RU2362022C1 - Cobmined cycle gas turbine unit for electrical power plant - Google Patents
Cobmined cycle gas turbine unit for electrical power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2362022C1 RU2362022C1 RU2008105203/06A RU2008105203A RU2362022C1 RU 2362022 C1 RU2362022 C1 RU 2362022C1 RU 2008105203/06 A RU2008105203/06 A RU 2008105203/06A RU 2008105203 A RU2008105203 A RU 2008105203A RU 2362022 C1 RU2362022 C1 RU 2362022C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas turbine
- heat exchanger
- power plant
- steam turbine
- pressure pipe
- 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
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях.The invention relates to energy and can be used at thermal power plants.
Известен аналог - парогазовая установка электростанции (см. Буров В.Д., Дорохов Е.В., Елизаров Д.П. и др. Тепловые электрические станции. М.: Издательство МЭИ, 2005. С.380), содержащая газотурбинную установку, состоящую из газовой турбины, турбокомпрессора, камеры сгорания и электрогенератора, котел-утилизатор, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины с конденсатором, электрического генератора и питательного насоса, теплообменник-утилизатор теплоты уходящих газов, снабженный конденсатосборником с гидрозатвором, водоподготовительную установку, содержащую декарбонизатор, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины и теплообменнику-утилизатору теплоты уходящих газов и сливной напорный трубопровод к градирне, состоящей из вытяжной башни и водосборного бассейна. Данный аналог принят за прототип.A well-known analogue is a combined cycle gas turbine plant installation (see Burov V.D., Dorokhov E.V., Elizarov D.P. and other Thermal Power Plants. M .: MEI Publishing House, 2005. P.380), containing a gas turbine installation, consisting of a gas turbine, a turbocharger, a combustion chamber and an electric generator, a recovery boiler, a steam turbine installation consisting of a steam turbine with a condenser, an electric generator and a feed pump, a waste heat exchanger-heat exchanger equipped with a condensate collector with a water trap, and a water treatment plant an installation containing a decarbonizer, a water recycling system including a circulation pump, a pressure pipe to a steam turbine condenser and a waste heat exchanger-heat exchanger, and a discharge pressure pipe to a cooling tower consisting of an exhaust tower and a drainage basin. This analogue is taken as a prototype.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата, при использовании известной парогазовой установки электростанции, принятой за прототип, относится то, что известная парогазовая установка электростанции обладает пониженной экономичностью, так как рабочим телом в турбокомпрессоре является атмосферный воздух, а в газовой турбине - смесь продуктов сгорания органического топлива с воздухом, которые имеют низкие теплофизические свойства. Низкие теплофизические свойства атмосферного воздуха обусловливают повышенный расход энергии на привод турбокомпрессора, а низкие теплофизические свойства смеси продуктов сгорания с воздухом не обеспечивают высокий располагаемый теплоперепад в газовой турбине, что снижает мощность и экономичность парогазовой установки электростанции.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the well-known combined-cycle plant of a power plant adopted as a prototype is that the well-known combined-cycle plant of a power plant has reduced efficiency, since the working fluid in a turbocharger is atmospheric air, and in a gas turbine a mixture of products combustion of fossil fuels with air, which have low thermophysical properties. The low thermophysical properties of atmospheric air lead to increased energy consumption for the drive of the turbocompressor, and the low thermophysical properties of the mixture of combustion products with air do not provide a high available heat transfer in a gas turbine, which reduces the power and efficiency of the combined cycle plant of the power plant.
Сущность изобретения заключается в следующем. Для повышения мощности и экономичности парогазовой установки электростанции целесообразно соединить трубопроводом патрубок отвода воздуха из декарбонизатора с всасывающим коробом турбокомпрессора газотурбинной установки. В этом случае в турбокомпрессор будет подаваться отводимый из декарбонизатора воздух, насыщенный водяными парами и содержащий капельную влагу. Наличие в воздухе водяного пара и капельной влаги, имеющих лучшие теплофизические свойства по сравнению с атмосферным воздухом, позволяет уменьшить работу сжатия в турбокомпрессоре и одновременно повысить тепловую экономичность и удельную мощность газовой турбины. Уменьшение работы сжатия в турбокомпрессоре осуществляется за счет снижения температуры сжимаемого воздуха вследствие испарения содержащейся в нем капельной влаги. Увеличение удельной мощности газовой турбины обусловливается наличием в продуктах сгорания водяных паров, что приводит к повышению располагаемого теплоперепада в газовой турбине.The invention consists in the following. To increase the power and efficiency of the combined cycle plant of a power plant, it is advisable to connect a pipe to the exhaust pipe from the decarbonizer with the suction box of the turbocharger of the gas turbine plant. In this case, the air discharged from the decarbonizer, saturated with water vapor and containing droplet moisture, will be supplied to the turbocompressor. The presence of water vapor and droplet moisture in the air, which have better thermophysical properties compared to atmospheric air, reduces the compression work in the turbocompressor and at the same time increases the thermal efficiency and specific power of the gas turbine. The reduction of the compression work in the turbocompressor is carried out by reducing the temperature of the compressed air due to the evaporation of the droplet moisture contained in it. The increase in the specific power of the gas turbine is due to the presence of water vapor in the combustion products, which leads to an increase in the available heat drop in the gas turbine.
Технический результат - повышение экономичности и удельной мощности парогазовой установки электростанции за счет уменьшения работы сжатия в турбокомпрессоре и повышения располагаемого теплоперепада в газовой турбине вследствие улучшения теплофизических свойств рабочего тела в турбокомпрессоре и в газовой турбине.EFFECT: increased efficiency and specific power of a combined cycle plant of a power plant by reducing the compression work in a turbocompressor and increasing the available heat drop in a gas turbine due to the improvement of the thermophysical properties of the working fluid in the turbocompressor and in the gas turbine.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известная парогазовая установка электростанции содержит газотурбинную установку, состоящую из газовой турбины, турбокомпрессора, камеры сгорания и электрогенератора, котел-утилизатор, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины с конденсатором, электрического генератора и питательного насоса, теплообменник-утилизатор теплоты уходящих газов, снабженный конденсатосборником с гидрозатвором, водоподготовительную установку, содержащую декарбонизатор, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины и теплообменнику-утилизатору теплоты уходящих газов и сливной напорный трубопровод к градирне, состоящей из вытяжной башни и водосборного бассейна. Особенность парогазовой установки электростанции заключается в том, что парогазовая установка электростанции дополнительно снабжена трубопроводом, соединяющим всасывающий короб турбокомпрессора газотурбинной установки с патрубком отвода воздуха из декарбонизатора водоподготовительной установки для подачи выходящего из него насыщенного водяными парами и содержащего капельную влагу воздуха в турбокомпрессор.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the well-known combined-cycle plant of a power plant comprises a gas turbine installation consisting of a gas turbine, a turbocompressor, a combustion chamber and an electric generator, a recovery boiler, a steam turbine installation consisting of a steam turbine with a condenser, an electric generator and a feed pump, waste heat exchanger-heat exchanger equipped with a condensate trap with a water seal, a water treatment plant containing decar a bonizer, a circulating water supply system including a circulation pump, a pressure pipe to a steam turbine condenser and a waste heat exchanger-heat exchanger, and a discharge pressure pipe to a cooling tower consisting of an exhaust tower and a drainage basin. A feature of the combined cycle plant of a power plant is that the combined cycle plant of the power plant is additionally equipped with a pipeline connecting the suction box of the turbocompressor of the gas turbine unit to the pipe for exhausting air from the decarbonizer of the water treatment plant to supply the saturated air vapor containing water and droplet moisture to the turbocharger.
На чертеже представлена схема парогазовой установки электростанции.The drawing shows a diagram of a combined cycle plant of a power plant.
Парогазовая установка электростанции содержит газотурбинную установку, состоящую из газовой турбины 1, турбокомпрессора 2, камеры сгорания 3 и электрогенератора 4, котел-утилизатор 5, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины 6 с конденсатором 7, электрического генератора 8 и питательного насоса 9, декарбонизатор 10 водоподготовительной установки (ВПУ), теплообменник-утилизатор 11 теплоты уходящих газов, снабженный конденсатосборником 12 с гидрозатвором 13, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос 14, напорный трубопровод 15 к конденсатору 7 паровой турбины 6, напорный трубопровод 16 к теплообменнику-утилизатору 11 теплоты уходящих газов и сливной напорный трубопровод 17 к градирне, состоящей из вытяжной башни 18 и водосборного бассейна 19, трубопровод 20, соединяющий патрубок отвода воздуха из декарбонизатора 10 с всасывающим коробом турбокомпрессора 2.The combined cycle plant of a power plant comprises a gas turbine installation consisting of a gas turbine 1, a turbocharger 2, a combustion chamber 3 and an electric generator 4, a waste heat boiler 5, a steam turbine installation consisting of a steam turbine 6 with a condenser 7, an electric generator 8 and a feed pump 9, a decarbonizer 10 water treatment plant (VPU), a heat exchanger-utilizer 11 of the exhaust gas heat, equipped with a condensate collector 12 with a water lock 13, a water recycling system including a circulation pump 14, the piping 15 to the condenser 7 of the steam turbine 6, the pressure piping 16 to the heat exchanger-heat exchanger 11 of the exhaust gas heat and the discharge pressure piping 17 to the cooling tower, consisting of an exhaust tower 18 and a drainage basin 19, piping 20 connecting the exhaust pipe from the decarbonizer 10 s suction box turbocharger 2.
Парогазовая установка электростанции работает следующим образом.Combined cycle power plant works as follows.
Химочищенная вода подается в декарбонизатор 10, туда же поступает атмосферный воздух. В процессе непосредственного контакта теплоносителей в декарбонизаторе 10 осуществляется тепло- и массообмен между водой и воздухом, вода охлаждается, а воздух подогревается и насыщается водяными парами. Из воды удаляется СО2. При этом в воздухе будет содержаться и капельная влага вследствие ее механического уноса в процессе противоточного движения теплоносителей в насадке декарбонизатора 10. Насыщенный водяными парами и содержащий капельную влагу воздух после декарбонизатора 10 по трубопроводу 20 подается во всасывающий короб турбокомпрессора 2. Туда же подается атмосферный воздух, осуществляется перемешивание этих потоков. Так как температура атмосферного воздуха ниже температуры воздуха, отводимого из декарбонизатора 10, то будет осуществляться охлаждение насыщенного водяными парами и содержащего капельную влагу воздуха, отводимого из декарбонизатора 10, что приведет к дополнительному выделению из него капельной влаги. Затем насыщенный водяными парами и содержащий капельную влагу суммарный поток воздуха поступает в турбокомпрессор 2. В турбокомпрессоре 2 в результате процесса сжатия, сопровождающегося повышением температуры, будет осуществляться испарение капельной влаги в воздух, что приведет к снижению его температуры и работы, затрачиваемой на сжатие воздуха в турбокомпрессоре 2.Chemically purified water is supplied to the decarbonizer 10, atmospheric air enters there. In the process of direct contact of the coolants in the decarbonizer 10, heat and mass transfer between water and air is carried out, the water is cooled, and the air is heated and saturated with water vapor. Because water is removed CO 2. At the same time, droplet moisture will also be contained in the air due to its mechanical entrainment during countercurrent movement of coolants in the nozzle of the decarbonizer 10. Air saturated with water vapor and containing droplet moisture after the decarbonizer 10 is supplied through a pipe 20 to the suction box of the turbocompressor 2. There, atmospheric air is supplied, mixing of these flows is carried out. Since the temperature of the atmospheric air is lower than the temperature of the air discharged from the decarbonizer 10, cooling will be carried out saturated with water vapor and containing droplet moisture of air discharged from the decarbonizer 10, which will lead to the additional release of droplet moisture from it. Then, the total air stream saturated with water vapor and containing droplet moisture enters the turbocharger 2. In the turbocharger 2, as a result of the compression process, accompanied by an increase in temperature, droplet moisture will evaporate into the air, which will lead to a decrease in its temperature and the work required to compress the air in turbocharger 2.
Паровоздушная смесь после турбокомпрессора 2 подается в камеру сгорания 3 для осуществления процесса горения топлива. Образовавшаяся в результате сгорания топлива газопаровая смесь поступает в газовую турбину 1. В газовой турбине 1 совершается полезная работа газотурбинного цикла, которая затрачивается на привод турбокомпрессора 2 и электрогенератора 4. Отработавшая в газовой турбине 1 газопаровая смесь поступает в котел-утилизатор 5, где генерируется пар высоких параметров, который направляется в паровую турбину 6.The steam-air mixture after the turbocharger 2 is fed into the combustion chamber 3 for the implementation of the fuel combustion process. The gas-vapor mixture formed as a result of fuel combustion enters the gas turbine 1. In the gas turbine 1, the gas-turbine cycle performs useful work, which is expended on the drive of the turbocompressor 2 and the electric generator 4. The gas-vapor mixture that was spent in the gas turbine 1 enters the waste heat boiler 5, where steam is generated high parameters, which is sent to the steam turbine 6.
В паровой турбине 6 в процессе расширения пара совершается полезная работа паротурбинного цикла, затрачиваемая на привод электрического генератора 8. Отработавший в паровой турбине пар поступает в конденсатор 7, в котором конденсируется за счет охлаждения циркуляционной водой, подаваемой по напорному трубопроводу 15 циркуляционным насосом 14 из водосборного бассейна 19 градирни. Подогретая в конденсаторе 7 циркуляционная вода по сливному напорному трубопроводу 17 подается в вытяжную башню 18 градирни, где охлаждается атмосферным воздухом в процессе тепло- и массообмена при непосредственном контакте и стекает в водосборный бассейн 19. Конденсат отработавшего в турбине пара питательным насосом 9 подается в котел-утилизатор 5.In the steam turbine 6, in the process of expanding the steam, the useful work of the steam turbine cycle is performed, which is spent on driving the electric generator 8. The steam that has worked in the steam turbine enters the condenser 7, in which it condenses due to cooling by the circulation water supplied through the pressure pipe 15 by the circulation pump 14 from the catchment basin 19 cooling towers. The circulation water heated in the condenser 7 is fed through the discharge pressure pipe 17 to the exhaust tower 18 of the cooling tower, where it is cooled by atmospheric air during heat and mass transfer during direct contact and flows into the catchment basin 19. The condensate of the steam spent in the turbine is fed by the feed pump 9 to the boiler utilizer 5.
Уходящие газы после котла-утилизатора 5 поступают в теплообменник-утилизатор 11, где охлаждаются до температуры ниже точки росы циркуляционной водой, подаваемой циркуляционным насосом 14 по напорному трубопроводу 16. При этом водяной пар, содержащийся в уходящих газах в перегретом состоянии, конденсируется. Конденсат водяных паров, выделяющийся из продуктов сгорания в процессе их охлаждения ниже точки росы, стекает в конденсатосборник 12 и через гидрозатвор 13 направляется в бак чистых стоков (не показан). Уходящие газы после теплообменника-утилизатора 11 теплоты уходящих газов через дымовую трубу (не показана) отводятся в атмосферу.The flue gases after the waste heat boiler 5 enter the heat exchanger-heat exchanger 11, where they are cooled to a temperature below the dew point by the circulating water supplied by the circulation pump 14 via the pressure pipe 16. In this case, the water vapor contained in the flue gases in an overheated state condenses. Condensate of water vapor released from the combustion products during their cooling below the dew point flows into the condensate collector 12 and is sent through a water trap 13 to the clean wastewater tank (not shown). The flue gases after the heat exchanger-utilizer 11 of the heat of the flue gases through a chimney (not shown) are discharged into the atmosphere.
Таким образом, снабжение парогазовой установки электростанции трубопроводом, соединяющим всасывающий короб турбокомпрессора газотурбинной установки с патрубком отвода воздуха из декарбонизатора, и подача выходящего из него насыщенного водяными парами и содержащего капельную влагу воздуха в турбокомпрессор позволяют улучшить теплофизические свойства рабочего тела в турбокомпрессоре и в газовой турбине и повысить экономичность и мощность парогазовой установки электростанции за счет уменьшения работы сжатия в турбокомпрессоре и повышения располагаемого теплоперепада в газовой турбине. Кроме того, подача в камеру сгорания газотурбинной установки увлажненного воздуха уменьшает концентрацию оксидов азота в продуктах сгорания и количество вредных выбросов в атмосферу и увеличивает срок службы высоконапряженных элементов газотурбинной установки за счет снижения температуры газов в камере сгорания.Thus, supplying a combined cycle plant of a power plant with a pipeline connecting the suction duct of a turbocharger of a gas turbine unit with a pipe for exhausting air from a decarbonizer, and supplying air saturated with water vapor and containing droplet moisture to a turbocompressor can improve the thermophysical properties of the working fluid in a turbocharger and in a gas turbine and increase the efficiency and power of the combined cycle plant of a power plant by reducing the compression work in a turbocompressor and Vyshen disposable heat drop in the gas turbine. In addition, the supply of humidified air to the combustion chamber of a gas turbine installation reduces the concentration of nitrogen oxides in the combustion products and the amount of harmful emissions into the atmosphere and increases the service life of highly stressed elements of a gas turbine installation by lowering the temperature of the gases in the combustion chamber.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008105203/06A RU2362022C1 (en) | 2008-02-11 | 2008-02-11 | Cobmined cycle gas turbine unit for electrical power plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008105203/06A RU2362022C1 (en) | 2008-02-11 | 2008-02-11 | Cobmined cycle gas turbine unit for electrical power plant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2362022C1 true RU2362022C1 (en) | 2009-07-20 |
Family
ID=41047190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008105203/06A RU2362022C1 (en) | 2008-02-11 | 2008-02-11 | Cobmined cycle gas turbine unit for electrical power plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2362022C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD4386C1 (en) * | 2012-01-26 | 2016-07-31 | Борис КАРПОВ | Integrated complex of the steam-gas plant with boiler-utilizer with the oil and its residuum rectification system of the oil refinery |
-
2008
- 2008-02-11 RU RU2008105203/06A patent/RU2362022C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БУРОВ В.Д., ДОРОХОВ Е.В. и др. Тепловые электрические станции. - М.: МЭИ, 2005. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD4386C1 (en) * | 2012-01-26 | 2016-07-31 | Борис КАРПОВ | Integrated complex of the steam-gas plant with boiler-utilizer with the oil and its residuum rectification system of the oil refinery |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2373403C1 (en) | Electric power station steam-gas unit | |
| CN106224099B (en) | A kind of double fuel cogeneration water filling forward and reverse Gas Turbine Combined-cycle system | |
| RU2273741C1 (en) | Gas-steam plant | |
| CN111594813A (en) | Combined-cycle efficient clean power generation device and method utilizing low-temperature latent heat of flue gas | |
| RU2453712C2 (en) | Power facility combined-cycle plant | |
| RU2409746C2 (en) | Steam-gas plant with steam turbine drive of compressor and regenerative gas turbine | |
| CN210772215U (en) | Smoke tower integrated smoke waste heat recovery device for waste incineration power plant | |
| CN102505990B (en) | Power generation method of condensing double-working medium gas turbine circulation system | |
| RU2362022C1 (en) | Cobmined cycle gas turbine unit for electrical power plant | |
| CN110864324A (en) | System and method for improving boiler efficiency by using low-temperature waste heat of flue gas | |
| RU2411368C2 (en) | Operating method of power plant with gas turbine unit | |
| CN201760225U (en) | Site treating and using system of natural gas and gas fume | |
| RU2482292C2 (en) | Power plant steam-gas unit | |
| RU2693567C1 (en) | Method of operation of steam-gas plant of power plant | |
| RU2777999C1 (en) | Combined-cycle power plant | |
| RU118360U1 (en) | INSTALLATION OF ELECTRIC-HEAT-WATER SUPPLY OF ENTERPRISES OF MINING, TRANSPORT AND PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS | |
| RU2272914C1 (en) | Gas-steam thermoelectric plant | |
| RU2272915C1 (en) | Method of operation of gas-steam plant | |
| RU2738792C1 (en) | Combined cycle power plant | |
| RU2605879C2 (en) | Power plant combined-cycle plant | |
| RU2780597C1 (en) | Method for operation of the combined-cycle plant of the power plant | |
| RU2359135C2 (en) | Gas-vapour turbine plant | |
| RU2211343C1 (en) | Method of and plant for recovery of heat in contact-type steam-gas plant | |
| RU2793046C1 (en) | Combined cycle power plant unit | |
| RU134993U1 (en) | INSTALLATION OF ELECTRIC-HEAT-WATER SUPPLIES |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100212 |