RU2460891C1 - Combined gas turbine compressor unit - Google Patents

Combined gas turbine compressor unit Download PDF

Info

Publication number
RU2460891C1
RU2460891C1 RU2011113084/06A RU2011113084A RU2460891C1 RU 2460891 C1 RU2460891 C1 RU 2460891C1 RU 2011113084/06 A RU2011113084/06 A RU 2011113084/06A RU 2011113084 A RU2011113084 A RU 2011113084A RU 2460891 C1 RU2460891 C1 RU 2460891C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
gas
compressor
gas turbine
engine
Prior art date
Application number
RU2011113084/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Павлович Шерстобитов (RU)
Александр Павлович Шерстобитов
Original Assignee
Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" filed Critical Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority to RU2011113084/06A priority Critical patent/RU2460891C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2460891C1 publication Critical patent/RU2460891C1/en

Links

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: proposed unit comprises main line compressor, gas turbine engine made up of compressor unit, combustion chamber and turbine unit, engine hear recovery system communicated with external turbine. Heat recovery system is composed by expanded section of engine exhaust circuit and main line compressor pressure pipe length fitted through engine cavity. Said main line compressor pressure pipe length features developed heat exchange surface. External turbine drives gar turbine engine compressor unit.
EFFECT: higher efficiency, reduced costs.
1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к газотранспортному оборудованию и может быть использовано при создании газотурбинных газоперекачивающих агрегатов (ГГПА).The present invention relates to gas transmission equipment and can be used to create gas turbine gas pumping units (GGPA).

Известен комбинированный ГГПА, выполненный по схеме бинарного газопарового цикла с утилизацией теплоты выхлопных газов газотурбинной установки на компрессорных станциях магистральных газопроводов (Б.С.Ревзин. Газотурбинные газоперекачивающие агрегаты. - М.: Недра, 1986 г., стр.178, рис.79).Known combined GGPA, made according to the scheme of a binary gas-steam cycle with utilization of the heat of the exhaust gases of a gas turbine installation at compressor stations of main gas pipelines (B. S. Revzin. Gas-turbine gas-pumping units. - M .: Nedra, 1986, p. 178, Fig. 79 )

Современные комбинированные ГГПА, работающие по схеме бинарного газопарового цикла, представляют собой сочетание двух самостоятельных энергетических установок (ГГПА и паросиловая установка), связанных между собой только линией обработанных в турбинном блоке газотурбинного двигателя (ГТД) продуктов сгорания. При этом паросиловая установка имеет замкнутый контур, по которому движется специально подготовленный теплоноситель.Modern combined gas-turbine gas turbine engines operating according to the binary gas-steam cycle scheme are a combination of two independent power plants (gas gas turbine and steam power plants), interconnected only by a line of combustion products processed in the turbine block of a gas turbine engine (GTE). At the same time, the steam power plant has a closed circuit along which a specially prepared coolant moves.

Газотурбинная часть комбинированного ГГПА включает в себя магистральный компрессор, приводимый в движение от приводного ГТД, состоящего из компрессорного блока, камеры сгорания и турбинного блока. Принцип работы ГТД заключается в следующем: компрессорный блок подает в камеру сгорания воздух. В камере сгорания происходит смешение воздуха с топливом и сгорание полученной топливовоздушной смеси. Далее продукты сгорания подаются в турбинный блок ГТД, преобразующий энергию продуктов сгорания в полезную работу, используемую для привода компрессорного блока и привода магистрального компрессора (полезную работу), при этом до 60% мощности турбинного блока расходуется на привод компрессорного блока. Далее обработанные турбинным блоком ГТД газы направляются в паротурбинную часть.The gas turbine part of the combined gas turbine engine includes a main compressor driven by a gas turbine engine consisting of a compressor unit, a combustion chamber, and a turbine unit. The principle of operation of a gas turbine engine is as follows: the compressor unit delivers air to the combustion chamber. In the combustion chamber, air is mixed with fuel and the resulting air-fuel mixture is burned. Further, the combustion products are fed to the turbine engine block, which converts the energy of the combustion products into useful work used to drive the compressor unit and drive the main compressor (useful work), with up to 60% of the power of the turbine unit being spent on driving the compressor unit. Then, the gases processed by the turbine unit of the gas turbine engine are sent to the steam turbine part.

В паротурбинной части оставшаяся тепловая энергия продуктов сгорания ГТД утилизируется в паровом котле-утилизаторе, вырабатываемый пар направляется на вход в паровую турбину, где давление пара с помощью паровой турбины совершает полезную работу, вращая вал. Вырабатываемый в котле-утилизаторе пар является рабочим телом для паровой турбины. Далее отработанный пар поступает в конденсатор, где пар конденсируется, вода конденсаторными насосами подается в установку водоподготовки, из нее вода питательными насосами подается в паровой котел-утилизатор и так по кругу. Вал паровой турбины соединяют либо с компрессором для прокачивания транспортируемого газа, либо с генератором для выработки электроэнергии. При наличии автономной воздуходувки и линии подачи дополнительного топлива в котел-утилизатор разрыв линии отработанных газов переводит обе установки в независимый друг от друга режим работы с более низким общим термическим КПД.In the steam-turbine part, the remaining thermal energy of the GTE combustion products is utilized in a steam recovery boiler, the generated steam is sent to the entrance to the steam turbine, where the steam pressure with the help of the steam turbine does useful work by rotating the shaft. The steam generated in the recovery boiler is the working fluid for the steam turbine. Next, the waste steam enters the condenser, where the steam condenses, the water is pumped by condenser pumps to the water treatment plant, from it the water is fed by feed pumps to the steam recovery boiler and so on in a circle. The shaft of a steam turbine is connected either to a compressor for pumping transported gas, or to a generator for generating electricity. In the presence of an autonomous blower and an additional fuel supply line to the waste heat boiler, a break in the exhaust gas line transfers both units to an operation mode independent from each other with a lower overall thermal efficiency.

Недостатками указанного выше комбинированного ГГПА, выполненного по схеме бинарного газопарового цикла, являются наличие двух валов отбора полезной мощности (один от ГТД, второй от паросиловой установки), обуславливающих необходимость наличия двух потребителей (два магистральных компрессора либо магистральный компрессор и генератор), высокие оптимальные степени сжатия воздуха в компрессорном блоке при очень больших массовых расходах воздуха через ГТД, необходимость большого количества систем по подготовке и обработке промежуточного теплоносителя (пара): конденсаторов, насосов, систем подготовки воды, что в конечном счете снижает экономические характеристики.The disadvantages of the aforementioned combined HHPA, performed according to the binary gas-steam cycle scheme, are the presence of two useful power take-off shafts (one from the gas turbine engine, the second from the steam power plant), which necessitate the presence of two consumers (two main compressors or a main compressor and generator), high optimum degrees air compression in the compressor unit at very high mass air flow rates through the gas turbine engine, the need for a large number of systems for the preparation and processing of intermediate o coolant (steam): condensers, pumps, water treatment systems, which ultimately reduces economic performance.

Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение экономической эффективности изготовления и эксплуатации комбинированных ГГПА.An object of the invention is to eliminate these drawbacks and increase the economic efficiency of the manufacture and operation of combined GGPA.

Технический результат достигается тем, что в комбинированном ГГПА, содержащем магистральный компрессор, газотурбинный двигатель, состоящий из компрессорного блока, камеры сгорания и турбинного блока, систему рекуперации тепла газотурбинного двигателя и газосвязанную с ней внешнюю турбину, система рекуперации тепла выхлопных газов образована расширенным участком выхлопного тракта двигателя и пропущенным через его полость участком напорного трубопровода магистрального компрессора, при этом участок напорного трубопровода магистрального компрессора имеет развитую теплообменную поверхность, а внешняя турбина является приводом компрессорного блока газотурбинного двигателя.The technical result is achieved in that in a combined gas turbine engine containing a main compressor, a gas turbine engine consisting of a compressor block, a combustion chamber and a turbine block, a heat recovery system of a gas turbine engine and an external turbine connected to it, an exhaust gas heat recovery system is formed by an extended exhaust tract section the engine and the section of the pressure line of the main compressor passed through its cavity, while the section of the pressure line of the main Nogo compressor has an extensive heat-exchange surface, and the outer turbine is driven compressor unit of the gas turbine engine.

Отличительные признаки являются существенными, поскольку использование транспортируемого газа в качестве теплоносителя в рекуператоре и рабочего тела во внешней турбине позволяет повысить энергоэффективность ГГПА и экономическую эффективность изготовления и эксплуатации ГГПА, а привод компрессорного блока ГТД от внешней турбины позволяет направить всю мощность турбинного блока ГТД на привод магистрального компрессора.Distinctive features are significant, since the use of transported gas as a heat carrier in the recuperator and the working fluid in an external turbine can increase the energy efficiency of the gas turbine engine and the economic efficiency of the production and operation of the gas turbine engine, and the drive of the gas turbine compressor block from the external turbine allows you to direct the entire power of the gas turbine block to the main compressor.

На фигуре представлена схема предлагаемого комбинированного ГГПА:The figure shows a diagram of the proposed combined GGPA:

1 - подводящий магистральный газопровод;1 - supply main gas pipeline;

2 - магистральный компрессор;2 - main compressor;

3 - внешняя турбина;3 - external turbine;

4 - рекуператор;4 - recuperator;

5 - отводящий магистральный газопровод;5 - discharge main gas pipeline;

6 - газотурбинный двигатель;6 - gas turbine engine;

7 - компрессорный блок ГТД;7 - compressor block GTE;

8 - камера сгорания ГТД;8 - a gas turbine combustion chamber;

9 - турбинный блок ГТД.9 - turbine block GTE.

Комбинированный ГГПА работает следующим образом. Транспортируемый газ поступает на компрессорную станцию по подводящему магистральному газопроводу 1. На компрессорной станции транспортируемый газ компримируется магистральным компрессором 2. Часть транспортируемого газа, необходимая для совершения работы во внешней турбине 3, по напорному трубопроводу магистрального компрессора 2 поступает в рекуператор 4, другая часть транспортируемого газа отводится по отводящему магистральному газопроводу 5. Посредством развитой теплообменной поверхности рекуператора 4 тепловая энергия выхлопного газового потока газотурбинного двигателя 6 передается транспортируемому газу, идущему во внешнюю турбину 3, в которой он, совершая работу, охлаждается, теряет давление до параметров, необходимых для дальнейшей транспортировки, и отводится по отводящему магистральному газопроводу 5. Внешняя турбина приводит в движение компрессорный блок 7 газотурбинного двигателя 6, подающий воздух в камеру сгорания 8, в которой воздух смешивается с топливом, и полученная топливовоздушная смесь сгорает с выделением энергии. Далее газовый поток направляется в турбинный блок 9, преобразующий энергию газового потока в полезную работу по вращению магистрального компрессора 2.Combined GGPA works as follows. The transported gas is supplied to the compressor station via the inlet main gas pipeline 1. At the compressor station, the transported gas is compressed by the main compressor 2. The part of the transported gas necessary for operation in the external turbine 3 is fed through the pressure pipe of the main compressor 2 to the recuperator 4, the other part of the transported gas is discharged through the outlet gas pipeline 5. By means of the developed heat-exchange surface of the recuperator 4, the thermal energy of the exhaust of the gas stream of the gas turbine engine 6 is transferred to the transported gas, which goes to an external turbine 3, in which it, when doing work, is cooled, loses pressure to the parameters necessary for further transportation, and is diverted through the exhaust gas pipeline 5. The external turbine drives the compressor unit 7 of a gas turbine engine 6, supplying air to the combustion chamber 8, in which air is mixed with fuel, and the resulting air-fuel mixture is burned with the release of energy. Next, the gas stream is sent to the turbine unit 9, which converts the energy of the gas stream into useful work by rotating the main compressor 2.

Таким образом, использование транспортируемого газа в качестве теплоносителя в рекуператоре и рабочего тела во внешней турбине позволяет существенно повысить энергоэффективность ГГПА, снизить тепловое воздействие на окружающую среду, снизить затраты на оборудование и обслуживание систем промежуточного теплоносителя. Привод компрессорного блока газотурбинного двигателя от внешней турбины позволяет всю мощность турбинной части газотурбинного двигателя направить на совершение полезной работы.Thus, the use of transported gas as a coolant in a recuperator and a working fluid in an external turbine can significantly increase the energy efficiency of the gas condensate heat exchanger, reduce the thermal impact on the environment, and reduce the cost of equipment and maintenance of the intermediate coolant systems. The drive of the compressor unit of the gas turbine engine from an external turbine allows the entire power of the turbine part of the gas turbine engine to be directed to the completion of useful work.

Claims (1)

Комбинированный газотурбинный газоперекачивающий агрегат, содержащий магистральный компрессор, газотурбинный двигатель, состоящий из компрессорного блока, камеры сгорания и турбинного блока, систему рекуперации тепла газотурбинного двигателя и газосвязанную с ней внешнюю турбину, отличающийся тем, что в нем система рекуперации тепла выхлопных газов образована расширенным участком выхлопного тракта двигателя и пропущенным через его полость участком напорного трубопровода магистрального компрессора, при этом участок напорного трубопровода магистрального компрессора имеет развитую теплообменную поверхность, а внешняя турбина является приводом компрессорного блока газотурбинного двигателя. A combined gas turbine gas pumping unit comprising a main compressor, a gas turbine engine consisting of a compressor unit, a combustion chamber and a turbine unit, a heat recovery system of a gas turbine engine and an external turbine connected thereto, characterized in that the exhaust heat recovery system therein is formed by an expanded exhaust section the engine path and the section of the pressure line of the main compressor passed through its cavity, while the section of the pressure pipe oprovoda main compressor has an extensive heat-exchange surface, and the outer turbine is driven compressor unit of the gas turbine engine.
RU2011113084/06A 2011-04-05 2011-04-05 Combined gas turbine compressor unit RU2460891C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011113084/06A RU2460891C1 (en) 2011-04-05 2011-04-05 Combined gas turbine compressor unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011113084/06A RU2460891C1 (en) 2011-04-05 2011-04-05 Combined gas turbine compressor unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2460891C1 true RU2460891C1 (en) 2012-09-10

Family

ID=46938990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011113084/06A RU2460891C1 (en) 2011-04-05 2011-04-05 Combined gas turbine compressor unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2460891C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2607113C2 (en) * 2014-11-25 2017-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Казань" Gas pumping unit and method of its start-up

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1468311A (en) * 1974-02-16 1977-03-23 Linde Ag Recovery of energy from liquefied gases
DE3117361A1 (en) * 1980-05-02 1982-01-14 Davy McKee (Oil & Chemicals) Ltd., London Method and device for driving a rotary machine
RU2013615C1 (en) * 1992-01-16 1994-05-30 Валерий Игнатьевич Гуров Gas-turbine expander unit operating on natural gas
RU2013616C1 (en) * 1992-12-29 1994-05-30 Проектно-строительное предприятие "Инсерв" Method of operating combination gas-turbine system of gas distribution and apparatus for carrying out the method
RU2096640C1 (en) * 1994-11-30 1997-11-20 Научно-производственное товарищество с ограниченной ответственностью "Аэротурбогаз" Gas-turbine expansion machine operation process
RU2232343C1 (en) * 2002-12-03 2004-07-10 Кубанский государственный технологический университет Power waste recovery plant of gas-transfer stations of main gas pipe-lines

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1468311A (en) * 1974-02-16 1977-03-23 Linde Ag Recovery of energy from liquefied gases
DE3117361A1 (en) * 1980-05-02 1982-01-14 Davy McKee (Oil & Chemicals) Ltd., London Method and device for driving a rotary machine
RU2013615C1 (en) * 1992-01-16 1994-05-30 Валерий Игнатьевич Гуров Gas-turbine expander unit operating on natural gas
RU2013616C1 (en) * 1992-12-29 1994-05-30 Проектно-строительное предприятие "Инсерв" Method of operating combination gas-turbine system of gas distribution and apparatus for carrying out the method
RU2096640C1 (en) * 1994-11-30 1997-11-20 Научно-производственное товарищество с ограниченной ответственностью "Аэротурбогаз" Gas-turbine expansion machine operation process
RU2232343C1 (en) * 2002-12-03 2004-07-10 Кубанский государственный технологический университет Power waste recovery plant of gas-transfer stations of main gas pipe-lines

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2607113C2 (en) * 2014-11-25 2017-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Казань" Gas pumping unit and method of its start-up

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2662536A2 (en) Gas Turbine Compressor Water Wash System
JP2012132454A (en) System and method for using gas turbine intercooler heat in bottoming steam cycle
RU2273741C1 (en) Gas-steam plant
US20130277968A1 (en) Stationary Power Plant, in Particular a Gas Power Plant, for Generating Electricity
RU2570296C1 (en) Regenerative gas turbine expander unit for compressor station
US20100043442A1 (en) Dimpled serrated fintube structure
RU2460891C1 (en) Combined gas turbine compressor unit
CN102251818B (en) Gas and steam turbine system
CN111878251A (en) Waste heat utilization system of internal combustion engine
RU2409746C2 (en) Steam-gas plant with steam turbine drive of compressor and regenerative gas turbine
US20140069078A1 (en) Combined Cycle System with a Water Turbine
KR101753526B1 (en) Combined cycle power generation system
RU126373U1 (en) STEAM GAS INSTALLATION
RU2611138C1 (en) Method of operating combined-cycle power plant
RU118360U1 (en) INSTALLATION OF ELECTRIC-HEAT-WATER SUPPLY OF ENTERPRISES OF MINING, TRANSPORT AND PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS
RU2675427C1 (en) Combined utilizing gas turbine expander power plant of compressor station of main gas line
RU2605879C2 (en) Power plant combined-cycle plant
RU2403407C1 (en) Steam-gas power plant
RU2377428C1 (en) Combined gas turbine plant (versions)
RU2811729C2 (en) Combined-cycle power plant
RU2466285C2 (en) Steam generating plant
RU58613U1 (en) COMBINED STEAM-GAS UNIT WITH PARALLEL OPERATION DIAGRAM
US20130180241A1 (en) Conveying System for Oil or Gas
RU2740670C1 (en) Method of operation of steam-gas plant of power plant
RU2713785C1 (en) Gas-turbine unit for processing associated oil and various low-pressure gases into electric energy

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130406