RU2537327C2 - Продувка магистрали рециркуляции отработавших газов газовой турбины - Google Patents
Продувка магистрали рециркуляции отработавших газов газовой турбины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537327C2 RU2537327C2 RU2013114470/06A RU2013114470A RU2537327C2 RU 2537327 C2 RU2537327 C2 RU 2537327C2 RU 2013114470/06 A RU2013114470/06 A RU 2013114470/06A RU 2013114470 A RU2013114470 A RU 2013114470A RU 2537327 C2 RU2537327 C2 RU 2537327C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- exhaust gas
- gas recirculation
- exhaust
- recirculation line
- line
- Prior art date
Links
- 238000007664 blowing Methods 0.000 title abstract 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 74
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 146
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 8
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000010763 heavy fuel oil Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/34—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid with recycling of part of the working fluid, i.e. semi-closed cycles with combustion products in the closed part of the cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/16—Control of working fluid flow
- F02C9/18—Control of working fluid flow by bleeding, bypassing or acting on variable working fluid interconnections between turbines or compressors or their stages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
- F02C3/13—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor having variable working fluid interconnections between turbines or compressors or stages of different rotors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/60—Application making use of surplus or waste energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/60—Fluid transfer
- F05D2260/61—Removal of CO2
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/08—Purpose of the control system to produce clean exhaust gases
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к энергетике. Способ продувки магистрали рециркуляции отработавших газов газовой турбины, при котором используется выпускаемый поток из компрессора, причём первую часть выпускаемого воздуха направляют в магистраль рециркуляции отработавших газов для продувки, а вторую часть сжатого воздуха подают через вторую выпускную магистраль в парогенератор, работающий на вторичном топливе. Также представлена газовая турбина с продувочной магистралью согласно изобретению. Изобретение позволяет обеспечить надежную продувку магистралей рециркуляции отработавших газов без использования дополнительных нагнетательных вентиляторов. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к продувке магистрали рециркуляции отработавших газов газовой турбины с рециркуляцией отработавших газов. Изобретение относится к способу для продувки магистрали рециркуляции отработавших газов, а также газовой турбине для осуществления этого способа.
Для уменьшения потерь мощности и степени уменьшения производительности газовых турбин и энергетических установок комбинированного цикла с отделением диоксида углерода в публикациях предложены различные пути повышения парциального давления диоксида углерода перед отделением.
Рециркуляция отработавших газов является технологией, которую в газовых турбинах можно использовать для разных целей. Так, она может использоваться для контроля эмиссии NOx путем подачи всасываемого газа с уменьшенной реакционной способностью, например газа, обычно с уменьшенным по сравнению со свежим воздухом содержанием кислорода, или для уменьшения объема отработавших газов, от которых отделяют диоксид углерода. В процессе рециркуляции отработавшего газа в газовой турбине значительная часть этого отработавшего газа отделяется от общего потока отработавшего газа и, обычно после охлаждения, а при необходимости после скрубберной очистки, снова подается во всасываемый массовый поток турбины, или компрессор газовой турбины. С этой целью рециркулирующий поток отработавшего газа смешивается со свежим воздухом, и затем эта смесь подается в компрессор. Соответствующая энергетическая установка с газовой турбиной и рециркуляцией отработавшего газа известна, например, из WO 2010/072710.
В HRSG (heat recovery steam generator - парогенераторе на вторичном тепле или паровом котле на отходящем тепле) и в каналах для выхода отработавшего газа из газовой турбины при отключении установки могут накапливаться остатки топлива. Эти остатки топлива удаляются из указанных объемов способом так называемой продувки паровых котлов перед повторным запуском установки. Цель этой меры безопасности состоит в освобождении каналов отработавших газов и HRSG от остатков топлива и взрывоопасных газовых смесей, а также в предотвращении возможных взрывов при запуске. Продувка паровых котлов осуществляется путем приведения в действие валопровода, пусковым устройством, на небольшой скорости и при небольшом массовом потоке, в результате этого остаточное топливо удаляется из установки через выхлопную трубу.
В случае газовых турбин с рециркуляцией отработавших газов, остатки топлив могут также накапливаться в магистралях рециркуляции отработавших газов и вспомогательных системах рециркуляции отработавших газов, таких как обратные охладители, водоотделители и т.д., при отключении установки. Перед повторным запуском или перед проведением проверки или ремонта этих магистралей и вспомогательных систем они должны подвергаться продувке, например, свежим воздухом.
Магистрали рециркуляции отработавших газов предпочтительно продуваются в направлении, противоположном направлению потока при нормальном режиме работы. Следовательно, продувочный воздух может отводиться через обычную выхлопную трубу. Безусловно, кроме того, могут иметься остатки горючих газов, которые не попадают из парового котла в магистрали рециркуляции отходящих газов, и которые требуют дополнительного времени на продувку или даже обеспечения циркуляции.
В EP 2060772 предложены система и способ продувки магистралей рециркуляции отработавших газов. В этом документе предложены дополнительные клапаны и, например, дополнительный вентилятор для рециркуляции отработавших газов, позволяющие продувать магистраль рециркуляции отработавших газов. Большое число клапанов и дополнительный вентилятор увеличивают расходы и потребляемую мощность для процесса продувки и, как следствие, это приводит к снижению конкурентоспособности таких установок, осуществляющих и отделение CO2.
Следовательно, задача изобретения состоит в создании способа, благодаря которому обеспечивается надежная продувка магистралей рециркуляции отработавших газов без использования дополнительных нагнетательных вентиляторов. Кроме того, задача состоит в создании газовой турбины, которая может использоваться для надежной продувки магистралей рециркуляции отработавших газов без применения дополнительных вентиляторов. В данном случае, к тому же, должно быть сведено до минимума число дополнительных клапанов, вентилей и труб.
Указанные задачи решаются совокупностью признаков независимых пунктов 1 и 15 формулы изобретения. Соответствующий изобретению способ отличается тем, что для продувки магистрали рециркуляции отработавших газов используется поток, выпускаемый из компрессора.
Во время работы компрессора при скорости вращения, которая существенно ниже номинальной скорости вращения (устойчивое снижение ниже номинальной скорости вращения почти на 20%), т.е. во время запуска, отключения и продувки парового котла часть поступившего в компрессор воздуха должна выпускаться.
Для этого частично сжатый воздух выходит из компрессора через камеру повышенного давления и, например, выпускается непосредственно в окружающую среду или направляется через магистрали в канал для отработавшего газа газовой турбины и выпускается через выхлопную трубу.
Для продувки парового котла газовая турбина обычно работает со скоростью вращения, которая существенно ниже номинальной скорости вращения. Иными словами, газовые турбины работают в диапазоне скоростей вращения, при которых воздух выдувается из компрессора. Такой диапазон составляет, например, от 20% до 50% номинальной скорости вращения, причем для больших газовых турбин номинальная скорость вращения, например, равна промышленной частоте. Для продувки паровых котлов генератор, обычно с помощью преобразователя частоты, называемого обычно SFC (static frequency converter - статический преобразователь частоты) работает как мотор, который приводит в действие газовую турбину.
В зависимости от конструкции компрессора и скорости вращения значительная часть засасываемого компрессором потока выпускается через выпускные вентили во время продувки парового котла. Выдуваемая доля может достигать 60% - в особых случаях даже больше - от всасываемого компрессором потока. Подлежащий выдуванию массовый поток обычно пропорционален коэффициенту давления компрессора в период максимальной нагрузки, а всасываемый компрессором поток пропорционален скорости вращения, при которой массовый поток выпускается. Поскольку давление в камере повышенного давления компрессора превышает атмосферное давление, этот массовый поток может использоваться полностью или частично для продувки магистралей рециркуляции отработавших газов. Для этого предусмотрена по меньшей мере одна соединительная магистраль с управляющим элементом, проходящая от камеры повышенного давления компрессора к магистрали рециркуляции отработавших газов.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения выпускаемый воздух подается в конечную область магистрали рециркуляции отработавших газов и выходит на другом конце магистрали рециркуляции отработавших газов. По практическим соображениям, подать выпускаемый воздух непосредственно в конец магистрали рециркуляции отработавших газов было бы трудно. Предпочтительна подача в конечную область, т.е. обычно в ту часть, которая находится на расстоянии максимум от 10 до 20% от указанного конца магистрали, чтобы исключить образование больших мертвых зон в конце магистрали и обеспечить четко выраженное направление потока.
В одном из вариантов осуществления выпускаемый воздух подается на другой конец магистрали рециркуляции отработавших газов, который открыт во впускной канал компрессора газовой турбины. Оттуда выдуваемый воздух по магистрали рециркуляции отработавших газов движется в направлении, противоположном потоку рециркуляции во время нормальной работы газовой турбины, и выходит на первом конце магистрали рециркуляции отработавших газов. Первым концом магистрали рециркуляции отработавших газов является конец, которым магистраль рециркуляции отработавших газов соединена с каналом отработавших газов газовой турбины. Это соединение скомбинировано с управляющим элементом, например, таким, как управляющий клапан.
В процессе продувки после протекания через магистраль рециркуляции отработавшего газа выпускаемый воздух направляется из первого конца магистрали рециркуляции отработавших газов непосредственно или опосредованно в выхлопную трубу.
Поступление выпускаемого из магистрали рециркуляции воздуха во всасываемый компрессором поток регулируется управляющим элементом, установленным между местом, в котором выпускаемый воздух входит в магистраль рециркуляции отработавших газов, и вторым концом магистрали рециркуляции отработавших газов. Этим управляющим элементом является, как правило, клапан или вентиль.
Этот управляющий элемент позволяет также регулировать соотношение между выпускаемым воздухом, который движется ко второму концу магистрали рециркуляции отработавших газов, и выпускаемым воздухом, который движется к первому концу магистрали рециркуляции отработавших газов. Например, в течение короткого промежутка времени выпускаемый воздух продувается через второй конец магистрали рециркуляции отработавших газов во впускной канал компрессора и затем продувает магистраль рециркуляции отработавших газов в направлении первого конца. Период времени продолжительностью от нескольких секунд до нескольких минут должен рассматриваться в данном случае коротким периодом, обычно он равен от примерно десятой части до пятой части времени продувки парового котла.
В еще одном варианте осуществления первая порция выпускаемого воздуха подается в магистраль рециркуляции отработавших газов для продувки, а вторая порция выпускаемого воздуха подается через выпускную магистраль в каналы для отработавших газов и обычно в HRSG.
В еще одном варианте осуществления выпускаемый воздух из первого выхода компрессора направляется в магистраль рециркуляции отработавших газов для продувки, а выпускаемый воздух из второго выхода компрессора подается через выпускную магистраль в каналы отработавших газов и, следовательно, обычно в HRSG.
В дополнение к способу, объектом изобретения является газовая турбина с рециркуляцией, в которой возможна продувка магистрали рециркуляции отработавших газов выпускаемым из компрессора воздухом.
Соответствующая изобретению газовая турбина с магистралью рециркуляции отработавших газов, которая соединяет канал отработавших газов газовой турбины с впускным каналом компрессора для возврата отработавших газов во впускной поток компрессора, имеет по меньшей мере одну продувочную магистраль, которая соединяет выход компрессора с магистралью рециркуляции отработавших газов.
В этой продувочной магистрали обычно предусмотрен продувочный вентиль для регулирования продувочного массового потока. Это позволяет регулировать выпускной поток, которым магистраль рециркуляции отработавших газов продувается выпускаемым воздухом. Этот продувочный вентиль может устанавливаться последовательно с обычными выпускными вентилями или замещать их и их функцию, иными словами, может закрывать выпускную систему во время нормального режима работы газовой турбины и открывать выпускную систему при запуске и отключении газовой турбины.
Кроме того, выпускная магистраль может соединять выход компрессора, с которым соединена продувочная магистраль, с каналом отработавших газов газовой турбины. Это дает возможность использовать часть выпускаемого воздуха для обратной продувки магистрали рециркуляции отработавших газов и позволяет направлять другую часть через выпускную магистраль в канал отработавших газов. К тому же, таким образом можно предотвратить попадание выходящих из компрессора и имеющих высокое давление и высокую температуру газов в магистраль рециркуляции отработавших газов во время отключения газовой турбины или по время аварийной остановки турбины. В данном случае продувочный вентиль остается закрытым, а выпускной вентиль открыт, как и в случае обычной газовой турбины при ее отключении. Также преимущество при запуске может быть обеспечено, если после продувки закрывают продувочный вентиль и выпускаемый воздух выпускают при переходе на рабочий режим только лишь через выпускную магистраль. Для отдельного управления системой продувки выпускной вентиль устанавливают согласно одному из вариантов осуществления в выпускной магистрали.
В еще одном варианте осуществления предусмотрена по меньшей мере одна вторая выпускная магистраль из второго выхода компрессора, который соединяет ее с каналом для отработавших газов газовой турбины.
Обычно в магистрали рециркуляции отработавших газов газовой турбины с рециркуляцией отработавших газов предусмотрен рециркуляционный вентилятор, который способствует возвращению отработавших газов во входной поток компрессора. В процессе продувки направление потока противоположно направлению потока во время нормального режима работы, и рециркуляционный вентилятор усиливает падение давления. Для предотвращения этого дополнительного падения давления рециркуляционный вентилятор в одном из вариантов осуществления соединен со своим приводом через муфту. Эта муфта позволяет отсоединить рециркуляционный вентилятор во время процесса продувки, поэтому он может вращаться в режиме свободного хода в обратную сторону относительно нормального направления вращения и, следовательно, снижение им давления уменьшается.
В еще одном варианте осуществления рециркуляционный вентилятор имеет поворотные направляющие лопатки и рабочие лопатки. Для уменьшения сопротивления потоку они могут быть переведены в открытое положение. В альтернативном варианте они могут быть установлены так, что рециркуляционный вентилятор работает в направлении, противоположном нормальному направлению потока, что способствует продувке.
Большие рециркуляционные вентиляторы обычно приводятся в действие управляемым мотором. В одном из альтернативных вариантов осуществления благодаря управляющему устройству мотор вращается в направлении, противоположном нормальному направлению вращения, чтобы рециркуляционный вентилятор оказывал меньшее сопротивление потоку во время продувки или способствовал этой продувке.
Еще один вариант осуществления изобретения отличается тем, что процесс продувки осуществляется рециркуляционным вентилятором. Для обеспечения продувки магистрали рециркуляции отработавших газов поворотные направляющие лопатки и/или рабочие лопатки устанавливаются так, чтобы рециркуляционный вентилятор работал в противоположном нормальному его потоку направлении и, следовательно, продувал магистрали рециркуляции отработавших газов в противоположном нормальному потоку направлении воздухом, который отведен из впускного канала компрессора. В альтернативном варианте мотор рециркуляционного вентилятора может в регулируемом режиме приводиться в действие с возможностью вращения в противоположную относительно нормального вращения сторону, чтобы магистраль рециркуляции отработавших газов продувалась в режиме вращения в направлении, противоположном нормальному направлению, воздухом, который отведен из впускного канала компрессора. Для этих вариантов осуществления можно обойтись без продувочной магистрали и системы выпуска из компрессора в магистраль рециркуляции отработавших газов.
Далее изобретение поясняется более подробно на основании вариантов осуществления с использованием чертежей.
На чертежах:
фиг.1 показывает газовую турбину с HRSG и рециркуляцией отработавших газов, с магистралью выпуска в магистраль рециркуляции отработавших газов для продувки магистралей рециркуляции отработавших газов,
фиг.2 показывает газовую турбину с HRSG и рециркуляцией отработавших газов, с магистралью выпуска в магистраль рециркуляции отработавших газов для продувки магистралей рециркуляции отработавших газов и магистрали выпуска в HRSG.
Газовая турбина с HRSG и рециркуляцией отработавших газов показана на фиг.1. Показаны также магистрали и управляющие элементы для выпуска воздуха из компрессора в магистраль рециркуляции отработавших газов для продувки этой магистрали.
Газовая турбина включает в себя компрессор 2, камеру 3 сгорания и турбину 4. Воздух горения, который сжат в компрессоре 2, подается в камеру 3 сгорания и там используется в процессе горения, а горячие газы сгорания затем расширяются в турбине 4. Полезная энергия, которая вырабатывается в турбине, преобразуется, например, генератором 5, который установлен на том же валу, в электрическую энергию.
Отработавшие газы, которые выходят из турбины 4, для оптимального использования энергии, все еще содержащейся в них, используются в HRSG 23 (парогенератор, работающий на вторичном тепле) или паровом котле, работающем на отходящем тепле для выработки пара для паровой турбины или других установок.
Входной поток 1 для компрессора 2 обычно подается через впускной канал. Свежий всасываемый воздух направляется в этом случае прежде всего через воздушный фильтр, установленный на входе. Вслед за этим воздушным фильтром в питающем воздухом канале впускного потока 1 для компрессора могут быть расположены звукоглушители. Питающее воздухом устройство с фильтром и звукоглушителями в последующем для простоты именуется как впускной канал компрессора.
В такой установке часть отработавших газов после прохождения HRSG 23 направляется в разделителе 11 потока, который может быть управляемым, в первый конец 16 магистрали 8 рециркуляции отработавших газов, через эту магистраль 8 рециркуляции отработавших газов, рециркулирует во впускной поток 1 компрессора. Для этого рециркулирующие отработавшие газы из второго конца 17 линии 8 рециркуляции отработавших газов поступают во впускной поток 1 компрессора, смешиваются со свежим всасываемым воздухом и таким образом возвращаются к впускной стороне компрессора 2. Часть отработавших газов, которая не была отделена, обычно направляется к установке для выделения диоксида углерода или отводится через выхлопную трубу 12 в окружающую среду.
Направленный обратно поток отработавших газов охлаждается до температуры несколько выше температуры окружающей среды в рециркуляционном охладителе 13 отработавших газов или теплообменнике, который может быть оборудован конденсатором. За этим рециркуляционным охладителем 13 отработавших газов может быть установлен рециркуляционный вентилятор 9, который, например, приводится в действие приводом 25 через муфту 24. В качестве привода обычно используется электромотор.
При нормальной работе всасываемый воздух смешивается с рециркулирующими отработавшими газами перед компрессором 2. В этом случае, первый выпускной вентиль 6 и продувочный вентиль 7 при нормальном режиме работы находятся в закрытом положении. К тому же управляющий элемент 10, посредством которого выходное отверстие магистрали 8 рециркуляции отработавших газов может соединяться с впускным каналом компрессора, открыто.
Для продувки магистрали 8 рециркуляции отработавших газов предусмотрена продувочная магистраль 20 от выхода компрессора 2 ко второму концу 17 магистрали 8 рециркуляции отработавших газов. Продувочная магистраль не впадает непосредственно во второй конец магистрали 8 рециркуляции отработавших газов, а отделена от впускного канала компрессора управляющим элементом 10. Для регулирования самого продувочного потока предусмотрен продувочный вентиль 7. Выпуск в канал 21 отработавших газов газовой турбины 14 возможен посредством первой выпускной магистрали 18. Для регулирования выпуска в канал 21 отработавших газов предусмотрен первый выпускной вентиль 6.
Для обеспечения продувки газовая турбина 14 доводится до продувочной скорости. С этой целью она обычно приводится в действие генератором 5, который работает как двигатель. Для обеспечения продувки магистрали 8 рециркуляции отработавших газов продувочный вентиль 7 открыт.Через продувочный вентиль 7 выпускаемый из компрессора 2 воздух движется по магистрали 8 рециркуляции отработавших газов в выхлопную трубу 12 и таким образом продувается магистраль 8 рециркуляции отработавших газов. Управляющий элемент 10 закрыт в течение, по меньшей мере, части периода продувки, чтобы выпускаемый воздух не мог попасть во всасываемый компрессором поток.
Посредством первого выпускного вентиля 6 можно разделять выпускаемый поток на часть, которая продувает магистраль рециркуляции отработавших газов, и часть, которая поступает в канал 21 отработавших газов. К тому же посредством первого выпускного вентиля 6 выпускается большое количество горячего воздуха, например, при аварийной остановке установки. Если выпуск предусмотрен через магистраль 8 рециркуляции отработавших газов, то эта магистраль 8 должна быть изготовлена в расчете на горячий воздух.
В зависимости от объема магистрали 8 рециркуляции отработавших газов и количеств выпускаемого воздуха, для продувки магистрали 8 рециркуляции отработавших газов достаточно использовать лишь часть выпускаемого воздуха.
Например, для продувки магистрали 8 рециркуляции отработавших газов используется воздух из первой камеры повышенного давления, например, следующей в компрессоре 2 за зоной низкого давления. Воздух же из второй камеры повышенного давления, например, следующей в компрессоре за зоной среднего давления, с другой стороны, через второй выпускной вентиль 15 и вторую выпускную магистраль 19 возвращается обратно непосредственно в канал 21 отработавших газов газовой турбины 14. Соответствующая компоновка показана схематически на фиг.2.
Все представленные преимущества достигаются не только в соответствующих раскрытых комбинациях, но также в других комбинациях или в отдельности без отклонения от объема изобретения. Например, вместо использования выпускаемого воздуха из одного выхода, как это показано на фиг.1 и 2, выпускаемый из множества выходов компрессора 2 воздух может объединяться и использоваться для продувки магистрали 8 рециркуляции отработавших газов.
Управление вентилями или клапанами описано в упрощенном виде. Это управление является типичным для управления в замкнутом контуре или управления в открытом контуре. Разные соответствующие управляющие элементы, такие, как клапаны или вентили, также известны специалистам в рассматриваемой области.
Выходом компрессора является обычно то место, из которого охлаждающий воздух для турбин и/или для охлаждения камер сгорания отбирается из компрессора. Продувочная магистраль 20 необязательно должна выходить непосредственно из компрессора, а может ответвляться от обычной выпускной магистрали или магистрали охлаждающего воздуха. Примеры показывают газовую турбину 14 с одной камерой сгорания. Изобретение соответственно применимо к газовым турбинам с последовательным сжиганием, которые известны, например, из EP 0718470.
Список условных обозначений
1 - всасываемый компрессором поток
2 - компрессор
3 - камера сгорания
4 - турбина
5 - генератор
6 - первый выпускной вентиль
7 - продувочный вентиль
8 - магистраль рециркуляции отработавших газов
9 - рециркуляционный вентилятор
10 - управляющий элемент
11 - разделитель потока
12 - выхлопная труба/магистраль для отделения С02
13 - рециркуляционный охладитель отработавших газов
14 - газовая турбина
15 - второй выпускной вентиль
16 - первый конец
17 - второй конец
18 - первая выпускная магистраль
19 - вторая выпускная магистраль
20 - продувочная линия
21, 22 - канал для отработавших газов
23 - HRSG
24 - муфта
25 - привод
Claims (15)
1. Способ продувки магистрали (8) рециркуляции отработавших газов газовой турбины (14), причём газовую турбину (14) эксплуатируют при скорости продувки, выпускаемый воздух отводят из компрессора (2) и этот воздух подают в магистраль (8) рециркуляции отработанных газов для продувки, отличающийся тем, что первую часть выпускаемого воздуха направляют в магистраль (8) рециркуляции отработавших газов для продувки, а вторую часть сжатого воздуха подают через вторую выпускную магистраль (19) в HRSG (23).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выпускаемый воздух подают в магистраль (8) рециркуляции отработавших газов на одном конце и выводят на другом конце магистрали (8) рециркуляции отработавших газов.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что выпускаемый воздух подают во второй конец (17) магистрали (8) рециркуляции отработавших газов, который открывается во впускной канал газовой турбины, проходит через магистраль (8) рециркуляции отработавшего газа в направлении, противоположном направлению рециркулирующего потока при нормальном режиме работы газовой турбины, и выводят из первого конца (16) магистрали (8) рециркуляции отработавших газов.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что выпускаемый воздух после прохождения по магистрали (8) рециркуляции отработавших газов направляют из первого конца (16) магистрали (8) рециркуляции отработавших газов непосредственно или опосредованно в выхлопную трубу.
5. Способ по любому из пп.1,2 или 4, отличающийся тем, что выпускаемый воздух подают в магистраль (8) рециркуляции отработавших газов, часть потока направляют в направлении второго конца (17) магистрали (8) рециркуляции отработавших газов, а вторую часть потока направляют в направлении первого конца (16) магистрали (8) рециркуляции отработавших газов.
6. Способ по п.3, отличающийся тем, что выпускаемый воздух подают в магистраль (8) рециркуляции отработавших газов, часть потока направляют в направлении второго конца (17) магистрали (8) рециркуляции отработавших газов, а вторую часть потока направляют в направлении первого конца (16) магистрали (8) рециркуляции отработавших газов.
7. Способ по п.5, отличающийся тем, что соотношение выпускаемого воздуха, перемещаемого ко второму концу (17) магистрали (8) рециркуляции отработавших газов, и выпускаемого воздуха, перемещаемого к первому концу (16) магистрали (8) рециркуляции отработавших газов регулируют посредством управляющего элемента (10).
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что соотношение выпускаемого воздуха, перемещаемого ко второму концу (17) магистрали (8) рециркуляции отработавших газов, и выпускаемого воздуха, перемещаемого к первому концу (16) магистрали (8) рециркуляции отработавших газов, регулируют посредством управляющего элемента (10).
9. Газовая турбина (14) с магистралью (8) рециркуляции отработавших газов, которая соединяет канал (21, 22) для отработавших газов газовой турбины с впускным каналом компрессора для рециркуляции отработавших газов во впускной поток (1) компрессора, причём по меньшей мере одна продувочная линия (20) проходит от выхода компрессора в магистраль (8) рециркуляции отработавших газов, отличающаяся тем, что в магистрали (8) рециркуляции отработавших газов установлен управляющий элемент (10) между входом продувочной магистрали (20) в магистраль (8) рециркуляции отработавших газов и входом магистрали (8) рециркуляции отработавших газов во впускной канал компрессора, чтобы регулировать или предотвращать обратное проникновение выпускаемого воздуха на вход компрессора.
10. Турбина (14) по п.9, отличающаяся тем, что в продувочной линии (20) установлен продувочный вентиль (7) для регулирования продувочного массового потока, которым продувается магистраль (8) рециркуляции газов выпускным воздухом.
11. Турбина (14) по п.9, отличающаяся тем, что первая выпускная магистраль (18) соединяет выход компрессора, к которому присоединена продувочная магистраль (20), с каналом (21, 22) для отработавших газов газовой турбины (14).
12. Турбина (14) по п.11, отличающаяся тем, что в первой выпускной магистрали (18) установлен первый выпускной вентиль (6).
13. Турбина (14) по п.9, отличающаяся тем, что вторая выпускная магистраль (19) соединяет второй выход компрессора с каналом (21, 22) для отработавших газов газовой турбины (14).
14. Турбина (14) по любому из пп.9-13, отличающаяся тем, что в магистрали (8) рециркуляции отработавших газов предусмотрен рециркуляционный вентилятор (9), который установлен с возможностью отсоединения от его привода (25) с тем, чтобы при поступлении выпускаемого воздуха рециркуляционный вентилятор мог вращаться в режиме свободного хода в направлении, противоположном его нормальному направлению вращения.
15. Турбина (14) по п.14, отличающаяся тем, что рециркуляционный вентилятор (9) с поворотными направляющими лопатками и/или рабочими лопатками установлен в магистрали (8) рециркуляции отработавших газов, или рециркуляционный вентилятор (9) соединен с приводом (25), направление вращения которого является реверсивным, так что во время подачи выпускаемого воздуха рециркуляционный вентилятор (9) оказывал уменьшенное сопротивление потоку или поддерживает продувку.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH01424/10 | 2010-09-02 | ||
| CH01424/10A CH703770A1 (de) | 2010-09-02 | 2010-09-02 | Verfahren zum spülen der abgasrezirkulationsleitungen einer gasturbine. |
| PCT/EP2011/063690 WO2012028430A1 (de) | 2010-09-02 | 2011-08-09 | Spülen der abgasrezirkulationsleitungen einer gasturbine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013114470A RU2013114470A (ru) | 2014-11-10 |
| RU2537327C2 true RU2537327C2 (ru) | 2015-01-10 |
Family
ID=43232631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013114470/06A RU2537327C2 (ru) | 2010-09-02 | 2011-08-09 | Продувка магистрали рециркуляции отработавших газов газовой турбины |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US8955302B2 (ru) |
| EP (1) | EP2612008A1 (ru) |
| JP (1) | JP5943920B2 (ru) |
| KR (1) | KR101577611B1 (ru) |
| CN (1) | CN103097695B (ru) |
| CA (1) | CA2809394C (ru) |
| CH (1) | CH703770A1 (ru) |
| RU (1) | RU2537327C2 (ru) |
| WO (1) | WO2012028430A1 (ru) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2535513T3 (es) * | 2011-09-07 | 2015-05-12 | Alstom Technology Ltd | Método para el funcionamiento de una central eléctrica |
| US9297316B2 (en) * | 2011-11-23 | 2016-03-29 | General Electric Company | Method and apparatus for optimizing the operation of a turbine system under flexible loads |
| EP2896793A1 (en) * | 2014-01-21 | 2015-07-22 | Alstom Technology Ltd | Method of operating a gas turbine assembly and the gas turbine assembly |
| US20160237904A1 (en) * | 2015-02-13 | 2016-08-18 | General Electric Company | Systems and methods for controlling an inlet air temperature of an intercooled gas turbine engine |
| DE102016218990A1 (de) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | Ford Global Technologies, Llc | Aufgeladene Brennkraftmaschine mit gekühlter Abgasrückführung |
| EP3620620A1 (de) * | 2018-09-07 | 2020-03-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Abgasrezirkulation in gas- und dampfturbinenanlagen |
| CN109026402A (zh) * | 2018-09-25 | 2018-12-18 | 杭州螺旋新能源科技有限公司 | 一种燃气轮机的启动方法及启动装置 |
| DE102019202342B4 (de) * | 2019-02-21 | 2022-07-07 | Ford Global Technologies, Llc | Brennkraftmaschine und Kraftfahrzeug |
| EP3722572A1 (en) * | 2019-04-12 | 2020-10-14 | Winterthur Gas & Diesel Ltd. | Internal combustion engine |
| US11193421B2 (en) * | 2019-06-07 | 2021-12-07 | Saudi Arabian Oil Company | Cold recycle process for gas turbine inlet air cooling |
| US11815030B1 (en) | 2022-07-08 | 2023-11-14 | General Electric Company | Contrail suppression system |
| US11905884B1 (en) | 2022-09-16 | 2024-02-20 | General Electric Company | Hydrogen fuel system for a gas turbine engine |
| US11873768B1 (en) | 2022-09-16 | 2024-01-16 | General Electric Company | Hydrogen fuel system for a gas turbine engine |
| US11898495B1 (en) | 2022-09-16 | 2024-02-13 | General Electric Company | Hydrogen fuel system for a gas turbine engine |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2138662C1 (ru) * | 1998-03-31 | 1999-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро химавтоматики | Способ получения нейтрального газа с помощью газовой турбины и устройство для его осуществления |
| EA200501472A1 (ru) * | 2003-03-18 | 2006-02-24 | Флуор Корпорейшн | Турбинный цикл с увлажненным воздухом с извлечением диоксида углерода |
| RU2287067C2 (ru) * | 2002-09-17 | 2006-11-10 | Фостер Уилер Энерджи Корпорейшн | Система с гибридным циклом газификации угля с использованием рециркулирующей рабочей текучей среды и способ генерирования электроэнергии |
| WO2008123904A2 (en) * | 2007-04-05 | 2008-10-16 | Siemens Energy, Inc. | Engine brake for part load co reduction |
| EP2060772A2 (en) * | 2007-11-14 | 2009-05-20 | General Electric Company | Purge System for an Exhaust Gas Recirculation System |
| WO2010072710A2 (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-01 | Alstom Technology Ltd | Power plant with co2 capture |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2617253A (en) * | 1950-09-23 | 1952-11-11 | Gen Electric | Safety control system for cooling a gas turbine power plant on shutdown |
| JPS62101843A (ja) * | 1985-10-29 | 1987-05-12 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン吸気装置用セルフクリ−ニング機構 |
| DE4446610A1 (de) | 1994-12-24 | 1996-06-27 | Abb Management Ag | Verfahren zum Betrieb einer Gasturbogruppe |
| DE19524603C1 (de) * | 1995-07-06 | 1996-08-22 | Daimler Benz Ag | Verbrennungsmotor, insbesondere Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug, mit einer Abgasrückführung |
| SE528881C2 (sv) * | 2005-07-18 | 2007-03-06 | Scania Cv Ab | Arrangemang och förfarande för återcirkulation av avgaser hos en förbränningsmotor |
| US8057157B2 (en) * | 2007-10-22 | 2011-11-15 | General Electric Company | System for delivering air from a multi-stage compressor to a turbine portion of a gas turbine engine |
| US8056318B2 (en) * | 2007-11-08 | 2011-11-15 | General Electric Company | System for reducing the sulfur oxides emissions generated by a turbomachine |
| US7874141B2 (en) * | 2007-11-16 | 2011-01-25 | General Electric Company | Auxiliary fluid source for an EGR purge system |
| US7866140B2 (en) * | 2007-12-14 | 2011-01-11 | General Electric Company | Control system for an EGR purge system |
| US8572944B2 (en) * | 2007-12-19 | 2013-11-05 | General Electric Company | Prime mover for an exhaust gas recirculation system |
| US8015793B2 (en) * | 2008-07-18 | 2011-09-13 | Siemens Energy, Inc. | Fuel heating via exhaust gas extraction |
| US20100205967A1 (en) | 2009-02-16 | 2010-08-19 | General Electric Company | Pre-heating gas turbine inlet air using an external fired heater and reducing overboard bleed in low-btu applications |
-
2010
- 2010-09-02 CH CH01424/10A patent/CH703770A1/de not_active Application Discontinuation
-
2011
- 2011-08-09 RU RU2013114470/06A patent/RU2537327C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2011-08-09 JP JP2013526391A patent/JP5943920B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2011-08-09 WO PCT/EP2011/063690 patent/WO2012028430A1/de active Application Filing
- 2011-08-09 KR KR1020137007614A patent/KR101577611B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2011-08-09 CN CN201180042268.6A patent/CN103097695B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2011-08-09 CA CA2809394A patent/CA2809394C/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-08-09 EP EP11743518.0A patent/EP2612008A1/de not_active Withdrawn
-
2013
- 2013-03-04 US US13/783,911 patent/US8955302B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2015
- 2015-01-05 US US14/589,243 patent/US20150107257A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2138662C1 (ru) * | 1998-03-31 | 1999-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро химавтоматики | Способ получения нейтрального газа с помощью газовой турбины и устройство для его осуществления |
| RU2287067C2 (ru) * | 2002-09-17 | 2006-11-10 | Фостер Уилер Энерджи Корпорейшн | Система с гибридным циклом газификации угля с использованием рециркулирующей рабочей текучей среды и способ генерирования электроэнергии |
| EA200501472A1 (ru) * | 2003-03-18 | 2006-02-24 | Флуор Корпорейшн | Турбинный цикл с увлажненным воздухом с извлечением диоксида углерода |
| WO2008123904A2 (en) * | 2007-04-05 | 2008-10-16 | Siemens Energy, Inc. | Engine brake for part load co reduction |
| EP2060772A2 (en) * | 2007-11-14 | 2009-05-20 | General Electric Company | Purge System for an Exhaust Gas Recirculation System |
| WO2010072710A2 (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-01 | Alstom Technology Ltd | Power plant with co2 capture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2013538969A (ja) | 2013-10-17 |
| RU2013114470A (ru) | 2014-11-10 |
| CN103097695B (zh) | 2016-06-01 |
| KR101577611B1 (ko) | 2015-12-15 |
| WO2012028430A1 (de) | 2012-03-08 |
| CA2809394A1 (en) | 2012-03-08 |
| CH703770A1 (de) | 2012-03-15 |
| CA2809394C (en) | 2016-10-04 |
| JP5943920B2 (ja) | 2016-07-05 |
| US8955302B2 (en) | 2015-02-17 |
| US20130174535A1 (en) | 2013-07-11 |
| CN103097695A (zh) | 2013-05-08 |
| US20150107257A1 (en) | 2015-04-23 |
| KR20130102055A (ko) | 2013-09-16 |
| EP2612008A1 (de) | 2013-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2537327C2 (ru) | Продувка магистрали рециркуляции отработавших газов газовой турбины | |
| US8661780B2 (en) | Gas turbine plant with exhaust gas recirculation and also method for operating such a plant | |
| US8875483B2 (en) | Gas turbine generator set | |
| CN102953818B (zh) | 功率设备和操作方法 | |
| US8056318B2 (en) | System for reducing the sulfur oxides emissions generated by a turbomachine | |
| CN102953814B (zh) | 功率装置和使用方法 | |
| CN104011346B (zh) | 具有排出气体再循环的燃气涡轮发电设备及其操作方法 | |
| RU2007149248A (ru) | Котельная установка и способ эксплуатации и дооборудования котельной установки | |
| CN107849976B (zh) | 用于启动发电设备的系统和方法 | |
| US20140144124A1 (en) | Gas Turbine Anti-Icing System | |
| US20120216547A1 (en) | Power plant for co2 capture | |
| US9181872B2 (en) | Power plant and method for retrofit | |
| US7997084B2 (en) | Hybrid power system and method of operating the same | |
| RU2628166C2 (ru) | Способ работы газотурбинной энергетической установки с рециркуляцией отработавшего газа и соответствующая газотурбинная энергетическая установка | |
| CN106285955A (zh) | 发电系统废气冷却 | |
| CN102767431B (zh) | 带有废气再循环的燃气轮机发电装置及其运行方法 | |
| US9982552B2 (en) | Pressurized incineration facility and pressurized incineration method | |
| JP2001020755A (ja) | 排気再循環型ガスタービン設備及びそのガスタービン設備を備えたコンバインドサイクル発電設備 | |
| US11306634B2 (en) | Arrangement with internal combustion engine and heat exchanger | |
| SU680367A1 (ru) | Регенеративна газотурбинна установка | |
| JPH08166109A (ja) | 加圧流動床プラント | |
| JP2022001760A (ja) | 液化天然ガス圧縮システム | |
| JPH04203306A (ja) | 一軸型コンバインドサイクル発電プラント |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20170518 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180810 |