RU2278290C1 - Gas-turbine plant operation method - Google Patents
Gas-turbine plant operation method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2278290C1 RU2278290C1 RU2004136776/06A RU2004136776A RU2278290C1 RU 2278290 C1 RU2278290 C1 RU 2278290C1 RU 2004136776/06 A RU2004136776/06 A RU 2004136776/06A RU 2004136776 A RU2004136776 A RU 2004136776A RU 2278290 C1 RU2278290 C1 RU 2278290C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- turbine
- heat
- moisture content
- gas turbine
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к холодильной технике и двигателестроению и может быть использовано в газотурбинных тепловых насосах и двигателях.The invention relates to refrigeration and engine building and can be used in gas turbine heat pumps and engines.
Известен способ работы газотурбинной установки (Патент РФ №2115004), в котором производят последовательное сжатие атмосферного воздуха в компрессоре и его расширение в турбине.A known method of operation of a gas turbine installation (RF Patent No. 21115004), in which the sequential compression of atmospheric air in the compressor and its expansion in the turbine.
Недостатком этого способа являются узкие функциональные возможности газотурбинных установок, так как они могут либо только преобразовывать тепловую энергию в механическую (двигатели), либо только переносить тепловую энергию с низкого температурного уровня на более высокий температурный уровень за счет механической энергии (тепловой насос). Кроме того, при работе в режиме теплового насоса процесс расширения воздуха в турбине происходит при большом количестве конденсата, что при высоких скоростях потока приводит к быстрому износу турбины и снижает надежность и долговечность газотурбинной установки.The disadvantage of this method is the narrow functionality of gas turbine units, since they can either only convert thermal energy into mechanical energy (engines), or only transfer thermal energy from a low temperature level to a higher temperature level due to mechanical energy (heat pump). In addition, when operating in the heat pump mode, the process of expansion of air in the turbine occurs with a large amount of condensate, which at high flow rates leads to rapid wear of the turbine and reduces the reliability and durability of the gas turbine installation.
Проблемами, решаемыми данным изобретением, являются расширение функциональных возможностей газотурбинных установок, а также повышение их надежности и долговечности.The problems solved by this invention are the expansion of the functionality of gas turbine plants, as well as increasing their reliability and durability.
Указанные технические проблемы решаются тем, что в способе работы газотурбинной установки, включающем сжатие атмосферного воздуха в компрессоре и его расширение в турбине, перед расширением в турбине производят уменьшение влагосодержания сжатого воздуха путем охлаждения его до температуры точки росы, соответствующей начальному влагосодержанию, и последующего охлаждения до температуры точки росы, соответствующей конечному влагосодержанию, с отводом теплоты конденсации водяного пара и образующейся при этом воды.These technical problems are solved by the fact that in the method of operation of a gas turbine installation, comprising compressing atmospheric air in a compressor and expanding it in a turbine, before expanding in the turbine, the moisture content of compressed air is reduced by cooling it to a dew point temperature corresponding to the initial moisture content and then cooling to dew point temperature corresponding to the final moisture content, with the removal of heat of condensation of water vapor and the resulting water.
Кроме того, степень повышения давления при сжатии атмосферного воздуха устанавливают из условия, что температура точки росы при давлении сжатия превышает температуру воздуха в атмосфере, а отвод теплоты конденсации, соответствующей этому превышению, производят путем передачи ее воздуху, взятому непосредственно из атмосферы.In addition, the degree of pressure increase during compression of atmospheric air is established from the condition that the dew point temperature at the compression pressure exceeds the temperature of the air in the atmosphere, and the condensation heat corresponding to this excess is removed by transferring it to air taken directly from the atmosphere.
Кроме того, сжатый воздух перед его расширением в турбине нагревают путем подвода к нему по меньшей мере части теплоты, отведенной от него при охлаждении.In addition, the compressed air is heated before it expands in the turbine by supplying at least part of the heat removed from it during cooling.
Кроме того, по меньшей мере часть хладопроизводительности газотурбинной установки используют для отвода теплоты конденсации водяного пара.In addition, at least part of the refrigerating capacity of a gas turbine plant is used to remove the heat of condensation of water vapor.
Способ работы газотурбинной установки поясняется чертежами, где изображено:The method of operation of a gas turbine installation is illustrated by drawings, which depict:
Фиг.1 - принципиальная схема газотурбинной установки, работающей в режиме теплового насоса;Figure 1 is a schematic diagram of a gas turbine installation operating in a heat pump mode;
Фиг.1 - принципиальная схема газотурбинной установки, работающей в режиме двигателя.Figure 1 - schematic diagram of a gas turbine installation operating in engine mode.
Газотурбинная установка работает следующим образом.Gas turbine installation operates as follows.
При работе газотурбинной установки в режиме теплового насоса атмосферный воздух сжимается в компрессоре 1. После сжатия он поступает в охладитель 2, где его температура понижается до температуры точки росы, соответствующей начальному влагосодержанию воздуха. Далее сжатый воздух поступает в конденсатор 3, где происходит отвод теплоты конденсации водяного пара и образующейся при этом воды, которая поступает в сборник конденсата 4. При этом влагосодержание воздуха уменьшается. Известно, что с уменьшением влагосодержания температура точки росы понижается (см. В.В.Нащекин. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа, 1980, стр.216). В связи с этим, температура воздуха в конденсаторе 3 понижается, то есть температура точки росы, соответствующая конечному влагосодержанию, ниже температуры точки росы, соответствующей начальному влагосодержанию. Воздух с уменьшенным влагосодержанием направляется в турбину 5, где расширяется, совершая работу, и, следовательно, охлаждается. Холодный воздух подается потребителю холода 6. Так как температура воздуха на выходе из потребителя холода 6 всегда ниже температуры воздуха в атмосфере, то часть хладопроизводительности теплового насоса, соответствующая разнице между температурами потребителя холода 6 и воздуха в атмосфере, можно использовать для отвода теплоты конденсации водяного пара. В связи с этим воздух направляют в конденсатор 3, где он забирает теплоту конденсации водяного пара, и охладитель 2, где он забирает теплоту охлаждения, и, нагретый, он поступает к потребителю тепла 7.When the gas turbine unit is in the heat pump mode, atmospheric air is compressed in the
Известно, что с повышением давления влажного воздуха температура точки росы повышается (см. В.В.Нащекин. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа, 1980, стр.211). Следовательно, при определенных степени повышения давления и влагосодержании воздуха в атмосфере в процессе сжатия температура точки росы может превысить температуру воздуха в атмосфере. Это позволяет отводить часть теплоты конденсации водяного пара, соответствующую этому превышению, воздуху, взятому непосредственно из атмосферы, подаваемому в систему вентилятором 8. Это позволяет получать необходимое количество воды из атмосферы с минимальными затратами хладопроизводительности теплового насоса.It is known that with increasing pressure of humid air the dew point temperature rises (see VV Nashchekin. Technical thermodynamics and heat transfer. M: Higher school, 1980, p. 211). Therefore, at certain degrees of increase in pressure and moisture content of air in the atmosphere during compression, the dew point temperature can exceed the air temperature in the atmosphere. This allows you to remove part of the heat of condensation of water vapor, corresponding to this excess, to the air taken directly from the atmosphere supplied to the system by fan 8. This allows you to get the required amount of water from the atmosphere with minimal cost of cooling capacity of the heat pump.
При работе газотурбинной установки в режиме двигателя, атмосферный воздух, сжатый в компрессоре 1, охлаждается в рекуператоре 9 и поступает в конденсатор 3. В конденсаторе 3 происходит его дальнейшее охлаждение с отводом теплоты конденсации водяного пара и получаемой при этом воды, которая собирается в сборнике конденсации 4. После конденсатора 3 воздух проходит через рекуператор 9, где нагревается, забирая тепло, отданное им при охлаждении. Далее воздух поступает в камеру сгорания 10, где его температура повышается и направляется в турбину 5. Работа, совершаемая нагретым воздухом при расширении в турбине 5, превышает работу, затраченную на его сжатие в компрессоре 1. Разница работ передается электрогенератору 11. После расширения в турбине 5 воздух поступает потребителю тепла 7.When the gas turbine unit is in engine mode, the atmospheric air compressed in the
Степень повышения давления устанавливают из условия, что температура точки росы превышает температуру воздуха в атмосфере, а всю теплоту конденсации водяного пара передают воздуху, взятому непосредственно из атмосферы. Так как температура сжатого воздуха на выходе из конденсатора 3 всегда ниже, чем на входе в конденсатор 3, то процесс конденсации водяного пара может начинаться уже в рекуператоре 9.The degree of pressure increase is determined from the condition that the dew point temperature exceeds the air temperature in the atmosphere, and all the heat of condensation of water vapor is transferred to air taken directly from the atmosphere. Since the temperature of the compressed air at the outlet of the condenser 3 is always lower than at the entrance to the condenser 3, the process of condensation of water vapor can begin already in the
Температура воздуха, взятого непосредственно из атмосферы и получившего теплоту конденсации водяного пара, выше температуры воздуха в атмосфере и его, при необходимости, можно также направлять потребителю тепла (на фиг.2 - не показан).The temperature of the air taken directly from the atmosphere and received the heat of condensation of water vapor is higher than the temperature of the air in the atmosphere and, if necessary, can also be sent to the heat consumer (not shown in FIG. 2).
Следует отметить, что при работе газотурбинной установки в режиме теплового насоса, она тоже может снабжаться рекуператором (на фиг.1 не показан) для возврата по меньшей мере части теплоты охлаждения сжатому воздуху после процесса конденсации, что может практически полностью исключить образование конденсата в процессе расширения в турбине.It should be noted that when the gas turbine unit is in the heat pump mode, it can also be equipped with a recuperator (not shown in Fig. 1) to return at least a portion of the heat of cooling to the compressed air after the condensation process, which can almost completely eliminate the formation of condensate during the expansion process in the turbine.
Таким образом, газотурбинные установки, кроме выполнения своих традиционных функций, позволяют еще получать воду из атмосферы, что существенно расширяет их функциональные возможности.Thus, gas turbine plants, in addition to performing their traditional functions, still allow water to be obtained from the atmosphere, which significantly expands their functionality.
Кроме того, значительное снижение влагосодержания воздуха перед его расширением в турбине при работе газотурбинной установки в режиме теплового насоса уменьшает количество конденсата, что уменьшает износ турбины и, следовательно, повышает надежность и долговечность газотурбинной установки.In addition, a significant reduction in the moisture content of air before it expands in the turbine during operation of the gas turbine installation in the heat pump mode reduces the amount of condensate, which reduces the wear of the turbine and, therefore, increases the reliability and durability of the gas turbine installation.
При сочетании двух газотурбинных установок, одна из которых, работает в режиме двигателя, а другая в режиме теплового насоса, реализация данного способа позволяет одновременно получать электроэнергию, тепло, холод и пресную воду из атмосферы, что полностью обеспечивает жизнедеятельность человека в любых климатических условиях.With the combination of two gas turbine units, one of which works in engine mode and the other in heat pump mode, the implementation of this method allows you to simultaneously receive electricity, heat, cold and fresh water from the atmosphere, which fully ensures human activity in any climatic conditions.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004136776/06A RU2278290C1 (en) | 2004-12-16 | 2004-12-16 | Gas-turbine plant operation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004136776/06A RU2278290C1 (en) | 2004-12-16 | 2004-12-16 | Gas-turbine plant operation method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004136776A RU2004136776A (en) | 2006-05-27 |
RU2278290C1 true RU2278290C1 (en) | 2006-06-20 |
Family
ID=36711117
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004136776/06A RU2278290C1 (en) | 2004-12-16 | 2004-12-16 | Gas-turbine plant operation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2278290C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2555917C2 (en) * | 2010-12-30 | 2015-07-10 | Альстом Текнолоджи Лтд | Thermodynamic cycle of saturated steam for turbine and related unit |
-
2004
- 2004-12-16 RU RU2004136776/06A patent/RU2278290C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2555917C2 (en) * | 2010-12-30 | 2015-07-10 | Альстом Текнолоджи Лтд | Thermodynamic cycle of saturated steam for turbine and related unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004136776A (en) | 2006-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1123683C (en) | Gas/steam generating equipment | |
US5622044A (en) | Apparatus for augmenting power produced from gas turbines | |
RU2559793C2 (en) | Method and system for air cooling in power generating system (versions) | |
US3796045A (en) | Method and apparatus for increasing power output and/or thermal efficiency of a gas turbine power plant | |
US6332321B1 (en) | Apparatus for augmenting power produced from gas turbines | |
JPH11270352A (en) | Intake air cooling type gas turbine power generating equipment and generation power plant using the power generating equipment | |
US20110259008A1 (en) | Closed circuit operating according to a rankine cycle and method using same | |
CA2263036C (en) | Gas turbine combined cycle | |
WO2008139527A1 (en) | Power supply facility for natural gas liquefaction plant, system and method for control of the power supply facility, and natural gas liquefaction plant | |
US6457315B1 (en) | Hybrid refrigeration cycle for combustion turbine inlet air cooling | |
RU2273741C1 (en) | Gas-steam plant | |
RU2278290C1 (en) | Gas-turbine plant operation method | |
US7383793B2 (en) | Method and a device for production of mechanical work and cooling/heating in conjunction with a combustion machine | |
JPH10121912A (en) | Combustion turbine cycle system | |
Desideri et al. | Water recovery from HAT cycle exhaust gas: a possible solution for reducing stack temperature problems | |
IL107530A (en) | Method of and apparatus for augmenting power produced by gas turbines | |
SU454362A1 (en) | Steam and gas installation | |
CN214464447U (en) | System for utilize compressed air condensation steam turbine exhaust | |
Poredoš et al. | The energy efficiency of chillers in a trigeneration plant | |
MX2014007726A (en) | A powerplant comprising a condensed water recovery device. | |
RU2611921C2 (en) | Method of combined generating electric power, heat and cold in combined-cycle plant with steam injection and combined-cycle plant for its implementation | |
RU2518984C2 (en) | Air refrigerating unit | |
US20230211255A1 (en) | Device and method to extract water from humid ambient air | |
SU909238A1 (en) | Power unit with deep cooling of exhaust gases | |
RU2304725C1 (en) | Gas turbine device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101217 |