RU2693353C1 - Electric detonation turbine unit and universal combined-cycle plant (embodiments) - Google Patents
Electric detonation turbine unit and universal combined-cycle plant (embodiments) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2693353C1 RU2693353C1 RU2018137025A RU2018137025A RU2693353C1 RU 2693353 C1 RU2693353 C1 RU 2693353C1 RU 2018137025 A RU2018137025 A RU 2018137025A RU 2018137025 A RU2018137025 A RU 2018137025A RU 2693353 C1 RU2693353 C1 RU 2693353C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- detonation
- reactive
- pendulum
- turbine
- combustion
- Prior art date
Links
- 238000005474 detonation Methods 0.000 title claims abstract description 144
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 120
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 81
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims abstract description 53
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 105
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 2
- 239000010846 universal waste Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Natural products C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 6
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 206010049933 Hypophosphatasia Diseases 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K7/00—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof
- F02K7/02—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof the jet being intermittent, i.e. pulse-jet
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области тепловой электроэнергетики и представляет собой электроэнергетический детонационный турбоагрегат, электрическая нагрузка которого МГД генератор и синхронный генератор переменного тока, и варианты, исполнения которого могут применяться в составе отдельных ГТУ (газотурбинная установка), или ГТУ в составе отопительных котельных, или в составе ПГУ (парогазовая установка) ТЭС (тепловая электростанция) любых известных конструкций. А применение такого электроэнергетического детонационного турбоагрегата в составе универсальной парогазовой установки, позволяет работать универсально на комбинированном топливе - природный газ плюс каменный уголь и/или смесь любых других органических видов топлива, пригодного для высокотемпературного крекинга, очищенная газовая фаза после которого, подается в основную систему подачи топлива, с повышением единичной мощности оборудования ТЭС до 1200-1600 МВт и увеличением общего КПД универсальной парогазовой установки до ~ 60-80%, а также значительным улучшением экологической обстановки в окружающей среде по сравнению с пылеугольными тепловыми электростанциями и улучшенными возможностями электроэнергетических режимов работы ТЭС.The group of inventions relates to the field of thermal power engineering and is an electric power detonation turbine unit, the electrical load of which is an MHD generator and a synchronous alternator, and variants that can be used as part of separate GTUs (gas turbine unit), or GTUs as part of heating boilers, or part of the PGU (combined-cycle plant) TPP (thermal power plant) of any known structures. And the use of such an electropower detonation turbo-unit as part of a universal combined-cycle plant makes it possible to work universally on a combined fuel - natural gas plus coal and / or a mixture of any other organic fuels suitable for high-temperature cracking, the purified gas phase after which is fed into the main feed system fuel, with an increase in the unit capacity of TPP equipment up to 1,200–1,600 MW and an increase in the overall efficiency of the universal combined-cycle plant to ~ 60–80%, as well as a significant improvement of the environmental situation in the environment compared with pulverized thermal power plants and improved capabilities of electric power modes of operation of thermal power plants.
Из существующего уровня техники известна газовая турбина (фр. turbine от лат. turbo - вихрь, вращение) - это лопаточная машина, в ступенях которой энергия сжатого и/или нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу. Основными элементами конструкции являются ротор (рабочие лопатки, закрепленные на дисках) и статор, именуемый сопловым аппаратом (направляющие лопатки, закрепленные в корпусе). Газовые турбины используются в составе газотурбинных двигателей, стационарных газотурбинных установок (ГТУ) и парогазовых установок (ПГУ). Применение МГД генераторов после газовой турбины в составе ГТУ и/или ПГУ, которые могут повышать общий КПД еще на 10-20%, ограничено из-за низкой термической ионизации газов на выходе газовой турбины и необходимости применения дополнительных ионизирующих присадок (в соответствии с Л[4, 5]).From the current level of technology known gas turbine (fr. Turbine from the Latin. Turbo - vortex, rotation) is a blade machine, in the steps of which the energy of compressed and / or heated gas is converted into mechanical work on the shaft. The main structural elements are the rotor (blades mounted on the disks) and the stator, called the nozzle apparatus (guide vanes mounted in the housing). Gas turbines are used as part of gas turbine engines, stationary gas turbine plants (GTU) and combined-cycle plants (CCGT). The use of MHD generators after a gas turbine in the GTU and / or CCGT, which can increase the overall efficiency by another 10-20%, is limited due to the low thermal ionization of gases at the gas turbine outlet and the need to use additional ionizing additives (in accordance with L [ 4, 5]).
Также из существующего уровня техники известна парогазовая установка - электрогенерирующая станция, служащая для производства электроэнергии. Парогазовая установка состоит из двух отдельных блоков: паросилового и газотурбинного. В газотурбинной установке турбину вращают газообразные продукты сгорания топлива. Отличается от паросиловых и газотурбинных установок повышенным КПД, который составляет ~ 58-64%, например для сравнения, у работающих отдельно паросиловых установок КПД обычно находится в пределах 33-45%, в стандартных газотурбинных установках КПД составляет ~ 28-42%. Недостатки современной парогазовой установки: низкая единичная мощность оборудования (160-972 МВт на 1 блок), в то время как современные ТЭС имеют мощность блока до 1200 МВт, а АЭС 1200-1600 МВт, необходимость осуществлять фильтрацию воздуха, используемого для сжигания топлива, ограничения на типы используемого топлива - как правило в качестве основного топлива используется природный газ, а резервного - мазут и применение угля в качестве топлива абсолютно исключено, а также ограничение на применение МГД генераторов на выходе газовой турбины, которые могут повышать общий КПД всей ПГУ еще на 10-20% из-за низкой термической ионизации газов после газовой турбины (в соответствии с Л[4, 5, 6, 7]).Also from the current level of technology known combined-cycle plant - power generating station, which serves for the production of electricity. The steam and gas plant consists of two separate units: steam power and gas turbine. In a gas turbine installation, the combustion gases rotate the turbine. It differs from steam-power and gas-turbine plants with increased efficiency, which is ~ 58-64%, for example, for comparison, for separately operated steam-power plants, the efficiency is usually within 33-45%, in standard gas-turbine installations, the efficiency is ~ 28-42%. Disadvantages of a modern combined-cycle plant: low unit capacity of equipment (160–972 MW per unit), while modern TPPs have a unit capacity of up to 1,200 MW, and NPPs 1,200–1,600 MW, the need to filter the air used for fuel combustion, restrictions on the types of fuel used - as a rule, natural gas is used as the main fuel, and the reserve fuel is fuel oil and the use of coal as fuel is completely excluded, as well as the restriction on the use of MHD generators at the output of a gas turbine, which may increase the overall efficiency of the entire PSU another 10-20% because of the low thermal ionization gases after the gas turbine (in accordance with A [4, 5, 6, 7]).
Также известно, что двигатели внутреннего сгорания, использующие «быстрое» детонационное горение намного эффективнее существующих двигателей внутреннего сгорания, использующих «медленное» обычное горение топлива (в соответствии с Л[1, 2, 3]).It is also known that internal combustion engines using “fast” detonation combustion are much more efficient than existing internal combustion engines using “slow” conventional combustion of fuel (in accordance with L [1, 2, 3]).
Также из существующего уровня техники известен патент на полезную модель RU 164690 от 22.03.2016 (автор Криштоп Анатолий Михайлович (RU), в котором описано «Маятниково-шиберное устройство реактивного детонационного горения» (далее - МШУРДГ), характеризующееся тем, что включает в себя систему подачи воздуха, использующую, как минимум один источник предварительно сжатого воздуха, систему подачи топлива, использующую, как минимум, один вид топлива, и систему детонационного горения, состоящую из динамичной камеры газогенерации, керамической камеры сгорания, с, как минимум, двумя отдельными устройствами запуска процесса детонационного горения, работающими, как минимум, от основной топливной системы, выходного сопла и маятникового керамического шибера, расположенного внутри системы детонационного горения, ось которого имеет возможность фиксации его в среднем положении, для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две равные симметричные незапертые области в нерабочем режиме, и возможность ограниченных поворотов в крайние положения керамического шибера в рабочем режиме, для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две поочередно динамично запираемые в противофазе области системы детонационного горения, одна из которых открыта со стороны подачи топливовоздушной смеси и заперта в сторону выходного сопла, а другая в противофазе, заперта со стороны подачи топливно-воздушной смеси и открыта в сторону выходного сопла, а также включает в себя как минимум одно стартерное устройство, которое имеет возможность ограниченно поворачивать ось маятникового керамического шибера в его крайние положения, а также фиксировать ось маятникового керамического шибера в его среднем положении. В этом же патенте, на полезную модель RU 164690 описаны различные варианты исполнения МШУРДГ и в одном из вариантов исполнения МШУРДГ выходное сопло содержит МГД генератор, а другом варианте исполнения МШУРДГ выходное сопло содержит дополнительное устройство для крекинга органического топлива и дополнительное устройство подачи газовой фазы, переработанного крекингом органического топлива в основную систему подачи топлива.Also from the current level of technology known patent for utility model RU 164690 from 03.22.2016 (author Krishtop Anatoly Mikhailovich (RU), which describes the "Pendulum-sliding device reactive detonation combustion" (hereinafter MSHURDG), characterized by the fact that an air supply system that uses at least one source of pre-compressed air, a fuel supply system that uses at least one type of fuel, and a detonation combustion system consisting of a dynamic gas generation chamber, a ceramic chamber with at least two separate detonation combustion start-up devices operating at least from the main fuel system, an output nozzle and a pendulum ceramic gate located inside the detonation combustion system, whose axis can be fixed in the middle position, for separation systems of detonation burning in longitudinal section into two equal symmetric unlocked areas in non-operating mode, and the possibility of limited turns to the extreme positions of the ceramic gate in the In order to separate the detonation burning system in longitudinal section into two alternately dynamically locked in antiphase areas of the detonation burning system, one of which is open on the side of the air-fuel mixture and locked to the side of the exit nozzle, and the other in antiphase, is locked on the side of the fuel air mixture and is open in the direction of the exit nozzle, and also includes at least one starter device that has the ability to rotate the axis of the pendulum ceramic slide and in its extreme positions, and also to fix the pendulum axis ceramic slide in its middle position. In the same patent, for utility model RU 164690, various versions of MShURDG are described, and in one of the versions of MShURDG, the output nozzle contains an MHD generator, and another version of MSGURDG output nozzle contains an additional device for the cracking of organic fuel and an additional device for supplying the gas phase, processed cracking of fossil fuels into the main fuel supply system.
Однако в настоящее время из уровня техники не известен электроэнергетический турбоагрегат, в составе которого синхронный генератор переменного тока с приводом от реактивной газовой турбины, которая содержит устройства реактивного детонационного горения, работающие на комбинированном топливе - природный газ плюс газовая фаза, переработанного крекингом органического топлива, и выходные сопла, которых содержат МГД генераторы, а высокотемпературная струя продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла которых, используется для технологического нагрева дополнительных устройств, для крекинга органического топлива, после которого очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива подается в основную систему подачи топлива, а общая электрическая мощность электроэнергетического турбоагрегата определяется суммой мощностей синхронного генератора переменного тока и всех МГД генераторов в составе всех устройств реактивного детонационного горения.However, currently the prior art does not know the electric power turbine unit, which includes a synchronous alternator driven by a reactive gas turbine, which contains reactive detonation combustion devices operating on a combined fuel — natural gas plus gas phase, processed cracking of organic fuel, and output nozzles, which contain MHD generators, and high-temperature jet products of reactive detonation combustion from the output nozzle of which, using It is used for technological heating of additional devices, for the cracking of organic fuel, after which the purified gas phase of the processed cracking of organic fuel is fed into the main fuel supply system, and the total electrical power of the electric power turbine unit is determined by the sum of the powers of the synchronous alternator and all MHD generators comprising all of the reactive detonation burning.
Однако в настоящее время не известна также универсальная парогазовая установка, состоящая из двух отдельных блоков: стандартного паросилового и газотурбинного, содержащего электроэнергетический турбоагрегат, в составе которого синхронный генератор переменного тока с приводом от реактивной газовой турбины, которая содержит устройства реактивного детонационного горения, работающие на комбинированном топливе - природный газ плюс газовая фаза, переработанного крекингом органического топлива, и выходные сопла, которых содержат МГД генераторы, а высокотемпературная струя продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла которых, используется для технологического нагрева дополнительных устройств для крекинга органического топлива, после которого очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива подается в основную систему подачи топлива, а общая электрическая мощность электроэнергетического турбоагрегата определяется суммой мощностей синхронного генератора переменного тока и всех МГД генераторов в составе всех устройств реактивного детонационного горения, что позволяет комплексно двум отдельным блокам: стандартному паросиловому и газотурбинному универсальной парогазовой установки работать на комбинированном универсальном топливе - природный газ плюс каменный уголь и/или смесь любых других органических видов топлива, пригодного для высокотемпературного крекинга, очищенная газовая фаза после которого, подается в основную систему подачи топлива, от которой работают также и котлы стандартного паросилового блока, с повышением единичной мощности оборудования ТЭС до 1200-1600 МВт и увеличением общего КПД универсальной парогазовой установки до ~ 60-80%, а также значительным улучшением экологической обстановки в окружающей среде по сравнению с пылеугольными тепловыми электростанциями и улучшенными возможностями электроэнергетических режимов работы ТЭС.However, at present, there is also no known universal combined-cycle plant consisting of two separate units: standard steam power and gas turbine, containing an electric power turbine unit, which includes a synchronous alternator with a jet gas turbine, which contains devices for reactive detonation combustion, operating on a combined fuel - natural gas plus gas phase, processed fossil fuel cracking, and output nozzles that contain the MHD gene rators, and a high-temperature jet of reactive detonation combustion products from the exit nozzle of which is used for technological heating of additional devices for cracking organic fuel, after which the purified gas phase of the processed organic fuel is cracked to the main fuel supply system, and the total electrical power of the electric power turbine unit is determined by the sum of the capacities synchronous alternator and all MHD generators as part of all devices re reactive detonation combustion, which allows complex two separate blocks: standard steam power and gas turbine universal combined-cycle plant to work on a combined universal fuel - natural gas plus coal and / or a mixture of any other organic fuels suitable for high-temperature cracking, the purified gas phase after which, It is supplied to the main fuel supply system, from which the boilers of the standard steam-power unit also operate, with an increase in the unit capacity of the equipment In addition to increasing the overall efficiency of the universal combined-cycle plant up to ~ 60-80%, as well as a significant improvement in the environmental situation in the environment compared with pulverized thermal power plants and the improved capabilities of the electric power modes of operation of the TPPs.
Таким образом, остается актуальной задача создания электроэнергетического детонационного турбоагрегата, в составе которого синхронный генератор переменного тока с приводом от реактивной газовой турбины, которая содержит устройства реактивного детонационного горения, работающие на комбинированном топливе - природный газ плюс газовая фаза, переработанного крекингом органического топлива, и выходные сопла, которых содержат МГД генераторы, а высокотемпературная струя продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла которых, используется для технологического нагрева дополнительных устройств, для крекинга органического топлива, после которого очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива подается в основную систему подачи топлива, а общая электрическая мощность электроэнергетического турбоагрегата определяется суммой мощностей синхронного генератора переменного тока и всех МГД генераторов в составе всех устройств реактивного детонационного горения.Thus, the task of creating an electropower detonation turbo unit, which includes a synchronous alternator driven by a reactive gas turbine, which contains reactive detonation combustion devices using a combined fuel — natural gas plus gas phase, processed cracking of organic fuel, and output nozzles containing MHD generators, and a high-temperature jet of reactive detonation combustion products from an output nozzle second, it is used for technological heating of additional devices, for cracking of organic fuel, after which the purified gas phase of the processed cracking of organic fuel is fed into the main fuel supply system, and the total electric power of the electric power turbine unit is determined by the sum of the powers of the synchronous alternator and all MHD generators in all devices of reactive detonation burning.
Таким образом, остается также актуальной задача создания универсальной парогазовой установки, состоящей из двух отдельных блоков: стандартного паросилового и газотурбинного, содержащего электроэнергетический турбоагрегат, в составе которого синхронный генератор переменного тока с приводом от реактивной газовой турбины, которая содержит устройства реактивного детонационного горения, работающие на комбинированном топливе - природный газ плюс газовая фаза, переработанного крекингом органического топлива, и выходные сопла, которых содержат МГД генераторы, а высокотемпературная струя продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла которых, используется для технологического нагрева дополнительных устройств для крекинга органического топлива, после которого очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива подается в основную систему подачи топлива, а общая электрическая мощность электроэнергетического турбоагрегата определяется суммой мощностей синхронного генератора переменного тока и всех МГД генераторов в составе всех устройств реактивного детонационного горения, что позволяет комплексно двум отдельным блокам: стандартному паросиловому и газотурбинному универсальной парогазовой установки работать на комбинированном универсальном топливе - природный газ плюс каменный уголь и/или смесь любых других органических видов топлива, пригодного для высокотемпературного крекинга, очищенная газовая фаза после которого, подается в основную систему подачи топлива, от которой работают также и котлы стандартного паросилового блока, с повышением единичной мощности оборудования ТЭС до 1200-1600 МВт и увеличением общего КПД универсальной парогазовой установки до ~ 60-80%, а также значительным улучшением экологической обстановки в окружающей среде по сравнению с пылеугольными тепловыми электростанциями и улучшенными возможностями электроэнергетических режимов работы ТЭС.Thus, the task of creating a universal combined cycle gas turbine plant consisting of two separate units: a standard steam power and a gas turbine containing an electric power turbine unit, comprising a synchronous alternator driven by a reactive gas turbine that contains reactive detonation combustion devices operating on combined fuel - natural gas plus gas phase, processed organic fuel cracking, and output nozzles, which they hold MHD generators, and a high-temperature jet of reactive detonation combustion products from the exit nozzle of which is used for technological heating of additional fossil fuel cracking devices, after which the purified gas phase of the cracked recycled fossil fuel is supplied to the main fuel supply system, and the total electrical power of the electric power turbine unit is determined the sum of the powers of the synchronous alternator and all the MHD generators in the composition of all x devices of reactive detonation combustion, which allows complex two separate blocks: standard steam power and gas turbine universal combined-cycle plant to work on a combined universal fuel - natural gas plus coal and / or a mixture of any other organic fuels suitable for high-temperature cracking, purified gas phase after which is supplied to the main fuel supply system, from which the boilers of the standard steam power unit also operate, with an increase in the unit power TES equipment up to 1200–1600 MW and an increase in the overall efficiency of the universal combined-cycle plant up to ~ 60-80%, as well as a significant improvement in the environmental situation in the environment compared with pulverized thermal power plants and improved capabilities of the power generation modes of TPPs.
Задачей достижения технического результата, на который направлена заявленная группа изобретений, является создание электроэнергетического детонационного турбоагрегата, в составе которого синхронный генератор переменного тока с приводом от реактивной газовой турбины, которая содержит устройства реактивного детонационного горения, работающие на комбинированном топливе - природный газ плюс газовая фаза, переработанного крекингом органического топлива, и выходные сопла, которых содержат МГД генераторы, а высокотемпературная струя продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла, которых, используется для технологического нагрева дополнительных устройств для крекинга органического топлива, после которого очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива подается в основную систему подачи топлива, а общая электрическая мощность электроэнергетического турбоагрегата определяется суммой мощностей синхронного генератора переменного тока и всех МГД генераторов в составе всех устройств реактивного детонационного горения, а также создание универсальной парогазовой установки, состоящей из двух отдельных блоков: стандартного паросилового и газотурбинного, содержащего электроэнергетический турбоагрегат, в составе которого синхронный генератор переменного тока с приводом от реактивной газовой турбины, которая содержит устройства реактивного детонационного горения, работающие на комбинированном топливе - природный газ плюс газовая фаза, переработанного крекингом органического топлива, и выходные сопла, которых содержат МГД генераторы, а высокотемпературная струя продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла которых, используется для технологического нагрева дополнительных устройств, для крекинга органического топлива, после которого очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива подается в основную систему подачи топлива, а общая электрическая мощность электроэнергетического турбоагрегата определяется суммой мощностей синхронного генератора переменного тока и всех МГД генераторов в составе всех устройств реактивного детонационного горения, что позволяет комплексно двум отдельным блокам: стандартному паросиловому и газотурбинному универсальной парогазовой установки работать на комбинированном универсальном топливе - природный газ плюс каменный уголь и/или смесь любых других органических видов топлива, пригодного для высокотемпературного крекинга, очищенная газовая фаза после которого, подается в основную систему подачи топлива, от которой работают также и котлы стандартного паросилового блока, с повышением единичной мощности оборудования ТЭС до 1200-1600 МВт и увеличением общего КПД универсальной парогазовой установки до ~ 60-80%, а также значительным улучшением экологической обстановки в окружающей среде по сравнению с пылеугольными тепловыми электростанциями и улучшенными возможностями электроэнергетических режимов работы ТЭС.The objective of achieving the technical result, which directed the claimed group of inventions, is the creation of an electric power detonation turbine unit, which includes a synchronous alternator with a drive from a reactive gas turbine that contains reactive detonation burning devices operating on a combined fuel - natural gas plus gas phase, recycled by the cracking of fossil fuels, and the output nozzles, which contain MHD generators, and high-temperature jet products of reactive detonation combustion from the output nozzle, which is used for technological heating of additional devices for cracking organic fuel, after which the purified gas phase of the processed cracking fossil fuel is supplied to the main fuel supply system, and the total electrical power of the electric power turbine unit is determined by the sum of the powers of the synchronous alternator and all MHD generators as a part of all devices of reactive detonation burning, and that the creation of a universal combined-cycle plant consisting of two separate units: standard steam power and gas turbine, containing an electric power turbine unit, which includes a synchronous alternator with a jet gas turbine, which contains reactive detonation combustion devices operating on a combined fuel - natural gas plus gas phase, processed cracking of organic fuel, and output nozzles, which contain MHD generators, and high-temperature jet of products of reactive detonation combustion from the exit nozzle of which is used for technological heating of additional devices, for cracking organic fuel, after which the purified gas phase of processed fossil fuel is fed into the main fuel supply system, and the total electric power of the electric power turbine unit is determined by current and all MHD generators in the composition of all devices reactive detonation mountain This allows for the complex of two separate units: the standard steam-power and gas-turbine universal combined-cycle plant to operate on a combined universal fuel - natural gas plus coal and / or a mixture of any other organic fuels suitable for high-temperature cracking, the purified gas phase after which is fed into the main fuel supply system, from which the boilers of the standard steam-power unit also operate, with an increase in the unit capacity of TPP equipment up to 1,200–1,600 MW and increase the overall efficiency of the universal combined-cycle plant up to ~ 60-80%, as well as a significant improvement in the environmental situation in the environment compared with pulverized thermal power plants and improved capabilities of the electric power modes of TPP operation.
Указанная задача (достижение технического результата) решается тем, что предложен электроэнергетический детонационный турбоагрегат, характеризующийся тем, что содержит в своем составе синхронный генератор переменного тока, на выходном валу которого установлено, как минимум, одно реактивное турбинное колесо, по краям которого противоположно расположены, как минимум, два противоположно направленных маятниково-шиберных устройства реактивного детонационного горения, каждое из которых включает в себя систему подачи воздуха, использующую сверхзвуковой воздухозаборник в качестве источника предварительно сжатого воздуха, систему подачи топлива, использующую, как минимум, один вид топлива, и систему детонационного горения, состоящую из динамичной камеры газогенерации, керамической камеры сгорания, с, как минимум, двумя отдельными устройствами запуска процесса детонационного горения, работающими, как минимум, от основной топливной системы, выходного сопла, содержащего МГД генератор, и маятникового керамического шибера, расположенного внутри системы детонационного горения, ось которого имеет возможность фиксации его в среднем положении, для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две равные симметричные незапертые области в нерабочем режиме, и возможность ограниченных поворотов в крайние положения керамического шибера в рабочем режиме, для разделения системы детонационного горения в продольном сечении на две поочередно динамично запираемые в противофазе области системы детонационного горения, одна из которых открыта со стороны подачи топливовоздушной смеси и заперта в сторону выходного сопла, а другая в противофазе, заперта со стороны подачи топливно-воздушной смеси и открыта в сторону выходного сопла, а также включает в себя как минимум одно стартерное устройство, которое имеет возможность ограниченно поворачивать ось маятникового керамического шибера в его крайние положения, а также фиксировать ось маятникового керамического шибера в его среднем положении, а также содержит в своем составе дополнительное устройство, которое установлено в зоне действия высокотемпературных струй продуктов реактивного детонационного горения из выходных сопел маятниково-шиберных устройств реактивного детонационного горения, и которое предназначено для высокотемпературного крекинга каменного угля и/или смеси любых других органических видов топлива, пригодного для высокотемпературного крекинга, очищенная газовая фаза после которого, подается в основную систему подачи топлива.This task (the achievement of the technical result) is solved by the fact that an electric power detonation turbine unit is proposed, which is characterized by the fact that it contains a synchronous alternator, on the output shaft of which there is at least one jet turbine wheel, the opposite edges of which are at least two oppositely directed pendulum-slide devices for reactive detonation combustion, each of which includes an air supply system using a supersonic air intake as a source of pre-compressed air, a fuel supply system using at least one type of fuel, and a detonation combustion system consisting of a dynamic gas generation chamber, a ceramic combustion chamber with at least two separate devices for starting a detonation combustion process operating at least from the main fuel system, an output nozzle containing an MHD generator, and a pendulum ceramic gate located inside the detonation mount system The axis of which has the possibility of fixing it in the middle position, for separating the detonation burning system in longitudinal section into two equal symmetric unlocked areas in non-operating mode, and the possibility of limited turns to the extreme positions of the ceramic gate in the operating mode, for separating the detonation burning system in the longitudinal the cross section of two alternately dynamically locked in antiphase areas of the detonation combustion system, one of which is open from the side of the supply of the air-fuel mixture and locked in the station The exit exit nozzle, and the other out of phase, is locked on the side of the supply of the fuel-air mixture and is open towards the exit nozzle, and also includes at least one starter device that has the ability to rotate the axis of the pendulum ceramic gate in its extreme positions, and also fix the axis of the pendulum ceramic gate in its middle position, and also contains an additional device, which is installed in the zone of the high-temperature jets of reactive products detonation combustion of the output nozzles to the pendulum slide-reactive detonation combustion devices, and which is intended for high temperature cracking of coal and / or mixtures of any other organic fuels suitable for high temperature cracking the purified gas phase from which is supplied to the main fuel supply system.
Другим отличием заявляемого устройства является то, что сверхзвуковой воздухозаборник имеет возможность регулирования.Another difference of the claimed device is that the supersonic air intake is adjustable.
Следующим отличием заявляемого устройства является то, что сверхзвуковой воздухозаборник не имеет возможности регулирования.The next difference of the claimed device is that the supersonic air intake is not adjustable.
Следующим отличием заявляемого устройства является то, что синхронный генератор переменного тока имеет возможность включения в работу в двигательном режиме.The next difference of the claimed device is that the synchronous alternator has the ability to start in the motor mode.
Следующим отличием заявляемого устройства является то, что синхронный генератор переменного тока, не имеет возможности включения в работу в двигательном режиме и на выходном валу которого установлен дополнительный разгонный электродвигатель.The next difference of the claimed device is that the synchronous alternator does not have the ability to start in the motor mode and on the output shaft of which an additional accelerating motor is installed.
Указанная задача (достижение технического результата) решается также тем, что предложена универсальная парогазовая установка, характеризующийся тем, что состоит из двух отдельных блоков стандартного паросилового, содержащего универсальный паровой котел - утилизатор с газовыми горелками, работающими от основной системы подачи топлива, паровую турбину, конденсатор, насос и электрический генератор, установленный на валу паровой турбины, и газотурбинного, содержащего, как минимум, один электроэнергетический детонационный турбоагрегат, который содержит в своем составе синхронный генератор переменного тока, на выходном валу которого установлено, как минимум, одно реактивное турбинное колесо, по краям которого противоположно расположены, как минимум, два противоположно направленных маятниково-шиберных устройства реактивного детонационного горения, выходные сопла которых, содержат МГД генераторы, а также содержат в своем составе дополнительные устройства, которые установлены в зоне действия высокотемпературных струй продуктов реактивного детонационного горения из выходных сопел маятниково-шиберных устройств реактивного детонационного горения, и которые предназначены для высокотемпературного крекинга каменного угля и/или смеси любых других органических видов топлива, пригодного для высокотемпературного крекинга, очищенная газовая фаза после которого, подается в основную систему подачи топлива обеих блоков: стандартного паросилового и газотурбинного с электроэнергетическим детонационным турбоагрегатом, и общая электрическая мощность универсальной парогазовой установки определяется суммой мощностей всех синхронных генераторов переменного тока стандартного паросилового и газотурбинного блоков, а также всех МГД генераторов в составе всех устройств реактивного детонационного горения электроэнергетического детонационного турбоагрегата газотурбинного блока.This task (the achievement of the technical result) is also solved by the fact that a universal combined-cycle plant is proposed, characterized by the fact that it consists of two separate units of a standard steam-powered unit containing a universal steam boiler utilizing gas burners powered by the main fuel supply system, a steam turbine, a condenser , a pump and an electric generator mounted on the shaft of a steam turbine, and a gas turbine containing at least one electric power detonation turbine unit, to It contains in its composition a synchronous alternator, on the output shaft of which there is installed at least one turbine turbine wheel, at the edges of which at least two oppositely directed pendulum-slide gate devices of reactive detonation burning, whose output nozzles contain MHD, are opposite generators, as well as contain additional devices that are installed in the zone of action of high-temperature jets of reactive detonation combustion products from you travel nozzles of the pendulum-slide devices of reactive detonation combustion, and which are designed for high-temperature cracking of coal and / or a mixture of any other organic fuels suitable for high-temperature cracking, after which the purified gas phase is supplied to the main fuel supply system of both units: standard steam power and gas turbine with electric power detonation turbine unit, and the total electric power of the universal combined-cycle plant is determined by the sum of m feelings of all synchronous alternating current generators of standard steam power and gas turbine units, as well as all MHD generators as part of all reactive detonation burning devices of an electric power detonation turbine unit of a gas turbine unit.
Сущность группы изобретений поясняется чертежами Фиг. 1, Фиг. 2 и Фиг. 3.The essence of the group of inventions is illustrated by the drawings. FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3
На чертеже Фиг. 1 представлена копия эскиза из опубликованного патента на полезную модель RU 164690 от 22.03.2016 (автор Криштоп Анатолий Михайлович (RU), в котором представлена сущность, опубликованной полезной модели, которая наглядно поясняется чертежами Фиг. 1(а), (b), (с) на примере варианта маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения, в котором подвижный маятниковый керамический шибер работает с минимальным зазором без трения между торцевыми поверхностями керамической камеры сгорания без уплотнений, форма продольного сечения системы детонационного горения выполнена профилированной, а маятниковый керамический шибер выполнен несимметричным относительно своей оси поворотов и на чертеже Фиг. 1(а) полезная модель, которая может быть использована в конструкции дозвукового прямоточного реактивного двигателя, содержит дозвуковой воздухозаборник системы подачи воздуха 2, топливную систему с выходной форсункой 1, динамичную камеру газогенерации 4, разделенную профилем сужения 3 на секторы (А1, А2, В1, В2), керамическую камеру сгорания 7 с секторами (С1, С2, D1, D2) и с двумя отдельными устройствами запуска процесса детонационного горения 9 и 10, выходное сопло 11 и маятниковый керамический шибер 12, жестко закрепленный на своей оси 5, подключенной к стартерному устройству, например, в виде электродвигателя постоянного тока с ограничителями поворота ротора и фиксатором среднего нейтрального положения (на чертеже не показаны).In FIG. 1 is a copy of a sketch from a published patent for a utility model RU 164690 of 03/22/2016 (by Krishtop Anatoly Mikhailovich (RU), which presents the essence of a published utility model, which is vividly illustrated by the drawings of Fig. 1 (a), (b), ( c) using the example of a variant of a pendulum-slide valve device of reactive detonation combustion, in which the movable pendulum ceramic gate operates with a minimum clearance without friction between the end surfaces of the ceramic combustion chamber without seals, the shape of a longitudinal section of the system the toning combustion is made profiled, and the pendulum ceramic gate is made asymmetrical about its axis of turns and in the drawing of Fig. 1 (a) the utility model, which can be used in the design of a subsonic ramjet engine, contains a subsonic air intake of the
Работа маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения по схемам Фиг. 1(а), (b), (с) осуществляется следующим образом.The operation of the pendulum-slide-plate device for reactive detonation burning according to the schemes of FIG. 1 (a), (b), (c) is as follows.
Перед непосредственным началом работы маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения система подачи воздуха формирует предварительно сжатый воздух на выходе воздухозаборника 2, а система подачи топлива с топливной форсункой 1 формирует топливовоздушную смесь при определенной степени ее предварительного сжатия (до начала рабочего цикла) на входе динамичной камеры газогенерации 4 секторы (А1, В1)„ где в области сужения профиля 3 при увеличении давления формируются продукты газогенерации в секторах (А2, В2), при фиксированном среднем положении подвижного маятникового керамического шибера 12, разделяющего симметрично систему детонационного горения в продольном сечении на две равные незапертые области 6 с секторами (А2, С1, С2) и 8 с секторами (В2, D1, D2) на схеме Фиг. 1(а) - нерабочий режим.Prior to the direct operation of the pendulum-slide device of reactive detonation combustion, the air supply system generates pre-compressed air at the
Непосредственный запуск работы, маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения начинается при работе стартерного устройства, которое поворачивая в одну из сторон подвижный маятниковый керамический шибер 12 образует динамично запираемые противофазные области системы детонационного горения, и на примере схемы Фиг. 1(b) - рабочий режим, первую по ходу движения воздушно-топливной смеси динамично запертую область (А1, В1, А2, С1) системы детонационного горения, которая в начале хода движения воздушно-топливной смеси формирует предварительное ее сжатие в зоне сужения (А1, В1) динамичной камеры газогенерации 5 и дополнительное сжатие продуктов газогенерации при торможении потока в зоне сужения области (А2, С1) с максимальным увеличением температуры и давления продуктов газогенерации у соответствующего устройства запуска процесса детонационного горения 10 керамической камеры сгорания 7, которое инициирует детонационную волну, например в детонационной трубке электрическим разрядом необходимой для этого мощности с последующим общим «детонационным взрывом» паров рабочей топливовоздушной смеси в запертой области (А2, С1) (неизменного объема) на время начала «детонационного взрыва», что приводит под действием детонационной волны к быстрому повороту подвижного маятникового керамического шибера 12 в противоположную сторону с образованием уже двух других запертых областей системы детонационного горения: область (А2, С1, С2, D2, выходное сопло 11) после произведенного «детонационного взрыва», которая обеспечивает эффективную реактивную тягу сверхзвукового выхода продуктов детонационного горения топливовоздушной смеси с использованием боковой поверхности маятникового керамического шибера 12 в качестве «тяговой стенки» на схеме Фиг. 1(с) - рабочий режим, а при этом с противоположной стороны боковой поверхности маятникового керамического шибера 12 образуется новая первая по ходу движения обновляемой топливовоздушной смеси запертая область (А1, В1, В2, D1) системы детонационного горения со своим устройством запуска процесса детонационного горения 9 и процесс «детонационного взрыва» повторяется аналогично вышеописанному процессу в запертой области (А1, В1, А2, С1) системы детонационного горения на схеме Фиг. 1(b), а далее процесс детонационного горения переходит в автоколебательный режим с последующим отключением стартерного устройства и устройств запуска процесса детонационного горения 9 и 10 при достижении режима «белого каления» керамической камеры сгорания 7, доведенной до температуры стенки в 1300-1500°С с эффектом калильного зажигания для паров рабочей топливовоздушной смеси, что позволяет весьма эффективно и полноценно сжигать очень бедную рабочую топливовоздушной смесь при значительном и гарантированном коэффициенте избытка воздуха.The direct start of operation of the pendulum-slide device of reactive detonation combustion starts when the starter device is in operation, which turning the movable pendulum
Другой вариант, исполнения маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения, изображен на чертеже Фиг. 2(d)„ и отличается от варианта исполнения по чертежу Фиг. 1 тем, что вместо дозвукового воздухозаборника 2 системы подачи воздуха используется вариант регулируемого или нерегулируемого сверхзвукового воздухозаборника 16, с «конусом» 13, в качестве источника предварительно сжатого воздуха в системе подачи воздуха, выходное сопло 11 дополнительно содержит МГД генератор 14, а в зоне действия высокотемпературной струи продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла 11 установлено дополнительное устройство 15 для крекинга органического топлива, после которого очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива подается в основную топливную систему с выходной форсункой 1.Another variant, the execution of the pendulum-slide device of reactive detonation combustion, is shown in FIG. 2 (d) „and differs from the embodiment of FIG. 1 in that, instead of a
Алгоритм работы варианта, исполнения маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения, изображенного на чертеже Фиг. 2(d) аналогичен описанному по чертежу Фиг. 1, с той лишь разницей, что давление предварительно сжатого воздуха в системе подачи воздуха формирует сверхзвуковой воздухозаборник 16, с «конусом» 13, а сверхзвуковое истечение высокотемпературной струи продуктов реактивного детонационного горения в выходном сопле 11 формирует условия для образования электропроводной низкотемпературной плазмы и эффективной работы МГД генератора 14 (в соответствии с Л[4, 5]), а тепловая энергия высокотемпературной струи продуктов реактивного детонационного горения после выходного сопла 11 обеспечивает эффективную работу дополнительного устройства 15 для крекинга органического топлива (в соответствии с Л[8, 9]), после которого очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива подается в основную топливную систему с выходной форсункой 1.The operation algorithm of the variant of the execution of the pendulum-slide valve reactive detonation combustion device shown in FIG. 2 (d) is similar to that described in FIG. 1, with the only difference that the pressure of the pre-compressed air in the air supply system forms a
Вариант, исполнения маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения, изображенного на чертеже Фиг. 2(d), может быть использован в конструкциях электроэнергетического детонационного турбоагрегата, функциональная схема которого представлена на чертеже Фиг. 2(е), и который содержит в своем составе синхронный генератор переменного тока 21, например, не имеющий возможность включения в работу в двигательном режиме (например, по условиям завода изготовителя) и поэтому к его выходному валу подключен дополнительный разгонный электродвигатель 20, а с другой стороны на выходном валу которого установлено, например, одно реактивное турбинное колесо 22 (вид сверху на чертеже Фиг. 2(f)), конструктивный диаметр которого, например, более четырех метров, и по краям которого противоположно расположены, например, четыре противоположно направленных маятниково-шиберных устройства реактивного детонационного горения 17, направление вектора тяги 19 от струй продуктов реактивного детонационного горения из выходных сопел 11, тепловая энергия которых обеспечивает также эффективную работу дополнительного устройства 15 для крекинга органического топлива, после которого очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива подается в основную топливную систему, а для обеспечения эффективной работы маятниково-шиберных устройства реактивного детонационного горения 17 подвод свежего воздуха организован снизу в соответствии с направлением вектора 18.An embodiment of the pendulum-slide valve reactive detonation combustion device shown in FIG. 2 (d) may be used in the construction of an electric power detonation turbine unit, the functional diagram of which is shown in FIG. 2 (e), and which contains in its composition a
Работа электроэнергетического детонационного турбоагрегата по функциональной схеме Фиг. 2(е) осуществляется следующим образом.The operation of the electric power detonation turbine unit according to the functional diagram of FIG. 2 (e) is as follows.
Перед непосредственным началом работы электроэнергетического детонационного турбоагрегата, по команде оператора, включается дополнительный разгонный электродвигатель 20, который раскручивает вал синхронного генератора переменного тока 21 вместе с реактивным турбинным колесом 22 до подсинхронной скорости около 3000 об/мин, что обеспечивает сверхзвуковую скорость набегающего потока воздуха на вход сверхзвукового воздухозаборника 16, маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения 17, изображенного на чертеже Фиг. 2(d). Далее по команде оператора включаются в работу маятниково-шиберные устройства реактивного детонационного горения 17, алгоритм работы которых аналогичен, описанному по схеме Фиг. 1, и синхронный генератор переменного тока 21 включается под электрическую нагрузку, величину которой определяет момент на валу реактивного турбинного колеса 22, а разгонный электродвигатель 20 отключается. При этом в выходном сопле маятниково-шиберного устройства реактивного детонационного горения 17, содержащем МГД генератор 14, струя продуктов реактивного детонационного горения со сверхзвуковыми детонационными волнами, фотоионизацией и температурой около 2500°С (в соответствии с Л[1, 2, 3]) формируют электропроводную низкотемпературную плазму, обеспечивающую эффективную работу МГД генератора 14 (в соответствии с Л[4, 5, 6, 7]), который включается под нагрузку по команде оператора. При этом, тепловая энергия высокотемпературной струи продуктов реактивного детонационного горения после выходного сопла 11 обеспечивает эффективную работу дополнительного устройства 15 для крекинга органического топлива, после которого очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива подается в основную топливную систему.Before starting the operation of the electric detonation turbine unit, at the operator’s command, an additional accelerating
Для варианта исполнения, когда синхронный генератор переменного тока имеет возможность включения в работу в двигательном режиме разгонный электродвигатель 20 не требуется. Использование регулируемых сверхзвуковых воздухозаборников в маятниково-шиберных устройствах реактивного детонационного горения позволяет осуществить наиболее оптимальную настройку работы этих устройств.For variants, when the synchronous alternator has the ability to start in the motor
Таким образом, различные варианты исполнения описанного электроэнергетического детонационного турбоагрегата могут использоваться как в простых схемах ГТУ, так и в сложных схемах ПГУ, когда в составе газотурбинного блока ПГУ используется электроэнергетический детонационный турбоагрегат, в составе которого синхронный генератор переменного тока с приводом от реактивной газовой турбины, которая содержит устройства реактивного детонационного горения, работающие на комбинированном топливе - природный газ плюс газовая фаза, переработанного крекингом органического топлива, и выходные сопла, которых содержат МГД генераторы, а высокотемпературная струя продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла которых, используется для технологического нагрева дополнительных устройств для крекинга органического топлива, после которого очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива подается в основную систему подачи топлива, а общая электрическая мощность электроэнергетического турбоагрегата определяется суммой мощностей синхронного генератора переменного тока и всех МГД генераторов в составе всех устройств реактивного детонационного горения.Thus, various versions of the described electric power detonation turbine unit can be used both in simple GTU schemes and in complex PGU schemes, when an electric power detonation turbo unit is used as part of the gas turbine unit of the PGU, which includes a synchronous alternator with a jet gas turbine drive, which contains reactive detonation combustion devices operating on combined fuel - natural gas plus gas phase, processed cracked organic fuel, and the output nozzles, which contain MHD generators, and the high-temperature jet of reactive burning products from the output nozzle of which are used for technological heating of additional devices for the cracking of organic fuel, after which the purified gas phase of the processed cracking of organic fuel is fed into the main system fuel supply, and the total electric power of the electric power turbine is determined by the sum of the powers of the synchronous an AC generator of the MHD generator and as part of the detonation combustion of jet devices.
На чертеже Фиг. 3 представлена функциональная схема универсальной парогазовой установки, состоящей из двух отдельных блоков: стандартного паросилового блока 26 с дымовой трубой 34, с паровой турбиной 28, конденсатором 30, насосом 33 и установленным на валу паровой турбины электрическим генератором 29 и с универсальным паровым котлом - утилизатором 27, содержащим также газовые горелки 32, работающие от основной системы подачи топлива 31 для повышения единичной мощности оборудования ТЭС до 1200-1600 МВт, и газотурбинного блока 25, содержащего, например, один электроэнергетический детонационный турбоагрегат, установленный на опорных подшипниковых узлах 23 и 24, и который содержит в своем составе синхронный генератор переменного тока 21, на выходном валу которого установлено, например, одно реактивное турбинное колесо 22, по краям которого противоположно расположены, например, два противоположно направленных маятниково-шиберных устройства реактивного детонационного горения 17, свежий воздух для работы которых подводится по каналам 18, выходные сопла которых, содержат МГД генераторы (на чертеже не показаны), а также содержат в своем составе дополнительные устройства 15, которые установлены в зоне действия 19 высокотемпературных струй продуктов реактивного детонационного горения из выходных сопел маятниково-шиберных устройств реактивного детонационного горения, и которые предназначены для высокотемпературного крекинга каменного угля и/или смеси любых других органических видов топлива, пригодного для высокотемпературного крекинга, очищенная газовая фаза после которого, подается в основную систему подачи топлива (на чертеже не показано) обеих блоков: стандартного паро-силового с универсальным паровым котлом - утилизатором 27, содержащим также газовые горелки 32, работающие от основной системы подачи топлива 31 для повышения единичной мощности оборудования ГЭС до 1200-1600 МВт, и газотурбинного с электроэнергетическим детонационным турбоагрегатом, и общая электрическая мощность универсальной парогазовой установки определяется суммой мощностей всех электрических генераторов переменного тока стандартного паросилового и газотурбинного блоков, а также всех МГД генераторов в составе всех устройств реактивного детонационного горения электроэнергетического детонационного турбоагрегата газотурбинного блока.In FIG. 3 is a functional diagram of a universal combined-cycle plant consisting of two separate units: a standard
Работа универсальной парогазовой установки по функциональной схеме Фиг. 3 осуществляется следующим образом.The operation of the universal combined-cycle plant according to the functional diagram of FIG. 3 as follows.
Перед непосредственным началом работы универсальной парогазовой установки, по команде оператора включается в работу газотурбинный блок 25, содержащий электроэнергетический детонационный турбоагрегат, алгоритм работы которого описан по схеме Фиг. 2, с включением под электрическую нагрузку синхронного генератора переменного тока 21 и МГД генераторов (на чертеже не показаны), а также запуском в работу от тепловой энергии высокотемпературной струи продуктов реактивного детонационного горения дополнительного устройства 15 для крекинга органического топлива, после которого очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива подается в основную топливную систему 31. Затем по команде оператора включается в работу универсальный паровой котел - утилизатор 27, сначала в режиме утилизации тепловой энергии высокотемпературной струи продуктов реактивного детонационного горения при работе газотурбинного блока 25 и электрическая нагрузка электрического генератора 29 может достигать, например, 50% его номинальной мощности, Затем по команде оператора на универсальном паровом котле - утилизаторе 27 включаются в работу газовые горелки 32, работающими от основной системы подачи топлива 31, в которую подается очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива от дополнительных устройств 15 в составе газотурбинного блока 25 с увеличением мощности стандартного паросилового блока 26 до номинального значения в 100%. Если в соответствии с графиком нагрузки, необходимо нести общую нагрузку универсальной парогазовой установки ниже номинального значения в 100%, то отключаются из работы газовые горелки 32, работающие от основной системы подачи топлива 31, а очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива от дополнительных устройств 15 закачивается в резервные резервуары (на чертеже не показаны) для последующего использования в часы максимума нагрузки и это значительно повышает общую возможность улучшения регулирования электроэнергетических режимов работы универсальной парогазовой установки ТЭС.Before starting the operation of the universal combined-cycle gas turbine unit, at the operator's command, the
Таким образом, использование группы изобретений - электроэнергетического детонационного турбоагрегата в составе универсальной парогазовой установки, позволяет работать ТЭС универсально комбинированном топливе - природный газ плюс каменный уголь и/или смесь любых других органических видов топлива, пригодного для высокотемпературного крекинга, очищенная газовая фаза после которого, подается в основную систему подачи топлива, с повышением единичной мощности оборудования ТЭС до 1200-1600 МВт и увеличением общего КПД универсальной парогазовой установки до ~ 60-80% с использованием МГД генераторов, а также значительным улучшением экологической обстановки в окружающей среде по сравнению с пылеугольными тепловыми электростанциями и улучшенными возможностями электроэнергетических режимов работы ГЭС.Thus, the use of a group of inventions — an electropower detonation turbine unit as part of a universal combined-cycle plant — allows a TPP to work with a universally combined fuel — natural gas plus coal and / or a mixture of any other organic fuels suitable for high-temperature cracking, the purified gas phase after which to the main fuel supply system, with an increase in the unit capacity of TPP equipment up to 1,200–1,600 MW and an increase in the overall efficiency of the universal steam gas units up to ~ 60-80% using MHD generators, as well as a significant improvement in the environmental situation in the environment compared with pulverized coal-fired thermal power plants and improved capabilities of the electric power modes of the HPPs.
Благодаря вышеперечисленному в группе изобретений достигается технический результат, заключающийся в создании электроэнергетического детонационного турбоагрегата, в составе которого синхронный генератор переменного тока с приводом от реактивной газовой турбины, которая содержит устройства реактивного детонационного горения, работающие на комбинированном топливе - природный газ плюс газовая фаза, переработанного крекингом органического топлива, и выходные сопла, которых содержат МГД генераторы, а высокотемпературная струя продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла которых, используется для технологического нагрева дополнительных устройств для крекинга органического топлива, после которого очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива подается в основную систему подачи топлива, а общая электрическая мощность электроэнергетического турбоагрегата определяется суммой мощностей синхронного генератора переменного тока и всех МГД генераторов в составе всех устройств реактивного детонационного горения, а также создании универсальной парогазовой установки, состоящей из двух отдельных блоков: стандартного паросилового и газотурбинного, содержащего электроэнергетический турбоагрегат, в составе которого синхронный генератор переменного тока с приводом от реактивной газовой турбины, которая содержит устройства реактивного детонационного горения, работающие на комбинированном топливе - природный газ плюс газовая фаза, переработанного крекингом органического топлива, и выходные сопла, которых содержат МГД генераторы, а высокотемпературная струя продуктов реактивного детонационного горения из выходного сопла которых, используется для технологического нагрева дополнительных устройств, для крекинга органического топлива, после которого очищенная газовая фаза переработанного крекингом органического топлива подается в основную систему подачи топлива, а общая электрическая мощность электроэнергетического турбоагрегата определяется суммой мощностей синхронного генератора переменного тока и всех МГД генераторов в составе всех устройств реактивного детонационного горения, что позволяет комплексно двум отдельным блокам: стандартному паросиловому и газотурбинному универсальной парогазовой установки работать на комбинированном универсальном топливе - природный газ плюс каменный уголь и/или смесь любых других органических видов топлива, пригодного для высокотемпературного крекинга, очищенная газовая фаза после которого, подается в основную систему подачи топлива, от которой работают также и котлы стандартного паросилового блока, с повышением единичной мощности оборудования ТЭС до 1200-1600 МВт и увеличением общего КПД универсальной парогазовой установки до ~ 60-80%, а также значительным улучшением экологической обстановки в окружающей среде по сравнению с пылеугольными тепловыми электростанциями и улучшенными возможностями электроэнергетических режимов работы ТЭС.Thanks to the above-mentioned group of inventions, a technical result is achieved, which consists in creating an electric power detonation turbine unit consisting of a synchronous alternator with a reactive gas turbine drive that contains reactive detonation combustion devices operating on a combined fuel - natural gas plus gas phase processed by cracking fossil fuel, and output nozzles, which contain MHD generators, and high-temperature jet products Combustion of reactive detonation combustion from the output nozzle of which is used for technological heating of additional devices for cracking of organic fuel, after which the purified gas phase of the processed cracking of organic fuel is fed into the main fuel supply system, and the total electric power of the electric power turbine unit is determined by the sum of the powers of the synchronous alternator and all MHD generators in the composition of all devices for reactive detonation combustion, as well as with the building of a universal combined-cycle plant consisting of two separate units: a standard steam power and gas turbine unit containing an electric power turbine unit, which includes a synchronous alternator with a jet gas turbine, which contains reactive detonation combustion devices operating on a combined fuel - natural gas plus gas the phase processed by the cracking of fossil fuels, and the output nozzles, which contain MHD generators, and the high-temperature structure i products of reactive detonation combustion from the output nozzle of which is used for technological heating of additional devices for cracking organic fuel, after which the purified gas phase of the processed cracking of organic fuel is fed into the main fuel supply system, and the total electrical power of the electric power turbine unit is determined by the sum of the powers of the alternating alternator current and all MHD generators as a part of all devices of reactive detonation burning, This allows complex two separate units: standard steam power and gas turbine universal combined-cycle plant to work on a combined universal fuel - natural gas plus coal and / or a mixture of any other organic fuels suitable for high-temperature cracking, the purified gas phase after which, is fed into the main system fuel supply, from which boilers of the standard steam power unit also operate, with an increase in the unit capacity of TPP equipment up to 1,200–1,600 MW and an increase in overall efficiency of the universal combined-cycle plant up to ~ 60-80%, as well as a significant improvement in the environmental situation in the environment compared with pulverized thermal power plants and improved capabilities of electric power modes of operation of thermal power plants.
Список литературыBibliography
1. А.А. Васильев. Особенности применения детонации в двигательных установках, с. 129, 141-145.1. A.A. Vasiliev. Features of detonation in propulsion systems, p. 129, 141-145.
2. Ф.А. Быковский и др. Инициирование детонации в потоках водородно-воздушных смесей, с. 521-539 / Импульсные Детонационные Двигатели. Под редакцией д.ф.м.н. С.М. Фролова. ТОРУС-ПРЕСС, М., 2006).2. F.A. Bykovsky et al. Initiation of detonation in flows of hydrogen-air mixtures, p. 521-539 / Pulsed Detonation Engines. Edited by Dr.Sc. CM. Frolov. TORUS-PRESS, M., 2006).
3. В.А. Левин и др. Инициирование газовой детонации электрическими разрядами / Импульсные Детонационные Двигатели. Под редакцией д.ф.м.н. С.М. Фролова. ТОРУС-ПРЕСС, 2006, М., с. 235-254.3. V.A. Levin et al. Initiation of gas detonation by electric discharges / Pulsed Detonation Engines. Edited by Dr.Sc. CM. Frolov. TORUS PRESS, 2006, M., p. 235-254.
4. Тамоян Г.С. Учебное пособие по курсу "Специальные электрические машины" - МГД-машины и устройства.4. Tamoyan G.S. The manual for the course "Special electric machines" - MHD-machines and devices.
5. Каулинг Т. Магнитная гидродинамика. М.: Изд-во МИР, 1964. 80 с.5. Cowling T. Magnetic Fluid Dynamics. M .: MIR Publishing House, 1964. 80 p.
6. Зысин В.А., Комбинированные парогазовые установки и циклы, М. - Л., 1962.6. Zysin VA, Combined steam and gas installations and cycles, M. - L., 1962.
7. Зысин Л.В., Парогазовые и газотурбинные тепловые электростанции: учебное пособие. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. - 368 с.7. Zysin LV, Steam-and-gas and gas-turbine thermal power plants: a tutorial. SPb .: Publishing house Polytechnic. University, 2010. - 368 p.
8. Русьянова Н.Д. Углехимия. М.: Наука, с.8. Rusyanova N.D. Coal chemistry. M .: Science, s.
9. Липович В.Г., Калабин Г.А., Калечиц И.В. Химия и переработка угля. М.: Химия, с.9. Lipovich V.G., Kalabin G.A., Kalechits I.V. Chemistry and coal processing. M .: Chemistry, p.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018137025A RU2693353C1 (en) | 2018-10-22 | 2018-10-22 | Electric detonation turbine unit and universal combined-cycle plant (embodiments) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018137025A RU2693353C1 (en) | 2018-10-22 | 2018-10-22 | Electric detonation turbine unit and universal combined-cycle plant (embodiments) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2693353C1 true RU2693353C1 (en) | 2019-07-02 |
Family
ID=67251868
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018137025A RU2693353C1 (en) | 2018-10-22 | 2018-10-22 | Electric detonation turbine unit and universal combined-cycle plant (embodiments) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2693353C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2794396C1 (en) * | 2022-03-16 | 2023-04-17 | Анатолий Михайлович Криштоп | Krishtop detonating power unit (kdpu) and kdpu operation method (embodiments) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3514956A (en) * | 1968-03-11 | 1970-06-02 | William R Bray | Injector-ram jet engine |
GB2195402A (en) * | 1986-09-10 | 1988-04-07 | Kershaw H A | A method of power generation and it's use in a propulsion device |
RU2080466C1 (en) * | 1993-06-10 | 1997-05-27 | Саратовская научно-производственная фирма "Растр" | Combined chamber of detonation combustion pulsejet engine |
RU2157907C2 (en) * | 1997-09-02 | 2000-10-20 | Артамонов Александр Сергеевич | Jet engine |
GB2383612A (en) * | 2001-12-03 | 2003-07-02 | Nicholas Paul Robinson | Jet engine |
RU164690U1 (en) * | 2016-03-22 | 2016-09-10 | Анатолий Михайлович Криштоп | PENDULUM-SLIDER DEVICE FOR REACTIVE DETONATION BURNING |
-
2018
- 2018-10-22 RU RU2018137025A patent/RU2693353C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3514956A (en) * | 1968-03-11 | 1970-06-02 | William R Bray | Injector-ram jet engine |
GB2195402A (en) * | 1986-09-10 | 1988-04-07 | Kershaw H A | A method of power generation and it's use in a propulsion device |
RU2080466C1 (en) * | 1993-06-10 | 1997-05-27 | Саратовская научно-производственная фирма "Растр" | Combined chamber of detonation combustion pulsejet engine |
RU2157907C2 (en) * | 1997-09-02 | 2000-10-20 | Артамонов Александр Сергеевич | Jet engine |
GB2383612A (en) * | 2001-12-03 | 2003-07-02 | Nicholas Paul Robinson | Jet engine |
RU164690U1 (en) * | 2016-03-22 | 2016-09-10 | Анатолий Михайлович Криштоп | PENDULUM-SLIDER DEVICE FOR REACTIVE DETONATION BURNING |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2794396C1 (en) * | 2022-03-16 | 2023-04-17 | Анатолий Михайлович Криштоп | Krishtop detonating power unit (kdpu) and kdpu operation method (embodiments) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU721469B2 (en) | Ramjet engine for power generation | |
US6446425B1 (en) | Ramjet engine for power generation | |
KR100788322B1 (en) | A microturbine power generating system and a method thereof | |
RU2562686C2 (en) | Operating method of power plant in standby mode (versions), and power plant | |
RU164690U1 (en) | PENDULUM-SLIDER DEVICE FOR REACTIVE DETONATION BURNING | |
JP5430660B2 (en) | Combustion turbine for non-continuous combustion | |
WO2000019081A9 (en) | Fuel supply and fuel - air mixing for a ram jet combustor | |
KR101937019B1 (en) | Renovated method of liquefied natural gas carrier | |
WO2013142941A1 (en) | Gas-turbine engine | |
EP2522829A2 (en) | A steam injected gas turbine engine | |
RU2693353C1 (en) | Electric detonation turbine unit and universal combined-cycle plant (embodiments) | |
JP2012255447A (en) | Rotary internal combustion engine | |
RU135000U1 (en) | HYDROCARBON RECTANGULAR ENGINE | |
RU2709237C1 (en) | Hydrogen burning system for hydrogen vapor overheating of fresh steam in a cycle of a nuclear power plant with swirled flow of components and using ultrahigh-temperature ceramic materials | |
WO2000019082A9 (en) | Ramjet engine with axial air supply fan | |
US20030014960A1 (en) | Impulse turbine for rotary ramjet engine | |
RU2594828C1 (en) | Propulsion engine of supersonic aircraft | |
Takano et al. | Design for the 145-MW blast furnace gas firing gas turbine combined cycle plant | |
US20040016226A1 (en) | Radial impulse turbine for rotary ramjet engine | |
RU99543U1 (en) | ACTIVE GAS TURBINE ENGINE (OPTIONS) | |
US20220073347A1 (en) | Hydrogen chloride loop fuel reaction | |
RU2591361C1 (en) | Engine of hypersonic aircraft | |
GB2283064A (en) | Internal combustion engine exhaust gas energy recovery | |
RU2065978C1 (en) | Steam-power unit | |
RU2663830C2 (en) | Method of operation of gas turbine installation and device for its implementation |