RU2304725C1 - Gas turbine device - Google Patents
Gas turbine device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2304725C1 RU2304725C1 RU2006125986/06A RU2006125986A RU2304725C1 RU 2304725 C1 RU2304725 C1 RU 2304725C1 RU 2006125986/06 A RU2006125986/06 A RU 2006125986/06A RU 2006125986 A RU2006125986 A RU 2006125986A RU 2304725 C1 RU2304725 C1 RU 2304725C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas turbine
- heat
- gas
- heat exchanger
- refrigeration machine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергомашиностроения, и в частности к газотурбинным установкам (ГТУ).The invention relates to the field of power engineering, and in particular to gas turbine units (GTU).
Известна газотурбинная установка, повышение экономичности которой достигается путем утилизации тепла отходящих газов с помощью котла-утилизатора, установленного в газоходе после газовой турбины (см. патент RU №2123608, кл. F02С 6/18, 20.12.1998).A gas turbine installation is known, the increase in efficiency of which is achieved by utilizing the heat of the exhaust gases using a recovery boiler installed in the duct after the gas turbine (see patent RU No. 2123608, class F02C 6/18, 12/20/1998).
Основной недостаток ее состоит в том, что уровень ее экономичности зависит от отпуска тепла потребителю, который ограничен его потребностью особенно в теплое время года.Its main disadvantage is that its level of profitability depends on the supply of heat to the consumer, which is limited by his need, especially in the warm season.
Известна ГТУ, в которой ее сочетание с парогенератором и паровой турбиной позволило повысить экономичность и мощность установки (см. патент RU №2101527, кл. F02С 6/18, 10.01.1998).GTU is known in which its combination with a steam generator and a steam turbine made it possible to increase the efficiency and power of the installation (see patent RU No. 2101527, class F02C 6/18, 01/10/1998).
Ее недостаток заключается в невозможности поднять мощность и КПД ГТУ из-за снижения температуры воздуха перед турбокомпрессором.Its disadvantage is the inability to increase the power and efficiency of a gas turbine due to lower air temperatures in front of the turbocharger.
Известна также ГТУ, в которой предусматривается добавление к воздуху, поступающему в турбокомпрессор ГТУ, предварительно сжатого в специальном автономном компрессоре и охлажденного в турбодетандере воздуха (см. патент RU №2145386, кл. F02С 7/143, 10.02.2000).A GTU is also known, which provides for the addition to the air entering the turbocharger of a GTU previously compressed in a special autonomous compressor and cooled in a turboexpander (see patent RU No. 2145386, class F02C 7/143, 10.02.2000).
Это позволяет повысить мощность газовой турбины. Однако он не предусматривает утилизации тепла отходящих газов ГТУ.This allows you to increase the power of the gas turbine. However, it does not provide for the utilization of heat from the gas of gas turbines.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является газотурбинная установка, содержащая воздушный компрессор, снабженный охладителем воздуха, холодильник которого включен в циркуляционный контур хладагента, охлаждаемого абсорбционной холодильной машиной (АХМ), и соединенный с камерами сгорания ГТУ, соединенными с газовой турбиной, снабженной газоходом, со встроенным в него тепловоспринимающим элементом АХМ (см. патент US №5655373, кл. F02С 7/143, 12.08.1997).The closest technical solution to the claimed one is a gas turbine installation containing an air compressor equipped with an air cooler, a refrigerator of which is included in the circulation circuit of a refrigerant cooled by an absorption refrigeration machine (AXM), and connected to GTU combustion chambers connected to a gas turbine equipped with a gas duct, with built-in heat-absorbing element AXM in it (see US patent No. 5655373, class F02C 7/143, 08/12/1997).
Недостатком известной ГТУ является то, что ее весьма трудно адаптировать к условиям энергосбережения потребителей электроэнергии по следующим причинам:A disadvantage of the well-known gas turbine is that it is very difficult to adapt to the conditions of energy conservation of electricity consumers for the following reasons:
- снижение ее эксплуатационной готовности, являющейся основным преимуществом действующих ГТУ, из-за существенного замедления по сравнению с ними ее пуска, поскольку для ее вывода на штатный режим необходимо насыщение холодом всей массы циркулирующего хладагента;- a decrease in its operational availability, which is the main advantage of existing gas turbines, due to a significant slowdown in their start-up compared to them, since it is necessary to saturate the entire mass of circulating refrigerant with cold to bring it to normal operation;
- невозможность, в связи с этим, использования ГТУ для быстрого покрытия ею пиковых нагрузок, возникающих в системе. Указанное обстоятельство приводит к значительному перерасходу топлива на пуск ГТУ по сравнению с действующими ГТУ и к соответствующему удорожанию пуска ГТУ по сравнению с затратами на пуск действующих ГТУ;- the impossibility, in this regard, the use of gas turbines to quickly cover the peak loads that occur in the system. This circumstance leads to a significant cost overrun for starting up a gas turbine compared to existing gas turbines and to a corresponding increase in the cost of starting gas turbines compared to the cost of starting an existing gas turbine;
- при работе ГТУ в автономном режиме в системе с переменным энергопотреблением возможная скорость изменения ее нагрузки будет недостаточна для ее стыковки с потребителем.- when a gas turbine is operating in an autonomous mode in a system with variable energy consumption, the possible rate of change of its load will be insufficient for its connection with the consumer.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение эксплуатационной готовности и адаптации установки к условиям энергоснабжения потребителей электроэнергии.The technical result to which the invention is directed is to increase the availability and adaptation of the installation to the conditions of energy supply to electricity consumers.
Технический результат достигается за счет того, что газотурбинная установка содержит воздушный компрессор, снабженный охладителем воздуха, холодильник которого включен в циркуляционный контур хладагента, охлаждаемого абсорбционной холодильной машиной, и соединенный с камерами сгорания, соединенными с газовой турбиной, снабженной газоходом со встроенным в него тепловоспринимающим элементом абсорбционной холодильной машины, при этом тепловоспринимающий элемент выполнен в виде теплообменника с промежуточным теплоносителем, нагреваемая часть которого размещена в газоходе в потоке отходящих газов в зоне, где температура не ниже 150°С при температуре кипения промежуточного теплоносителя не ниже 130°С, а охлаждаемая часть теплообменника размещена внутри кипятильника абсорбционной холодильной машины, в качестве хладагента которой используют тосол, рассолы или фреоны.The technical result is achieved due to the fact that the gas turbine installation contains an air compressor equipped with an air cooler, the refrigerator of which is included in the circulation circuit of a refrigerant cooled by an absorption refrigeration machine, and connected to combustion chambers connected to a gas turbine equipped with a gas duct with a heat-receiving element integrated in it absorption refrigeration machine, while the heat-receiving element is made in the form of a heat exchanger with an intermediate heat carrier, heating the bulk of which is placed in the flue in the exhaust gas stream in an area where the temperature is not lower than 150 ° C at a boiling point of the intermediate coolant not lower than 130 ° C, and the cooled part of the heat exchanger is placed inside the boiler of the absorption refrigeration machine, which uses antifreeze, brines as a refrigerant or freons.
Технический результат достигается также тем, что охладитель воздуха выполнен многоступенчатым.The technical result is also achieved by the fact that the air cooler is multi-stage.
Технический результат достигается также тем, что охладитель воздуха выполнен многоступенчатым и между его ступенями встроен сепаратор твердых частиц и капель жидкости.The technical result is also achieved by the fact that the air cooler is multi-stage and a separator of solid particles and liquid droplets is built in between its steps.
На фиг.1 представлена принципиальная технологическая схема ГТУ, оснащенной холодильной абсорбционной машиной.Figure 1 presents a schematic flow diagram of a gas turbine equipped with a refrigeration absorption machine.
На фиг.2 представлена принципиальная технологическая схема абсорбционной холодильной машины.Figure 2 presents a schematic flow diagram of an absorption refrigeration machine.
Фиг.3 представлена принципиальная технологическая схема ГТУ с многосекционным охлаждением воздуха.Figure 3 presents a schematic flow diagram of a gas turbine with multi-section air cooling.
Фиг.4 представлена принципиальная технологическая схема ГТУ с охлаждением воздуха и встроенным сепаратором твердых частиц и капель жидкости.Figure 4 presents a schematic flow diagram of a gas turbine with air cooling and an integrated separator of solid particles and liquid droplets.
Газотурбинная установка (см. фиг.1) содержит воздушный компрессор 1, соединенный нагнетательной стороной с камерами сгорания 2, соединенными с газовой турбиной 3, снабженной газоходом 4 со встроенным в него тепловоспринимающим элементом 5, и снабженный с всасывающей стороны охладителем воздуха 10 с встроенным в него холодильником 9, при этом последний включен в циркуляционный контур хладагента, охлаждаемого абсорбционной холодильной машиной 7, в качестве хладагента которой используют тосол, или рассолы, или фреоны. Тепловоспринимающий элемент 5 выполнен в виде теплообменника с промежуточным теплоносителем, нагреваемая часть которого размещена в газоходе 4 в потоке отходящих газов в зоне, где температура не ниже 150°С при температуре кипения промежуточного теплоносителя не ниже 130°С, а охлаждаемая часть 6 теплообменника размещена внутри кипятильника 13 абсорбционной холодильной машины 7. Кроме того, ГТУ снабжена воздушным фильтром 11 и электрогенератором 12, а абсорбционная холодильная машина 7 (см. фиг.2) снабжена циркуляционным насосом 8 хладагента, конденсатором 14, регулирующим вентилем 15, абсорбером 16, насосом 17 для крепкого раствора, дроссельным вентилем 18 для слабого раствора и регенеративным теплообменником 19.The gas turbine installation (see Fig. 1) contains an air compressor 1 connected by the discharge side to the
В частном случае (см. фиг.3), охладитель воздуха 10 может быть выполнен многоступенчатым, причем его ступени встроены в воздуховоды перед соответствующими ступенями сжатия компрессора 1.In the particular case (see figure 3), the
В другом частном случае (см. фиг.4) охладитель воздуха 10 может быть выполнен многоступенчатым, при этом между ступенями охладителя воздуха 10 встроен сепаратор 20 твердых частиц и капель жидкости.In another particular case (see Fig. 4), the
В ГТУ могут быть использованы абсорбционные холодильные машины 7 различных типов, в частности абсорбционные холодильные машины 7 с рабочим теплом на основе бромистого лития и хладагентом - водой, если достаточно охлаждение воздуха перед компрессором ГТУ не ниже +5°С. Эта абсорбционная холодильная машина 7 относительно дешевая, экологически чистая, компактна и может быть использована для обслуживания как вновь сооружаемых, так и действующих ГТУ.In gas turbines,
В ГТУ согласно изобретению используют абсорбционную холодильную машину 7 с рабочим теплом на основе водно-аммиачных растворов и хладагентом - тосолом, или фреонами, или рассолами. Такая абсорбционная холодильная машина наиболее предпочтительна, поскольку позволяет достигнуть охлаждения воздуха перед компрессором ГТУ, в данном случае турбокомпрессором, до -25°С (для одноступенчатой абсорбционной холодильной машины) или до -50°С и ниже (для двухступенчатой абсорбционной холодильной машины).In the gas turbines according to the invention, an
Дополнительно на чертежах обозначены следующие потоки:Additionally, the following flows are indicated in the drawings:
- I - воздух на входе в фильтр 11;- I - air at the inlet to the
- II - газ отопительный перед камерами сгорания ГТУ;- II - heating gas in front of the gas turbine combustion chambers;
- III - отходящие газы ГТУ, перед выходом в атмосферу;- III - GTU exhaust gases, before entering the atmosphere;
- IV - хладагент (охлажденный);- IV - refrigerant (chilled);
- V - хладагент (подогретый).- V - refrigerant (heated).
ГТУ согласно изобретению (см фиг.3), работает следующим образом.GTU according to the invention (see figure 3), works as follows.
Воздух (поток I) проходит через фильтр 11 и освобождается от механических примесей, затем поступает в охладитель 10, где охлаждается холодильником 9, встроенным в циркуляционный контур хладагента (потоки IV-V), охлаждаемого абсорбционной холодильной машиной 7. Охлажденный воздух поступает в компрессор 1. Благодаря повышению удельной массы воздуха при его охлаждении увеличивается массовая производительность компрессора 1. В соответствии с этим, увеличивается масса воздуха, поступающая в камеры сгорания 2, что позволяет увеличить их теплопроизводительность.Air (stream I) passes through the
Продукты сгорания поступают из камер сгорания 2 в газовую турбину 3.The combustion products come from the
Затем отходящие газы (поток III) отводятся через газоход 4, в который встроена нагреваемая часть тепловоспринимающего элемента 5, который по существу является частью утилизатора тепла отходящих газов ГТУ, выполненного в виде абсорбционной холодильной машины 7, в кипятильник 13 которой встроена охлаждаемая часть 6 тепловоспринимающего элемента 5. Таким образом, тепло отходящих газов (поток III) преобразуется в холод, который передается циркулирующему хладагенту (потоки IV и V), направляемому насосом 8 в холодильник 9 охладителя воздуха 10.Then, the exhaust gases (stream III) are discharged through a
Аналогично осуществляется рабочий процесс ГТУ с использованием настоящего изобретения по схемам, изображенным на фиг.3 и фиг.4.Similarly, the workflow of gas turbines is carried out using the present invention according to the schemes depicted in figure 3 and figure 4.
Таким образом, достигается технический результат, на достижение которого направлено изобретение, повышается экономичность и мощность ГТУ путем снижения температуры воздуха в компрессоре за счет использования тепла отходящих газов ГТУ в холодильной машине.Thus, a technical result is achieved, the invention is aimed at, increasing the cost-effectiveness and power of gas turbines by lowering the temperature of the air in the compressor by using the heat of the gas from the gas turbines in a refrigeration machine.
В результате использования установки в соответствии с настоящим изобретением достигаются следующие преимущества:By using the apparatus of the present invention, the following advantages are achieved:
- не требует использования неэкономичного оборудования, такого, как турбодетандер;- does not require the use of uneconomical equipment, such as a turboexpander;
- предусматривает утилизацию тепла отходящих газов ГТУ (ПТУ);- provides for the utilization of heat from the exhaust gases of a gas turbine unit;
- позволяет охлаждать воздух, поступающий в турбокомпрессор, благодаря теплу отходящих газов ГТУ.- allows you to cool the air entering the turbocharger, thanks to the heat of the exhaust gases of the gas turbine.
Настоящее изобретение может быть использовано в энергетической, газовой, нефтяной и других отраслях промышленности.The present invention can be used in the energy, gas, oil and other industries.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006125986/06A RU2304725C1 (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Gas turbine device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006125986/06A RU2304725C1 (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Gas turbine device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2304725C1 true RU2304725C1 (en) | 2007-08-20 |
Family
ID=38511975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006125986/06A RU2304725C1 (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Gas turbine device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2304725C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457343C2 (en) * | 2010-08-16 | 2012-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Operating method of gas-turbine electric generator |
-
2006
- 2006-07-19 RU RU2006125986/06A patent/RU2304725C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457343C2 (en) * | 2010-08-16 | 2012-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Operating method of gas-turbine electric generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN203655442U (en) | Gas turbine intake air cooling device adopting waste heat as power | |
CN103470379B (en) | Combined energy-saving type Inlet Air Cooling System of Gas Turbine | |
CN105841390A (en) | Gas-driven air source heat pump heat supply unit for central heating system | |
US20120011865A1 (en) | Combined Water Extractor and Electricity Generator | |
CN101749116A (en) | The low-grade heat recovery system that is used for air inlet of turbine | |
CN103443438B (en) | The air-breathing cooling unit of fixing internal-combustion engine | |
US20020050134A1 (en) | Method of and apparatus for augmenting power produced from gas turbines | |
WO2008109718A1 (en) | Integrated cooling, heating, and power systems | |
CN203177688U (en) | Efficient water ring vacuum pump system for condensing steam turbine unit | |
CN103352761A (en) | Waste heat utilization based gas turbine inlet air cooling device | |
US6119445A (en) | Method of and apparatus for augmenting power produced from gas turbines | |
CN202521936U (en) | Waste heat absorption refrigeration device for micro-oil screw air compressor | |
CN102818398B (en) | Intelligent air cooling island and control method thereof | |
CN103233821B (en) | A kind of air temperature regulating system | |
CN202853196U (en) | Intelligent air cooling island | |
Mendeleev et al. | Assessment of the effect of humidity of air-cooled in the absorption refrigeration machine on the operation of an energy gas turbine | |
RU2304725C1 (en) | Gas turbine device | |
CN204478368U (en) | With the free refrigeration type evaporative condenser handpiece Water Chilling Units of pressure maintenance device | |
CN103292388B (en) | Refrigerating system for engine room | |
CN201100778Y (en) | Heat pipe air-cooled lithium bromide absorption refrigerator | |
RU2643878C1 (en) | Method of operation of the compressed-air power station with an absorption lithium bromide refrigerating system (lbrs) | |
RU119393U1 (en) | HEAT ELECTRIC POWER STATION WITH ABSORPTION BROWN-LITHIUM REFRIGERATING MACHINE | |
CN104047730A (en) | Gas turbine air inlet cooling system by using cascaded lithium bromide refrigerators | |
Erickson et al. | Absorption refrigeration cycle turbine inlet conditioning | |
CN210463660U (en) | Ultra-low temperature air source heat pump unit with parallel compressors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080720 |