RU2646853C1 - Nuclear turbo-air installation with return of cycle air part from compressor to the last stages of turbine - Google Patents

Nuclear turbo-air installation with return of cycle air part from compressor to the last stages of turbine Download PDF

Info

Publication number
RU2646853C1
RU2646853C1 RU2017107443A RU2017107443A RU2646853C1 RU 2646853 C1 RU2646853 C1 RU 2646853C1 RU 2017107443 A RU2017107443 A RU 2017107443A RU 2017107443 A RU2017107443 A RU 2017107443A RU 2646853 C1 RU2646853 C1 RU 2646853C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressor
turbine
air
nuclear
power
Prior art date
Application number
RU2017107443A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Павлович Иванников
Original Assignee
Николай Павлович Иванников
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 Николай Павлович Иванников filed Critical Николай Павлович Иванников
Priority to RU2017107443A priority Critical patent/RU2646853C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2646853C1 publication Critical patent/RU2646853C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21DNUCLEAR POWER PLANT
    • G21D5/00Arrangements of reactor and engine in which reactor-produced heat is converted into mechanical energy
    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to power engineering, in particular to the nuclear turbo-air installation. Invention is a nuclear turbo-air installation heat circuit with a transfer of a part of the cyclic air from the compressor to the last stages of the turbine. Heat circuit contains compressor, transfer line, reactor, turbine compressor, power turbine, exhaust pipe and electric generator. At that, the transfer line provides a transfer of a part of the cyclic air from the compressor to the last stages of the power turbine in order to reduce the compressor's power consumption and increase the capacity of the power turbine.
EFFECT: increase of individual capacities, increase in the nuclear turbo-air installation operation reliability, elimination of the use of electricity for in-house needs, as well as reducing the burden on the environment.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, в частности к атомной турбовоздушной установке с перебросом части циклового воздуха от компрессора к последним ступеням турбины.The invention relates to the field of energy, in particular to a nuclear turbo-air installation with the transfer of part of the cyclic air from the compressor to the last stages of the turbine.

Известна АЭС, содержащая реактор, испарительные каналы, сепаратор, циркуляционный насос, пароперегревательные каналы, паровую турбину, схему регенерации тепла, конденсатор, циркуляционный насос, конденсатный насос, деаэратор, питательный насос, градирню.Known nuclear power plants containing a reactor, evaporation channels, a separator, a circulation pump, superheater channels, a steam turbine, a heat recovery circuit, a condenser, a circulation pump, a condensate pump, a deaerator, a feed pump, a cooling tower.

Недостатком известной АЭС является низкий КПД не достигающей и 40% из-за большой потери теплоты парообразования в конденсаторе турбины, которая сбрасывает через градирню в атмосферу, причем АЭС работает с большим расходом электроэнергии на собственные нужды и хим. очищенной воды, при этом энергоблоки АЭС представляют из себя громоздкие сооружения с большим количеством элементов в их конструкции, что удорожает электростанцию, усложняет эксплуатацию, ремонт, снижает степень надежности, причем АЭС работает с большой нагрузкой на экологию за счет огромного количества тепла, сбрасываемого через градирню в атмосферу.A disadvantage of the known nuclear power plant is its low efficiency, which does not reach 40%, due to the large loss of heat of vaporization in the turbine condenser, which discharges through the cooling tower into the atmosphere, and the nuclear power plant operates with a high energy consumption for its own needs and chemical. purified water, while the nuclear power units are bulky structures with a large number of elements in their design, which increases the cost of the power plant, complicates operation, repairs, and reduces the degree of reliability, and the nuclear power plant operates with a high environmental load due to the huge amount of heat discharged through the cooling tower in atmosphere.

Известна атомная турбовоздушная установка (см. патент US 3936652А, 03.02.1976), содержащая вертикальную опору башенного типа с центральным каналом, а также горизонтальные проходы, каждый из которых содержит турбину и электрогенератор, причем рабочее тело для турбины - воздух нагревается теплоносителем-водой от атомного реактора, причем центральный канал вертикальной опоры башенного типа обеспечивает тягу и расход воздуха через турбину.Known nuclear turbo-air installation (see patent US 3936652A, 02/03/1976), containing a vertical tower-type support with a central channel, as well as horizontal passages, each of which contains a turbine and an electric generator, and the working fluid for the turbine - the air is heated by heat carrier-water from nuclear reactor, and the Central channel of the vertical tower-type supports provides traction and air flow through the turbine.

Недостатком известной электростанции является необходимость содержать достаточно высокую (не менее 100 м) опору башенного типа с центральным каналом, во-вторых, несмотря на столь высокую опору башенного типа с центральным каналом давление воздуха перед турбиной являет низким, что не позволяет турбине развивать большую мощность, в результате, единичные мощности таких электростанций недостаточно высоки, причем из-за небольших оборотов ротора турбины и электрогенератора установки такого рода являются громоздкими и с большими габаритами, что удорожает стоимость известных электростанций, при этом данная электростанция имеет достаточно высокий КПД и принимается в качестве прототипа.A disadvantage of the known power plant is the need to contain a sufficiently high (at least 100 m) tower support with a central channel, and secondly, despite such a high tower support with a central channel, the air pressure in front of the turbine is low, which does not allow the turbine to develop high power, as a result, the unit capacities of such power plants are not high enough, and due to the small revolutions of the turbine rotor and electric generator, plants of this kind are bulky and large in size, it increases the cost of the known plants, with this power has a fairly high efficiency and is taken as a prototype.

Задачей изобретения является повышение единичных мощностей и КПД, удешевление строительства, повышение надежности работы, исключение использования для собственных нужд электроэнергии и хим. очищенной воды, снижение нагрузки на экологию.The objective of the invention is to increase unit capacities and efficiency, cheaper construction, increased reliability, the exclusion of the use of electric power and chemical for their own needs. purified water, reducing the burden on the environment.

Указанная выше задача достигается путем ввода в тепловую схему ГТУ обводной магистрали переброса части циклового воздуха от компрессора к последним ступеням турбины.The above task is achieved by introducing into the thermal circuit of a gas turbine by-pass line transferring part of the cyclic air from the compressor to the last stages of the turbine.

Рабочий процесс ГТУ с перебросом части циклового воздуха от компрессора к последним ступеням турбины.The work process of a gas turbine with the transfer of part of the cyclic air from the compressor to the last stages of the turbine.

Цикловой воздух вскоре после начала процесса сжатия делится на части, одна из которых (большая) сжимается в компрессоре, а другая (меньшая) выводится из компрессора после третьей ступени и поступает через магистраль переброса от компрессора к последним ступеням турбины, причем резко уменьшается потребляемая мощность компрессора и увеличиваются его степень сжатия и КПД, при этом повышается мощность турбины, и, что важно, происходит разворот мощностей между компрессорам и турбиной, причем давление и перепад тепла увеличиваются не за счет сверхвысокой температуры перед турбиной, а за счет снижения потребляемой мощности компрессора и высокой степени сжатия при перебросе части циклового воздуха к последним ступеням турбины, усиленные по мощности, при этом проточная часть турбины увеличивается по длине, что способствует более полному срабатыванию потенциала тепла и увеличению мощности и КПД установки при сниженной нагрузке на экологию, причем турбина работает с умеренными параметрами по температуре на входе и сниженными на выходе, при этом стоимость турбины существенно снижается, так как ее проточная часть строится из обычной низколегированной стали.Cycle air shortly after the start of the compression process is divided into parts, one of which (large) is compressed in the compressor, and the other (smaller) is discharged from the compressor after the third stage and enters through the transfer line from the compressor to the last stages of the turbine, and the compressor power consumption is sharply reduced and its compression ratio and efficiency increase, while the turbine power increases, and, importantly, the power turns between the compressors and the turbine, and the pressure and heat difference do not increase due to high temperature in front of the turbine, and due to a decrease in compressor power consumption and a high degree of compression when transferring part of the cyclic air to the last stages of the turbine, they are reinforced in power, while the turbine flow part increases in length, which contributes to a more complete actuation of the heat potential and an increase in power and The efficiency of the installation with a reduced load on the environment, and the turbine works with moderate parameters for inlet temperature and reduced output, while the cost of the turbine is significantly lower shrinks, since its flow part is constructed of ordinary low alloy steel.

Внедрение в промышленность предлагаемой АЭС более удешевленной повышенной надежности, работающей без электроэнергии и хим. очищенной воды на собственные нужды, а также уменьшенной нагрузки на экологию, может вытеснить из эксплуатации дорогие АЭС с высокий нагрузкой на экологию.Introduction into the industry of the proposed NPP more cheapened increased reliability, working without electricity and chemicals. purified water for own needs, as well as a reduced environmental burden, can displace expensive nuclear power plants with a high environmental burden.

На фиг. 1 представлена тепловая схема атомной турбовоздушной установки с перебросом части циклового воздуха от компрессора к последним ступеням турбины, содержащая компрессор 1, магистраль переброса 2, реактор 3, турбину компрессора 4, силовую турбину 5, выхлопную трубу 6, электрогенератор 7.In FIG. 1 shows a thermal diagram of a nuclear turbo-air installation with the transfer of part of the cyclic air from the compressor to the last stages of the turbine, comprising a compressor 1, transfer line 2, reactor 3, compressor turbine 4, power turbine 5, exhaust pipe 6, generator 7.

Расчет эффективности прилагается.Performance calculation attached.

Источник информацииThe source of information

1. П.Н. Шляхин. Паровые и газовые турбины (раздел АЭС), «Энергия» Москва, 1974.1. P.N. Shlyakhin. Steam and gas turbines (NPP section), Energia Moscow, 1974.

Расчет эффективности АЭС с перебросом части циклового воздуха от компрессора к последним ступеням турбины для тепловых электростанций.Calculation of the efficiency of nuclear power plants with the transfer of part of the cyclic air from the compressor to the last stages of the turbine for thermal power plants.

N 300,0 мВтN 300.0 mW Расход воздуха через переброс 850 т/чAir flow through a transfer of 850 t / h Расход воздуха через компрессор 2550 т/чAir flow through compressor 2550 t / h Расход воздуха через турбину 3400 т/чAir flow through the turbine 3400 t / h

Степень повышения давления в компрессоре 15; температура воздуха за компрессором 355°С; расход условного топлива в переводе на органическое кВт⋅час 223 г (5890 кДж⋅кВт час); КПД компрессора 85%; КПД турбины 90%; эффективный КПД 55%; средневзвешенная температура окружающего воздуха 15°С - все температуры в °С.The degree of pressure increase in the compressor 15; air temperature behind the compressor 355 ° С; equivalent fuel consumption in terms of organic kWh 223 g (5890 kJ kW kW); Compressor efficiency 85%; Turbine efficiency 90%; effective efficiency of 55%; weighted average ambient temperature 15 ° С - all temperatures in ° С.

Мощность реактораReactor power

300000 кВт*223 Г=66900000 Г=66900 кг*7000 ккл/кг(ут)=468300000 ккл/860=544,6 мВт300000 kW * 223 G = 66900000 G = 66900 kg * 7000 kl / kg (ut) = 468 300 000 kl / 860 = 544.6 mW

Мощность компрессораCompressor power

2550/3,6(15+355)708*370*085=222,6 мВт2550 / 3.6 (15 + 355) 708 * 370 * 085 = 222.6 mW

Мощность турбиныTurbine power

3400/3,6(900-250)944,6*650*0,9=552 мВг3400 / 3.6 (900-250) 944.6 * 650 * 0.9 = 552 mVg

Мощность на привод компрессора 252,0 мВгPower on compressor drive 252.0 mVg

Мощность силовой турбиныPower turbine power

552,0 мВт-252,0 мВт=300,мВт552.0 mW-252.0 mW = 300, mW

Эффективный КПДEffective efficiency

300,0 мВт/544,4 мВт=55%300.0 mW / 544.4 mW = 55%

Расход условного топлива на кВт/ часConditional fuel consumption per kWh

66900000 Г/300000 кВт=223 г.66900000 G / 300000 kW = 223 g.

Claims (1)

Атомная турбовоздушная установка с перебросом части циклового воздуха от компрессора турбины, содержащая компрессор, магистраль переброса, атомный реактор, турбину компрессора, силовую турбину, выхлопную трубу, электрогенератор, отличающаяся тем, что дополнительно содержит магистраль переброса части циклового воздуха от компрессора к последним ступеням турбины, причем компрессор соединен с реактором, подключенным к турбине компрессора, соединенной с силовой турбиной, подключенной к выхлопной трубе и электрогенератору и через магистраль переброса к компрессору.A nuclear turbo-air installation with the transfer of part of the cyclic air from the turbine compressor, comprising a compressor, a transfer line, an atomic reactor, a compressor turbine, a power turbine, an exhaust pipe, an electric generator, characterized in that it further comprises a line for transferring a part of the cyclic air from the compressor to the last stages of the turbine, moreover, the compressor is connected to the reactor connected to the compressor turbine connected to the power turbine connected to the exhaust pipe and the generator and through the master transfer rate to the compressor.
RU2017107443A 2017-03-06 2017-03-06 Nuclear turbo-air installation with return of cycle air part from compressor to the last stages of turbine RU2646853C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017107443A RU2646853C1 (en) 2017-03-06 2017-03-06 Nuclear turbo-air installation with return of cycle air part from compressor to the last stages of turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017107443A RU2646853C1 (en) 2017-03-06 2017-03-06 Nuclear turbo-air installation with return of cycle air part from compressor to the last stages of turbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2646853C1 true RU2646853C1 (en) 2018-03-12

Family

ID=61627527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017107443A RU2646853C1 (en) 2017-03-06 2017-03-06 Nuclear turbo-air installation with return of cycle air part from compressor to the last stages of turbine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2646853C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3936652A (en) * 1974-03-18 1976-02-03 Levine Steven K Power system
US5267434A (en) * 1992-04-14 1993-12-07 Siemens Power Corporation Gas turbine topped steam plant
RU2000105158A (en) * 2000-03-02 2002-01-20 Николай Павлович Иванников STEAM-GAS-TURBINE INSTALLATION
RU2002126530A (en) * 2002-10-07 2004-05-10 Николай Павлович Иванников COMBINED HEAT POWER PLANT

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3936652A (en) * 1974-03-18 1976-02-03 Levine Steven K Power system
US5267434A (en) * 1992-04-14 1993-12-07 Siemens Power Corporation Gas turbine topped steam plant
RU2000105158A (en) * 2000-03-02 2002-01-20 Николай Павлович Иванников STEAM-GAS-TURBINE INSTALLATION
RU2002126530A (en) * 2002-10-07 2004-05-10 Николай Павлович Иванников COMBINED HEAT POWER PLANT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2532635C2 (en) Electric energy accumulation by thermal accumulator and reverse electric energy production by thermodynamic cyclic process
US20110314818A1 (en) Cascaded condenser for multi-unit geothermal orc
US9534509B2 (en) Cogeneration device including hydrocondenser
CN102213196B (en) Steam turbine plant
JP2011106459A (en) Combined cycle power plant with integrated organic rankine cycle device
JP4898854B2 (en) Power plant
Habl et al. Exergoeconomic comparison of wet and dry cooling technologies for the Rankine cycle of a solar thermal power plant
RU2722436C2 (en) Cascade cycle and method of regenerating waste heat
RU2646853C1 (en) Nuclear turbo-air installation with return of cycle air part from compressor to the last stages of turbine
RU2555917C2 (en) Thermodynamic cycle of saturated steam for turbine and related unit
AU2015413548B2 (en) A system for high efficiency energy conversion cycle by recycling latent heat of vaporization
Rajesh et al. Thermal efficiency of combined cycle power plant
Ibrahim et al. Steam Power Plant Design Upgrading (Case Study: Khoms Steam Power Plant)
JPWO2010086897A1 (en) Steam-utilizing plant, operation method of the plant, steam supply device, and steam supply method
Knox et al. Megawatt-scale application of thermoelectric devices in thermal power plants
RU2328045C2 (en) Method of operating atomic steam-turbine power generating system and equipment for implementing method
RU2643510C1 (en) Thermal system of gas-cooled reactor of nuclear power plant
CZ35330U1 (en) Equipment for using waste heat from a compressor for producing electricity
ZHANG et al. The Influence of Different Arrangements of Steam Cooler on Steam Turbine Thermal Efficiency
BG113560A (en) CRYOGENIC ELECTRICAL ENERGY STORAGE SYSTEM
RU140400U1 (en) HEAT ELECTRIC STATION
RU2505682C1 (en) Power plant
KR20140079744A (en) Power generation system that combines a heat pump and heat engine
Shukla et al. A heat recovery study: Application of intercooler as a feed-water heater of heat recovery steam generator
Komarov et al. Loading CCGT for industrial extraction steam turbines

Legal Events

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

Effective date: 20200307