RU2544900C2 - Method to increase electrical efficiency of microturbine unit - Google Patents
Method to increase electrical efficiency of microturbine unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2544900C2 RU2544900C2 RU2011112768/06A RU2011112768A RU2544900C2 RU 2544900 C2 RU2544900 C2 RU 2544900C2 RU 2011112768/06 A RU2011112768/06 A RU 2011112768/06A RU 2011112768 A RU2011112768 A RU 2011112768A RU 2544900 C2 RU2544900 C2 RU 2544900C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- combustion chamber
- supplied
- gas
- recuperator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к микротурбинным энергетическим установкам и может быть использовано для генерации электрической энергии.The claimed invention relates to microturbine power plants and can be used to generate electrical energy.
Известна микротурбинная установка Capstone C30, разработанная и производимая Capstone Turbine Corporation (www.bpcenergy.ru/capstone/1256/), имеющая компрессор, турбину, электрический генератор, выполненные на одном валу, рекуператор, камеру сгорания, которая работает следующим образом,: воздух проходит через электрический генератор и поступает в компрессор. Компрессор, сжимая воздух, подает его сжатым и от того подогретым в рекуператор, куда во встречном направлении подаются отработавшие, но еще горячие продукты сгорания. В рекуператоре происходит теплообмен, сжатый воздух подогревается и подается в камеру сгорания. В камере сгорания происходит горение обедненной смеси, смесь обедняется для снижения температуры в камере сгорания и уменьшения температурной нагрузки на детали микротурбинной установки. Из камеры сгорания продукты горения истекают на лопатки турбины. После совершения работы по раскручиванию турбины, компрессора и электрического генератора продукты сгорания направляются в рекуператор. Пройдя через рекуператор, продукты сгорания выбрасываются в атмосферу.Known microturbine installation Capstone C30, designed and manufactured by Capstone Turbine Corporation (www.bpcenergy.ru/capstone/1256/), having a compressor, turbine, electric generator, made on one shaft, a recuperator, a combustion chamber that operates as follows: air passes through an electric generator and enters the compressor. The compressor, compressing the air, delivers it compressed and thereby warmed up to the recuperator, where exhausted but still hot combustion products are fed in the opposite direction. Heat recovery occurs in the recuperator, the compressed air is heated and fed into the combustion chamber. In the combustion chamber, the lean mixture is burned, the mixture is leaner to reduce the temperature in the combustion chamber and reduce the temperature load on the parts of the microturbine installation. From the combustion chamber, combustion products flow out onto the turbine blades. After completing the work on unwinding the turbine, compressor and electric generator, the combustion products are sent to the recuperator. After passing through the recuperator, the combustion products are released into the atmosphere.
Недостатком данной микротурбинной установки является невысокий кпд выработки электрической энергии (не более 33%). При выработке микротурбинной установкой электрической энергии значительная часть тепловой энергии не возвращается в рабочий цикл, что и является причиной низкого КПД.The disadvantage of this microturbine installation is the low efficiency of electric energy generation (not more than 33%). When a microturbine installation generates electric energy, a significant part of the thermal energy does not return to the duty cycle, which is the reason for the low efficiency.
Известна энергетическая установка с газотурбинным блоком (патент РФ №2411368 C2, МПК F01K 21/04), включающим сжатие воздуха в компрессоре, подвод и сжигание топлива в камере сгорания, ввод пара в проточную часть газотурбинного блока, образование парогазовой смеси, расширение ее в турбине для преобразования тепловой энергии в механическую, охлаждение парогазовой смеси в теплообменном устройстве, дополнительное охлаждение и конденсацию влаги парогазовой смеси во втором теплообменном устройстве, вывод оставшейся охлажденной парогазовой смеси в атмосферу.A known power plant with a gas turbine unit (RF patent No. 2411368 C2, IPC F01K 21/04), including compressing air in a compressor, supplying and burning fuel in a combustion chamber, introducing steam into a flow part of a gas turbine unit, forming a gas-vapor mixture, expanding it in a turbine for converting thermal energy into mechanical energy, cooling a steam-gas mixture in a heat exchanger, additional cooling and moisture condensation of the steam-gas mixture in a second heat exchanger, removing the remaining cooled vapor-gas mixture in a atmosphere.
Недостатком данной энергетической установки является то, что тепловая энергия наиболее нагретой части конструкции, стенок камеры сгорания не возвращается в рабочий цикл энергетической установкиThe disadvantage of this power plant is that the thermal energy of the most heated part of the structure, the walls of the combustion chamber does not return to the working cycle of the power plant
Задачей изобретения является повышение КПД выработки электрической энергии микротурбинной установкой за счет наиболее полного использования тепловой энергии, образующейся при сгорании топлива.The objective of the invention is to increase the efficiency of electric power generation by a microturbine installation due to the most complete use of thermal energy generated during the combustion of fuel.
Поставленная задача решается тем, что компрессором сжимают воздух и подают в камеру сгорания, в которую одновременно подают горючее, смешивают со сжатым воздухом и полученную топливную смесь сжигают, продукты сгорания смешивают в смесительной камере с паром, получая парогазовую смесь, которую затем направляют в турбину, в которой энергию потока парогазовой смеси преобразуют в механическую энергию вращения ротора турбины, отработавшая парогазовая смесь поступает в рекуператор, туда же в рекуператор подают воду из емкости, парогазовой смесью нагревают воду, происходит ее испарение и образовавшийся пар подают в смесительную камеру, в которой он смешивается с продуктами горения, поступающими из камеры сгорания, и далее поступает на турбину. Способ повышения электрического кпд микротурбинной установки отличается от известной установки тем, что пар из рекуператора поступает к наружной стенке камеры сгорания, где происходит дополнительный подогрев пара и охлаждение стенок камеры сгорания, далее пар подается в смесительную камеру.The problem is solved by the fact that the compressor compresses the air and feeds into the combustion chamber, which simultaneously supplies fuel, mixes it with compressed air and burns the resulting fuel mixture, the combustion products are mixed in the mixing chamber with steam, obtaining a gas-vapor mixture, which is then sent to the turbine, in which the energy of the vapor-gas mixture flow is converted into the mechanical energy of rotation of the turbine rotor, the spent gas-vapor mixture enters the recuperator, and water is also supplied to the recuperator from the tank, the gas-vapor mixture esyu heated water and its evaporation occurs resulting steam is supplied into the mixing chamber where it mixes with the combustion products coming from the combustion chamber, and then supplied to the turbine. The method for increasing the electric efficiency of a microturbine installation differs from the known installation in that the steam from the recuperator enters the outer wall of the combustion chamber, where additional heating of the steam and cooling of the walls of the combustion chamber take place, then the steam is fed into the mixing chamber.
Таким образом, пар снимает значительную часть тепловой энергии со стенок камеры сгорания и возвращает ее в рабочий цикл микротурбинной установки, следствием чего является повышение кпд выработки электрической энергии.Thus, steam removes a significant part of the thermal energy from the walls of the combustion chamber and returns it to the operating cycle of the microturbine installation, which results in an increase in the efficiency of electric energy production.
Сущность изобретения поясняется фиг.1.The invention is illustrated in figure 1.
Микротурбинная установка состоит из генератора 1, центробежного компрессора 2, камеры сгорания с рубашкой охлаждения 3, смесительной камеры 4, турбины 5, рекуператора 6, емкости для воды 7, водяного насоса 8.The microturbine installation consists of a generator 1, a centrifugal compressor 2, a combustion chamber with a cooling jacket 3, a mixing chamber 4, a turbine 5, a recuperator 6, a water tank 7, a water pump 8.
Работа микротурбинной установки происходит следующим образом: воздух проходит через электрический генератор 1 и поступает в компрессор 2, компрессор 2 сжимает воздух и закачивает его в камеру сгорания 3, туда же закачивается горючее, в ней смешиваются топливо и сжатый воздух и происходит сгорание топливной смеси. Продукты сгорания, проходя через смесительную камеру 4, истекают на лопатки турбины 6, совершая работу по раскручиванию турбины, компрессора и электрического генератора. Отработавшие, но еще горячие продукты сгорания подаются в рекуператор 6, туда же насосом 8 подается холодная вода под давлением, равным давлению в камере сгорания. В рекуператоре горячие продукты сгорания разогревают воду до испарения, и пар, образовавшийся в верхней части рекуператора 6, подается к стенкам камеры сгорания 3, при этом происходят охлаждение стенок камеры сгорания 3 и дальнейший подогрев пара, после чего пар и продукты горения смешиваются в смесительной камере 4, где происходит усреднение температуры продуктов горения и пара. Из смесительной камеры 4 парогазовая смесь, расширяясь, подается на лопатки турбины, совершая работу по раскручиванию турбины, компрессора и генератора, после чего парогазовая смесь подается в рекуператор, и далее цикл повторяется.The microturbine installation operates as follows: the air passes through an electric generator 1 and enters the compressor 2, the compressor 2 compresses the air and pumps it into the combustion chamber 3, the fuel is injected there, the fuel and compressed air are mixed in it and the fuel mixture is burned. The combustion products passing through the mixing chamber 4 expire on the blades of the turbine 6, doing the job of unwinding the turbine, compressor and electric generator. Spent, but still hot combustion products are fed into the recuperator 6, and cold water is supplied there by pump 8 under a pressure equal to the pressure in the combustion chamber. In the recuperator, hot combustion products warm the water until evaporation, and the steam formed in the upper part of the recuperator 6 is fed to the walls of the combustion chamber 3, while the walls of the combustion chamber 3 are cooled and the steam is further heated, after which the steam and combustion products are mixed in the mixing chamber 4, where the temperature of combustion products and steam is averaged. From the mixing chamber 4, the gas-vapor mixture, expanding, is supplied to the turbine blades, performing work on unwinding the turbine, compressor and generator, after which the gas-vapor mixture is supplied to the recuperator, and then the cycle repeats.
Таким образом, происходит наиболее полное использование тепловой энергии от сгорания топлива и снижение температурной нагрузки на элементы микротурбинной установки.Thus, the most complete use of thermal energy from fuel combustion occurs and the temperature load on the elements of the microturbine installation decreases.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011112768/06A RU2544900C2 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Method to increase electrical efficiency of microturbine unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011112768/06A RU2544900C2 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Method to increase electrical efficiency of microturbine unit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011112768A RU2011112768A (en) | 2012-10-10 |
RU2544900C2 true RU2544900C2 (en) | 2015-03-20 |
Family
ID=47079182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011112768/06A RU2544900C2 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Method to increase electrical efficiency of microturbine unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2544900C2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU168962A1 (en) * | G.N. Morozov, N.V. Pavlov, A.V. Rogovsky, I.S. Ratner, V.G. Raspopov, M.A. Styrikovich, K.M. Sloser, | |||
SU918458A2 (en) * | 1980-08-20 | 1982-04-07 | Краснодарский политехнический институт | Steam-gas plant |
US6446440B1 (en) * | 2000-09-15 | 2002-09-10 | General Electric Company | Steam injection and inlet fogging in a gas turbine power cycle and related method |
JP2006266627A (en) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Takuma Co Ltd | Warm water/steam combination type heat exchanger |
RU2287708C1 (en) * | 2005-03-21 | 2006-11-20 | Владимир Леонидович Письменный | Power plant |
RU2411368C2 (en) * | 2008-12-01 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ им. А.Н. Туполева) | Operating method of power plant with gas turbine unit |
-
2011
- 2011-04-01 RU RU2011112768/06A patent/RU2544900C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU168962A1 (en) * | G.N. Morozov, N.V. Pavlov, A.V. Rogovsky, I.S. Ratner, V.G. Raspopov, M.A. Styrikovich, K.M. Sloser, | |||
SU918458A2 (en) * | 1980-08-20 | 1982-04-07 | Краснодарский политехнический институт | Steam-gas plant |
US6446440B1 (en) * | 2000-09-15 | 2002-09-10 | General Electric Company | Steam injection and inlet fogging in a gas turbine power cycle and related method |
RU2287708C1 (en) * | 2005-03-21 | 2006-11-20 | Владимир Леонидович Письменный | Power plant |
JP2006266627A (en) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Takuma Co Ltd | Warm water/steam combination type heat exchanger |
RU2411368C2 (en) * | 2008-12-01 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ им. А.Н. Туполева) | Operating method of power plant with gas turbine unit |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
весь документ. * |
реф. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011112768A (en) | 2012-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101760477B1 (en) | Gas turbine energy supplementing systems and heating systems, and methods of making and using the same | |
RU2562686C2 (en) | Operating method of power plant in standby mode (versions), and power plant | |
RU2010139511A (en) | METHOD FOR ENERGY PRODUCTION BY IMPLEMENTING THERMODYNAMIC CYCLES WITH HIGH PRESSURE WATER VAPOR AND MODERATE TEMPERATURE | |
RU2009139900A (en) | METHOD FOR ENERGY PRODUCTION USING A GAS TURBINE OPERATING ON SOLID FUEL AND USING FUEL GAS HEAT, AND EQUIPMENT FOR IMPLEMENTING THIS METHOD | |
RU2013149403A (en) | METHOD OF WORK AND DEVICE OF GAS-TURBINE INSTALLATION | |
RU2509215C2 (en) | Method to control gas-steam-turbine plant with frequency converter | |
RU2412359C1 (en) | Operating method of combined cycle plant | |
RU2544900C2 (en) | Method to increase electrical efficiency of microturbine unit | |
CN102251818B (en) | Gas and steam turbine system | |
RU2409746C2 (en) | Steam-gas plant with steam turbine drive of compressor and regenerative gas turbine | |
RU2008147392A (en) | METHOD FOR OPERATING A POWER UNIT WITH A GAS TURBINE UNIT | |
RU2611138C1 (en) | Method of operating combined-cycle power plant | |
RU2561770C2 (en) | Operating method of combined-cycle plant | |
RU2476690C2 (en) | Method of combined cycle plant operation | |
RU2747704C1 (en) | Cogeneration gas turbine power plant | |
WO2012162922A1 (en) | Gas and steam turbine system | |
RU2620610C1 (en) | Work method of combined cycle gas turbine power plant | |
RU2395695C1 (en) | Operating method of combined cycle plant | |
RU2520762C1 (en) | Combined cycle plant | |
RU2528214C2 (en) | Gas turbine co-generation power plant | |
US20130061600A1 (en) | Method of controlling temperature of gas turbine components using a compressed moisurized coolant | |
JP2014005830A (en) | Hot water injection for turbomachine | |
RU83544U1 (en) | GAS TURBINE INSTALLATION | |
RU2791380C1 (en) | Method for operation of gas turbine gas pumping unit and device for its implementation | |
RU2523087C1 (en) | Steam and gas turbine plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160402 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190214 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200402 |