RU2520762C1 - Combined cycle plant - Google Patents
Combined cycle plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2520762C1 RU2520762C1 RU2012154661/06A RU2012154661A RU2520762C1 RU 2520762 C1 RU2520762 C1 RU 2520762C1 RU 2012154661/06 A RU2012154661/06 A RU 2012154661/06A RU 2012154661 A RU2012154661 A RU 2012154661A RU 2520762 C1 RU2520762 C1 RU 2520762C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- turbine
- condenser
- combined
- steam
- Prior art date
Links
Images
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]
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике.The invention relates to a power system.
Назначением тепловых машин является преобразование энергии топлива в полезную работу. Отношение указанной работы к количеству тепла, выделяющемуся при полном сгорании топлива, называется эффективным к.п.д. тепловой машины ηе.The purpose of heat engines is to convert fuel energy into useful work. The ratio of this work to the amount of heat released during the complete combustion of the fuel is called effective efficiency. heat engine η e .
Целью изобретения является повышение эффективного к.п.д. тепловых машин (газотурбинных установок).The aim of the invention is to increase effective efficiency thermal machines (gas turbine units).
В газотурбинных установках (ГТУ) затраты энергии на собственные нужды составляют значительную долю полезной работы установки. Эта доля уменьшается при увеличении удельной энтальпии (теплосодержания) рабочего тела. Теплосодержание рабочего тела возрастает, если в состав продуктов сгорания ГТУ добавлять водяные пары.In gas turbine units (GTU), energy costs for own needs make up a significant share of the unit's useful work. This fraction decreases with increasing specific enthalpy (heat content) of the working fluid. The heat content of the working fluid increases if water vapor is added to the composition of GTU combustion products.
Известна парогазовая установка (патент RU 2272916 C2, 2006), в которой преобразование воды в пар осуществляется в теплообменнике-испарителе, расположенном за турбиной. Это позволяет осуществлять регенерацию теплоты выхлопных газов - увеличивать эффективный к.п.д. установки. Недостатком установки являются большие расходы воды и связанные с этим потери энергии, расходуемые на ее нагрев и парообразование, что не позволяет повышать эффективный к.п.д. более 50%.Known gas-vapor installation (patent RU 2272916 C2, 2006), in which the conversion of water into steam is carried out in a heat exchanger-evaporator located behind the turbine. This allows for the regeneration of the heat of exhaust gases - to increase the effective efficiency. installation. The disadvantage of the installation is the high water consumption and the associated energy losses spent on its heating and vaporization, which does not allow to increase the effective efficiency more than 50%.
Известна парогазовая установка (патент на полезную модель №50603, 2006), содержащая входное устройство, компрессор, камеру сгорания, турбину привода компрессора, выходное устройство, теплообменник-нагреватель, расположенный в канале выходного устройства за турбиной привода компрессора, и теплообменник-конденсатор, охлаждаемый водой. Указанные теплообменники закольцованы через паровую турбину и насос высокого давления: теплообменник-конденсатор с одной стороны соединен с выходным ресивером паровой турбины, с другой стороны - с входом в насос высокого давления; теплообменник-нагреватель с одной стороны соединен с входным ресивером паровой турбины, с другой стороны - с выходом из насоса высокого давления. Внутри теплообменников циркулирует жидкость, переходящая в пар и обратно. Эффективный к.п.д. установки ~50%.A steam-gas installation is known (utility model patent No. 50603, 2006), comprising an input device, a compressor, a combustion chamber, a compressor drive turbine, an output device, a heat exchanger-heater located in the channel of the output device behind the compressor drive turbine, and a heat exchanger-condenser cooled water. These heat exchangers are looped through a steam turbine and a high pressure pump: on one side, the heat exchanger-condenser is connected to the output receiver of the steam turbine, and on the other hand, to the inlet to the high pressure pump; the heat exchanger-heater is connected on one side to the inlet receiver of the steam turbine, and on the other hand, to the outlet of the high pressure pump. A liquid circulating inside the heat exchangers, passing into the steam and vice versa. Effective Efficiency setting ~ 50%.
Сущность изобретения заключается в том, что для повышения эффективного к.п.д. в парогазовой установке используются внутренние термодинамические циклы, к.п.д. которых в составе тепловой машины стремится к единице (Письменный В.Л. Внутренние термодинамические циклы // Конверсия в машиностроении, 2006, №3. С.5-10).The essence of the invention lies in the fact that to increase effective efficiency in a combined cycle plant, internal thermodynamic cycles, efficiency are used which in the composition of the heat engine tends to unity (Pismenny VL Internal thermodynamic cycles // Conversion in mechanical engineering, 2006, No. 3. P.5-10).
Поставленная цель достигается тем, что в ГТУ, содержащей входное устройство, компрессор, камеру сгорания, турбину привода компрессора, выходное устройство, в канале входного устройства перед компрессором расположен теплообменник-конденсатор, а в канале выходного устройства за турбиной привода компрессора - теплообменник-нагреватель. Теплообменники закольцованы через паровую турбину и насос высокого давления: теплообменник-конденсатор с одной стороны соединен с выходным ресивером паровой турбины, с другой стороны - с входом в насос высокого давления; теплообменник-нагреватель с одной стороны соединен с входным ресивером паровой турбины, с другой стороны - с выходом из насоса высокого давления. Внутри закольцованной системы циркулирует жидкость, переходящая в пар и обратно. Во входной канал (перед теплообменником-конденсатором) подается вода. При этом давление жидкости на входе в насос высокого давления не менее 0,15 МПа, а температура рабочего тела на входе в компрессор более 100°C (условия, при которых в теплообменнике-конденсаторе происходит конденсация жидкости и испарение воды одновременно).This goal is achieved by the fact that in a gas turbine containing an input device, a compressor, a combustion chamber, a compressor drive turbine, an output device, a heat exchanger-condenser is located in front of the compressor in the input device channel, and a heat exchanger-heater in the output device channel behind the compressor drive turbine. Heat exchangers are looped through a steam turbine and a high pressure pump: on one side, the heat exchanger-condenser is connected to the output receiver of the steam turbine, and on the other hand, to the inlet to the high pressure pump; the heat exchanger-heater is connected on one side to the inlet receiver of the steam turbine, and on the other hand, to the outlet of the high pressure pump. A fluid circulates inside the looped system, passing into steam and vice versa. Water is supplied to the inlet channel (in front of the heat exchanger-condenser). In this case, the liquid pressure at the inlet to the high-pressure pump is not less than 0.15 MPa, and the temperature of the working fluid at the inlet to the compressor is more than 100 ° C (conditions under which liquid condensation and water evaporation occur simultaneously in the heat exchanger-condenser).
В качестве жидкости, циркулирующей в теплообменниках, предпочтительно использовать воду.As the fluid circulating in the heat exchangers, it is preferable to use water.
Предпочтительно, чтобы:Preferably
степень повышения давления в компрессоре была более 18;the degree of pressure increase in the compressor was more than 18;
температура газа перед турбиной была более 1700 K;the gas temperature in front of the turbine was more than 1700 K;
расход воды был более 15% от расхода воздуха;water consumption was more than 15% of air consumption;
давление жидкости на выходе из насоса высокого давления было более 15 МПа;the fluid pressure at the outlet of the high pressure pump was more than 15 MPa;
топливо подавалось в камеру сгорания через теплообменник, расположенный в канале, соединяющем паровую турбину с теплообменником-конденсатором;fuel was supplied to the combustion chamber through a heat exchanger located in the channel connecting the steam turbine to the heat exchanger-condenser;
в качестве топлива использовалась криогенная жидкость;cryogenic liquid was used as fuel;
в качестве топлива использовался водород.hydrogen was used as fuel.
Применение водорода в качестве топлива позволяет получить новое качество ПГУ, а именно: коэффициент использования тепла (доля полезной теплоты) стремится к единице (продуктом сгорания водорода является водяной пар, который вместе с паром, образованным из воды, используется для обогрева помещений и др. целей).The use of hydrogen as a fuel makes it possible to obtain a new CCGT quality, namely: the heat utilization coefficient (fraction of usable heat) tends to unity (the product of hydrogen combustion is water vapor, which, together with steam formed from water, is used to heat rooms and other purposes )
Недостатком ПГУ является то, что энергия парообразования воды не используется для получения полезной работы.The disadvantage of CCGT is that the energy of water vaporization is not used to obtain useful work.
Недостаток уменьшается, если за теплообменником-нагревателем установить теплообменник-испаритель, преобразующий энергию парообразования воды в энергию пара легкоиспаряющейся жидкости с последующим ее преобразованием в полезную работу.The disadvantage is reduced if a heat exchanger-evaporator is installed behind the heat exchanger-heater, which converts the energy of vaporization of water into the energy of steam of an easily evaporating liquid with its subsequent conversion into useful work.
Сущность изобретения заключается в том, что рабочим телом в теплообменнике-испарителе является этиловый спирт или другая жидкость, имеющая температуру кипения ниже температуры кипения воды при давлении, соответствующем давлению газа в канале выходного устройства.The essence of the invention lies in the fact that the working fluid in the heat exchanger-evaporator is ethyl alcohol or other liquid having a boiling point lower than the boiling point of water at a pressure corresponding to the gas pressure in the channel of the outlet device.
Поставленная цель достигается тем, что в газотурбинной установке, содержащей входное устройство, компрессор, камеру сгорания, турбину привода компрессора, выходное устройство, в канале входного устройства перед компрессором расположен теплообменник-конденсатор, а в канале выходного устройства за турбиной привода компрессора - теплообменник-нагреватель. Теплообменники закольцованы через паровую турбину и насос высокого давления: теплообменник-конденсатор с одной стороны соединен с выходным ресивером паровой турбины, с другой стороны - с входом в насос высокого давления; теплообменник-нагреватель с одной стороны соединен с входным ресивером паровой турбины, с другой стороны - с выходом из насоса высокого давления. Внутри закольцованной системы циркулирует жидкость, переходящая в пар и обратно. Во входной канал перед теплообменником-конденсатором подается вода. В выходном канале за теплообменником-нагревателем установлен теплообменник-испаритель, который закольцован через турбину, теплообменник и насос: теплообменник-испаритель с одной стороны соединен с входным ресивером турбины, с другой стороны - с выходом из насоса; выходной ресивер турбины соединен с входом в теплообменник, выход из которого соединен с входом в насос. Внутри закольцованной системы циркулирует легкоиспаряющаяся жидкость, переходящая в пар и обратно.This goal is achieved by the fact that in a gas turbine installation containing an input device, a compressor, a combustion chamber, a compressor drive turbine, an output device, a heat exchanger-condenser is located in front of the compressor in the input device channel, and a heat exchanger-heater in the output device channel behind the compressor drive turbine . Heat exchangers are looped through a steam turbine and a high pressure pump: on one side, the heat exchanger-condenser is connected to the output receiver of the steam turbine, and on the other hand, to the inlet to the high pressure pump; the heat exchanger-heater is connected on one side to the inlet receiver of the steam turbine, and on the other hand, to the outlet of the high pressure pump. A fluid circulates inside the looped system, passing into steam and vice versa. Water is supplied to the inlet channel in front of the heat exchanger-condenser. A heat exchanger-evaporator is installed in the outlet channel behind the heat exchanger-heater, which is looped through the turbine, heat exchanger and pump: the heat exchanger-evaporator is connected on one side to the turbine inlet receiver and, on the other hand, to the pump outlet; the output receiver of the turbine is connected to the inlet to the heat exchanger, the output of which is connected to the inlet to the pump. A volatile liquid circulates inside the ring system, passing into steam and vice versa.
Предпочтительно, чтобы давление за турбиной было ниже атмосферного.Preferably, the pressure behind the turbine is below atmospheric.
На фиг.1 изображена схема парогазовой установки;Figure 1 shows a diagram of a combined cycle plant;
на фиг.2 изображены зависимости эффективного к.п.д. ηе от относительного расхода воды δ и температуры газа перед турбиной Tг*;figure 2 shows the dependence of effective efficiency η e from the relative water flow δ and gas temperature in front of the turbine Tg *;
на фиг.3 изображены зависимости удельной мощности ПГУ Neуд от относительного расхода воды δ и температуры газа перед турбиной Tг*;figure 3 shows the dependence of the specific power of the CCGT Ne beats on the relative water flow δ and the gas temperature in front of the turbine Tg *;
на фиг.4 изображен термодинамический цикл ПГУ;figure 4 shows the thermodynamic cycle of CCGT;
на фиг.5 изображена схема парогазовой установки;figure 5 shows a diagram of a combined cycle plant;
на фиг.6 изображены зависимости эффективного к.п.д. ηе от относительного расхода воды δ и температуры газа перед турбиной Tг*;figure 6 shows the dependence of effective efficiency η e from the relative water flow δ and gas temperature in front of the turbine Tg *;
на фиг.7 изображены зависимости удельной мощности ПГУ Neуд от относительного расхода воды δ и температуры газа перед турбиной Tг*;Fig. 7 shows the dependences of the specific power of CCGT Ne beats on the relative water flow δ and the gas temperature in front of the turbine Tg *;
на фиг.8 изображена диаграмма эффективности ПГУ.on Fig shows a diagram of the effectiveness of CCGT.
Парогазовая установка (фиг.1) состоит из входного устройства 1, водяного коллектора 2, теплообменника-конденсатора 3, компрессора 4, камеры сгорания 5, турбины привода компрессора 6, теплообменника-нагревателя 7, выходного устройства 8, паровой турбины 9, насоса высокого давления 10, теплообменника 11, электрогенераторов 12, насосов н. Теплообменник-конденсатор 3 установлен в канале входного устройства 1 перед компрессором 4. Водяной коллектор 2 установлен на входе в теплообменник-конденсатор 3. Теплообменник-нагреватель 7 установлен в канале выходного устройства за турбиной привода компрессора 6. Паровая турбина 9, теплообменник-конденсатор 3, насос высокого давления 10 и теплообменник-нагреватель 7 закольцованы: теплообменник-конденсатор с одной стороны соединен с выходным ресивером паровой турбины, с другой стороны - с входом в насос высокого давления; теплообменник-нагреватель с одной стороны соединен с входным ресивером паровой турбины, с другой стороны - с выходом из насоса высокого давления. Внутри закольцованной системы циркулирует вода, переходящая в пар и обратно.Combined-cycle plant (Fig. 1) consists of an
Работа установки осуществляется следующим образом. Воздух, поступающий из атмосферы в канал 1, смешивается с водой, поступающей в тот же канал через коллектор 2. В теплообменнике-конденсаторе смесь нагревается до 100°C и более, в результате чего вода, находящаяся в смеси, превращается в сухой пар. Паровоздушная смесь сжимается в компрессоре до давления ~2 МПа (давление ограничено температурой лопаток компрессора) и подается в камеру сгорания, туда же по внутреннему каналу теплообменника 11 подается топливо. Образующаяся топливовоздушная смесь (с примесью пара) сгорает, в результате чего температура газа перед турбиной увеличивается до 1700 K и более. В турбине 6 температура и давление продуктов сгорания понижаются. Давление приближается к атмосферному, а температура сохраняется либо выше, либо близкой к критической для воды. Турбина совершает полезную работу. Из турбины 6 продукты сгорания попадают в теплообменник-нагреватель 7, по внутренним каналам которого под действием насоса 10 движется вода. Вода (в теплообменнике 7) в результате теплообмена с продуктами сгорания превращается в перегретый пар. Температура продуктов сгорания на выходе из теплообменника 7 понижается (~140°C). Продукты сгорания удаляются в атмосферу.The installation is as follows. Air from the atmosphere into
Перегретый пар поступает в паровую турбину 9. В турбине давление и температура пара понижаются. Турбина совершает полезную работу. Давление перед турбиной (за насосом высокого давления) выбирается таким, чтобы на выходе из турбины при давлении ~0,2 МПа пар был сухим (это ~15 МПа). Пар проходит через теплообменник 11 и попадает в теплообменник-конденсатор 3. В теплообменниках 11 и 3 от пара отводится теплота. В результате отвода теплоты пар охлаждается и переходит в жидкое состояние - воду. Вода откачивается насосом 10, что обеспечивает понижение давления в магистрали за турбиной 9, а также перепад давлений на указанной турбине.Superheated steam enters the
Передача теплоты в теплообменнике-конденсаторе 3 происходит вследствие разницы температур рабочих тел внутри (пар, переходящий в воду) и снаружи (смесь воздуха и воды, переходящей в пар) теплообменника 3. Передача теплоты происходит последовательно в три этапа. На первом этапе в результате теплообмена температура пара понижается ~ до 120°C (давление пара ~0,15 МПа), а температура смеси увеличивается ~ до 100°C (давление смеси - атмосферное). При достижении указанных температур (второй этап) происходит конденсация пара с выделением теплоты и испарение воды с поглощением указанной теплоты (энергия парообразования передается от одного рабочего тела другому). На третьем этапе (после завершения процессов конденсации и испарения) происходит (за счет теплообмена) понижение температуры конденсата и увеличение температуры паровоздушной смеси до значений (более 100°C), при которых наступает тепловое равновесие. В результате описанных процессов в теплообменнике-конденсаторе устанавливается стационарный тепловой поток, основу которого составляет энергия парообразования воды, поступающей в ПГУ через коллектор 2.Heat transfer in the heat exchanger-
Полезная работа, совершаемая парогазовой установкой, преобразуется в электрическую энергию в генераторах электрического тока 12.The useful work done by the combined-cycle plant is converted into electrical energy in electric
На фиг.2 и фиг.3 показаны зависимости эффективного к.п.д. и удельной мощности Neyд (мощности, приходящейся на килограмм расхода воздуха) ПГУ (фиг.1) от параметров рабочего процесса: относительного расхода воды δ (расход воды, приходящийся на килограмм расхода воздуха) и температуры газа перед турбиной Tг* при степени повышения давления в компрессоре πк=20, которая ограничена прочностью лопаток компрессора. Топливо - керосин. В расчете потери учитывались соответствующими к.п.д. термодинамических процессов: 0,85 - для сжатия; 0,92 - для расширения; 0,98 - для сгорания; 0,99 - механический к.п.д. Расчет выполнен для стандартных условий: tн=15°C и Pн=760 мм рт.ст. Видно, что ηе для δ=0,2 достигает значений 63%, а удельная мощность - 1200 кВт/кг.Figure 2 and figure 3 shows the dependence of the effective efficiency and specific power Ne yd (power per kilogram of air consumption) CCP (Fig. 1) on the parameters of the working process: relative water consumption δ (water consumption per kilogram of air consumption) and gas temperature in front of the turbine Tg * with a degree of pressure increase in the compressor πк = 20, which is limited by the strength of the compressor blades. Fuel is kerosene. In calculating the losses, the corresponding efficiency was taken into account. thermodynamic processes: 0.85 - for compression; 0.92 - for expansion; 0.98 - for combustion; 0.99 - mechanical efficiency The calculation was performed for standard conditions: t n = 15 ° C and P n = 760 mm Hg It can be seen that η e for δ = 0.2 reaches 63%, and the specific power is 1200 kW / kg.
На фиг.4 показан термодинамический цикл ПГУ (фиг.1) в T-S координатах. Буквами обозначены состояния рабочего тела в характерных сечениях ПГУ: н - вход во входное устройство; в - вход в компрессор; к - выход из компрессора; г - вход в турбину; т - выход из турбины; с - выход из выходного устройства (сопла). Цикл ПГУ состоит из внешнего L1 и внутреннего L2 циклов. Внутренний цикл - это цикл, который не имеет энергообмена с внешней средой (энергообмен осуществляется только с внешним циклом), что делает внутренний цикл в составе ПГУ абсолютно эффективным (внешние потери отсутствуют). Внутренний цикл преобразует тепловую энергию внешнего цикла Q1-2 в работу L2 и тепловую энергию Q2-1, которая тратится на создание рабочего тела (паровоздушная смесь) внешнего цикла. Паровоздушная смесь имеет большую удельную теплоемкость, чем воздух, что при тех же температурах Tг* позволяет иметь: а) более высокое удельное теплосодержание рабочего тела - меньшую долю затрат энергии на собственные нужды ПГУ, б) более высокую работу цикла L1 - большую удельную мощность ПГУ.Figure 4 shows the thermodynamic cycle of CCGT (figure 1) in TS coordinates. Letters denote the state of the working fluid in characteristic sections of a CCGT unit: n - entrance to the input device; in - entrance to the compressor; to - exit from the compressor; g - entrance to the turbine; t - exit from the turbine; C - exit from the output device (nozzle). The CCGT cycle consists of external L 1 and internal L 2 cycles. The internal cycle is a cycle that does not have energy exchange with the external environment (energy is exchanged only with the external cycle), which makes the internal cycle as part of the CCGT unit absolutely efficient (there are no external losses). The inner cycle converts the heat energy of the outer cycle Q 1-2 into work L 2 and the heat energy Q 2-1 , which is spent on creating the working fluid (vapor-air mixture) of the outer cycle. The steam-air mixture has a higher specific heat than air, which at the same temperatures Tg * allows you to have: a) a higher specific heat content of the working fluid — a smaller fraction of the energy consumed for the auxiliary needs of a CCGT unit, b) a higher work cycle L 1 - a higher specific power PSU.
Недостатком ПГУ является то, что энергия парообразования воды, которая тратится на создание рабочего тела внешнего цикла (площадь, закрашенная на фиг.4 серым цветом), после завершения цикла теряется.The disadvantage of CCGT is that the energy of water vaporization, which is spent on creating the working fluid of the external cycle (the area shaded in gray in Fig. 4), is lost after the cycle is completed.
На фиг.5 изображена ПГУ, в которой указанные потери тепла (энергия парообразования) преобразуются в полезную работу - потери тепла уменьшаются до размеров площади, закрашенной в черный цвет (фиг.4).Figure 5 shows the CCGT, in which the indicated heat loss (vaporization energy) is converted into useful work - heat loss is reduced to the size of the area painted black (figure 4).
ПГУ (фиг.5) состоит из ПГУ (фиг.1), в выходном канале 8 которой установлен теплообменник-испаритель 13, который закольцован через турбину 14, теплообменник 15 и насос 16: теплообменник-испаритель с одной стороны соединен с входным ресивером турбины, с другой стороны - с выходом из насоса; выходной ресивер турбины соединен с входом в теплообменник, выход из которого соединен с входом в насос. Внутри закольцованной системы циркулирует этиловый спирт, переходящий в пар и обратно. Турбина 14 соединена с электрогенератором 12.CCP (Fig. 5) consists of CCP (Fig. 1), in the
Работа установки осуществляется следующим образом. Продукты сгорания, температура которых более 100°C, по каналу 8 поступают в теплообменник-испаритель 13, внутри которого под давлением ~0,19 МПа при температуре ~50°C циркулирует этиловый спирт. В результате теплообмена спирт нагревается до температуры более 95°C, превращаясь в перегретый пар (температура кипения спирта ~95°C), а продукты сгорания охлаждаются до температуры менее 95°C, при которой водяной пар, находящийся в продуктах сгорания, превращается в воду (между спиртом и водой происходит обмен энергиями парообразования). Продукты сгорания (вместе с водой) удаляются в атмосферу.The installation is as follows. Combustion products, the temperature of which is more than 100 ° C, pass through
Перегретый пар поступает в турбину 14. В турбине давление и температура пара понижаются. Турбина совершает полезную работу. Давление за турбиной ниже атмосферного (выбирается таким, чтобы на выходе из турбины пар был сухим). Из турбины пар поступает в теплообменник 15. За счет теплообмена между паром и холодной водой, циркулирующей внутри теплообменника 15, пар конденсируется (превращается в жидкий спирт) и охлаждается (~50°C). Жидкий спирт откачивается насосом 16, который поддерживает заданный перепад давлений на турбине 14.The superheated steam enters the
Полезная работа, совершаемая турбиной, преобразуется в электрическую энергию в генераторе 12.The useful work done by the turbine is converted into electrical energy in the
На фиг.6 и фиг.7 показаны зависимости эффективного к.п.д. и удельной мощности Neуд ПГУ (фиг.5) от параметров рабочего процесса: относительного расхода воды δ и температуры газа перед турбиной Tг* при степени повышения давления в компрессоре πк=20. Топливо - керосин. В расчете потери учитывались соответствующими к.п.д. термодинамических процессов: 0,85 - для сжатия; 0,92 - для расширения; 0,98 - для сгорания; 0,99 - механический к.п.д. Расчет выполнен для стандартных условий: tн=15°C и Pн=760 мм рт.ст. Видно, что эффективный к.п.д. ПГУ (фиг.5) по отношению к базовой ПГУ (фиг.1) повышается на 3÷4%, а удельная мощность - на 10÷12%.In Fig.6 and Fig.7 shows the dependence of the effective efficiency and specific power Ne beats CCP (Fig. 5) on the parameters of the working process: relative water flow δ and gas temperature in front of the turbine Tg * with a degree of increase in pressure in the compressor π к = 20. Fuel is kerosene. In calculating the losses, the corresponding efficiency was taken into account. thermodynamic processes: 0.85 - for compression; 0.92 - for expansion; 0.98 - for combustion; 0.99 - mechanical efficiency The calculation was performed for standard conditions: t n = 15 ° C and P n = 760 mm Hg It is seen that the effective efficiency CCP (Fig. 5) in relation to the basic CCP (Fig. 1) increases by 3 ÷ 4%, and specific power - by 10 ÷ 12%.
Предельная (теоретическая) эффективность ПГУ (фиг.5) зависит от применяемого топлива и может быть оценена какThe marginal (theoretical) efficiency of the CCGT unit (Fig. 5) depends on the fuel used and can be estimated as
, ,
где α=1,1÷1,2 - коэффициент избытка воздуха;where α = 1.1 ÷ 1.2 is the coefficient of excess air;
Lo - стехиометрический коэффициент;Lo is the stoichiometric coefficient;
Hu - теплота сгорания топлива;Hu is the calorific value of fuel;
δ=0,2÷0,3 - относительный расход воды;δ = 0.2 ÷ 0.3 is the relative flow rate of water;
m=0,5÷0,6 - относительный расход спирта;m = 0.5 ÷ 0.6 is the relative consumption of alcohol;
r=850 кДж/кг - удельная теплота парообразования спирта;r = 850 kJ / kg - specific heat of vaporization of alcohol;
cв=1,004 кДж/(кг·град) - удельная теплоемкость воздуха;c in = 1.004 kJ / (kg · deg) - specific heat of air;
cвод=4,18 кДж/(кг·град) - удельная теплоемкость воды.c water = 4.18 kJ / (kg · deg) is the specific heat of water.
На фиг.8 показаны предельные значения эффективных к.п.д., которые можно получить, используя принцип преобразования энергии, заложенный в ПГУ (фиг.5), для топлив: керосин, метан, водород.On Fig shows the limit values of effective efficiency, which can be obtained using the principle of energy conversion, incorporated in the CCGT (figure 5), for fuels: kerosene, methane, hydrogen.
Положительным результатом предлагаемых технических решений является расширение возможностей повышения эффективного к.п.д. тепловых машин (газотурбинных установок) до 60÷75% и более, что на 10÷15% выше, чем у лучших аналогов.A positive result of the proposed technical solutions is the expansion of opportunities to increase effective efficiency thermal machines (gas turbine units) up to 60–75% or more, which is 10–15% higher than that of the best analogues.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012154661/06A RU2520762C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Combined cycle plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012154661/06A RU2520762C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Combined cycle plant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2520762C1 true RU2520762C1 (en) | 2014-06-27 |
Family
ID=51217993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012154661/06A RU2520762C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Combined cycle plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2520762C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2674089C1 (en) * | 2018-01-22 | 2018-12-04 | Владимир Леонидович Письменный | Method of forcing gas turbine plant |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4424668A (en) * | 1981-04-03 | 1984-01-10 | Bbc Brown, Boveri & Company Limited | Combined gas turbine and steam turbine power station |
SU1590565A1 (en) * | 1987-08-03 | 1990-09-07 | Николаевский Кораблестроительный Институт Им.Адм.С.О.Макарова | Contact gas-turbine unit |
RU50603U1 (en) * | 2004-12-14 | 2006-01-20 | Владимир Леонидович Письменный | STEAM GAS INSTALLATION |
RU2272916C2 (en) * | 2004-03-22 | 2006-03-27 | Владимир Леонидович Письменный | Steam-gas turbine plant |
-
2012
- 2012-12-17 RU RU2012154661/06A patent/RU2520762C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4424668A (en) * | 1981-04-03 | 1984-01-10 | Bbc Brown, Boveri & Company Limited | Combined gas turbine and steam turbine power station |
SU1590565A1 (en) * | 1987-08-03 | 1990-09-07 | Николаевский Кораблестроительный Институт Им.Адм.С.О.Макарова | Contact gas-turbine unit |
RU2272916C2 (en) * | 2004-03-22 | 2006-03-27 | Владимир Леонидович Письменный | Steam-gas turbine plant |
RU50603U1 (en) * | 2004-12-14 | 2006-01-20 | Владимир Леонидович Письменный | STEAM GAS INSTALLATION |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
В.БЕЛЯЕВ и др. Газотурбинные установки с энергетическим впрыском пара. Газотурбинные установки, июль-август 2002, с. 20-24. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2674089C1 (en) * | 2018-01-22 | 2018-12-04 | Владимир Леонидович Письменный | Method of forcing gas turbine plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104533621B (en) | A kind of double fuel steam injection forward and reverse Gas Turbine Combined-cycle | |
CN101666250A (en) | System for improving low-temperature heat source power generation capacity by using injection pump | |
CN102337934A (en) | Combined cycle generating system for improving heat source usage efficiency | |
CN108843418A (en) | A kind of double pressure high efficiency burnt gas supercritical carbon dioxide association circulating power generation systems | |
CN202220628U (en) | Combined cycle power generation system for increasing use efficiency of heat source | |
CN102278205A (en) | Combined cycle method capable of being used for distributed air and fuel humidified gas turbine | |
CN205714295U (en) | Based on supercritical carbon dioxide and the thermal electric generator of Steam Combined Cycle | |
RU2520762C1 (en) | Combined cycle plant | |
RU2287708C1 (en) | Power plant | |
CN201723313U (en) | Gas turbine combined cycling device for distributed air and fuel humidification | |
RU2412359C1 (en) | Operating method of combined cycle plant | |
RU2409746C2 (en) | Steam-gas plant with steam turbine drive of compressor and regenerative gas turbine | |
CN208380648U (en) | A kind of association circulating power generation system of the double pressure supercritical carbon dioxide waste heat boilers of band | |
CN206468383U (en) | Improve the device of the Rankine cycle thermal efficiency | |
CN203532054U (en) | Combined circulation system of microturbine based on renewable energy sources | |
RU2008147392A (en) | METHOD FOR OPERATING A POWER UNIT WITH A GAS TURBINE UNIT | |
RU2561770C2 (en) | Operating method of combined-cycle plant | |
RU2476690C2 (en) | Method of combined cycle plant operation | |
RU178331U1 (en) | STEAM-GAS TURBINE INSTALLATION | |
RU2523087C1 (en) | Steam and gas turbine plant | |
RU2555609C2 (en) | Combined cycle cooling unit operating method and device for its implementation | |
RU2775732C1 (en) | Oxygen-fuel power plant | |
RU150661U1 (en) | STEAM-GAS TURBINE INSTALLATION | |
RU167924U1 (en) | Binary Combined Cycle Plant | |
RU123842U1 (en) | ENERGY INSTALLATION |