RU2230921C2 - Method of operation and steam-gas plant of power station operating on combination fuel (solid and gaseous or liquid fuel) - Google Patents

Method of operation and steam-gas plant of power station operating on combination fuel (solid and gaseous or liquid fuel) Download PDF

Info

Publication number
RU2230921C2
RU2230921C2 RU2001132885/06A RU2001132885A RU2230921C2 RU 2230921 C2 RU2230921 C2 RU 2230921C2 RU 2001132885/06 A RU2001132885/06 A RU 2001132885/06A RU 2001132885 A RU2001132885 A RU 2001132885A RU 2230921 C2 RU2230921 C2 RU 2230921C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
gas
circuit
condensate
recovery boiler
Prior art date
Application number
RU2001132885/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001132885A (en
Inventor
Александр Николаевич Уварычев (UA)
Александр Николаевич Уварычев
Евгений Николаевич Уварычев (UA)
Евгений Николаевич Уварычев
Николай Александрович Дикий (UA)
Николай Александрович Дикий
Original Assignee
Александр Николаевич Уварычев
Евгений Николаевич Уварычев
Николай Александрович Дикий
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
Priority to UA2001031679 priority Critical
Priority to UA2001031680A priority patent/UA64812C2/en
Priority to UA2001031680 priority
Application filed by Александр Николаевич Уварычев, Евгений Николаевич Уварычев, Николай Александрович Дикий filed Critical Александр Николаевич Уварычев
Publication of RU2001132885A publication Critical patent/RU2001132885A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2230921C2 publication Critical patent/RU2230921C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Abstract

FIELD: steam-gas turbines; steam gas electric power stations.
SUBSTANCE: proposed method of operation of steam-gas electric power station operating on combination fuel includes combustion of solid fuel with formation of superheated vapor, mixing of combustion products with steam, expansion of gas-steam mixture with conversion of its potential energy into mechanical energy with simultaneous conversion of the latter into electric energy, recovery of exhaust gas heat, condensing of moisture and compression. Steam obtained owing to recovered heat of exhaust gases is connected with steam of steam circuit before mixing with combustion products. Steam-gas plant contains steam circuit and gas-steam circuit. Gas-steam circuit includes waste heat recovery boiler, heat exchanger for preliminary heating of condensate and condenser, condensate cooling unit and topping-up compressor connected by shaft with gas-turbine engine or steam turbine. Steam-gas plant is furnished with steam bleeding unit connected by its input simultaneously to steam extractions of waste heat recovery boiler and intermediate steam superheater of steam generator and by its output to combustion chamber of gas-steam turbine engine. Heat exchanger for preliminary superheating of condensate is connected by its water input through deaerator to condenser output and by its output, to feed pump of steam generator or intermediate heater.
EFFECT: improved efficiency of electric power station.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области парогазотурбостроения, в частности к парогазовым электростанциям.The invention relates to the field of steam and gas turbine construction, in particular to combined cycle power plants.

В качестве аналога принят способ работы парогазовой электростанции на комбинированном органическом топливе (твердое + газообразное или жидкое), включающий процессы сжатия воздуха, сжигания в нем газообразного или жидкого топлива, преобразования в механическую работу потенциальной энергии полученных продуктов сгорания при их расширении, сжигании в их потоке твердого топлива и генерацию пара, преобразования его потенциальной энергии в механическую работу при расширении с промежуточным перегревом, конденсацию водяного пара и смешение продуктов сгорания с атмосферным воздухом (см. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. - М.: Энергия, 1976, 447 с.)The method of operation of a combined cycle organic fuel (solid + gaseous or liquid) combined gas and liquid processes, compression of gaseous or liquid fuels in it, transformation of the potential energy of the resulting combustion products into mechanical work during their expansion, burning in their stream, was adopted as an analogue solid fuel and steam generation, converting its potential energy into mechanical work during expansion with intermediate overheating, water vapor condensation and mixing Recreatives Products of combustion with atmospheric air (see VYRyzhkin Thermal power stations -.. M .: Energia, 1976, 447 pp.)

Известный способ обладает недостатком, заключающимся в том, что температура (тепловой потенциал) генерируемого пара низкая (около 600°С). Вследствие этого доля тепловой энергии пара, превращаемая в работу, незначительна.The known method has the disadvantage that the temperature (thermal potential) of the generated steam is low (about 600 ° C). As a result, the fraction of thermal energy of the steam converted into work is negligible.

В качестве прототипа принят способ работы комбинированной энергетической установки, включающий сжатие воздуха в компрессоре с последующей подачей с топливом в камеру сгорания газовой турбины и в камеру сгорания парогазовой турбины с вторичной зоной, расширение в турбинах продуктов сгорания топлива с последующим охлаждением в котлах-утилизаторах, дополнительное охлаждение продуктов сгорания парогазовой турбины с конденсацией водяных паров, подачу конденсата в котлы-утилизаторы с дальнейшим его нагревом, испарением и отделением пара в сепараторах и перегревом пара и смешение перегретого пара с воздухом, подаваемым в камеру сгорания парогазовой турбины, а часть воды из сепараторов вводят в тепломассо-обменике в контакт с отбираемым после компрессора сжатым воздухом с частичным испарением и охлаждением воды и с нагреванием паровоздушной смеси, причем последнюю дополнительно нагревают теплом продуктов сгорания перед охлаждением их в котлах-утилизаторах и подают в камеру сгорания парогазовой турбины, а охлажденую воду смешивают с конденсатом (см. SU 1830421 А1, кл. F 01 К 21/04, 30.07.93, Бюл. 28).As a prototype, a method of operating a combined power plant was adopted, which includes compressing air in a compressor followed by supplying fuel to a combustion chamber of a gas turbine and into a combustion chamber of a combined cycle gas turbine with a secondary zone, expanding the products of fuel combustion in the turbines, followed by cooling in waste heat boilers, additional cooling of the products of combustion of a combined cycle gas turbine with condensation of water vapor, condensate supply to waste heat boilers with its further heating, evaporation and steam separation in separators and steam overheating and mixing of superheated steam with air supplied to the combustion chamber of a combined cycle gas turbine, and part of the water from the separators is introduced into heat and mass exchange into contact with compressed air taken after the compressor with partial evaporation and cooling of the water and with heating of the vapor-air mixture, the latter is additionally heated with heat of the combustion products before cooling them in waste heat boilers and fed into the combustion chamber of a combined cycle gas turbine, and chilled water is mixed with condensate (see SU 1830421 A1, class F 01 K 21/04, 07/30/93, Bull. 28).

В качестве прототипа принята парогазовая установка, включающая компрессор, камеру сгорания с газовой турбиной и камеру сгорания с парогазовой турбиной, которая связанна валом с потребителем работы, и последовательно расположенные после турбин по направлению движения отработавших газов котлы-утилизаторы, которые своими входами по воде связаны с конденсатором, который по парогазовой смеси связан с выходом котла-утилизатора парогазовой турбины. Между парогазовой турбиной и ее котлом-утилизатором установлен нагреватель паровоздушной смеси, который связан с тепломассобмеником, в котором из горячей воды, отбираемой из барабанов-сепараторов котлов-утилизаторов, получают паровоздушную смесь в потоке воздуха, отбираемого за компрессором.As a prototype, a combined-cycle plant including a compressor, a combustion chamber with a gas turbine, and a combustion chamber with a combined-cycle turbine, which is connected by a shaft to the consumer of work, and recovery boilers located in series after the turbines in the direction of the exhaust gas movement, which are connected with a condenser, which is connected with the gas-vapor mixture to the outlet of the recovery boiler of a gas-vapor turbine. A steam-air mixture heater is installed between the steam-gas turbine and its recovery boiler, which is connected to a heat and mass exchanger, in which steam-air mixture is obtained from hot water taken from the drum-separators of the recovery boilers in a stream of air taken after the compressor.

Камера сгорания парогазовой турбины связанна трубопроводами с нагревателем паровоздушной смеси и по пару с котлами-утилизаторами (см. SU 1830421 А1, кл. F 01 К 21/04, 30.07.93, Бюл. 28).The combustion chamber of a combined cycle gas turbine is connected by pipelines to a steam-air mixture heater and in pairs to waste heat boilers (see SU 1830421 A1, class F 01 K 21/04, 07/30/93, Bul. 28).

Известный способ обладает недостатком, заключающимся в том, что он не может использовать в качестве топлива каменный и бурый уголь.The known method has the disadvantage that it cannot use coal and brown coal as fuel.

В изобретении решается задача создания способа работы парогазовой электростанции на комбинированном топливе (твердом с газообразным или жидким).The invention solves the problem of creating a method of operating a combined cycle power plant using combined fuel (solid with gaseous or liquid).

Поставленная задача решается тем, что в способе работы парогазовой электростанции на комбинированном топливе, включающим процессы сжигания топлива с образованием перегретого пара, частичного расширения перегретого пара с преобразованием его потенциальной энергии в кинетическую, а кинетической в механическую с одновременным преобразованием ее в электрическую с дальнейшей подачей пара после расширения на промежуточный перегрев в паровом контуре, и включающий процессы сжатия воздуха, сжигания в нем топлива в камере сгорания, осуществления смешения в камере сгорания полученных продуктов сгорания с водяным паром, расширения газопаровой смеси и утилизации теплоты отработавших газов в котле-утилизаторе в газопаровом контуре, согласно изобретению в камере сгорания осуществляют сжигание газового или жидкого топлива, утилизацию теплоты отработавших газов после котла-утилизатора производят с получением конденсата и дожиманием отработавших газов, причем водяной пар, подаваемый в камеру сгорания, получают предварительным объединением пара газопарового контура, образованным в результате нагрева конденсата в котле-утилизаторе, и пара парового контура после промежуточного перегрева полученного из предварительно нагретого теплотой отработавших газов конденсата газопарового контура в результате сжигания твердого топлива, при этом при расширении газопаровой смеси осуществляют преобразование ее потенциальной энергии в кинетическую, а кинетической энергии в механическую с одновременным преобразованием последней в электрическую, при этом пар парового контура пред промежуточным перегревом расширяют до давления, которое превышает давление в камере сгорания на 3-4 бара.The problem is solved in that in the method of operation of a combined cycle gas-fired power plant, including the combustion of fuel with the formation of superheated steam, partial expansion of superheated steam with the conversion of its potential energy into kinetic and kinetic into mechanical with its simultaneous conversion into electric with further steam supply after expansion to an intermediate superheat in the steam circuit, and including the processes of air compression, burning fuel in it in the combustion chamber, mixing in the combustion chamber of the obtained combustion products with water vapor, expanding the gas-vapor mixture and utilizing the heat of the exhaust gases in the recovery boiler in the gas-vapor circuit, according to the invention, gas or liquid fuel is burned in the combustion chamber, the heat of the exhaust gases after the recovery boiler is recovered from the production of condensate and the compression of exhaust gases, moreover, the steam supplied to the combustion chamber is obtained by preliminary combining the steam of the gas-vapor circuit, forming as a result of heating the condensate in the recovery boiler, and the steam of the steam circuit after intermediate overheating of the gas-vapor circuit condensate obtained from the preheated exhaust gas heat as a result of burning solid fuel, while expanding the gas-vapor mixture, its potential energy is converted into kinetic and kinetic energy into mechanical with simultaneous conversion of the latter to electrical, while the steam of the steam circuit before intermediate overheating is expanded to pressure that exceeds the pressure in the combustion chamber by 3-4 bar.

Поставленная задача решается тем, что парогазовая установка (электростанция), содержащая паровой контур, состоящий из соединенных парогенератора, паровой турбины, связанной валом с преобразователем механической энергии в электрическую, и промежуточного перегревателя пара, системы регенеративных подогревателей, питательного насоса, и газопаровой контур, состоящий из газопаротурбинного двигателя, включающего последовательно расположенные компрессор, камеру сгорания с подводом пара и турбину, и последовательно расположенный по движению отработавших газов котел-утилизатор, согласно изобретению газопаровой контур дополнительно снабжен последовательно расположенными по движению отработавших газов после котла-утилизатора теплообменником предварительного подогрева конденсата, конденсатором и дожимным компрессором, сообщенным своим выходом с атмосферой и связанным валом с газопаротурбинным двигателем, соединенным валом с преобразователем механической энергии в электрическую, или паровой турбиной, конденсатор своим выходом по воде через деаэратор подключен к входу котла-утилизатора и одновременно своим выходом и входом по воде подключен соответственно к входу и выходу узла охлаждения конденсата, а парогазовая установка дополнительно снабжена узлом сбора пара, который своими входами подключен одновременно к выходам по пару котла-утилизатора и промежуточного подогревателя пара парогенератора и своим выходом к камере сгорания газопаротурбинного двигателя, а теплообменник предварительного подогрева конденсата подключен своим входом по воде через деаэратор к выходу конденсатора, а своим выходом через питательный насос и систему регенеративных подогревателей к парогенератору.The problem is solved in that a gas-vapor installation (power plant) containing a steam circuit, consisting of a coupled steam generator, a steam turbine connected by a shaft to a converter of mechanical energy into electrical energy, and an intermediate steam superheater, a system of regenerative heaters, a feed pump, and a gas-steam circuit, consisting from a gas-turbine engine, including a sequentially located compressor, a combustion chamber with a steam supply and a turbine, and sequentially located on the move In accordance with the invention, the gas-steam circuit is additionally equipped with successively arranged condensate preheater heat exchanger, a condenser and a booster compressor in communication with the atmosphere and a coupled shaft with a gas-steam turbine connected by a shaft to a mechanical converter energy into an electric, or steam turbine, capacitor is connected to the input through a deaerator through its water outlet two of the recovery boiler and at the same time its output and input through water is connected respectively to the input and output of the condensate cooling unit, and the combined cycle plant is additionally equipped with a steam collection unit, which is connected simultaneously with its outputs to the steam exits of the recovery boiler and the intermediate steam heater of the steam generator and its an outlet to the combustion chamber of a gas-turbine engine, and the condensate preheater is connected by its inlet through the water through a deaerator to the outlet of the condenser, and by its outlet m through the feed pump and the system of regenerative heaters to the steam generator.

Новая совокупность существенных признаков отсутствует в известных технических решениях и позволяет получить следующие преимущества:A new set of essential features is absent in the known technical solutions and allows to obtain the following advantages:

- значительно увеличивает температурный потенциал пара, получаемого за счет тепловой энергии твердого топлива и тем самым существенно (почти в 2 раза) увеличивает его работу, что значительно повышает термодинамическую эффективность энергетической установки;- significantly increases the temperature potential of steam obtained due to the thermal energy of solid fuel and thereby significantly (almost 2 times) increases its work, which significantly increases the thermodynamic efficiency of the power plant;

- обеспечивает значительное (примерно в два раза) снижение вредных выбросов в окружающую среду;- provides a significant (approximately two-fold) reduction in harmful emissions into the environment;

- существенно снижает габариты, массу и стоимость киловатта установленной мощности энергетической установки.- significantly reduces the size, weight and cost of a kilowatt of installed capacity of a power plant.

Все перечисленные преимущества направлены на повышение эффективности производства и снижение себестоимости электрической энергии.All these advantages are aimed at increasing production efficiency and reducing the cost of electric energy.

На чертеже изображена тепловая схема парогазовой установки, реализующая предложенный способ.The drawing shows a thermal diagram of a combined cycle plant that implements the proposed method.

Парогазовая установка состоит из двух контуров парового и газопарового. Паровой контур включает парогенератор 1, паровую турбину 2, которая связана валом с преобразователем 3 механической энергии в электрическую (электрогенератор), промежуточный перегреватель пара 4, систему регенеративных водоподогревателей 5 и питательный насос 6. Газопаровой контур включает газопаротурбинный двигатель 7 с последовательно расположенными компрессором 8, камерой сгорания 9 и турбиной 10 и последовательно расположенные по движению отработавших газов котел утилизатор 11, теплообменник предварительного подогрева конденсата 12, конденсатор 13 и дожимной компрессор 14, который своим выходом сообщен с атмосферой и связан с газопаротурбинным двигателем 7 или паровой турбиной 2. Газопаротурбинный двигатель 7 соединен валом с преобразователем 15 механической энергию в электрическую. Конденсатор 13 своим выходом по воде через деаэратор (на чертеже не показан) подключен к входу котла утилизатора 11 и одновременно своими выходом и входом по воде подключен соответственно к входу и выходу узла 16 охлаждения конденсата. Парогазовая установка дополнительно снабжена узлом сбора пара 17, который своими входами подключен одновременно к выходам по пару котла-утилизатора 11 и промежуточного перегревателя пара 4 парогенератора, а теплообменник предварительного подогрева конденсата 12 подключен своим входом по воде через деаэратор к входу конденсатора 13, а своим выходом через питательный насос 6 и в систему регенеративных подогревателей 5 к парогенератору 1.Combined-cycle plant consists of two circuits of steam and gas-steam. The steam circuit includes a steam generator 1, a steam turbine 2, which is connected by a shaft with a mechanical energy to electric energy converter 3 (electric generator), an intermediate steam superheater 4, a system of regenerative water heaters 5 and a feed pump 6. The gas-steam circuit includes a gas-turbine engine 7 with sequentially arranged compressor 8, the combustion chamber 9 and the turbine 10 and successively disposed by the movement of the exhaust gases, the boiler utilizer 11, the condensate preheater 12, the absorber 13 and the booster compressor 14, which is connected to the atmosphere by its output and is connected to a gas-steam turbine engine 7 or a steam turbine 2. The gas-steam turbine engine 7 is connected by a shaft to a mechanical energy to electric energy converter 15. The condenser 13 is connected to the input of the waste heat boiler 11 through its water outlet through a deaerator (not shown in the drawing) and is simultaneously connected to the input and output of the condensate cooling unit 16 by its output and water inlet. The combined-cycle plant is additionally equipped with a steam collecting unit 17, which is connected simultaneously with its inputs to the steam exits of the recovery boiler 11 and the steam intermediate heater 4 of the steam generator, and the condensate preheater 12 is connected via its water inlet through the deaerator to the condenser 13 inlet, and its output through the feed pump 6 and into the system of regenerative heaters 5 to the steam generator 1.

Способ осуществляется парогазовой установкой следующим образом. Предварительно подогретый в теплообменнике 12 и системе регенеративных подогревателей 5 конденсат подают питательным насосом 6 в парогенератор 1, где его испаряют, а полученный пар перегревают и направляют в паровую турбину 2, где частично расширяют до давления, которое превышает давление в камере сгорания 9 газопаротурбинного двигателя 7 на 3-4 бара, преобразуя при этом часть потенциальной энергии пара в кинетическую, а кинетическую энергию в механическую, которую одновременно преобразуют в электрогенераторе 3 в электрическую. После турбины 2 пар направляют в пароперегреватель 4 парогенератора 1 для промежуточного перегрева за счет теплоты твердого топлива. Одновременно с этим воздух через компрессор 8 газопаротурбинного двигателя 7 подают в камеру сгорания 9, куда направляют газовое или жидкое топливо и сжигают. Образовавшиеся при этом продукты сгорания смешивают в камере сгорания 9 с водяным паром, подаваемым из узла сбора пара 17. Причем часть пара подают в первичную зону камеры сгорания (зону горения) для подавления окислов азота и поэтому он называется экологическим паром. Полученную в камере сгорания 9 парогазовую смесь направляют в турбину 10, где ее расширяют, преобразуя при этом ее потенциальную энергию в кинетическую, которую затем преобразуют в механическую, а полученную механическую энергию одновременно преобразуют в электрическую в электрогенераторе 15. Отработавшую в турбине 10 парогазовую смесь (отработавшие газы) направляют в котел-утилизатор 11, где утилизируют ее теплоту с образованием водяного пара, который подают в узел сбора пара 17 и смешивают его там с поданным туда паром из промежуточного пароперегревателя 4 парогенератора 1, откуда полученную паровую смесь направляют в камеру сгорания 9. Охлажденные в котле-утилизаторе 11 отработавшие газы направляют в теплообменник 12 предварительного подогрева конденсата, где доутилизируют их теплоту с передачей ее конденсату, который через питательный насос 6 и систему регенеративных подогревателей 5 направляют в парогенератор 1. После теплообменника 12 доохлажденные отработавшие газы подают в конденсатор 13, где их охлаждают и конденсируют водяной пар при контакте с конденсатом, охлажденным в узле 16 охлаждения конденсата. Поданный и полученный в конденсаторе 13 конденсат разделяют на два потока: один через деаэратор направляют одновременно на входы котла утилизатора 11 и теплообменника 12 предварительного подогрева конденсата, а второй - в узел 16 охлаждения конденсата, а охлажденные и осушенные отработавшие газы направляют в дожимной компрессор 14, где их дожимают до атмосферного давления, и отводят в окружающую среду.The method is carried out by a combined-cycle plant as follows. The condensate preheated in the heat exchanger 12 and the system of regenerative heaters 5 is fed by a feed pump 6 to the steam generator 1, where it is evaporated, and the resulting steam is overheated and sent to the steam turbine 2, where it is partially expanded to a pressure that exceeds the pressure in the combustion chamber 9 of the gas-turbine engine 7 by 3-4 bars, while converting part of the potential energy of the vapor into kinetic, and kinetic energy into mechanical, which is simultaneously converted in electric generator 3 into electric. After the turbine 2 pairs are sent to the superheater 4 of the steam generator 1 for intermediate overheating due to the heat of solid fuel. At the same time, air is supplied through the compressor 8 of the gas-turbine engine 7 to the combustion chamber 9, where gas or liquid fuel is directed and burned. The resulting combustion products are mixed in the combustion chamber 9 with the steam supplied from the steam collection unit 17. Moreover, part of the steam is fed into the primary zone of the combustion chamber (combustion zone) to suppress nitrogen oxides and is therefore called environmental steam. The vapor-gas mixture obtained in the combustion chamber 9 is sent to the turbine 10, where it is expanded, converting its potential energy into kinetic energy, which is then converted into mechanical energy, and the obtained mechanical energy is simultaneously converted into electrical energy in the electric generator 15. The gas-vapor mixture used in turbine 10 ( exhaust gases) are sent to a waste heat boiler 11, where its heat is utilized to form water vapor, which is supplied to the steam collection unit 17 and mixed there with the steam supplied there from the intermediate steam of the superheater 4 of the steam generator 1, from where the resulting steam mixture is sent to the combustion chamber 9. The exhaust gases cooled in the recovery boiler 11 are sent to the condensate preheater 12, where their heat is utilized with transferring it to the condensate, which is fed through the feed pump 6 and the regenerative heater system 5 sent to the steam generator 1. After the heat exchanger 12, the pre-cooled exhaust gases are fed to the condenser 13, where they are cooled and water vapor is condensed upon contact with the condensate, cooled m at node 16 condensate cooling. The condensate supplied and received in the condenser 13 is divided into two streams: one is sent through the deaerator simultaneously to the inputs of the utilizer boiler 11 and the condensate preheater 12, and the second to the condensate cooling unit 16, and the cooled and dried exhaust gases are sent to the booster compressor 14, where they are squeezed to atmospheric pressure, and discharged into the environment.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ работы парогазовой установки обеспечивает работу электростанции на комбинированном (твердом с газообразным или жидким) топливе. По сравнению с аналогом предлагаемый способ работы парогазовой электростанции на комбинированном органическом топливе позволяет существенно увеличить ее коэффициент полезного действия, т.е. термодинамическую эффективность. Обусловлено это тем, что доля превращаемой в работу теплоты, подведенной к рабочему телу, однозначно зависит от его температуры.Compared with the prototype, the proposed method of operation of a combined cycle plant provides the power plant with combined (solid with gaseous or liquid) fuel. Compared with the analogue, the proposed method of operation of a combined cycle fossil-fired power plant can significantly increase its efficiency, i.e. thermodynamic efficiency. This is due to the fact that the fraction of heat converted into work, supplied to the working fluid, clearly depends on its temperature.

L=Q(1-Тот),L = Q (1-T o / T t ),

где L - работа (доля теплоты, превращаемая в работу);where L is the work (the fraction of heat converted into work);

Q - теплота, подведенная к рабочему телу;Q is the heat supplied to the working fluid;

То, Тт - абсолютные температуры соответственно окружающей среды и рабочего тела на входе в турбину.T about , T t - absolute temperatures, respectively, of the environment and the working fluid at the entrance to the turbine.

Из зависимости видно, что при постоянной температуре То окружающей среды тем больше теплоты превращается в работу, чем выше Тт температура рабочего тела на входе в турбину. В рассмотренном же аналоге и других известных аналогах Тт не превышает 873 К и перспектив ее роста пока не предвидится. Поэтому теоретическое количество теплоты, превращаемое в работу, не превышает 67%. В предлагаемом же способе при применении современных парогазовых установок Тт=1523 К, что увеличивает долю теплоты, превращаемой в работу до 81%. С учетом дальнейшего нового повышения Тт доля теплоты, превращаемой в работу, еще возрастет. Кроме того, при этом резко возрастет примерно в 1,7-2 раза удельная мощность электростанции, что существенно уменьшает капитальные вложения, а следовательно, и снижает стоимость киловатта установленной мощности. Это подтверждается нижеприведенной зависимостью, из которой следует, что мощность парогазовой установки растет пропорционально росту температуры рабочего тела на входе в турбину.The dependence is seen that at constant temperature environment That the more heat is converted into work, the higher the T m, the working fluid temperature at the turbine inlet. In the considered analogue and other known analogs, T m does not exceed 873 K and no growth prospects are expected. Therefore, the theoretical amount of heat converted into work does not exceed 67%. In the proposed method, when using modern combined-cycle plants T t = 1523 K, which increases the proportion of heat converted into work up to 81%. With a further new increase in T t, the proportion of heat converted into work will increase further. In addition, at the same time, the specific power of the power plant will increase by about 1.7–2 times, which significantly reduces capital investments, and therefore reduces the cost of a kilowatt of installed capacity. This is confirmed by the dependence below, from which it follows that the power of the combined cycle plant increases in proportion to the increase in the temperature of the working fluid at the turbine inlet.

NT=GСрТт(1-1/П к-к1/к т т N T = GС r T t (1-1 / P k-k1 / k t ) η t

где G - расход рабочего тела;where G is the flow rate of the working fluid;

Ср - изобарная теплоемкость рабочего тела;With p is the isobaric heat capacity of the working fluid;

Тт - температура газа на входе в турбину;T t - gas temperature at the entrance to the turbine;

Пт - степень расширения рабочего тела в турбине;P t - the degree of expansion of the working fluid in the turbine;

ηт - адиабатный КПД турбины;η t - adiabatic efficiency of the turbine;

Nт - мощность на валу турбины.N t - power on the turbine shaft.

Одновременно при этом более чем в 2 раза уменьшаются выбросы вредных веществ в атмосферу в расчете на единицу выполненной работы.At the same time, emissions of harmful substances into the atmosphere are reduced by more than 2 times per unit of work performed.

В таблице приведены сравнительные данные ПТУ со сбросом отработавших газов газовой турбины в топку парогенератора (аналог) и предлагаемой парогазовой установкиThe table shows the comparative data of a technical training college with a discharge of the exhaust gases of a gas turbine into the furnace of a steam generator (analogue) and the proposed combined-cycle plant

Figure 00000002
Figure 00000002

Из приведенных данных следует, что предлагаемый способ работы парогазовой электростанции не только обеспечивает работу на комбинированном топливе, но при этом существенно повышает ее термодинамическую эффективность (возрастание КПД) и одновременно существенно увеличивает удельную мощность, что существенно снижает стоимость киловатта установленной мощности электростанции.From the above data it follows that the proposed method of operation of a combined cycle gas turbine power plant not only provides operation on combined fuel, but significantly increases its thermodynamic efficiency (increase in efficiency) and at the same time significantly increases specific power, which significantly reduces the cost of a kilowatt of installed capacity of the power plant.

Claims (3)

1. Способ работы парогазовой электростанции на комбинированном топливе, включающий процессы сжигания топлива с образованием перегретого пара, частичного расширения перегретого пара с преобразованием его потенциальной энергии в кинетическую, а кинетической энергии в механическую энергию с одновременным преобразованием ее в электрическую с дальнейшей подачей пара после расширения на промежуточный перегрев в паровом контуре и включающий процессы сжатия воздуха, сжигания в нем топлива в камере сгорания, осуществление смешения в камере сгорания полученных продуктов сгорания с водяным паром, расширение газопаровой смеси и утилизации теплоты отработавших газов в котле-утилизаторе в газопаровом контуре, отличающийся тем, что в камере сгорания осуществляют сжигание газового или жидкого топлива, утилизацию теплоты отработавших газов после котла-утилизатора производят с получением конденсата и дожиманием отработавших газов, причем водяной пар, подаваемый в камеру сгорания, получают предварительным объединением пара газопарового контура, образованным в результате нагрева конденсата в котле-утилизаторе и пара парового контура после промежуточного перегрева, полученного из предварительно нагретого теплотой отработавших газов конденсата газопарового контура в результате сжигания твердого топлива, при этом при расширении газопаровой смеси осуществляют преобразование ее потенциальной энергии в кинетическую, а кинетической энергии в механическую с одновременным преобразованием последней в электрическую.1. The method of operation of a combined cycle gas-fired power plant, including the combustion of fuel with the formation of superheated steam, partial expansion of superheated steam with the conversion of its potential energy into kinetic, and kinetic energy into mechanical energy with its simultaneous conversion into electrical energy with further steam supply after expansion to intermediate overheating in the steam circuit and including processes of air compression, burning fuel in it in the combustion chamber, mixing in the chamber combustion of the obtained combustion products with water vapor, expansion of the gas-vapor mixture and utilization of the heat of the exhaust gases in the recovery boiler in the gas-vapor circuit, characterized in that gas or liquid fuel is burned in the combustion chamber, the heat of the exhaust gases after the recovery boiler is recovered to produce condensate and booster exhaust gases, moreover, water vapor supplied to the combustion chamber is obtained by preliminary combining the steam of the gas-vapor circuit formed as a result of heating condensate in the recovery boiler and steam of the steam circuit after intermediate overheating obtained from the condensate of the gas-steam circuit preheated by the heat of the exhaust gases as a result of burning solid fuel, while expanding the gas-vapor mixture, its potential energy is converted into kinetic energy and kinetic energy into mechanical energy simultaneous conversion of the latter into electrical. 2. Способ работы парогазовой электростанции по п.1, отличающийся тем, что пар парового контура перед промежуточным перегревом расширяют до давления, которое превышает давление в камере сгорания на 3-4 бара.2. The method of operation of a combined cycle power plant according to claim 1, characterized in that the steam of the steam circuit before intermediate overheating is expanded to a pressure that exceeds the pressure in the combustion chamber by 3-4 bars. 3. Парогазовая установка (электростанция), содержащая паровой контур, состоящий из соединенных парогенератора, паровой турбины, связанной валом с преобразователем механической энергии в электрическую, и промежуточного перегревателя пара, системы регенеративных подогревателей, питательного насоса, и газопаровой контур, состоящий из газопаротурбинного двигателя, включающего последовательно расположенные компрессор, камеру сгорания с подводом пара и турбину и последовательно расположенный по движению отработавших газов котел-утилизатор, отличающаяся тем, что газопаровой контур дополнительно снабжен последовательно расположенными по движению отработавших газов после котла-утилизатора теплообменником предварительного подогрева конденсата, конденсатором и дожимным компрессором, сообщенным своим выходом с атмосферой и связанным валом с газопаротурбинным двигателем, соединенным валом с преобразователем механической энергии в электрическую, или паровой турбиной, конденсатор своим выходом по воде через деаэратор подключен к входу котла-утилизатора и одновременно своим выходом и входом по воде подключен соответственно к входу и выходу узла охлаждения конденсата, а парогазовая установка дополнительно снабжена узлом сбора пара, который своими входами подключен одновременно к выходам по пару котла-утилизатора и промежуточного перегревателя пара парогенератора и своим выходом к камере сгорания газопаротурбинного двигателя, а теплообменник предварительного подогрева конденсата подключен своим входом по воде через деаэратор к выходу конденсатора, а своим выходом через питательный насос и систему регенеративных подогревателей к парогенератору.3. Combined-cycle plant (power plant), comprising a steam circuit, consisting of a coupled steam generator, a steam turbine connected by a shaft with a mechanical energy to electric converter, and an intermediate steam superheater, a system of regenerative heaters, a feed pump, and a gas-steam circuit, consisting of a gas-turbine engine, comprising a sequentially located compressor, a combustion chamber with steam supply and a turbine and a recovery boiler located in series along the movement of exhaust gases OR, characterized in that the gas-steam circuit is additionally equipped with successively arranged exhaust gas after the recovery boiler condensate preheater, a condenser and a booster compressor, connected by its output to the atmosphere and connected shaft with a gas-turbine engine, connected by a shaft with a mechanical energy to electrical energy converter or steam turbine, the condenser is connected to the input of the recovery boiler through its water outlet through a deaerator and simultaneously a water outlet and water inlet are connected respectively to the inlet and outlet of the condensate cooling unit, and the gas-vapor unit is additionally equipped with a steam collection unit, which is connected simultaneously with its outputs to the steam exits of the recovery boiler and the intermediate steam superheater of the steam generator and its output to the combustion chamber of the gas-turbine engine , and the condensate preheater heat exchanger is connected by its water inlet through the deaerator to the condenser outlet, and by its output through the feed pump and the system egenerativnyh heaters to the steam generator.
RU2001132885/06A 2001-03-12 2001-12-06 Method of operation and steam-gas plant of power station operating on combination fuel (solid and gaseous or liquid fuel) RU2230921C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2001031679 2001-03-12
UA2001031680A UA64812C2 (en) 2001-03-12 2001-03-12 Method for operation of steam-gas electric power plant on combined fuel (solid with gaseous or liquid) and steam-gas unit for its implementation
UA2001031680 2001-03-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001132885A RU2001132885A (en) 2003-08-10
RU2230921C2 true RU2230921C2 (en) 2004-06-20

Family

ID=34391102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001132885/06A RU2230921C2 (en) 2001-03-12 2001-12-06 Method of operation and steam-gas plant of power station operating on combination fuel (solid and gaseous or liquid fuel)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2230921C2 (en)
UA (1) UA64812C2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476690C2 (en) * 2011-04-06 2013-02-27 Александр Альбертович Агеев Method of combined cycle plant operation
US8783043B2 (en) 2009-07-15 2014-07-22 Siemens Aktiengesellschaft Method for removal of entrained gas in a combined cycle power generation system
RU2561770C2 (en) * 2013-12-25 2015-09-10 Александр Альбертович Агеев Operating method of combined-cycle plant
RU2625892C1 (en) * 2016-02-25 2017-07-19 Александр Альбертович Агеев Method of operation of steam gas plant operating with use of steam cooling
RU2647013C1 (en) * 2017-02-27 2018-03-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Method of operation of the compressed-air power station
RU2709587C1 (en) * 2018-10-22 2019-12-18 Александр Альбертович Агеев Operating method of combined-cycle plant operating with steam cooling
RU2711527C2 (en) * 2015-08-13 2020-01-17 Гэс Икспеншн Моторс Лимитед Thermodynamic engine

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8783043B2 (en) 2009-07-15 2014-07-22 Siemens Aktiengesellschaft Method for removal of entrained gas in a combined cycle power generation system
RU2539943C2 (en) * 2009-07-15 2015-01-27 Сименс Акциенгезелльшафт Method for removing entrapped gas in power production system with combined cycle
RU2476690C2 (en) * 2011-04-06 2013-02-27 Александр Альбертович Агеев Method of combined cycle plant operation
RU2561770C2 (en) * 2013-12-25 2015-09-10 Александр Альбертович Агеев Operating method of combined-cycle plant
RU2711527C2 (en) * 2015-08-13 2020-01-17 Гэс Икспеншн Моторс Лимитед Thermodynamic engine
RU2625892C1 (en) * 2016-02-25 2017-07-19 Александр Альбертович Агеев Method of operation of steam gas plant operating with use of steam cooling
RU2647013C1 (en) * 2017-02-27 2018-03-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Method of operation of the compressed-air power station
RU2709587C1 (en) * 2018-10-22 2019-12-18 Александр Альбертович Агеев Operating method of combined-cycle plant operating with steam cooling

Also Published As

Publication number Publication date
UA64812C2 (en) 2004-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5724807A (en) Combined gas turbine-steam cycle waste-to-energy plant
RU2501958C2 (en) Method of energy generation by means of thermodynamic cycles with water vapour of high pressure and moderate temperature
CA2562836C (en) Method and device for executing a thermodynamic cycle process
US6715294B2 (en) Combined open cycle system for thermal energy conversion
KR101114017B1 (en) Method and device for carrying out a thermodynamic cycle
EP2253807A1 (en) Gas turbine cycle or combined steam-gas cycle for production of power from solid fuels and waste heat
RU2691881C1 (en) Thermal power plant
US6244033B1 (en) Process for generating electric power
US5079909A (en) Combined gas and steam turbine plant with coal gasification
JPH09203304A (en) Compound power generating system using waste as fuel
RU2230921C2 (en) Method of operation and steam-gas plant of power station operating on combination fuel (solid and gaseous or liquid fuel)
RU2409746C2 (en) Steam-gas plant with steam turbine drive of compressor and regenerative gas turbine
WO2016165932A1 (en) Energy storage system and method
US20030145596A1 (en) Method for operating a steam turbine installation and a steam turbine installation that functions according thereto
CN103353239A (en) Improved lime kiln exhaust gas waste heat power generation system and power generation method thereof
RU2611138C1 (en) Method of operating combined-cycle power plant
US20060266040A1 (en) Steam power plant
RU2001132885A (en) The method of operation of a combined cycle gas-fired power plant (solid with gaseous or liquid, or nuclear with gaseous or liquid) and a combined-cycle plant for its implementation
RU2561770C2 (en) Operating method of combined-cycle plant
RU2693567C1 (en) Method of operation of steam-gas plant of power plant
CN111457344A (en) Reheating power generation system combining combustion boiler and waste heat boiler
RU168003U1 (en) Binary Combined Cycle Plant
RU2224125C2 (en) Method of and gas-steam turbine plant for converting heat energy into mechanical energy
RU2555609C2 (en) Combined cycle cooling unit operating method and device for its implementation
RU2749800C1 (en) Thermal power station

Legal Events

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

Effective date: 20081207