RU2573857C2

RU2573857C2 - Method of start and gas supply to electrical green gas turbine plant and device for its realisation

Info

Publication number: RU2573857C2
Application number: RU2014121843/02A
Authority: RU
Inventors: Василий Владимирович Даценко; Юрий Альбертович Зейгарник; Анатолий Александрович Косой; Александр Семенович Косой
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2016-01-27
Also published as: RU2014121843A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: gas turbine engine (GTE) gas generator rotor is turned to supply air into a combustion chamber. After the GTE rotor reaches the start rpm, the fuel gas valve is opened to the gas turbine plant, and fuel gas is supplied to a booster gas compressor. In the booster gas compressor they open controlled guide vanes to ensure higher pressure of fuel gas at the inlet into the combustion chamber compared to the air pressure in the combustion chamber, and fuel gas is supplied into a passive nozzle of an ejector-mixer, from which the fuel gas is supplied for combustion into the combustion chamber. The GTE exhaust gas is supplied along the pneumatic line into a steam exhaust heat boiler, where steam is generated after water supply. The shutoff steam valve is opened to supply steam into the steam turbine, equipped with a controlled nozzle block, to rotate the steam turbine rotor and the connected rotor of the booster gas compressor, at the same time the steam from the steam turbine is supplied into the flow path of the GTE in the form of the turbine fluid or the cooling agent of the GTE cooling system. During operation of the booster gas compressor and at high modes of GTE with the help of a controlled dosing needle they supply steam from the steam turbine into the ejector-mixer, where after passage of the active nozzle the steam is mixed with the fuel gas supplied into the passive nozzle, and via the pneumatic outlet of the ejector-mixer in the form of an even steam and gas mixture it is supplied into the zone of the combustion chamber.

EFFECT: reduced concentration of nitrogen oxides in combustion products, increased capacity of a gas turbine power plant, its higher reliability, cost-effectiveness and safety.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может найти применение в энергетических газотурбинных установках (ГТУ), преимущественно используемых в парогазовых тепловых электрических станциях.The invention relates to the field of energy and can find application in power gas turbine units (GTU), mainly used in combined cycle thermal power plants.

В связи с тем, что у большинства высокоэффективных энергетических ГТУ, на высоких режимах работы, в камере сгорания давление воздуха (1,5÷2,5 МПа и более) больше, чем давление топливного (природного) газа в питающем эту ГТУ газопроводе (газопроводы среднего давления - 0,2÷0,6 МПа и газопроводы высокого давления 2-й категории - до 1,2 МПа), возникает необходимость компримирования топливного газа в дожимном газовом компрессоре (ДК). Кроме того, во время работы ГТУ на высоких режимах существует необходимость снижения вредных выбросов оксидов азота до нормативного уровня (в России по ГОСТу не более 50 мг/нм³).Due to the fact that the majority of highly efficient energy gas turbines, at high operating modes, have a higher air pressure (1.5 ÷ 2.5 MPa or more) in the combustion chamber than the pressure of the fuel (natural) gas in the gas supply line (gas pipelines) medium pressure - 0.2 ÷ 0.6 MPa and high pressure gas pipelines of the 2nd category - up to 1.2 MPa), it becomes necessary to compress fuel gas in a booster gas compressor (DC). In addition, during the operation of gas turbines at high conditions, there is a need to reduce harmful emissions of nitrogen oxides to a standard level (in Russia, according to GOST no more than 50 mg / nm ³ ).

Известна газодожимная установка газотурбинной электростанции, обеспечивающая газоснабжение камеры сгорания парогазовой установки (ПТУ) топливным газом из газопровода недостаточно высокого давления [1]. Газодожимная установка содержит ДК1 (фиг. 1) с приводной паровой турбиной (ПТ) 2 утилизационного контура ПГУ. ДК 1 соединен трубопроводом с камерой сгорания 3 газотурбинного двигателя (ГТД) 4 через регулирующую арматуру - дозатор газового топлива 5, а ПТ 2 с паровым котлом-утилизатором (КУП) 6 трубопроводом через отсечной клапан. Давление пара - скользящее, нерегулируемое, устанавливающееся в зависимости от расхода и температуры пара перед ПТ 2, а также от пропускной ее способности. Мощность ПТ 2 потребляется ДК 1, осуществляющим сжатие и подачу газового топлива в камеру сгорания 3 ГТД 4. Расход топлива регулируют дозатором топлива 5 по условиям работы ГТД 4. Частота вращения ротора блока ДК-ПТ 1,2 устанавливается в зависимости от сочетания величины потребной мощности ДК 1, соответствующей требуемым значениям давления и расхода газа за ним, с одной стороны, и располагаемой мощности ПТ 2, определяемой параметрами пара перед ПТ 2, с другой стороны. А расход и температура пара перед ПТ 2 на переменных режимах определяются параметрами выхлопных газов ГТД4.Known gas booster installation of a gas turbine power plant, providing gas supply to the combustion chamber of a combined cycle plant (PTU) with fuel gas from a gas pipeline of insufficiently high pressure [1]. The gas booster installation contains DK1 (Fig. 1) with a driven steam turbine (PT) 2 utilization circuit CCGT. DK 1 is connected by a pipeline to the combustion chamber 3 of a gas turbine engine (GTE) 4 through control valves - a gas fuel metering device 5, and ПТ 2 is connected to a steam recovery boiler (PLC) 6 through a shut-off valve. Steam pressure - sliding, unregulated, depending on the flow rate and temperature of the steam in front of the PT 2, as well as on its throughput. The power of the PT 2 is consumed by the recreation center 1, which compresses and supplies gas fuel to the combustion chamber 3 of the gas turbine engine 4. The fuel consumption is regulated by the fuel dispenser 5 according to the conditions of the gas turbine engine 4. The rotational speed of the rotor of the DC-PT 1.2 unit is set depending on the combination of the required power DK 1 corresponding to the required values of pressure and gas flow behind it, on the one hand, and the available power of the PT 2, determined by the parameters of the steam in front of the PT 2, on the other hand. And the flow rate and temperature of the steam before the PT 2 in variable modes are determined by the parameters of the gas turbine exhaust gas4.

Недостатками известного устройства газоснабжения энергетической ГТУ с применением регулирующего дозатора газового топлива и нерегулируемой ПТ является необходимость создания ДК высокого давления топливного газа, в 1,5-2 раза превышающего давление в камере сгорания ГТУ, что снижает эффективность энергетической ГТУ, усложняет конструкцию, увеличивает габариты и стоимость дожимных устройств, затрудняет их размещение вблизи ГТУ, снижает надежность и безопасность. Переменная частота вращения ДК и ПТ при неизменности геометрии их проточной части определяют низкую экономичность этих устройств на переменных режимах работы. Экологическая характеристика такой ГТУ низкая из-за высокого содержания оксидов азота в выхлопных газах. Для удовлетворения требованиям ГОСТа по экологии необходимо разработать высокоэффективную камеру сгорания, что является серьезной технической задачей и увеличивает стоимость ГТУ.The disadvantages of the known device for gas supply of energy gas turbine with the use of a regulating gas fuel dispenser and uncontrolled gas supply line are the need to create a high pressure fuel gas DC 1.5-2 times higher than the pressure in the gas turbine combustion chamber, which reduces the efficiency of energy gas turbine, complicates the design, increases the size and the cost of booster devices, complicates their placement near the gas turbine, reduces reliability and safety. The variable rotational speed of the DC and PT with the invariance of the geometry of their flow part determine the low efficiency of these devices in variable operating modes. The environmental performance of such a gas turbine is low due to the high content of nitrogen oxides in the exhaust gases. To meet the requirements of GOST for ecology, it is necessary to develop a highly efficient combustion chamber, which is a serious technical task and increases the cost of gas turbines.

Существует относительно дешевый метод снижения вредных выбросов оксидов азота выхлопа ГТУ, путем впрыска пара в камеру сгорания по известному способу пуска и газоснабжения энергетической ГТУ и устройству для его осуществления [2]. Этот способ, принятый в качестве прототипа, включает раскрутку жестко связанных роторов газогенератора ГТД и ДК внешним пусковым двигателем, подачу топливного газа через ДК в камеру сгорания ГТУ и его зажигание, затем, при достижении расчетных оборотов, с помощью расцепной муфты, отсоединение от пускового двигателя роторов ГТД и ДК. Дальнейший вывод роторов ДК и ГТД на рабочие обороты с увеличением расхода и давления топливного газа производится с помощью пара от источника высокого давления, который, после открытия запорного и регулирующего паровых клапанов, подается в пароструйный компрессор, активное сопло эжектора. В пассивное сопло пароструйного компрессора через регулирующий клапан поступает топливный газ из ДК. Топливный газ, дополнительно сжатый в пароструйном компрессоре, парогазовой смесью направляют в камеру сгорания ГТУ. Регулирование расхода газа осуществляется регулирующим паровым клапаном и регулирующим топливным клапаном по программе, обеспечивающей отношение компонентов парогазовой смеси, соответствующее требуемому уровню мощности ГТУ и минимальному содержанию оксидов азота в выхлопных газах.There is a relatively cheap method to reduce the harmful emissions of nitrogen oxides from a gas turbine exhaust unit by injecting steam into a combustion chamber according to the known method of starting and supplying energy gas turbine with a device for its implementation [2]. This method, adopted as a prototype, involves the promotion of tightly coupled rotors of a gas turbine engine generator and a gas cylinder with an external starting engine, supplying fuel gas through a gas cylinder to the gas turbine combustion chamber and its ignition, then, when the design speed is reached, using a split clutch, disconnecting from the starting engine rotors GTE and DC. Further output of the rotors DK and GTE to working revolutions with an increase in the flow rate and pressure of the fuel gas is carried out using steam from a high pressure source, which, after opening the shut-off and control steam valves, is supplied to the steam-jet compressor, the active nozzle of the ejector. The passive nozzle of the steam-jet compressor through the control valve receives fuel gas from the recreation center. Fuel gas, additionally compressed in a steam-jet compressor, is sent with a gas-vapor mixture to the gas turbine combustion chamber. The gas flow rate is controlled by a regulating steam valve and a regulating fuel valve according to a program that ensures the ratio of the components of the gas-vapor mixture corresponding to the required level of gas turbine power and the minimum content of nitrogen oxides in the exhaust gases.

Описанный способ реализуется в ГТУ, содержащей ДК 1 (фиг. 2), внешний пусковой двигатель 7, соединенный через автоматическую расцепную муфту 8 с жестко связанными роторами ГТД 4 и ДК 1, который после себя по газопроводу топливного газа имеет регулирующий клапан 9 и пароструйный компрессор 10, соединенный по выходу трубопроводом подачи парогазовой смеси с камерой сгорания 3 и по входу активного сопла через запорный (отсечной) паровой клапан 11 и регулирующий паровой клапан 12 с источником пара высокого давления.The described method is implemented in a gas turbine containing DK 1 (Fig. 2), an external starting motor 7 connected via an automatic trip clutch 8 with rigidly connected rotors of the gas turbine engine 4 and DK 1, which after itself has a control valve 9 and a steam jet compressor through the gas gas pipeline 10, connected at the outlet of the gas-vapor mixture supply pipeline to the combustion chamber 3 and at the inlet of the active nozzle through a shut-off (shut-off) steam valve 11 and a control steam valve 12 with a high-pressure steam source.

Известный способ и устройство не позволяют во всем диапазоне мощности работы энергетической ГТУ обеспечить зону горения камеры сгорания парогазовой смесью оптимального соотношения компонентов. Наличие регулирующего парового клапана и регулирующего клапана топливного газа предполагает дросселированные рабочих тел, что снижает эффективность ГТУ. Низкая эффективность пароструйного компрессора также снижает эффективность ГТУ.The known method and device do not allow in the entire power range of the power gas turbine to provide the combustion zone of the combustion chamber with a gas-vapor mixture of the optimal ratio of components. The presence of a steam control valve and a fuel gas control valve involves throttled working fluids, which reduces the efficiency of gas turbines. The low efficiency of the steam jet compressor also reduces the efficiency of the gas turbine.

Задачами настоящего изобретения являются:The objectives of the present invention are:

1) повышение экономичности и надежности, а также снижение габаритов и стоимости энергетической ГТУ с ДК;1) improving cost-effectiveness and reliability, as well as reducing the size and cost of energy gas turbines with DC;

2) снижение содержания оксидов азота в продуктах сгорания ГТУ.2) a decrease in the content of nitrogen oxides in the combustion products of gas turbines.

Поставленные задачи достигаются тем, что в известном из прототипа способе пуска и газоснабжения энергетической ГТУ, включающем раскрутку ротора газогенератора ГТД, подачу топливного газа через ДК и пассивное сопло эжектора в зону горения камеры сгорания ГТУ, его зажигание и вывод ротора ГТД на рабочие обороты за счет увеличения расхода и давления топливного газа, согласно изобретению регулирование расхода топливного газа до подключения котла утилизационного парового (КУП) осуществляется регулируемым направляющим аппаратом (РНА) ДК, а после подачи пара на вход регулируемого соплового аппарата (РСА) приводной ПТ - с помощью РНА и РСА. При этом пар после ПТ на низких режимах работы ГТУ направляется в проточную часть ГТД по потоку рабочего тела за зону горения камеры сгорания, а на высоких режимах - еще и в активное сопло эжектора-смесителя и тогда автоматическое регулирование расхода топливного газа и пара осуществляется РНА ДК, РСА ПТ и регулировочной иглой-дозатором эжектора-смесителя по программе, обеспечивающей экономичную работу ДК и ПТ на всех режимах работы ГТУ, а также поддерживающей отношение компонентов парогазовой смеси, соответствующее требуемому уровню мощности ГТУ и минимальному содержанию оксидов азота в выхлопных газах.The tasks are achieved by the fact that in the known from the prototype method of starting and gas supply of energy gas turbine, including the promotion of the rotor of the gas generator of the gas turbine engine, the supply of fuel gas through the fuel cell and the passive nozzle of the ejector in the combustion zone of the combustion chamber of the gas turbine, its ignition and the output of the gas turbine rotor to working revolutions due to increasing the flow rate and pressure of the fuel gas, according to the invention, the regulation of the flow of fuel gas before connecting the recovery steam boiler (PSC) is carried out by an adjustable guide apparatus (PHA) of the DC, and After the steam supply to the input of an adjustable nozzle (SAR) driven PT - using PHA and XRD. In this case, the steam after the injection unit at low operating modes of the gas turbine unit is directed to the flow part of the gas turbine engine through the flow of the working fluid beyond the combustion zone of the combustion chamber, and at high modes it is also sent to the active nozzle of the ejector-mixer, and then the automatic control of the flow of fuel gas and steam is carried out by RNA , PCA PT and the adjusting needle-dispenser of the ejector-mixer according to the program that ensures the economical operation of the DC and PT in all modes of operation of the gas turbine, as well as maintaining the ratio of the components of the gas mixture corresponding to the required level of NOSTA GTP and minimum content of nitrogen oxides in the exhaust gases.

Поставленная задача решается также за счет того, что в энергетической ГТУ, содержащей турбогенератор, соединенный валом с ГТД, КУП, ДК, соединенный валом с приводной ПТ, и эжектор-смеситель, у которого пневматический выход соединен трубопроводом с зоной горения камеры сгорания ГТУ и пневматический вход пассивного сопла соединен трубопроводом с выходом газа из ДК, а выход пара из КУП соединен трубопроводом через отсечной клапан с входом пара в ПТ, согласно изобретению имеются в ДК РНА, в ПТ РСА, в эжекторе-смесителе регулируемая игла-дозатор активного сопла, и пневматический вход в активное сопло соединен трубопроводом с выходом пара из ПТ, который соединен также трубопроводом с проточной частью ГТД по потоку за зоной горения камеры сгорания.The problem is also solved due to the fact that in an energy gas turbine containing a turbogenerator connected by a shaft with a gas turbine engine, a control unit, a fuel pump, connected by a shaft with a drive transformer, and an ejector-mixer, in which the pneumatic outlet is connected by a pipeline to the combustion zone of the gas turbine combustion chamber and pneumatic the passive nozzle inlet is connected by a pipeline to the gas outlet from the DC, and the steam output from the PMC is connected by a pipeline through the shut-off valve to the steam inlet in the PT, according to the invention, there are in the RC of the PHA, in the PT of the PCA, in the ejector-mixer an adjustable metering needle the active nozzle, and the pneumatic inlet to the active nozzle is connected by a pipe to the steam outlet from the PT, which is also connected by a pipe to the flow part of the gas turbine engine downstream of the combustion zone of the combustion chamber.

На фигуре 3 изображена энергетическая ГТУ.The figure 3 shows the energy GTU.

Основными элементами энергетической ГТУ являются турбогенератор 13, ГТД4 с камерой сгорания 3, КУП 6, ПТ 2 с РСА 14, ДК 1 с РНА 15, эжектор-смеситель 16 с пневматическими выходом 17, входами в активное 18 и пассивное 19 сопла и регулируемой иглой-дозатором 20. Имеются отсечной паровой клапан 21, задвижка газовая 22, трубопроводы пара 23, 24, 25, топливного газа 26, 27, смеси пара с топливным газом 28 и пневмопровод выхлопа 29, 30. Обозначены направления движения рабочих сред, подводы воды 31 и воздуха 32.The main elements of an energy GTU are a turbogenerator 13, GTD4 with a combustion chamber 3, KUP 6, PT 2 with RSA 14, DK 1 with PHA 15, an ejector-mixer 16 with pneumatic output 17, inputs to the active 18 and passive 19 nozzles and an adjustable needle - batcher 20. There are shut-off steam valves 21, gas valves 22, steam pipelines 23, 24, 25, fuel gas 26, 27, a mixture of steam with fuel gas 28 and an exhaust air pipe 29, 30. The directions of movement of the working media, water inlets 31 and air 32.

Способ пуска и газоснабжения ГТУ осуществляется следующим образом. Турбогенератором 13 в режиме мотор-генератор или внешним пусковым двигателем (не показан) раскручивают ротор газогенератора ГТД 4. При этом воздух 32 после компрессора поступает в камеру сгорания 3 ГТД 4. После достижения ротором ГТД пусковых оборотов открывают задвижку топливного газа 22 и подают топливный газ из внешнего газопровода (не показан) по трубопроводу 26 в ДК 1. В ДК 1 открывают РНА 15 на величины, соответствующие алгоритму начала работы ГТУ, частичного набора мощности: зажигание, режим «холостого хода», запуска КУП 6, приема нагрузки турбогенератором 13. Все эти режимы, как и возможная величина частичной мощности, обеспечиваются имеющимся превышением давления топливного газа на входе в РНА 15 над давлением воздуха в камере сгорания 3, создаваемым раскрученным компрессором ГТД 4. При этом топливный газ, регулируемый РНА 15, по газопроводу 27 проходит в пассивное сопло 19 эжектора-смесителя 16, откуда через выход 17 по трубопроводу 28 поступает для горения в камеру сгорания 3. Небольшой расход топлива по отношению к воздуху (коэффициент избытка воздуха большой) определяет относительно низкую температуру продуктов сгорания в зоне горения камеры сгорания 3, недостаточную для интенсивного образования оксидов азота. Газ выхлопа ГТД4 по пневмопроводу (диффузору) 29 проходит в КУП 6, где после подачи воды 31 генерирует пар, который после открытия отсечного парового клапана 21 поступает в ПТ 2, раскручивает ротор ПТ 2 и соединенный с ней ротор ДК 1. Из ПТ 2 пар по паропроводу 24 поступает в проточную часть ГТД 4, выполняя там роль рабочего тела турбины или хладагента системы охлаждения. Частота вращения роторов ДК 1 и ПТ 2 устанавливается в зависимости от сочетания величины потребной мощности ДК 1, соответствующей требуемым значениям давления и расхода топливного газа за ним, с одной стороны, и располагаемой мощности ПТ 2, определяемой параметрами пара перед ПТ 2 и за ПТ 2, с другой стороны. А расход и температура пара перед ПТ 2 определяются параметрами выхлопа ГТД 4 по скользящей характеристике КУП 6 и пропускной способностью ПТ 2, определяемой РСА 14 и параметрами на выходе ПТ 2. При этом регулирование работы ГТУ обеспечивается уже двумя органами - РНА 15 и РСА 14 по наиболее эффективному алгоритму. Критериями эффективности служат расходы пара и топливного газа при заданной мощности ГТУ. Возможность изменять угол натекания потока рабочего тела на рабочее колесо за РНА 15 и РСА 14, в зависимости от частоты вращения рабочего колеса, благоприятствует повышению эффективности работы ДК 1 и ПТ 2 в широком диапазоне режимов.The method of starting and gas supply of gas turbines is as follows. The turbine generator 13 in the motor-generator mode or an external starting engine (not shown) untwists the rotor of the gas turbine engine gas generator 4. At the same time, air 32 after the compressor enters the combustion chamber 3 of the gas turbine engine 4. After the rotor of the gas turbine engine reaches the starting speed, the gas valve 22 is opened and fuel gas is supplied from an external gas pipeline (not shown) through pipeline 26 to DK 1. In DK 1, open PHA 15 for the values corresponding to the algorithm for starting the gas turbine, partial power gain: ignition, “idle” mode, starting the PMC 6, receiving the load by the generator 13. All these modes, as well as the possible value of the partial power, are provided by the existing excess of the fuel gas pressure at the inlet of the PHA 15 above the air pressure in the combustion chamber 3 created by the untwisted gas turbine compressor 4. In this case, the fuel gas regulated by the PHA 15 through the gas pipeline 27 passes into the passive nozzle 19 of the ejector-mixer 16, from where it enters combustion chamber 3 through the outlet 17 through a pipe 28 for combustion. A small fuel consumption in relation to air (the coefficient of excess air is large) determines the relative the low temperature of the combustion products in the combustion zone of the combustion chamber 3, insufficient for the intensive formation of nitrogen oxides. GTD4 exhaust gas through a pneumatic pipe (diffuser) 29 passes to the PMC 6, where after water supply 31 generates steam, which, after opening the shut-off steam valve 21, enters the PT 2, untwists the PT 2 rotor and the DC 1 rotor connected to it through the steam line 24 it enters the gas-turbine part of the turbine engine 4, acting there as a working fluid of a turbine or a refrigerant of a cooling system. The rotational speed of the rotors DK 1 and PT 2 is set depending on the combination of the required power of DK 1, corresponding to the required pressure and fuel gas flow rate behind it, on the one hand, and the available power of PT 2, determined by the parameters of the steam before PT 2 and for PT 2 , on the other hand. And the flow rate and temperature of the steam in front of the PT 2 are determined by the exhaust gas turbine engine 4 parameters according to the KPU 6 sliding characteristic and the PT 2 throughput determined by the SAR 14 and the parameters of the PT 2 output. At the same time, the operation of the gas turbine is already provided by two bodies - RNA 15 and SAR 14 according to the most efficient algorithm. Efficiency criteria are the consumption of steam and fuel gas at a given capacity of gas turbines. The ability to change the angle of leakage of the flow of the working fluid to the impeller behind the PHA 15 and PCA 14, depending on the frequency of rotation of the impeller, is conducive to increasing the efficiency of the DC 1 and PT 2 in a wide range of modes.

При подаче пара в ПТ 2 и работе ДК 1 снимается ограничение набора мощности ГТУ из-за низкого давления топливного газа перед камерой сгорания 3 ГТД 4, обеспечивается набор мощности ГТУ вплоть до номинального режима (и выше в холодное время года). Набор мощности ГТУ связан с повышением параметров рабочего процесса в зоне горения камеры сгорания 3 ГТД 4, влечет за собой повышение уровня вредных выбросов оксидов азота. С целью недопущения величины вредных выбросов оксидов азота, выше разрешенного предельного уровня, горячие газы в зоне горения камеры сгорания 3 балластируют нейтральным (с точки зрения химической реакции образования оксидов азота) водяным паром. Для этого, при повышении режима работы ГТУ, с помощью регулируемой иглы-дозатора 20 открывают проход пара из ПТ 2 по паропроводу 25 в эжектор-смеситель 16. Пройдя активное сопло 18, пар смешивается с топливным газом пассивного сопла 19 и через пневматический выход 17 и трубопровод 28, в виде равномерной (гомогенной) парогазовой смеси, поступает в зону горения камеры сгорания 3. Заданная проходная площадь активного сопла 18 обеспечивается положением иглы-дозатора 20 и определяется необходимым отношением компонентов парогазовой смеси, для обеспечения требуемого уровня мощности ГТУ, границы содержания оксидов азота в выхлопных газах и эффективной работы камеры сгорания 3. Таким образом, с момента открытия активного сопла 18 регулирование работы ГТУ обеспечивают три органа - РНА 14, РСА 15 и регулирующая игла-дозатор 20. Программой регулирования задается положение этих органов для наиболее эффективной и безопасной работы ГТУ.When steam is supplied to the PT 2 and the operation of the recreation center 1, the restriction of the gas turbine power set is removed due to the low pressure of the fuel gas in front of the combustion chamber 3 of the gas turbine engine 4; The gas turbine power set is associated with an increase in the parameters of the working process in the combustion zone of the combustion chamber 3 of a gas turbine engine 4, which entails an increase in the level of harmful emissions of nitrogen oxides. In order to prevent the amount of harmful emissions of nitrogen oxides above the allowed limit level, hot gases in the combustion zone of combustion chamber 3 are ballasted with neutral (from the point of view of the chemical reaction of the formation of nitrogen oxides) water vapor. To do this, with an increase in the operating mode of the gas turbine, with the help of an adjustable metering needle 20, the steam passage from the PT 2 is opened through the steam line 25 to the ejector-mixer 16. Having passed the active nozzle 18, the steam is mixed with the fuel gas of the passive nozzle 19 and through the pneumatic outlet 17 and the pipeline 28, in the form of a uniform (homogeneous) gas-vapor mixture, enters the combustion zone of the combustion chamber 3. The predetermined flow area of the active nozzle 18 is provided by the position of the metering needle 20 and is determined by the necessary ratio of the components of the gas-vapor mixture, to ensure the required level of gas turbine power, the boundaries of the content of nitrogen oxides in the exhaust gases and the effective operation of the combustion chamber 3. Thus, since the opening of the active nozzle 18, three bodies provide regulation of the gas turbine - РНА 14, РСА 15 and the regulating metering needle 20. The control program is set the position of these bodies for the most efficient and safe operation of gas turbines.

Благодаря этому можно обеспечить удержание концентрации оксидов азота выхлопа в разрешенных пределах во всем диапазоне эффективного регулирования мощности ГТУ, повысить эффективность ГТУ за счет снижения степени сжатия дожимного компрессора и возврата теплоты сжатого топливного газа и пара в цикл ГТУ. Уменьшаются габариты, вес и стоимость всей энергетической установки, облегчается компоновка дожимного компрессора в едином боксе ГТУ, повышается ее надежность, экономичность и безопасность.Due to this, it is possible to ensure that the concentration of exhaust nitrogen oxides is kept within the permissible limits in the entire range of effective control of gas turbine power, increase gas turbine efficiency by reducing the compression ratio of the booster compressor and returning the heat of compressed fuel gas and steam to the gas turbine cycle. The dimensions, weight and cost of the entire power plant are reduced, the layout of the booster compressor in a single gas turbine unit is facilitated, its reliability, efficiency and safety are increased.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2271458 Газодожимная установка газотурбинной электростанции, F02С 6/18 - аналог.1. RF patent No. 2271458 Gas booster installation of a gas turbine power plant, F02C 6/18 - analogue.

2. Патент РФ №2186224 Способ пуска и газоснабжения электрической газотурбинной установки и устройство для его осуществления, F02С 7/26 - прототип.2. RF patent No. 2186224 Method for starting and gas supply of an electric gas turbine installation and device for its implementation, F02C 7/26 - prototype.

3. Патент США №2826038 Gas turbine plant with liquid and gaseous fuels, F02C 3/20.3. US patent No. 2826038 Gas turbine plant with liquid and gaseous fuels, F02C 3/20.

4. Патент США №5682737 Method for starting up a combination gas and steam power plant, F01K 23/16; F02C 3/22; F02C 6/18; F02C 7/26; F02C 7/277; F02C 9/40; (IPC1-7): F02C 6/18; F02C 7/26.4. US patent No. 5682737 Method for starting up a combination gas and steam power plant, F01K 23/16; F02C 3/22; F02C 6/18; F02C 7/26; F02C 7/277; F02C 9/40; (IPC1-7): F02C 6/18; F02C 7/26.

5. Патент США №5329757 Turbocharger-based bleed-air driven fuel gas booster system and method, F02B 43/00; F02C 3/22; F02C 6/10; (IPC1-7): F02C 3/22.5. US Patent No. 5,329,757 Turbocharger-based bleed-air driven fuel gas booster system and method, F02B 43/00; F02C 3/22; F02C 6/10; (IPC1-7): F02C 3/22.

6. Патент США №4212160 Combined cycle power plant using low Btu gas, F02B 43/00; (IPC1-7): F02B 43/08; F02C 7/02.6. US patent No. 4212160 Combined cycle power plant using low Btu gas, F02B 43/00; (IPC1-7): F02B 43/08; F02C 7/02.

7. Патент РФ №2111370 Способ пуска и газоснабжения электрической газотурбинной установки, F02C 7/26.7. RF patent No. 2111370 Method for starting and gas supply of an electric gas turbine installation, F02C 7/26.

8. Патент РФ №2142565 Парогазовая установка, F01K 23/10, F02C 7/26.8. RF patent No. 2142565 Combined cycle plant, F01K 23/10, F02C 7/26.

9. Патент РФ №2182247 Способ пуска и газоснабжения электрической газотурбинной установки и устройство для его осуществления, F02C 7/26.9. RF patent No. 2182247 Method for starting and gas supply of an electric gas turbine installation and device for its implementation, F02C 7/26.

10. Патент РФ №2372498 Парогазовая установка, F01K 23/10, F02C 6/18.10. RF patent No. 2372498 Combined-cycle plant, F01K 23/10, F02C 6/18.

Claims

A method of regulating gas supply in an energy gas turbine installation (GTU), characterized in that the rotor of the gas generator of the gas turbine engine (GTE) is unscrewed to supply air to the combustion chamber, after the GTE rotor reaches the starting speed, the gas valve is opened to the gas turbine and the fuel gas is supplied to the booster gas compressor , in the booster gas compressor, an adjustable guide apparatus is opened to ensure that the pressure of the fuel gas at the inlet of the combustion chamber exceeds the air pressure in the cam the combustion gas and supply fuel gas to the passive nozzle of the ejector-mixer, from which fuel gas is supplied to the combustion chamber for combustion, the gas turbine exhaust gas is piped to the steam recovery boiler, in which steam is generated after water is supplied, the shut-off steam valve is opened to supply steam to a steam turbine equipped with an adjustable nozzle apparatus for spinning the rotor of the steam turbine and the rotor of the booster gas compressor connected to it, while steam is supplied from the steam turbine to the flow part of the turbine engine in the form of a working bodies of a turbine or refrigerant of a gas turbine engine cooling system; moreover, during the operation of a gas booster compressor and at high gas turbine engine modes, steam is supplied from a steam turbine to an ejector-mixer using an adjustable metering needle, in which, after passing through an active nozzle, the steam is mixed with fuel gas supplied to the passive nozzle, and through the pneumatic outlet of the ejector-mixer in the form of a uniform vapor-gas mixture is fed into the combustion zone of the combustion chamber.