RU2247862C1 - Combination wind power plant - Google Patents
Combination wind power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2247862C1 RU2247862C1 RU2003118938/06A RU2003118938A RU2247862C1 RU 2247862 C1 RU2247862 C1 RU 2247862C1 RU 2003118938/06 A RU2003118938/06 A RU 2003118938/06A RU 2003118938 A RU2003118938 A RU 2003118938A RU 2247862 C1 RU2247862 C1 RU 2247862C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- turbine
- engine
- generator
- internal combustion
- Prior art date
Links
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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области использования энергии ветра в целях выработки электроэнергии, а также горячей и экологически чистой воды для использования в практических целях.The invention relates to the use of wind energy in order to generate electricity, as well as hot and environmentally friendly water for practical use.
Известна ветроэнергетическая установка с тепловым двигателем, снабженная компрессором наддува, воздушной турбиной и компрессором, соединенным с ветродвигателем (см. патент Р.Ф. №2112153, 6 F 03 D 9/00, 9/02, 1995 г.).Known wind power plant with a heat engine, equipped with a boost compressor, an air turbine and a compressor connected to a wind turbine (see RF patent No. 2112153, 6 F 03 D 9/00, 9/02, 1995).
Недостатками известного технического решения являются:The disadvantages of the known technical solutions are:
- низкий КПД теплового двигателя;- low efficiency of the heat engine;
- сложность использования установки с электросетью из-за зависимости скорости вращения генератора от скорости ветра;- the difficulty of using the installation with the power grid due to the dependence of the generator rotation speed on the wind speed;
- сложность и малая эффективность установки.- the complexity and low efficiency of the installation.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является ветроэнергетическая установка с тепловым двигателем (Полезная модель №15759, 7 F 03 D 09/00, 2000 г.), установка содержит ветродвигатель, теплодвигатель, подсоединенные к электрогенератору, дополнительно содержит регуляторы оборотов в интервале допустимых значений, к недостаткам данного технического решения следует отнести:The closest technical solution to the proposed one is a wind power installation with a heat engine (Utility Model No. 15759, 7 F 03 D 09/00, 2000), the installation contains a wind engine, a heat engine connected to an electric generator, additionally contains speed controllers in the range of permissible values, the disadvantages of this technical solution include:
- конструктивную сложность агрегата;- structural complexity of the unit;
- низкий КПД газовой турбины из-за значительной величины теплового выброса после сжигания топлива, а также низкую экономичность;- low efficiency of the gas turbine due to the significant amount of heat emission after fuel combustion, as well as low efficiency;
- сложность управления агрегатом при изменении скорости ветра, особенно порывистого характера.- the difficulty of controlling the unit when changing wind speed, especially gusty nature.
Целью предлагаемого изобретения является многоцелевое использование комбинированной ветроэнергетической установки, а также значительное повышение КПД за счет утилизации выхлопных (горячих) газов двигателей и тепла рассеяния.The aim of the invention is the multipurpose use of a combined wind power installation, as well as a significant increase in efficiency due to the utilization of exhaust (hot) gases of engines and heat of dissipation.
Поставленная цель достигается в комбинированной ветроэнергетической установке, содержащей энерговоспроизводящий блок в виде лопастного ветродвигателя, связанного с ним нагнетателя воздушного потока и энергообеспечивающий и трансформирующий блок в виде воздушной турбины и подключенного к ней генератора, состыкованного с газотурбинным двигателем, установка снабжена блоком утилизации тепла и технологическим блоком, например, опреснения морской воды и очистки ее, выполненным в виде термодистиллятора и обратно-осмотического устройства, соединенных с блоком утилизации тепла, лопасти ветродвигателя выполнены расчлененными на секции с возможностью поворота их относительно друг друга и с возможностью поворота относительно их продольной оси, энерговоспроизводящий и трансформирующий блок выполнен с дополнительным, автономным двигателем внутреннего сгорания и соединенным с ним электрогенератором, который связан с генератором газотурбинного двигателя в единый энергоблок, при этом в системе управления имеется устройство, которое совместно с ЭВМ обеспечивает получение электрических параметров, аналогичных электросетевым, причем энерговоспроизводящий блок выполнен с устройством деления воздушного потока, связанного гибкой пневмотрассой с нагнетателем воздушного потока, причем нагнетатель выполнен программируемым, например, пневматическим и многоступенчатым, ступень низкого давления которого соединена с воздушной турбиной и с каждым элементом технологического блока, а ступень высокого давления - с устройством испарения воды термодистиллятора и обратно-осмотическим устройством, которые соединены с блоком утилизации тепла, при этом точка подключения пневмотрассы и электропитания выполнена единой, к которой подключены торсионные валы, связанные с лопастным двигателем и турбиной, установка снабжена дополнительным двигателем внутреннего сгорания, установленным соосно ветродвигателю, газотурбинный двигатель и двигатель внутреннего сгорания выполнены с различной мощностью, двигатель внутреннего сгорания выполнен с устройством охлаждения, а блок утилизации тепла выполнен в виде газодинамического теплообменника с выходом выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания и газотурбинного двигателя.This goal is achieved in a combined wind power installation containing an energy-reproducing unit in the form of a blade wind turbine, an associated air flow supercharger and an energy supplying and transforming unit in the form of an air turbine and a generator connected to it, coupled to a gas turbine engine, the unit is equipped with a heat recovery unit and a process unit , for example, desalination of sea water and its purification, made in the form of a thermal distiller and reverse osmosis device and connected to the heat recovery unit, the wind turbine blades are divided into sections with the possibility of their rotation relative to each other and with the possibility of rotation relative to their longitudinal axis, the energy-reproducing and transforming unit is made with an additional, autonomous internal combustion engine and an electric generator connected to it, which is connected with a gas turbine engine generator in a single power unit, while the control system has a device that, together with a computer, provides electrical parameters similar to the electric ones, wherein the energy-reproducing unit is made with a device for dividing the air flow connected by a flexible pneumatic system with an air flow supercharger, the supercharger being made programmable, for example, pneumatic and multi-stage, the low pressure stage of which is connected to the air turbine and to each element of the technological unit, and the high-pressure stage - with the device for the evaporation of water of the thermal distiller and the reverse osmosis device, which are connected s with a heat recovery unit, while the connection point of the pneumatic duct and power supply is made unified to which torsion shafts connected to the blade engine and the turbine are connected, the installation is equipped with an additional internal combustion engine mounted coaxially to the wind turbine, the gas turbine engine and the internal combustion engine are made with different power , the internal combustion engine is made with a cooling device, and the heat recovery unit is made in the form of a gas-dynamic heat exchanger with an output gas gases from an internal combustion engine and a gas turbine engine.
Предложенное техническое решение поясняется чертежом, где изображена схема комбинированной ветроэнергетической установки, содержащей ветроэнергетическую установку 1, ветроколесо выполнено конусным и лопастным с членением на отдельные поворотные лопасти с устройством самоориентации ветроустановки “на ветер” за счет демпфера рыскания, активным элементом которого является кривошипно-шатунный механизм, связанный с пружинным приводом, осуществляющий поворот лопастей (изменение угла их перевоначальной установки), при этом снижается (повышается) крутящий момент и частота вращения (на схеме не показано) с редуктором 2, связанным с нагнетателем воздушного потока (компрессором) 3, оснащенным коллектором высокого давления 4 и блоком низкого давления 5, компрессор 3 питает воздушную силовую турбину 6, состыкованную с основным электрогенератором 7 и газотурбинным двигателем 8, дополнительный двигатель внутреннего сгорания 9 связан с дополнительным электрогенератором 10, основной электрогенератор 7 и дополнительный 10 подключены к энергоблоку 11, который управляется блоком 12 с устройством, оснащенным ЭВМ, обеспечивающим получение электрических параметров, аналогичных электросетевым, от энергоблока 11 электроэнергия по линии 13 направляется в сеть; электрогенератор 7, газотурбинный двигатель 8, дополнительный двигатель 9, дополнительный электрогенератор 10 соединены с блоком утилизации тепла 14, оснащенным газодинамическим 15 и трубчатым 16 теплообменниками, а также электроподогревателем (на схеме не показан), блок утилизации тепла 14 подключен к термодистиллятору 17, подключен также к дополнительному элетрогенератору 10, термодистиллятор имеет сборник чистой воды 18, блок утилизации имеет линию подачи горячей воды потребителю 16А, сборник чистой воды термодистиллятора 18 соединен с обратно-осмотическим устройством, состоящим из заборного блока загрязненной воды 19, блока очистки I-й ступени 20 и блока обратного осмоса 21, и совместно связаны с коммуникацией подачи чистой воды потребителю 22; элементы обратно-осмотического устройства и термодистиллятора 17, 19, 20, 21 для надежного функционирования связаны с редуктором 2 и муфтой между турбиной 6 и основным генератором 7 торсионными валами 23, они (элементы) подключены также к пневмотрассе низкого и высокого давления, а также к электросистеме в одной точке как для технологических целей - приводы насосов, арматуры, элементов управления, так и для управления.The proposed technical solution is illustrated by the drawing, which shows a diagram of a combined wind power installation containing a wind power installation 1, the wind wheel is made conical and lobed with dividing into separate rotary blades with a device for self-orientation of the wind installation “in the wind” due to yaw damper, the active element of which is a crank mechanism associated with a spring drive, performing the rotation of the blades (changing the angle of their initial installation), this decreases ( increases) the torque and speed (not shown in the diagram) with a gearbox 2 connected to an air flow supercharger (compressor) 3, equipped with a high-pressure manifold 4 and a low-pressure unit 5, the compressor 3 feeds the air power turbine 6, coupled to the main generator 7 and a gas turbine engine 8, an additional internal combustion engine 9 is connected to an additional electric generator 10, the main electric generator 7 and an additional 10 are connected to the power unit 11, which is controlled by the unit 12 a device equipped with a computer, which ensures the receipt of electrical parameters similar to those of the power grid, from power unit 11, electricity is sent to line 13 through line 13; an electric generator 7, a gas turbine engine 8, an additional engine 9, an additional electric generator 10 are connected to a heat recovery unit 14 equipped with a gas dynamic 15 and a tubular 16 heat exchanger, as well as an electric heater (not shown in the diagram), the heat recovery unit 14 is connected to a thermal distiller 17, is also connected to an additional electric generator 10, the thermodistiller has a clean water collector 18, the recycling unit has a hot water supply line to consumer 16A, the clean water collector of the thermodistillator 18 is connected to the return an o-osmotic device consisting of an intake block of contaminated water 19, a purification unit of the 1st stage 20 and a reverse osmosis unit 21, and are jointly connected to the communication of supplying clean water to the consumer 22; the elements of the reverse osmosis device and thermodistillator 17, 19, 20, 21 for reliable operation are connected to the gearbox 2 and the coupling between the turbine 6 and the main generator 7 by torsion shafts 23, they (elements) are also connected to the pneumatic duct of low and high pressure, as well as electrical system at one point both for technological purposes - drives of pumps, valves, control elements, and for control.
Комбинированная ветроэнергетическая установка работает следующим образом: компрессор 3, имеющий две ступени давления (низкую и высокую), нагнетает воздух в коллектор 4 и блок низкого давления 5, от компрессора 3 воздух направляется в воздушную силовую турбину 6 и вращает основной электрогенератор ОЭГ 7, связанный с газотурбинным двигателем ГТД 8 через муфту скольжения, он включается при слабом ветре и малом числе оборотов турбины 6, дополнительный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) 9 связан с компрессором 3 и дополнительным электрогенератором ДЭГ 10, он включается при остановке турбины 6 и ГТД 8, электроэнергия от ОЭГ 7 и ДЭГ 10 направляется в энергоблок 11, который управляется блоком 12 и при напряжении, аналогичном сетевому, направляется потребителю по линии 13, выхлопные газы и тепло рассеяния, а также электроэнергия подаются от ОЭГ, ГТД, ДЭГ, ДВС - поз. 7, 8, 9 и 10 в блок утилизации тепла 14, в котором размещены газодинамический 15 и трубчатый 16 теплообменники и теплообогреватель, блок утилизации 14 связан с 10 подачей горячей воды потребителю (при температуре 95°С) 16А, а также с термодистиллятором 17, к которому подведена также электроэнергия от ДЭГ 10 и энергоблока 11, термодистиллятор оснащен сборником очищенной воды 18, кроме того, он соединен с коммуникацией подачи чистой воды потребителю 22, к которой подключен и блок очистки обратно-осмотическим способом 21, перед которым находятся блок забора загрязненной воды 19 и блок очистки I-й ступени 20. Термодистиллятор 17 и блоки 19, 20 и 21 с целью надежного управления и функционирования подключены торсионными валами 23 к термодистиллятору 17 и блокам 19, 20 и 21.The combined wind power installation works as follows: compressor 3, which has two pressure stages (low and high), pumps air into the manifold 4 and low pressure unit 5, from the compressor 3, the air is directed to the air power turbine 6 and rotates the main OEG 7 generator associated with gas turbine engine GTE 8 through a slip clutch, it turns on with a weak wind and a small number of revolutions of the turbine 6, an additional internal combustion engine (ICE) 9 is connected to the compressor 3 and an additional electric generator rum DEG 10, it turns on when the turbine 6 and GTE 8 are stopped, the electricity from OEG 7 and DEG 10 is sent to power unit 11, which is controlled by block 12 and, at a voltage similar to the mains voltage, is sent to the consumer through line 13, exhaust gases and heat of dissipation, and Electricity is also supplied from OEG, GTE, DEG, ICE - pos. 7, 8, 9 and 10 in the heat recovery unit 14, in which the gas-dynamic 15 and tubular 16 heat exchangers and a heat exchanger are placed, the recovery unit 14 is connected with 10 hot water supply to the consumer (at a temperature of 95 ° C) 16A, as well as with a thermal distiller 17, To which is also supplied electricity from the DEG 10 and power unit 11, the thermodistiller is equipped with a purified water collector 18, in addition, it is connected to a clean water supply line to the consumer 22, to which a purification unit by reverse osmosis method 21 is connected, in front of which there is a sampling unit for water pollution loads 19 and cleaning unit I-th stage 20. Termodistillyator 17 and blocks 19, 20 and 21 for the purpose of reliable control and operation of the torsion shafts 23 are connected to termodistillyatoru 17 and blocks 19, 20 and 21.
Достижение решения предлагаемого изобретения проверено испытаниями экспериментальных 11 моделей, входящих в него устройств: блока утилизатора с входящими в него элементами, блока стабилизации напряжения электрического тока, а также, блоками-элементами очистки воды и т.д.; оптимизированы конструкции аппаратов; испытания подтвердили высокую надежность и полезность принятых решений.Achievement of the solution of the present invention was verified by testing of 11 experimental models included in it: a heat recovery unit with its elements, an electric current voltage stabilization unit, as well as water treatment units, etc .; device designs are optimized; tests confirmed the high reliability and usefulness of the decisions made.
Данное предлагаемое изобретение соответствует критерию изобретательский уровень.This invention meets the criteria of inventive step.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003118938/06A RU2247862C1 (en) | 2003-06-26 | 2003-06-26 | Combination wind power plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003118938/06A RU2247862C1 (en) | 2003-06-26 | 2003-06-26 | Combination wind power plant |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003118938A RU2003118938A (en) | 2004-12-20 |
RU2247862C1 true RU2247862C1 (en) | 2005-03-10 |
Family
ID=35364637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003118938/06A RU2247862C1 (en) | 2003-06-26 | 2003-06-26 | Combination wind power plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2247862C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2598859C2 (en) * | 2014-11-21 | 2016-09-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Combined electric power plant |
-
2003
- 2003-06-26 RU RU2003118938/06A patent/RU2247862C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2598859C2 (en) * | 2014-11-21 | 2016-09-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Combined electric power plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20070095069A1 (en) | Power generation systems and method of operating same | |
Ibrahim et al. | Effect of compression ratio on performance of combined cycle gas turbine | |
CN101059101A (en) | Gas turbine inlet conditioning system and method | |
WO2014183564A1 (en) | Cold, heat, electricity and water multi-cogeneration system comprehensively using wind energy and heat energy of seawater | |
CN205477921U (en) | Marsh gas natural gas combined drive supply of cooling, heating and electrical powers system | |
RU2247862C1 (en) | Combination wind power plant | |
RU2287708C1 (en) | Power plant | |
RU2409746C2 (en) | Steam-gas plant with steam turbine drive of compressor and regenerative gas turbine | |
CN102926825A (en) | Quick-start steam turbine set and operation process thereof | |
CN202937317U (en) | Fast starting turboset | |
CN101730767B (en) | A cogeneration application in producing sanitary paper | |
CN201083180Y (en) | Voltage-regulating speed-changing fan water power propeller for energy-saving cooling tower | |
RU2675427C1 (en) | Combined utilizing gas turbine expander power plant of compressor station of main gas line | |
CN201053343Y (en) | Hot turbine supercharging internal and outer combustion engine | |
RU34207U1 (en) | Gas turbine unit using the energy of a gas generator | |
RU2785183C1 (en) | Solar hybrid gas-turbine power plant | |
JP2002242700A (en) | Ultra-turbine | |
RU2003118938A (en) | COMBINED WIND POWER PLANT | |
RU2330977C1 (en) | Gas turbine plant output control method | |
CN214791432U (en) | Waste heat energy storage and heat supply system of gas turbine | |
RU197736U1 (en) | GAS TURBINE INSTALLATION | |
CN208934743U (en) | LNG natural gas cold energy generating set | |
CN201421067Y (en) | Car exhaust-gas steam generating device | |
RU2662023C1 (en) | Method of conversion of thermal energy to electricity of an external combustion thermal machine with heat exchanger, turbine of electric generator, turbine of compressor and electric generator | |
RU2311540C2 (en) | High-temperature steam turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070627 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080927 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120627 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140127 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200627 |