению пар из отбора части высокого давления паровой турбины передает теплоту воздуху, сжатому в компрессоре ГТУ с промежуточным охлаждением. Относительно невысокая температура воздуха на выходе из компрессора позволяет осуществлять регенеративный нагрев воздуха главным образом в процессе конденсации пара, что повышает эффективность теплообмена. A CCGT unit is known, which contains a compressor for compressing cyclic air, a combustion chamber, a gas turbine, a recovery steam generator with a hot steam superheater, a steam turbine and an electric generator connected to its exhaust, and a surface heat exchange element for regenerative heating of compressed cyclic air using cyclic steam as an intermediate coolant [1]. The use of steam as an intermediate coolant eliminates the pollution and corrosion of the regenerator, and reduces the pressure drop of the heat-exchanging media. According to this invention, the steam from the selection of the high pressure part of the steam turbine transfers heat to the air compressed in the gas turbine compressor with intermediate cooling. The relatively low air temperature at the compressor outlet allows regenerative heating of the air mainly during the condensation of steam, which increases the efficiency of heat transfer.

Однако такая термодинамически эффективная возможность для бинарной (со сжиганием топлива только в камере сгорания ГТУ) ПГУ малой мощности исключается по ряду причин: во-первых, из-за нецелесообразности промежуточного охлаждения воздуха, вследствие которого уменьшается длина лопаток компрессора; во-вторых, температура воздуха на выходе из компрессора современных ГТУ простого цикла уже превышает критическую для водяного пара (373oC), и его фазовый переход невозможен. Поэтому паром с температурой промежуточного отбора высокого давления паровой турбины в процессе регенерации нельзя передать достаточного количества теплоты, в особенности учитывая понижение из условий выбора высоты лопаток уровня оптимальных параметров (давления и температуры) острого пара в бинарной ПГУ малой мощности. И наконец, рассматриваемая схема регенерации обычно реализуется с помощью теплообменного аппарата, идентичного конденсатору паровой турбины. В условиях современной энергетической ГТУ гравитационно ориентированный по движению пара теплообменник с учетом того, что внутри труб в качестве охлаждающей среды пропускается не вода, как в конденсаторе, а воздух, оказывается недостаточно эффективным из-за громоздкости и значительных аэродинамических потерь.However, such a thermodynamically effective possibility for a low-power CCGT unit (with fuel burning only in the GTU combustion chamber) is excluded for a number of reasons: firstly, because of the inadvisability of intermediate air cooling, due to which the length of the compressor blades decreases; secondly, the air temperature at the outlet of the compressor of modern gas turbines simple cycle already exceeds the critical for water vapor (373 o C), and its phase transition is impossible. Therefore, steam with an intermediate high-pressure intermediate pressure temperature of a steam turbine cannot regenerate a sufficient amount of heat during regeneration, especially considering the lower optimal parameters (pressure and temperature) of sharp steam in a low-power binary CCGT from the conditions of choosing the blade height. And finally, the considered regeneration scheme is usually implemented using a heat exchanger identical to the steam turbine condenser. Under the conditions of modern energy gas turbine engines, a heat exchanger gravitationally oriented along the movement of steam, taking into account the fact that not water is passed as cooling medium inside the pipes, as in a condenser, but air, is not efficient enough due to cumbersomeness and significant aerodynamic losses.

В ПГУ согласно [1] (не бинарного типа) предусмотрен специальный контур с использованием в качестве промежуточного теплоносителя жидкого металла. Этот контур предназначен главным образом для передачи в цикл тепла сжигаемого в утилизационном парогенераторе дополнительного твердого топлива, продукты сгорания которого не могут быть направлены непосредственно в проточную часть газовой турбины. Использование такого контура в качестве только регенеративного нецелесообразно из-за значительной металлоемкости и высокой стоимости и взрывоопасности жидкометаллического теплоносителя (натрия). In CCGT according to [1] (non-binary type), a special circuit is provided using liquid metal as an intermediate coolant. This circuit is mainly intended for transferring to the cycle of heat the additional solid fuel burned in the recovery steam generator, the combustion products of which cannot be sent directly to the flow part of the gas turbine. The use of such a circuit as only regenerative is impractical due to the significant metal consumption and the high cost and explosiveness of the liquid metal coolant (sodium).

Задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение коэффициента полезного действия бинарной ПГУ малой мощности путем повышения эффективности регенерации тепла в газотурбинную часть термодинамического цикла парогазовой установки. The problem to which the invention is directed is to increase the efficiency of a binary CCGT of low power by increasing the efficiency of heat recovery in the gas turbine part of the thermodynamic cycle of a combined cycle plant.

Для решения указанной задачи в парогазовой силовой установке, содержащей компрессор для сжатия циклового воздуха, камеру сгорания, газовую турбину, подключенный к ее выхлопу утилизационный парогенератор с пароперегревателем острого пара, паровую турбину и электрогенератор, а также поверхностный теплообменный элемент для регенеративного подогрева сжатого циклового воздуха с помощью циклового пара в качестве промежуточного теплоносителя, согласно изобретению вал газовой турбины присоединен к валу электрогенератора через понижающий редуктор, теплообменный элемент по промежуточному теплоносителю подключен в рассечку между выходом пароперегревателя острого пара и входом в паровую турбину, а поверхность пароперегревателя острого пара выбрана из условия обеспечения минимально возможного температурного напора между выхлопными газами на входе в парогенератор и паром на выходе из указанного пароперегревателя. To solve this problem, in a combined cycle gas turbine unit containing a compressor for compressing cyclic air, a combustion chamber, a gas turbine, a recovery steam generator with a hot steam superheater, a steam turbine and an electric generator, as well as a surface heat-exchange element for regenerative heating of compressed cyclic air with using cyclic steam as an intermediate heat carrier, according to the invention, the gas turbine shaft is connected to the generator shaft through a reduction a reducer, a heat exchange element through an intermediate coolant is connected into the cut between the outlet of the hot steam superheater and the inlet of the steam turbine, and the surface of the hot steam superheater is selected to ensure the lowest possible temperature head between the exhaust gases at the inlet of the steam generator and the steam at the outlet of the specified superheater.

Компрессор, камера сгорания и газовая турбина могут быть объединены в однокорпусный турбоблок, а теплообменный элемент установлен внутри общего корпуса. A compressor, a combustion chamber, and a gas turbine can be combined into a single-case turboblock, and a heat-exchange element is installed inside a common housing.

Для потребителя тепловой энергии, имеющего теплоиспользующую систему, к тракту промежуточного теплоносителя на участке до теплообменного элемента может быть подключен трубопровод с запорно-регулирующей арматурой, соединенный с теплоиспользующей системой. For a heat energy consumer having a heat-using system, a pipeline with shut-off and control valves connected to a heat-using system can be connected to the intermediate heat transfer path in the area up to the heat-exchange element.

Для потребителя, имеющего резервный источник технологического пара, к тракту промежуточного теплоносителя на участке между теплообменным элементом и паровой турбиной может быть подключен трубопровод с запорно-регулирующей арматурой, соединенной с резервным источником технологического пара. For a consumer having a backup source of process steam, a pipeline with shut-off and control valves connected to a backup source of process steam can be connected to the intermediate heat transfer path in the area between the heat exchange element and the steam turbine.

На фиг. 1 изображена тепловая схема ПГУ согласно изобретению; на фиг. 2 - часть однокорпусного турбоблока ГТУ в месте размещения теплообменного элемента. In FIG. 1 shows a thermal diagram of a CCGT unit according to the invention; in FIG. 2 - part of a single-turbo turbo-unit GTU at the location of the heat exchange element.

ПГУ содержит компрессор 1 для сжатия циклового воздуха, камеру сгорания 2, газовую турбину 3, подключенный к ее выхлопу с помощью газохода 4 утилизационный парогенератор 5 с общей экономайзерной поверхностью 6 и тремя испарительно-пароперегревательными поверхностями 7, 8, 9 соответственно низкого, среднего и высокого давления (острого пара). Кроме того, ПГУ содержит паровую турбину 10, а также поверхностный теплообменный элемент 11 для регенеративного подогрева сжатого циклового воздуха выхлопными газами с помощью циклового пара в качестве промежуточного теплоносителя. Теплообменный элемент 11 по промежуточному теплоносителю подключен трактом 12 в рассечку между выходом пароперегревателя 9 острого пара и входом в паровую турбину 10, а поверхность пароперегревателя острого пара выбрана из условия обеспечения минимально возможного температурного напора между выхлопными газами на входе в парогенератор и паром на выходе из пароперегревателя (3-50)oC.The CCGT unit contains a compressor 1 for compressing cyclic air, a combustion chamber 2, a gas turbine 3 connected to its exhaust using a gas duct 4, a waste steam generator 5 with a common economizer surface 6 and three evaporation and steam overheating surfaces 7, 8, 9, respectively, low, medium and high pressure (sharp steam). In addition, the CCGT unit contains a steam turbine 10, as well as a surface heat exchange element 11 for regenerative heating of compressed cyclic air with exhaust gases using cyclic steam as an intermediate coolant. The heat exchange element 11 through the intermediate heat carrier is connected by a cut line 12 between the outlet of the superheater 9 of the hot steam and the inlet of the steam turbine 10, and the surface of the superheater of the hot steam is selected from the condition of ensuring the lowest possible temperature pressure between the exhaust gases at the inlet of the steam generator and the steam at the outlet of the superheater (3-50) o C.

Компрессор 1, камера сгорания 2 и газовая турбина 3 объединены в однокорпусный турбоблок 13, а теплообменный элемент 11 установлен внутри общего корпуса (фиг. 2) в закомпрессорном объеме 14 перед камерой сгорания 2. The compressor 1, the combustion chamber 2 and the gas turbine 3 are combined into a single-casing turbo block 13, and the heat exchange element 11 is installed inside the common housing (Fig. 2) in the compressor volume 14 in front of the combustion chamber 2.

Вал электрогенератора 15 соединен с валом паровой турбины 10 с помощью расцепной муфты 16, а с валом турбоблока 13, имеющим повышенную частоту вращения (5-6 тыс. об/мин), - с помощью редуктора 17. The shaft of the electric generator 15 is connected to the shaft of the steam turbine 10 using a split clutch 16, and with the shaft of the turboblock 13 having an increased rotation frequency (5-6 thousand rpm), using a gearbox 17.

В состав ПГУ входят также конденсатор 18 пара и установленные на линиях 19, 20 соответственно подачи конденсата и нагретой в общей экономайзерной поверхности 6 воды конденсатный насос 21 и питательные насосы 22, 23 соответственно среднего и высокого давления. К тракту 12 (фиг. 1) промежуточного теплоносителя может быть подключен трубопровод 24 с запорно-регулирующей арматурой 25, соединенный с теплоиспользующей системой - подогревателем сетевой воды (на чертеже не показан), что позволяет осуществлять отбор высокотемпературного теплоносителя при возникновении пиковых теплофикационных нагрузок дополнительно к теплофикационным отборам (на чертеже не показаны) паровой турбины 10. The CCGT also includes a steam condenser 18 and condensate pump 21 and feed pumps 22, 23 of medium and high pressure, respectively, installed on the supply lines of condensate and heated in a common economizer water surface 6, respectively. To the path 12 (Fig. 1) of the intermediate heat carrier, a pipeline 24 with shut-off and control valves 25 connected to a heat-using system - a network water heater (not shown) can be connected, which allows the selection of a high-temperature coolant in the event of peak heating loads in addition to heat recovery (not shown) steam turbine 10.

Для потребителя, имеющего резервный источник пара (на чертеже не показан), может быть подключен трубопровод 26 с запорно-регулирующей арматурой 27, соединяющий упомянутый источник с трактом промежуточного теплоносителя 12 на снабженном запорным органом 28 участке после теплообменного элемента 11. For a consumer having a backup steam source (not shown in the drawing), a pipe 26 with shut-off and control valves 27 can be connected connecting the mentioned source with the intermediate coolant path 12 in the area provided with the shut-off element 28 after the heat exchange element 11.

Работа бинарной энергетической ПГУ малой мощности согласно изобретению осуществляется следующим образом. При пуске установки по основной схеме до выработки достаточного для работы паровой турбины количества пара вал паровой турбины 10 отсоединяется от вала электрогенератора 15 с помощью расцепной муфты 16. После включения камеры сгорания 2 газы из газовой турбины 3 поступают в парогенератор 5. Питательная вода предварительно нагревается в общей экономайзерной поверхности 6, после чего поступает в испарительно-пароперегревательные поверхности 7, 8, 9 низкого, среднего и высокого давления (острого пара), из которых направляется в соответствующие отсеки паровой турбины 10. При этом в испарительно-пароперегревательной поверхности 9 пар нагревается до температуры, максимально приближенной к температуре горючих газов на выхлопе газовой турбины 3 (на современном уровне - порядка 600oC), а избыточное тепло по отношению к необходимому для подогрева острого пара перед паровой турбиной 10 используется для регенеративного подогрева сжатого воздуха с помощью теплообменного элемента 11. Из последнего пар направляется в паровую турбину 10, осуществляя ее разворот до номинальной частоты вращения 50 Гц электрогенератора 15. Затем вал электрогенератора и паровой турбины соединяются муфтой 16. Если соединить оба вала до включения в работу камеры сгорания 2, то пуск установки можно осуществить с помощью паровой турбины 10, направляя в нее пар от резервного источника по трубопроводу 26 с открытой арматурой 27 и закрытой 28. После включения камеры сгорания 2 работа ПГУ осуществляется с постепенным замещением подачи пара от резервного источника подачей пара из парогенератора 5, что потребует постепенного открытия арматуры 28 и закрытия - 27. Возможность резервной схемы пуска ПГУ повышает ее эксплуатационную надежность и готовность.The operation of the binary power CCGT low power according to the invention is as follows. When starting up the installation according to the basic scheme, before generating enough steam for operation of the steam turbine, the shaft of the steam turbine 10 is disconnected from the shaft of the electric generator 15 by means of a clutch 16. After turning on the combustion chamber 2, gases from the gas turbine 3 enter the steam generator 5. The feed water is preheated in total economizer surface 6, after which it enters the vapor-superheater surfaces 7, 8, 9 of low, medium and high pressure (sharp steam), from which it is sent to the corresponding tseki of a steam turbine 10. In this case, in the vapor-superheating surface 9, the steam is heated to a temperature as close as possible to the temperature of the combustible gases at the exhaust of the gas turbine 3 (at the present level, about 600 o C), and the excess heat relative to that necessary for heating the steam in front of the steam turbine 10 is used for regenerative heating of the compressed air with the help of the heat exchange element 11. From the last steam is sent to the steam turbine 10, turning it to the rated speed 50 Hz of the electric generator 15. Then the shaft of the electric generator and the steam turbine are connected by a clutch 16. If you connect both shafts before turning on the combustion chamber 2, the installation can be started using the steam turbine 10, directing steam from the backup source through pipeline 26 with open fittings 27 and closed 28. After turning on the combustion chamber 2, the CCGT unit is operated with the gradual replacement of the steam supply from the backup source with the steam supply from the steam generator 5, which will require the gradual opening of the valve 28 and closing - 27. Possible spine backup PSU start circuit increases its operational reliability and availability.

Благодаря высокой скорости пара, пропускаемого внутри теплообменного элемента 11, повышению минимального температурного напора между промежуточным теплоносителем и воздухом, а также возможности применения оребрения с внешней (воздушной) стороны он имеет значительно более высокий коэффициент теплопередачи по сравнению с традиционным газовоздушным регенератором. Это позволяет сделать теплообменный элемент 11 достаточно компактным для размещения в закомпрессорном объеме 14 однокорпусного турбоблока 13. В результате КПД ГТУ с учетом аэродинамических потерь можно повысить на (4,5-5,0)%, а общий КПД ПГУ с учетом уменьшения (вследствие применения регенерации) мощности паровой части ПГУ - на (1,5-2,0)%, что на (3,0-3,5)% снизит удельный расход топлива. Due to the high speed of steam transmitted inside the heat exchange element 11, the increase in the minimum temperature difference between the intermediate heat carrier and air, as well as the possibility of using fins from the outside (air) side, it has a significantly higher heat transfer coefficient compared to a traditional gas-air regenerator. This allows you to make the heat exchange element 11 compact enough to accommodate in the compressor volume 14 of the single-body turbo block 13. As a result, the efficiency of a gas turbine unit taking into account aerodynamic losses can be increased by (4.5-5.0)%, and the total efficiency of a CCGT unit taking into account a decrease (due to application regeneration) of the power of the steam unit of CCPP - by (1.5-2.0)%, which will decrease specific fuel consumption by (3.0-3.5)%.

Источник информации
1. Патент СССР N 1521284, F 01 K 23/10, 1989.Sourse of information
1. USSR patent N 1521284, F 01 K 23/10, 1989.

Claims (4)

1. Парогазовая силовая установка, содержащая компрессор для сжатия циклового воздуха, камеру сгорания, газовую турбину, подключенный к ее выхлопу утилизационный парогенератор с пароперегревателем острого пара, паровую турбину и электрогенератор, а также поверхностный теплообменный элемент для регенеративного подогрева сжатого циклового воздуха с помощью циклового пара в качестве промежуточного теплоносителя, отличающаяся тем, что вал газовой турбины присоединен к валу электрогенератора через понижающий редуктор, теплообменный элемент по промежуточному теплоносителю подключен в рассечку между выходом пароперегревателя острого пара и входом в паровую турбину, а поверхность пароперегревателя острого пара выбрана из условия обеспечения минимально возможного температурного напора между выхлопными газами на входе в парогенератор и паром на выходе из указанного пароперегревателя. 1. Combined-cycle power plant containing a compressor for compressing cyclic air, a combustion chamber, a gas turbine, a recovery steam generator with a hot steam superheater, a steam turbine and an electric generator connected to its exhaust, and a surface heat-exchange element for regenerative heating of compressed cyclic air using cyclic steam as an intermediate heat transfer medium, characterized in that the gas turbine shaft is connected to the electric generator shaft through a reduction gear, a heat exchange element An intermediate heat transfer agent is connected into the cut between the outlet of the hot steam superheater and the inlet of the steam turbine, and the surface of the hot steam superheater is selected to ensure the lowest possible temperature difference between the exhaust gases at the inlet of the steam generator and the steam at the outlet of the specified superheater. 2. Парогазовая силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что компрессор, камера сгорания и газовая турбина объединены в однокорпусный турбоблок, а теплообменный элемент установлен внутри общего корпуса. 2. Combined-cycle power plant according to claim 1, characterized in that the compressor, the combustion chamber and the gas turbine are combined into a single-body turboblock, and the heat exchange element is installed inside a common housing. 3. Парогазовая установка по пп.1 и 2 для потребителя тепловой энергии, имеющего теплоиспользующую систему, отличающаяся тем, что к тракту промежуточного теплоносителя на участке до теплообменного элемента подключен трубопровод с запорно-регулирующей арматурой, соединенный с теплоиспользующей системой. 3. Combined-cycle plant according to claims 1 and 2 for a heat energy consumer having a heat-utilizing system, characterized in that a pipeline with shut-off and control valves connected to a heat-utilizing system is connected to the path of the intermediate heat transfer medium in the area up to the heat-exchange element. 4. Парогазовая установка по пп.1 и 2 для потребителя, имеющего резервный источник технологического пара, отличающаяся тем, что к тракту промежуточного теплоносителя на участке между теплообменным элементом и паровой турбиной подключен трубопровод с запорно-регулирующей арматурой, соединенный с резервным источником технологического пара. 4. Combined-cycle plant according to claims 1 and 2 for a consumer having a backup source of process steam, characterized in that a pipeline with shut-off and control valves connected to a backup source of process steam is connected to the intermediate coolant path in the area between the heat exchange element and the steam turbine.
RU99105835A 1999-03-19 1999-03-19 Highly-efficient low power steam-and gas plant RU2160370C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99105835A RU2160370C2 (en) 1999-03-19 1999-03-19 Highly-efficient low power steam-and gas plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99105835A RU2160370C2 (en) 1999-03-19 1999-03-19 Highly-efficient low power steam-and gas plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2160370C2 true RU2160370C2 (en) 2000-12-10

Family

ID=20217496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99105835A RU2160370C2 (en) 1999-03-19 1999-03-19 Highly-efficient low power steam-and gas plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2160370C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8393153B2 (en) 2006-03-31 2013-03-12 Klaus Wolter Method, device, and system for converting energy
RU2540210C2 (en) * 2009-11-27 2015-02-10 Нуово Пиньоне С.п.А. Gas turbine operation control method based on temperature of exhaust gas and gas turbine
RU2549743C1 (en) * 2014-01-31 2015-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Cogeneration gas-turbine plant
RU2559208C1 (en) * 2011-06-28 2015-08-10 Сименс Акциенгезелльшафт Auxiliary steam generator as additional means of regulation of frequency or means of primary and/or secondary regulation in steam power plant
RU190611U1 (en) * 2019-03-21 2019-07-04 Акционерное общество "Интер РАО-Электрогенерация" MANAGEMENT DEVICE OF NUTRITIONAL PUMPS WITH HYDRUMEPS FOR STEAM AND GAS VESSELS
RU2700320C2 (en) * 2018-03-12 2019-09-16 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" Thermal vapor installation with a steam turbine drive of a compressor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PCT/WO 95/09300 A, 06.04.1995. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8393153B2 (en) 2006-03-31 2013-03-12 Klaus Wolter Method, device, and system for converting energy
RU2540210C2 (en) * 2009-11-27 2015-02-10 Нуово Пиньоне С.п.А. Gas turbine operation control method based on temperature of exhaust gas and gas turbine
RU2559208C1 (en) * 2011-06-28 2015-08-10 Сименс Акциенгезелльшафт Auxiliary steam generator as additional means of regulation of frequency or means of primary and/or secondary regulation in steam power plant
RU2549743C1 (en) * 2014-01-31 2015-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Cogeneration gas-turbine plant
RU2700320C2 (en) * 2018-03-12 2019-09-16 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" Thermal vapor installation with a steam turbine drive of a compressor
RU190611U1 (en) * 2019-03-21 2019-07-04 Акционерное общество "Интер РАО-Электрогенерация" MANAGEMENT DEVICE OF NUTRITIONAL PUMPS WITH HYDRUMEPS FOR STEAM AND GAS VESSELS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2147195B1 (en) Integrated engine generator rankine cycle power system
US5634340A (en) Compressed gas energy storage system with cooling capability
JP3681434B2 (en) Cogeneration system and combined cycle power generation system
RU2498090C2 (en) Systems to cool component of steam pipe
JPH0339166B2 (en)
EA015281B1 (en) Gas turbine plant
CN102322300A (en) The turbo-expander that is used for the power generation systems
JP2001214759A (en) Gas turbine combined cycle
EP3458688B1 (en) Cogenerative organic rankine cycle system
JP7014661B2 (en) Boiler plant and its operation method
RU2160370C2 (en) Highly-efficient low power steam-and gas plant
US5839269A (en) Method of operating a combined gas and power steam plant
SU1309918A3 (en) Installation for recovering low-potential heat from compressor station out of compression cycle
EP0980495A1 (en) An improved heat exchanger for operating with a combustion turbine in either a simple cycle or a combined cycle
JP2023160930A (en) Gas turbine, control method therefor, and combined cycle plant
CN103306751A (en) Novel co-generation turbine
KR102047437B1 (en) Power plant sysyem combined with gas turbine
JP2880938B2 (en) Hydrogen combustion gas turbine plant
JPH11117712A (en) Gas turbine combined plant
US6820423B1 (en) Method for improving power plant thermal efficiency
RU58613U1 (en) COMBINED STEAM-GAS UNIT WITH PARALLEL OPERATION DIAGRAM
JP2987127B2 (en) Combined power generation system using waste as fuel
RU2420664C2 (en) Multi-mode heat extraction plant
RU2166102C2 (en) Combined-cycle cogeneration process and combined- cycle plant implementing it
CN219826984U (en) Gas-steam combined cycle system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080320