RU2544825C2 - Gas heat pump plant - Google Patents

Gas heat pump plant Download PDF

Info

Publication number
RU2544825C2
RU2544825C2 RU2013104311/12A RU2013104311A RU2544825C2 RU 2544825 C2 RU2544825 C2 RU 2544825C2 RU 2013104311/12 A RU2013104311/12 A RU 2013104311/12A RU 2013104311 A RU2013104311 A RU 2013104311A RU 2544825 C2 RU2544825 C2 RU 2544825C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
turbine
compressor
outlet
inlet
Prior art date
Application number
RU2013104311/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013104311A (en
Inventor
Михаил Аркадьевич Верткин
Original Assignee
Михаил Аркадьевич Верткин
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 Михаил Аркадьевич Верткин filed Critical Михаил Аркадьевич Верткин
Priority to RU2013104311/12A priority Critical patent/RU2544825C2/en
Publication of RU2013104311A publication Critical patent/RU2013104311A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2544825C2 publication Critical patent/RU2544825C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/13Hot air central heating systems using heat pumps

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.SUBSTANCE: gas heat pump plant includes a compressor, a gas-liquid heat exchanger interconnected at the inlet as to cooled gas to the outlet of the compressor as to gas, a turbine interconnected at the inlet as to gas to the outlet of the gas-liquid heat exchanger as to gas, a drive unit and an intermediate gas cooler. The compressor is of a two-shaft type and consists of low and high pressure compressors interconnected with each other in a gas flow direction through a circuit of an intermediate gas cooler as to gas, the gas-liquid heat exchanger and the intermediate gas cooler are connected as to the cooling heat carrier circuit to a heating circuit of heat carrier of a heat consumer, the low pressure compressor is installed on the shaft of the drive unit and interconnected at the inlet as to gas to a cooled gas source, the high pressure compressor is installed on one shaft with a turbine equipped with a moisture removal system. Turbine 3 at the outlet as to gas is interconnected either with atmosphere or with the cooled gas consumer, or the gas heat pump plant includes a low pressure turbine installed on one shaft with low pressure compressor 6, which is equipped with the moisture removal system and interconnected at the outlet as to gas with atmosphere and/or the cooled gas consumer, and the turbine at the outlet as to gas is interconnected with the low pressure turbine inlet as to gas.EFFECT: increasing efficiency of conversion of mechanical energy to thermal energy; reducing metal consumption of the device.3 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть применено в водогрейных котельных, теплоэлектроцентралях и на других объектах, где имеется выход дымовых газов, для утилизации тепла конденсации водяного пара, содержащегося в дымовых газах, на нужды теплоснабжения. Изобретение может также найти применение в системах вентиляции и кондиционирования воздуха в летний период для использования низкотемпературного тепла, отводимого в процессе охлаждения воздуха, на нагрев воды, подаваемой в систему горячего водоснабжения (ГВС).The invention relates to a power system and can be applied in hot-water boiler rooms, combined heat and power plants and other facilities where there is a flue gas outlet, for utilizing the heat of condensation of water vapor contained in the flue gas for heating needs. The invention may also find application in ventilation and air conditioning systems in the summer to use the low-temperature heat removed during air cooling to heat the water supplied to the hot water supply system (DHW).

Наибольший эффект ожидается от применения заявляемого устройства в отопительный сезон в ночные и другие периоды снижения внешнего электропотребления при использовании избыточной электроэнергии для привода теплонасосных установок.The greatest effect is expected from the use of the inventive device in the heating season during night and other periods of lowering external power consumption when using excess electricity to drive heat pump units.

Уровень техникиState of the art

В сложившейся практике сетевую воду в системе теплоснабжения нагревают в водогрейных котлах или подогревателях сетевой воды, питаемых паром, подаваемым из теплофикационных отборов паровых турбин или редукционно-охладительных устройств.In the current practice, the network water in the heat supply system is heated in boilers or network water heaters fed by steam supplied from the heat recovery taps of steam turbines or pressure reduction coolers.

Во избежание низкотемпературной коррозии поверхностей теплообмена минимальная температура воды на входе в стальной водогрейный или паровой газовый котел полного горения должна быть не ниже 70°C. Соответственно, температура уходящих газов из водогрейных газовых котлов составляет не ниже 110-130°C.In order to avoid low-temperature corrosion of heat exchange surfaces, the minimum temperature of water at the inlet to a steel hot-water or steam gas boiler of full combustion should not be lower than 70 ° C. Accordingly, the temperature of the flue gases from gas-fired boilers is at least 110-130 ° C.

Известное техническое решение для утилизации тепла конденсации водяного пара, содержащегося в уходящих дымовых газах, основано на применении конденсоров, устанавливаемых на выходе дымовых газов из котла - котла-утилизатора (КУ) или котла полного горения. Конденсор - это теплообменный аппарат, поверхность теплообмена которого набирают из биметаллических оребренных теплопередающих элементов («Газовый конденсор для утилизации тепла дымовых газов. Энергосберегающая технология», http://www.ideasandmoney.ru/Ppt/Details/297537). Его недостаток состоит в чрезмерно большой площади поверхности теплообмена, набранной из дорогостоящего коррозионно-стойкого материала (из-за малого среднего температурного напора и ухудшенной теплоотдачи со стороны газа вследствие появления водяной пленки). Кроме того, глубина охлаждения дымовых газов и, соответственно, количество сконденсированного водяного пара находятся в зависимости от начальной температуры воды, подаваемой в конденсор. Температура же обратной сетевой воды по мере снижения температуры воздуха возрастает и в холодный период, как правило, оказывается выше точки росы дымовых газов, не позволяя использовать теплоту конденсации пара как раз в тот период, когда тепло наиболее востребовано.A well-known technical solution for utilizing the heat of condensation of water vapor contained in the exhaust flue gas is based on the use of condensers installed at the outlet of the flue gas from the boiler - recovery boiler (KU) or the boiler of complete combustion. A condenser is a heat exchanger, the heat exchange surface of which is drawn from bimetallic finned heat transfer elements (“Gas Condenser for Utilization of Flue Gas Heat. Energy Saving Technology”, http://www.ideasandmoney.ru/Ppt/Details/297537). Its disadvantage consists in an excessively large heat exchange surface area recruited from an expensive corrosion-resistant material (due to the small average temperature head and poor heat transfer from the gas side due to the appearance of a water film). In addition, the cooling depth of the flue gas and, accordingly, the amount of condensed water vapor are dependent on the initial temperature of the water supplied to the condenser. The temperature of the return network water increases with decreasing air temperature and in the cold period, as a rule, it is higher than the dew point of the flue gases, not allowing the heat of steam condensation to be used just at that time when the heat is most in demand.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого устройства является газовая теплонасосная установка, примененная в термодинамическом накопителе энергии (www.cnrg.ru/about/presscenter/promotional%20material/SHELF-Thermodvnarnic-energy-storage.pdf «Термодинамический накопитель энергии как альтернатива ГАЭС». - ОАО «Группа Каспийская энергия», февраль 2012). Ее работа основана на использовании обратного закрытого цикла Брайтона. Данная газовая теплонасосная установка (ТНУ) предназначена для преобразования механической (электрической) энергии в высокотемпературное тепло и низкотемпературный холод и может быть использована для нагрева жидкого теплоносителя (например, сетевой воды) до требуемой температуры за счет передачи тепла, отводимого из холодного источника - дымовых газов или атмосферного воздуха - при значительно более низкой температуре, при которой происходит конденсация содержащегося в них водяного пара. Рабочим телом установки является воздух, или азот, или аргон, или любые другие газовые смеси доступных нейтральных газов.The closest analogue (prototype) of the claimed device is a gas heat pump installation used in a thermodynamic energy storage device (www.cnrg.ru/about/presscenter/promotional%20material/SHELF-Thermodvnarnic-energy-storage.pdf "Thermodynamic energy storage as an alternative to the PSP" . - Caspian Energy Group OJSC, February 2012). Her work is based on Brighton's reverse closed loop. This gas heat pump installation (TNU) is designed to convert mechanical (electrical) energy to high temperature heat and low temperature cold and can be used to heat a liquid heat carrier (for example, network water) to the required temperature due to the transfer of heat removed from a cold source - flue gases or atmospheric air - at a much lower temperature, at which condensation of the water vapor contained in them occurs. The working fluid of the installation is air, or nitrogen, or argon, or any other gas mixture of available neutral gases.

Прототип содержит (там же, с.7): компрессор, газожидкостной теплообменник, сообщенный на входе по греющему газу с выходом компрессора по газу, турбину, сообщенную на входе по газу с выходом газожидкостного теплообменника по газу, и приводное устройство (электродвигатель). Прототип содержит также теплообменное оборудование, используемое для отвода тепла из холодного источника, и рекуператор, при этом турбина на входе по газу сообщена с выходом газожидкостного теплообменника по газу через тракт рекуператора по охлаждаемому газу. В рассматриваемой области применения (теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха) рекуператор не требуется, а ТНУ должна также содержать конденсор или охладитель атмосферного воздуха и устройства подачи охлаждаемых дымовых газов или воздуха в указанные теплообменники - дымосос или вентилятор с приводным электродвигателем.The prototype contains (ibid., P. 7): a compressor, a gas-liquid heat exchanger communicated at the gas inlet with a gas compressor outlet, a turbine communicated at the gas inlet with a gas-gas gas exchanger outlet, and a drive unit (electric motor). The prototype also contains heat exchange equipment used to remove heat from a cold source, and a recuperator, while the gas inlet turbine is in communication with the gas-liquid heat exchanger exit through the gas through the recuperator path through the cooled gas. In the application area under consideration (heat supply, ventilation, air conditioning), a recuperator is not required, and the HPU must also contain a condenser or cooler for atmospheric air and a device for supplying cooled flue gases or air to these heat exchangers - a smoke exhauster or a fan with a drive electric motor.

Недостатком прототипа в данной области применения является недостаточно высокий коэффициент преобразования механической энергии в тепло (отношения теплоты, переданной нагреваемому теплоносителю, к затратам энергии на привод компрессора и вспомогательного оборудования - дымососа или вентилятора и др.) и чрезмерно большая металлоемкость низкотемпературного теплообменного оборудования.The disadvantage of the prototype in this application is the insufficiently high coefficient of conversion of mechanical energy to heat (the ratio of the heat transferred to the heated coolant to the energy consumption for driving the compressor and auxiliary equipment - a smoke exhaust or fan, etc.) and an excessively large metal consumption of low-temperature heat-exchange equipment.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение коэффициента преобразования механической энергии в тепло и снижение металлоемкости теплообменного оборудования газовой ТНУ.The problem to which the invention is directed, is to increase the coefficient of conversion of mechanical energy to heat and reduce the metal consumption of heat-exchange equipment of gas HPI.

Эта задача решена в заявляемой газовой ТНУ, содержащей компрессор, газожидкостной теплообменник, сообщенный на входе по охлаждаемому газу с выходом компрессора по газу, турбину, сообщенную на входе по газу с выходом газожидкостного теплообменника по газу, и приводное устройство. В отличие от прототипа заявляемая газовая ТНУ содержит промежуточный газоохладитель, компрессор выполнен двухвальным, состоящим из компрессоров низкого и высокого давления, сообщенных друг с другом по ходу газа через тракт промежуточного газоохладителя по газу, при этом газожидкостной теплообменник и промежуточный газоохладитель включены по тракту охлаждающего теплоносителя в схему теплоносителя потребителя тепла, компрессор низкого давления установлен на валу приводного устройства и сообщен на входе по газу с источником охлаждаемого газа, компрессор высокого давления установлен на одном валу с турбиной, оснащенной системой влагоудаления, при этом турбина на выходе по газу либо сообщена с атмосферой или (и) потребителем охлажденного газа, либо газовая ТНУ содержит турбину низкого давления, установленную на одном валу с компрессором низкого давления, оснащенную системой влагоудаления и сообщенную на выходе по газу с атмосферой или (и) потребителем охлажденного газа, а турбина на выходе по газу сообщена с входом турбины низкого давления по газу.This problem is solved in the inventive gas HPU containing a compressor, a gas-liquid heat exchanger communicated at the inlet to the cooled gas with the compressor outlet for gas, a turbine communicated at the gas inlet with the outlet of the gas-liquid heat exchanger for gas, and a drive device. Unlike the prototype, the inventive gas ТНУ contains an intermediate gas cooler, the compressor is a twin-shaft compressor consisting of low and high pressure compressors communicated with each other along the gas path through the intermediate gas cooler path through the gas, while the gas-liquid heat exchanger and the intermediate gas cooler are included in the cooling coolant path heat consumer heat carrier circuit, low-pressure compressor mounted on the shaft of the drive unit and communicated at the gas inlet with a cooling source gas, the high-pressure compressor is installed on the same shaft with a turbine equipped with a moisture removal system, while the gas turbine at the gas outlet is either in communication with the atmosphere and / or the consumer of the chilled gas, or the gas HPU contains a low-pressure turbine mounted on the same shaft with the compressor low pressure, equipped with a dehumidification system and communicated at the gas outlet to the atmosphere or / and the consumer of the chilled gas, and the gas turbine at the gas outlet is connected to the inlet of the low pressure gas turbine.

Описание чертежейDescription of drawings

Сущность изобретения поясняется схематическими чертежами, на которых изображены:The invention is illustrated by schematic drawings, which depict:

на фиг.1 - газовая ТНУ, вариант с одной турбиной, пароприводным компрессором низкого давления и использованием уходящих дымовых газов парового котла в качестве охлаждаемого (греющего) газа;figure 1 - gas turbine pump, a variant with one turbine, low-pressure steam drive compressor and the use of flue gases of the steam boiler as a cooled (heating) gas;

на фиг.2 - газовая ТНУ, вариант с одной турбиной, электроприводным компрессором низкого давления и с использованием атмосферного воздуха в качестве охлаждаемого газа;figure 2 - gas turbine engine, an option with one turbine, an electric low-pressure compressor and using atmospheric air as a cooled gas;

на фиг.3 - газовая ТНУ, вариант с двумя турбинами, электроприводным компрессором низкого давления и с использованием атмосферного воздуха в качестве охлаждаемого газа.figure 3 - gas turbine engine, an option with two turbines, an electric low-pressure compressor and using atmospheric air as a cooled gas.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Приведенная на чертежах фиг.1, 2 и 3 газовая ТНУ содержит компрессор 1, газожидкостной теплообменник (ГЖТО) 2, сообщенный на входе по греющему газу с выходом компрессора 1 по газу, турбину 3, сообщенную на входе по газу с выходом ГЖТО 2 по газу, и приводное устройство 4. Согласно изобретению газовая ТНУ содержит промежуточный газоохладитель 5, компрессор выполнен двухвальным, состоящим из компрессоров низкого и высокого давления (КНД 6 и КВД 7), сообщенных друг с другом по ходу газа через тракт промежуточного газоохладителя 5 по газу, при этом ГЖТО 2 и промежуточный газоохладитель (ПГО) 5 включены по тракту охлаждающего теплоносителя в схему подогрева теплоносителя (воды) потребителя тепла 8, КНД 6 установлен на валу приводного устройства 4 и сообщен на входе по газу с источником охлаждаемого газа, КВД 7 установлен на одном валу с турбиной 3, оснащенной системой влагоудаления.Shown in the drawings of figures 1, 2 and 3, a gas HPP contains a compressor 1, a gas-liquid heat exchanger (GHT) 2 communicated at the inlet to the heating gas with the outlet of the compressor 1 for gas, a turbine 3 communicated at the inlet for gas with the outlet of the GHTO 2 for gas , and a drive device 4. According to the invention, the gas HPP contains an intermediate gas cooler 5, the compressor is a twin-shaft compressor consisting of low and high pressure compressors (KND 6 and KVD 7), connected to each other along the gas path through the intermediate gas cooler 5 through gas, this MTF 2 and an intermediate gas cooler (PGO) 5 is included along the cooling coolant path in the heating circuit of the heat carrier (water) of the heat consumer 8, KND 6 is installed on the shaft of the drive unit 4 and communicated at the gas inlet with the source of the cooled gas, KVD 7 is installed on the same shaft with the turbine 3 equipped with a dehumidification system.

В варианте фиг.1 приводным устройством является паровая турбина 4, снабженная конденсатором - паровым подогревателем сетевой воды (ППСВ) 9, при этом ППСВ 9, ПГО 5 и ГЖТО 2 включены по тракту охлаждающего теплоносителя в схему подогрева сетевой воды для внешнего потребителя 8 последовательно в указанном порядке. Источником охлаждаемого газа является паровой котел 10, а охлаждаемым газом являются уходящие из котла 10 дымовые газы. Турбина 3 на выходе по газу сообщена с атмосферой или потребителем охлажденного газа. В вариантах, представленных на фиг.2 и 3, приводным устройством является электродвигатель 4, при этом ПГО 5 и ГЖТО 2 включены по тракту охлаждающего теплоносителя в схему подогрева воды для ГВС внешнего потребителя 8 параллельно. Источником охлаждаемого газа является окружающая среда (атмосфера), а охлаждаемым газом является атмосферный воздух.In the embodiment of FIG. 1, the drive device is a steam turbine 4 equipped with a condenser — a steam network water heater (PPSV) 9, while PPSV 9, PGO 5 and GZhTO 2 are included along the cooling coolant path in the heating network heating circuit for external consumer 8 in series specified order. The source of the cooled gas is the steam boiler 10, and the flue gases leaving the boiler 10 are the cooled gas. The turbine 3 at the gas outlet is in communication with the atmosphere or the consumer of the chilled gas. In the variants shown in FIGS. 2 and 3, the drive device is an electric motor 4, while the PGO 5 and GZhTO 2 are included along the cooling coolant path in the water heating circuit for the hot water supply of the external consumer 8 in parallel. The source of the gas to be cooled is the environment (atmosphere), and the gas to be cooled is atmospheric air.

В варианте фиг.2 турбина 3 на выходе по газу сообщена с атмосферой или (и) потребителем охлажденного газа - системой кондиционирования воздуха и вентиляции. В варианте фиг.3 заявляемая газовая ТНУ содержит турбину низкого давления (ТНД) 11, установленную на одном валу с КНД 6, оснащенную системой влагоудаления и сообщенную на выходе по газу с атмосферой или (и) вышеуказанным потребителем охлажденного воздуха, а турбина 3 на выходе по газу сообщена с входом ТНД 11 по газу.In the embodiment of figure 2, the turbine 3 at the gas outlet is in communication with the atmosphere and / or the consumer of the chilled gas — an air conditioning and ventilation system. In the embodiment of figure 3, the inventive gas turbine pump includes a low-pressure turbine (low-pressure turbine) 11 mounted on the same shaft as the low pressure compressor 6, equipped with a dehumidification system and communicated at the gas outlet with the atmosphere and / or the aforementioned consumer of cooled air, and turbine 3 at the outlet for gas communicated with the input of the LPI 11 for gas.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На вход КНД 6 по газу из внешнего источника подают охлаждаемый газ - уходящие из котла 10 дымовые газы или атмосферный воздух, при сжатии которого повышается его температура и температура точки росы (т.е. температура, ниже которой происходит конденсация водяных паров, содержащихся в газах). Сжатый газ из КНД 6 подают в ПГО 5, где газ охлаждают нагреваемой водой, затем газ дополнительно сжимают в КВД 1 и снова охлаждают в ГЖТО 2, передавая подведенную в процессе сжатия газа теплоту нагреваемой воде. Далее, охлажденный в ГЖТО 2 газ подают в турбину 3, где газ расширяется и совершает работу по приводу КВД 7.At the KND 6 inlet, gas from an external source is supplied with a cooled gas — flue gases leaving the boiler 10 or atmospheric air, during compression of which its temperature and dew point temperature increase (i.e. the temperature below which condensation of water vapor contained in gases ) Compressed gas from KND 6 is supplied to PGO 5, where the gas is cooled with heated water, then the gas is additionally compressed in HPC 1 and cooled again in GZhT 2, transferring heat supplied to the heated water during gas compression. Further, the gas cooled in the GZhTO 2 is supplied to the turbine 3, where the gas expands and does the work of driving the HPC 7.

В вариантах фиг.1 и 2 газ в турбине 3 расширяется примерно до атмосферного давления, охлаждаясь до низкой температуры. При наличии в охлаждаемом газе водяного пара он весь или его большая часть конденсируется не в ПГО 5 и ГЖТО 2 (как в конденсоре), а в турбине 3, при этом выделяемая теплота конденсации водяного пара замедляет снижение температуры рабочего тела (газовой фазы) в процессе его расширения и тем самым повышает мощность турбины 3. Работа, совершаемая охлажденным газом в турбине 3 в вариантах газовой ТНУ с одной газовой турбиной (фиг.1 и фиг.2), расходуется только на привод КВД 7.In the variants of figures 1 and 2, the gas in the turbine 3 expands to approximately atmospheric pressure, cooling to a low temperature. If there is water vapor in the cooled gas, it will condense all or most of it not in PGO 5 and GZhTO 2 (as in a condenser), but in turbine 3, while the heat of condensation of water vapor released slows down the temperature of the working fluid (gas phase) in the process its expansion and thereby increases the power of the turbine 3. The work performed by the chilled gas in the turbine 3 in the variants of gas HPP with one gas turbine (Fig. 1 and Fig. 2) is spent only on the HPC drive 7.

В варианте фиг.3 газ из турбины 3 подают в ТНД 11, работа расширения охлажденного газа в этом варианте распределена между валами КВД 7 и КНД 6 таким образом, чтобы при оптимальном (достаточно малом) уровне степени сжатия в КНД 6 температуры газа за КНД 6 и КВД 7 были бы примерно одинаковы. В этом случае установка ТНД 11 на валу КНД 6 обеспечивает дополнительное повышение коэффициента преобразования подводимой механической энергии в теплоту.In the embodiment of FIG. 3, gas from the turbine 3 is supplied to the high pressure fuel pump 11, the expansion work of the chilled gas in this embodiment is distributed between the shafts of the HPC 7 and KPI 6 so that, at an optimal (sufficiently small) level of compression in the KPI 6, the gas temperature behind the KPI 6 and KVD 7 would be about the same. In this case, the installation of the high pressure pump 11 on the KND 6 shaft provides an additional increase in the coefficient of conversion of supplied mechanical energy to heat.

Отвод конденсата из проточной части турбины (турбин) и из потока влажного газа за турбиной (турбинами) производится через известные из технического уровня системы влагоудаления - устройства улавливания, сепарации и удаления влаги из проточной части турбины и за турбиной, широко применяемые во влажнопаровых турбинах (А.В. Щегляев. Паровые турбины. Книга 1. - М.: Энергоатомиздат, 1993, с.335-338).Condensate is removed from the flow part of the turbine (turbines) and from the wet gas stream behind the turbine (s) through moisture removal systems known from the technical level - devices for collecting, separating and removing moisture from the turbine flow part and behind the turbine, which are widely used in humid-steam turbines (A .V. Shcheglyaev, Steam Turbines, Book 1. - M .: Energoatomizdat, 1993, p.335-338).

Таким образом, в заявляемой газовой ТНУ реализован открытый цикл Брайтона с промежуточным охлаждением сжимаемого газа, а при наличии водяного пара в составе газа - и с подогревом рабочего тела в процессе его расширения теплом конденсации водяного пара. Необходимый прирост температуры в компрессорах меньше, чем в прототипе, на величину температурных напоров в низкотемпературных теплообменниках. В результате обеспечивается значительный прирост коэффициента преобразования механической энергии в теплоту по сравнению с прототипом.Thus, in the inventive gas HPI, an open Brighton cycle is implemented with intermediate cooling of the compressible gas, and in the presence of water vapor in the gas, it also heats the working fluid during its expansion by the heat of condensation of water vapor. The required temperature increase in compressors is less than in the prototype by the value of the temperature head in low-temperature heat exchangers. The result is a significant increase in the coefficient of conversion of mechanical energy into heat in comparison with the prototype.

Отсутствие низкотемпературного теплообменного и сопутствующего вспомогательного оборудования обеспечивает значительное снижение металлоемкости заявляемой газовой ТНУ по сравнению с прототипом.The absence of low-temperature heat transfer and related auxiliary equipment provides a significant reduction in the metal consumption of the inventive gas HPU compared with the prototype.

Приведенные на фиг.1, 2 и 3 примеры представлены для иллюстрации заявляемого изобретения в наиболее наглядном виде с обоими альтернативными отличительными признаками (с одной или двумя турбинами), разными источниками охлаждаемого (греющего) газа и не исчерпывают всех возможных вариантов его реализации. В частности, источником дымовых газов может быть не только обычный котел, но и газотурбинная установка, газопоршневой двигатель, котел-утилизатор, дымовая труба, коллектор дымовых газов группы котлов и т.п. В варианте фиг.1 в КНД 6 может подаваться не весь поток уходящих газов источника, а лишь часть его, при этом ПГО 5 и ГЖТО 2 могут быть включены в схему нагрева сетевой воды не последовательно, а параллельно, и не за, а перед ППСВ 9 (при достаточно высокой температуре обратной сетевой воды). Приводным устройством 4 может быть не только паровая турбина или электродвигатель, но и любой другой двигатель (газовая турбина, газопоршневой двигатель), и т.д. и т.п.The examples shown in figures 1, 2 and 3 are presented to illustrate the claimed invention in the most visual form with both alternative distinguishing features (with one or two turbines), different sources of cooled (heating) gas and do not exhaust all possible options for its implementation. In particular, the source of flue gases can be not only a conventional boiler, but also a gas turbine installation, a gas engine, a waste heat boiler, a chimney, a flue gas collector of a group of boilers, etc. In the embodiment of FIG. 1, in KND 6, not all of the source exhaust gas flow can be supplied, but only a part of it, while PGO 5 and GZhTO 2 can be included in the heating water supply circuit not sequentially, but in parallel, and not before, but before 9 (at a sufficiently high temperature of the return network water). The driving device 4 may be not only a steam turbine or electric motor, but also any other engine (gas turbine, gas piston engine), etc. etc.

Claims (1)

Газовая теплонасосная установка, содержащая компрессор, газожидкостной теплообменник, сообщенный на входе по охлаждаемому газу с выходом компрессора по газу, турбину, сообщенную на входе по газу с выходом газожидкостного теплообменника по газу, и приводное устройство, отличающаяся тем, что заявляемая газовая теплонасосная установка содержит промежуточный газоохладитель, компрессор выполнен двухвальным, состоящим из компрессоров низкого и высокого давления, сообщенных друг с другом по ходу газа через тракт промежуточного газоохладителя по газу, при этом газожидкостной теплообменник и промежуточный газоохладитель включены по тракту охлаждающего теплоносителя в схему подогрева теплоносителя потребителя тепла, компрессор низкого давления установлен на валу приводного устройства и сообщен на входе по газу с источником охлаждаемого газа, компрессор высокого давления установлен на одном валу с турбиной, оснащенной системой влагоудаления, при этом турбина на выходе по газу сообщена либо с атмосферой или (и) потребителем охлажденного газа, либо газовая теплонасосная установка содержит турбину низкого давления, установленную на одном валу с компрессором низкого давления, оснащенную системой влагоудаления и сообщенную на выходе по газу с атмосферой или (и) потребителем охлажденного газа, а турбина на выходе по газу сообщена с входом турбины низкого давления по газу. A gas heat pump installation comprising a compressor, a gas-liquid heat exchanger communicated at the gas inlet inlet with a gas compressor outlet, a turbine communicated at a gas inlet with a gas-gas heat exchanger outlet in gas, and a drive device, characterized in that the inventive gas heat pump installation contains an intermediate gas cooler, the compressor is made of a two-shaft, consisting of low and high pressure compressors communicated with each other along the gas path through the intermediate gas cooler path dividing by gas, while the gas-liquid heat exchanger and the intermediate gas cooler are connected through the cooling coolant path to the heating circuit of the heat consumer, the low-pressure compressor is installed on the shaft of the drive unit and communicated at the gas inlet with the source of the cooled gas, the high-pressure compressor is installed on one shaft with a turbine equipped with a dehumidification system, while the turbine at the gas outlet is in communication with either the atmosphere and / or the consumer of the chilled gas, or the gas heat pump The assembly contains a low-pressure turbine mounted on one shaft with a low-pressure compressor, equipped with a dehumidification system and communicated at the gas outlet with the atmosphere and / or the consumer of the chilled gas, and the gas turbine at the gas outlet is in communication with the inlet of the low-pressure gas turbine.
RU2013104311/12A 2013-01-23 2013-01-23 Gas heat pump plant RU2544825C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013104311/12A RU2544825C2 (en) 2013-01-23 2013-01-23 Gas heat pump plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013104311/12A RU2544825C2 (en) 2013-01-23 2013-01-23 Gas heat pump plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013104311A RU2013104311A (en) 2014-07-27
RU2544825C2 true RU2544825C2 (en) 2015-03-20

Family

ID=51264762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013104311/12A RU2544825C2 (en) 2013-01-23 2013-01-23 Gas heat pump plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2544825C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114198804B (en) * 2021-11-25 2023-02-28 广西电网有限责任公司电力科学研究院 Steam extraction and heat supply system of steam turbine generator unit with secondary heating function

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2199083A (en) * 1986-12-19 1988-06-29 Rolls Royce Plc Gas turbine engine
US5193337A (en) * 1988-07-25 1993-03-16 Abb Stal Ab Method for operating gas turbine unit for combined production of electricity and heat
RU2094636C1 (en) * 1993-02-24 1997-10-27 Виктор Исаакович Особов Gas-turbine plant and its operating process (options)
RU2134807C1 (en) * 1996-06-07 1999-08-20 Особов Виктор Исаакович Gas-turbine plant and method of its operation
RU99106713A (en) * 1999-03-30 2001-01-10 Василий Иванович Мазий MINING VENTILATION-HEATING DEVICE AND METHOD OF ITS OPERATION (VOUSH)
RU2168114C2 (en) * 1999-03-30 2001-05-27 Мазий Василий Иванович Ventilating-heating device
WO2002053894A2 (en) * 2001-01-04 2002-07-11 Turboconsult B.V. Installation for the generation of energy
WO2012058277A1 (en) * 2010-10-26 2012-05-03 Icr Tubine Engine Corporation Utilizing heat discarded from a gas turbine engine

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2199083A (en) * 1986-12-19 1988-06-29 Rolls Royce Plc Gas turbine engine
US5193337A (en) * 1988-07-25 1993-03-16 Abb Stal Ab Method for operating gas turbine unit for combined production of electricity and heat
RU2094636C1 (en) * 1993-02-24 1997-10-27 Виктор Исаакович Особов Gas-turbine plant and its operating process (options)
RU2134807C1 (en) * 1996-06-07 1999-08-20 Особов Виктор Исаакович Gas-turbine plant and method of its operation
RU99106713A (en) * 1999-03-30 2001-01-10 Василий Иванович Мазий MINING VENTILATION-HEATING DEVICE AND METHOD OF ITS OPERATION (VOUSH)
RU2168114C2 (en) * 1999-03-30 2001-05-27 Мазий Василий Иванович Ventilating-heating device
WO2002053894A2 (en) * 2001-01-04 2002-07-11 Turboconsult B.V. Installation for the generation of energy
WO2012058277A1 (en) * 2010-10-26 2012-05-03 Icr Tubine Engine Corporation Utilizing heat discarded from a gas turbine engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013104311A (en) 2014-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3064841B1 (en) Gas steam combined cycle central heating device
Jradi et al. Experimental investigation of a biomass-fuelled micro-scale tri-generation system with an organic Rankine cycle and liquid desiccant cooling unit
KR100975276B1 (en) Local heating water feeding system using absorbing type heat pump
US9534509B2 (en) Cogeneration device including hydrocondenser
CN103244214A (en) Smoke condensation heat recovery combined heat and power supply system based on organic Rankine cycle
SI24856A (en) A method and a device for the use of low-temperature sources of cogeneration systems with high-temperature heat pump with a water/water concept
CN202808553U (en) Comprehensive sludge drying energy utilization system employing industrial waste gas
CN108758584B (en) Waste heat combined driven cold and heat storage combined supply coal-fired power plant air cooling system and operation regulation and control method thereof
RU2489643C1 (en) Condensation boiler plant (versions)
SU1309918A3 (en) Installation for recovering low-potential heat from compressor station out of compression cycle
CN201302291Y (en) Combination boiler condenser
KR101397621B1 (en) System for increasing energy efficiency of gas power plant
RU2755501C1 (en) Method for heat and cold supply using an absorption thermotransformer with two-stage absorption
CN204003103U (en) A kind of distributed energy supply equipment that adopts rock gas and solar association circulation
RU2544825C2 (en) Gas heat pump plant
RU2530971C1 (en) Trigeneration plant with use of steam-gas cycle for production of electric energy and steam compressor heat pump cycle for heat and cold production
CN104406186A (en) Flue gas water recycling system
CN203704427U (en) Two-section type flue gas hot water single effect and double effect combined type lithium bromide absorption type water chilling unit
RU2392555C1 (en) Circulating water cooling plant
US10221726B2 (en) Condensing heat recovery steam generator
RU2606296C2 (en) Method of flue gases deep heat recovery
CN204987420U (en) System for fuel conversion system is compound with heat pump and natural cooling device
RU2315914C1 (en) System of heat supply
RU2607437C2 (en) Thermal power plant
RU2099653C1 (en) Efficient thermal power station and method of its operation

Legal Events

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

Effective date: 20170124