RU2377428C1 - Комбинированная газотурбинная установка (варианты) - Google Patents
Комбинированная газотурбинная установка (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2377428C1 RU2377428C1 RU2008141453/06A RU2008141453A RU2377428C1 RU 2377428 C1 RU2377428 C1 RU 2377428C1 RU 2008141453/06 A RU2008141453/06 A RU 2008141453/06A RU 2008141453 A RU2008141453 A RU 2008141453A RU 2377428 C1 RU2377428 C1 RU 2377428C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas turbine
- outlet
- regenerator
- combined gas
- installation according
- Prior art date
Links
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Комбинированная газотурбинная установка содержит ступени многоступенчатого компрессора с расположенными между ними промежуточными воздухоохладителями, камеру сгорания, газовую турбину, регенератор, паровой контур с котлом-утилизатором и паровой турбиной, соединенной со своим электрогенератором. Регенератор подключен по охлаждаемой среде к выходу из газовой турбины, а по нагреваемой среде соответственно к выходу из последней ступени многоступенчатого компрессора и входу в камеру сгорания. Установка снабжена также абсорбционной холодильной машиной и утилизатором остаточного тепла, соединенным входом с выходом из абсорбционной холодильной машины, а выходом с котлом-утилизатором. Паровой контур снабжен нагнетательным вентилятором, подключенным по охлаждаемой среде к выходу регенератора. Циркуляционный хладагент абсорбционной холодильной машины подключен к промежуточным воздухоохладителям, а ее тепловоспринимающие элементы согласно первому варианту подключены к выходу из паровой турбины. Согласно второму варианту вместо паровой турбины комбинированная газотурбинная установка снабжена двигателем Стирлинга. Тепловоспринимающие элементы абсорбционной холодильной машины подключены к горячей полости двигателя Стирлинга. Газовая турбина соединена с электрогенератором и/или с приводом газоперекачивающего агрегата. Изобретение повышает общую эффективность работы комбинированной газотурбинной установки, обеспечивает выработку дополнительной электроэнергии и снижение уровней эмиссии токсичных продуктов сгорания. 2 н. и. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к теплоэнергетическому машиностроению и может быть использовано на магистральных газопроводах для транспортировки газа и производства электрической энергии на базе установок бинарного цикла с комбинированным применением газотурбинных и паротурбинных установок.
Известна газотурбинная установка, состоящая из компрессора низкого давления, промежуточного воздухоохладителя, компрессора высокого давления, регенератора, камеры сгорания, газовой турбины, отработанный газ из которой направлен в регенератор, связанный с выхлопной трубой, использующей энергию выхлопных газов и выполненной с соплом и приемной камерой для охлаждающего атмосферного воздуха, поступающего из промежуточного воздухоохладителя (см. патент RU №2245448, МКЛ F02C 7/32, 2003).
Эта конструкция позволяет повысить надежность работы установки за счет простоты эксплуатации и ремонтопригодности, а также достичь проектного КПД (~40%) путем форсирования температуры газа перед турбиной, частичной утилизации тепла выхлопных газов в регенераторе и использования энергии выхлопных газов для прососа охлаждающего воздуха через промежуточный воздухоохладитель.
Основным недостатком данной ГТУ является неминуемое снижение КПД в летний период времени, особенно в странах с субтропическим и тропическим климатом, неполная утилизация тепла выхлопных газов в регенераторе и высокий фактический уровень эмиссии токсичных продуктов сгорания (окислов азота и углерода), т.к. выхлопные газы в этой установке после регенератора разбавляются охлаждающим воздухом, при этом общее количество вредных выбросов не уменьшается.
Известна комбинированная газотурбинная установка, содержащая газотурбинную установку с воздухозаборным устройством, генератор, котел-утилизатор с подключенной к нему паротурбинной установкой, выходное устройство, регулирующую и запорную арматуру, соединительные трубопроводы, а газовая турбина разделена на две части - приводную газовую турбину компрессора и силовую турбину, последовательно соединенные газоходом, на котором установлены котел-утилизатор с предвключенным экономайзером, которые соединены между собой дополнительным трубопроводом по пару (см. патент RU №2101527, МКЛ F02C 6/18, 1998).
Недостаток известной установки заключается в невозможности поднятия мощности и КПД из-за снижения температуры воздуха перед камерой сгорания. Кроме того, снижается надежность работы установки из-за наличия двух котлов-утилизаторов, а отсутствие узла утилизации энергии отработанного пара также снижает ее эффективность.
Наиболее близкой к предложенной установке является комбинированная газотурбинная установка, содержащая ступени многоступенчатого компрессора с расположенными между ними промежуточными воздухоохладителями, камеру сгорания, газовую турбину, соединенную с электрогенератором, регенератор, подключенный по охлаждаемой среде к выходу из газовой турбины, а по нагреваемой среде, соответственно, к выходу из последней ступени многоступенчатого компрессора и входу в камеру сгорания, паровой контур с котлом-утилизатором и паровой турбиной, соединенной со своим электрогенератором (см. Манушин Э.А. Газовые турбины: проблемы и перспективы, Москва, Энергоатомиздат, 1986, стр.18-20, рис.1.7 г.).
Недостатком указанной установки является неполная утилизация тепла выхлопных газов в регенераторе и, как следствие, недостаточно высокая эффективность ее работы и высокий фактический уровень эмиссии токсичных продуктов сгорания.
Технической задачей изобретения является повышение общей эффективности работы комбинированной газотурбинной установки, обеспечение выработки дополнительной электроэнергии и снижение уровней эмиссии токсичных продуктов сгорания.
Поставленная задача достигается за счет того, что комбинированная газотурбинная установка по первому варианту, содержащая ступени многоступенчатого компрессора с расположенными между ними промежуточными воздухоохладителями, камеру сгорания, газовую турбину, регенератор, подключенный по охлаждаемой среде к выходу из газовой турбины, а по нагреваемой среде соответственно к выходу из последней ступени многоступенчатого компрессора и входу в камеру сгорания, паровой контур, с котлом-утилизатором и паровой турбиной, соединенной со своим электрогенератором, согласно предложенному изобретению снабжена абсорбционной холодильной машиной и утилизатором остаточного тепла, соединенным входом с выходом из абсорбционной холодильной машины, а выходом с котлом-утилизатором, паровой контур снабжен нагнетательным вентилятором, подключенным по охлаждаемой среде к выходу регенератора, при этом циркуляционный хладагент абсорбционной холодильной машины подключен к промежуточным воздухоохладителям, а ее тепловоспринимающие элементы - к выходу из паровой турбины, при этом газовая турбина соединена с электрогенератором и/или с приводом газоперекачивающего агрегата.
Поставленная задача достигается за счет того, что комбинированная газотурбинная установка согласно второму варианту, содержащая ступени многоступенчатого компрессора с расположенными между ними промежуточными воздухоохладителями, камеру сгорания, газовую турбину, регенератор, подключенный по охлаждаемой среде к выходу из газовой турбины, а по нагреваемой среде соответственно к выходу из последней ступени многоступенчатого компрессора и входу в камеру сгорания, паровой контур, с котлом-утилизатором, согласно предложенному изобретению снабжена абсорбционной холодильной машиной и утилизатором остаточного тепла, соединенным входом с выходом из абсорбционной холодильной машины, а выходом с котлом-утилизатором, паровой контур снабжен нагнетательным вентилятором, подключенным по охлаждаемой среде к выходу регенератора, и двигателем Стирлинга, приводящим электрогенератор, при этом циркуляционный хладагент абсорбционной холодильной машины подключен к промежуточным воздухоохладителям, а ее тепловоспринимающие элементы - к горячей полости двигателя Стирлинга, при этом газовая турбина соединена с электрогенератором и/или с приводом газоперекачивающего агрегата.
Поставленная задача достигается также за счет того, что многоступенчатый компрессор может содержать две ступени - компрессор низкого давления и компрессор высокого давления, а регенератор по нагреваемой среде подключен к выходу из последнего.
Поставленная задача достигается также за счет того, что котел-утилизатор выполнен с пароперегревателем.
Поставленная задача достигается также за счет того, что комбинированная установка снабжена, по крайней мере, одним эжектором промежуточного охлаждения, установленным параллельно промежуточному воздухоохладителю.
Поставленная задача достигается также за счет того, что комбинированная установка снабжена дополнительным трубопроводом с установленной на нем запорной арматурой, соединяющим выход из газовой турбины с входом нагнетательного вентилятора.
Поставленная задача достигается также за счет того, что циркуляционный хладагент абсорбционной холодильной машины подключен к холодной полости двигателя Стирлинга.
На чертеже представлена схема комбинированной газотурбинной установки (КГТУ).
Комбинированная газотурбинная установка содержит ступени 1, 2 многоступенчатого компрессора с расположенными между ними промежуточными воздухоохладителями 3, камеру сгорания 4, газовую турбину 5, соединенную с электрогенератором 6 и/или с приводом газоперекачивающего агрегата (на чертеже не показан), регенератор 7. Регенератор 7 подключен по охлаждаемой среде к выходу из газовой турбины 5, а по нагреваемой среде, соответственно, к выходу из последней ступени 2 многоступенчатого компрессора и входу в камеру сгорания 4. Паровой контур 8 содержит котел-утилизатор 9, паровую турбину 10, соединенную со своим электрогенератором 11. Котел-утилизатор 9 выполнен с пароперегревателем. Комбинированная газотурбинная установка снабжена абсорбционной холодильной машиной 12 и утилизатором 13 остаточного тепла, соединенным входом с выходом из абсорбционной холодильной машины 12, а выходом с котлом-утилизатором 9. Паровой контур 8 снабжен нагнетательным вентилятором 14, подключенным по охлаждаемой среде к выходу регенератора 7. Циркуляционный хладагент абсорбционной холодильной машины 12 подключен к промежуточным воздухоохладителям 3, а ее тепловоспринимающие элементы согласно первому варианту - выходу из паровой турбины 10. Согласно второму варианту вместо паровой турбины 10 КГТУ снабжена двигателем Стерлинга (позиция на чертеже также 10), тепловоспринимающие элементы абсорбционной холодильной машины 12 подключены к горячей полости двигателя Стерлинга. Многоступенчатый компрессор может содержать только две ступени, соответственно первая ступень - компрессор 1 низкого давления и вторая ступень - компрессор 2 высокого давления, при этом регенератор 7 по нагреваемой среде подключен к выходу из последнего. Комбинированная газотурбинная установка может быть выполнена, по крайней мере, с одним эжектором 15 промежуточного охлаждения, установленным параллельно промежуточному воздухоохладителю 3, или содержать несколько эжекторов 15 промежуточного охлаждения, установленных параллельно соответствующим промежуточным охладителям 3. Комбинированная газотурбинная установка снабжена дополнительным трубопроводом 16 с установленной на нем запорной арматурой 17, соединяющим выход из газовой турбины 5 с входом нагнетательного вентилятора 14.
КГТУ работает следующим образом.
Цикловой воздух освобождается от механических примесей и сжимается в компрессоре 1 низкого давления, после чего направляется в промежуточный воздухоохладитель 3 с циркулирующим хладагентом от абсорбционной холодильной машины 12. Охлажденный воздух поступает в компрессор 2 высокого давления. Благодаря повышению удельной массы воздуха при его охлаждении увеличивается массовая производительность компрессора 2 высокого давления 3. Сжатый воздух после компрессора 2 высокого давления 3 поступает в регенератор 7, где подогревается и затем поступает в камеру сгорания 4, а продукты сгорания производят работу в газовой турбине 5, являющейся приводом газоперекачивающего агрегата и/или электрогенератора 6. Отработанные после газовой турбины 5 газы частично направляются в регенератор 7, где подогревают цикловой воздух после компрессора 2 высокого давления 3, смешиваются с остальным отработанным газом и направляются с помощью нагнетательного вентилятора 14 с давлением 2-4 атм в котел-утилизатор 9 с пароперегревателем и промежуточной системой дожигания топлива, где нагревают питательную воду для получения пара с оптимальной температурой.
Перегретый пар направляют в паровую турбину или Стирлинг-генератор 10 для выработки дополнительной электроэнергии в электрогенераторе 11, после чего отработанный пар с температурой не ниже 150°С утилизируется сначала тепловоспринимающими элементами абсорбционной холодильной машины 12, а потом поступает в утилизатор 13 остаточного тепла для предварительного подогрева питательной воды котла-утилизатора 9.
В холодное время года или в аварийных ситуациях, связанных с возможной остановкой абсорбционной холодильной машины 12, КГТУ может работать с использованием для охлаждения воздуха после компрессора 1 низкого давления эжектора 15 промежуточного охлаждения.
В случае отказа или неэффективного использования регенератора 7 отработанные после газовой турбины 5 газы могут направляться непосредственно в паровой контур 8 по дополнительному трубопроводу 16 с установленной на нем запорной арматурой 17.
Конструкция КГПТУ и гибкая технологическая схема ее эксплуатации позволяют поддерживать оптимальные условия газоперекачки с утилизацией тепла выхлопных газов как для повышения мощности и КПД, так и для выработки электроэнергии для собственных нужд и прилегающих территорий.
Изобретение позволяет повысить мощность ГТУ, коэффициент полезного использования сжигаемого газа, снизить эмиссию токсичных продуктов сгорания, вырабатывать значительную дополнительную электроэнергию для собственных нужд компрессорных станций и прилегающих территорий. Снижение эмиссии оксидов азота и углерода осуществлено за счет промежуточной системы дожигания топлива в котле-утилизаторе с рециркуляцией горячих выхлопных газов после регенератора.
Claims (11)
1. Комбинированная газотурбинная установка, содержащая ступени многоступенчатого компрессора с расположенными между ними промежуточными воздухоохладителями, камеру сгорания, газовую турбину, регенератор, подключенный по охлаждаемой среде к выходу из газовой турбины, а по нагреваемой среде соответственно к выходу из последней ступени многоступенчатого компрессора, и входу в камеру сгорания, паровой контур с котлом-утилизатором и паровой турбиной, соединенной со своим электрогенератором, отличающаяся тем, что она снабжена абсорбционной холодильной машиной и утилизатором остаточного тепла, соединенным входом с выходом из абсорбционной холодильной машины, а выходом с котлом-утилизатором, паровой контур снабжен нагнетательным вентилятором, подключенным по охлаждаемой среде к выходу регенератора, при этом циркуляционный хладагент абсорбционной холодильной машины подключен к промежуточным воздухоохладителям, а ее тепловоспринимающие элементы - к выходу из паровой турбины, при этом газовая турбина соединена с электрогенератором и/или с приводом газоперекачивающего агрегата.
2. Комбинированная газотурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что многоступенчатый компрессор содержит две ступени - компрессор низкого давления и компрессор высокого давления, а регенератор по нагреваемой среде подключен к выходу из последнего.
3. Комбинированная газотурбинная установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что котел-утилизатор выполнен с пароперегревателем.
4. Комбинированная газотурбинная установка по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена, по крайней мере, одним эжектором промежуточного охлаждения, установленным параллельно промежуточному воздухоохладителю.
5. Комбинированная газотурбинная установка по п.4, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным трубопроводом с установленной на нем запорной арматурой, соединяющим выход из газовой турбины с входом нагнетательного вентилятора.
6. Комбинированная газотурбинная установка, содержащая ступени многоступенчатого компрессора с расположенными между ними промежуточными воздухоохладителями, камеру сгорания, газовую турбину, регенератор, подключенный по охлаждаемой среде к выходу из газовой турбины, а по нагреваемой среде - соответственно к выходу из последней ступени многоступенчатого компрессора и входу в камеру сгорания, паровой контур - с котлом-утилизатором, отличающаяся тем, что установка снабжена абсорбционной холодильной машиной и утилизатором остаточного тепла, соединенным входом с выходом из абсорбционной холодильной машины, а выходом - с котлом-утилизатором, паровой контур снабжен нагнетательным вентилятором, подключенным по охлаждаемой среде к выходу регенератора, и двигателем Стирлинга, приводящим электрогенератор, при этом циркуляционный хладагент абсорбционной холодильной машины подключен к промежуточным воздухоохладителям, а ее тепловоспринимающие элементы - к горячей полости двигателя Стирлинга.
7. Комбинированная газотурбинная установка по п.6, отличающаяся тем, что циркуляционный хладагент абсорбционной холодильной машины подключен к холодной полости двигателя Стирлинга.
8. Комбинированная газотурбинная установка по п.7, отличающаяся тем, что многоступенчатый компрессор содержит две ступени - компрессор низкого давления и компрессор высокого давления, а регенератор по нагреваемой среде подключен к выходу из последнего.
9. Комбинированная газотурбинная установка по п.7 или 8, отличающаяся тем, что котел утилизатор выполнен с пароперегревателем.
10. Комбинированная газотурбинная установка по п.7 или 8, отличающаяся тем, что она снабжена, по крайней мере, одним эжектором промежуточного охлаждения, установленным параллельно промежуточному воздухоохладителю.
11. Комбинированная газотурбинная установка по п.7 или 8, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным трубопроводом с установленной на нем запорной арматурой, соединяющим выход из газовой турбины с входом нагнетательного вентилятора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008141453/06A RU2377428C1 (ru) | 2008-10-21 | 2008-10-21 | Комбинированная газотурбинная установка (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008141453/06A RU2377428C1 (ru) | 2008-10-21 | 2008-10-21 | Комбинированная газотурбинная установка (варианты) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2377428C1 true RU2377428C1 (ru) | 2009-12-27 |
Family
ID=41643057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008141453/06A RU2377428C1 (ru) | 2008-10-21 | 2008-10-21 | Комбинированная газотурбинная установка (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2377428C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2587736C1 (ru) * | 2015-04-29 | 2016-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Установка для утилизации низконапорного природного и попутного нефтяного газов и способ её применения |
CN106016215A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-10-12 | 许昌豪丰化学科技有限公司 | 一种苯硼酸生产过程废热回收系统 |
-
2008
- 2008-10-21 RU RU2008141453/06A patent/RU2377428C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МАНУШИН Э.А. Газовые турбины: проблемы и перспективы. - М.: Энергоатомиздат, 1986, с.18-20, рис.1.7г. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2587736C1 (ru) * | 2015-04-29 | 2016-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Установка для утилизации низконапорного природного и попутного нефтяного газов и способ её применения |
CN106016215A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-10-12 | 许昌豪丰化学科技有限公司 | 一种苯硼酸生产过程废热回收系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11686250B2 (en) | Gas turbine energy supplementing systems and heating systems, and methods of making and using the same | |
JP2006249942A (ja) | 過給機付き往復式内燃機関の排熱回収システム | |
CN104675521A (zh) | 一种新型燃气-蒸汽联合循环冷热电联供系统 | |
CN213807777U (zh) | 火力发电系统和压缩空气储能系统的耦合系统 | |
CN113202584A (zh) | 燃气-空气-蒸汽三工质联合循环发电系统及方法 | |
CN102606237B (zh) | 基于燃气轮机的开式正逆循环耦合电热冷三联供系统 | |
US20110016870A1 (en) | Method and apparatus for improved gas turbine efficiency and augmented power output | |
RU2273741C1 (ru) | Газопаровая установка | |
US9074491B2 (en) | Steam cycle system with thermoelectric generator | |
RU2335641C2 (ru) | Способ повышения кпд и мощности двухконтурной атомной станции | |
RU2377428C1 (ru) | Комбинированная газотурбинная установка (варианты) | |
RU2409746C2 (ru) | Парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной | |
CN110953069A (zh) | 一种燃机电站多能耦合发电系统 | |
RU2003102313A (ru) | Способ эксплуатации атомной паротурбинной установки и установка для его осуществления | |
RU2747704C1 (ru) | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка | |
RU2611138C1 (ru) | Способ работы парогазовой установки электростанции | |
RU2727274C1 (ru) | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка | |
RU121863U1 (ru) | Парогазовая установка | |
RU2740670C1 (ru) | Способ работы парогазовой установки электростанции | |
RU58613U1 (ru) | Комбинированная парогазовая установка с параллельной схемой работы | |
RU2647013C1 (ru) | Способ работы воздушно-аккумулирующей газотурбинной электростанции | |
RU2272914C1 (ru) | Газопаровая теплоэлектроцентраль | |
RU2328045C2 (ru) | Способ эксплуатации атомной паротурбинной энергетической установки и установка для его осуществления | |
RU2384720C1 (ru) | Детандер - генераторная установка электростанции | |
RU2811729C2 (ru) | Парогазовая энергетическая установка |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101022 |