RU2694701C2 - Энергоэффективная газотурбинная установка - Google Patents
Энергоэффективная газотурбинная установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694701C2 RU2694701C2 RU2017126852A RU2017126852A RU2694701C2 RU 2694701 C2 RU2694701 C2 RU 2694701C2 RU 2017126852 A RU2017126852 A RU 2017126852A RU 2017126852 A RU2017126852 A RU 2017126852A RU 2694701 C2 RU2694701 C2 RU 2694701C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- turbine
- compressor
- converter
- volatile
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000012084 conversion product Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007036 catalytic synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
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
Изобретение относится к конструкции газотурбинных установок и может быть использовано в двигателестроении и энергетике. Предложена газотурбинная установка, включающая кинематически связанные компрессор, основную турбину и потребитель энергии, камеру сгорания, котел-утилизатор, систему конденсации воды, состоящую из холодильника и сепаратора, конвертор, вспомогательную турбину с компрессором, а также сепарационное устройство. При работе установки воздух сжимают компрессором и направляют в горелку камеры сгорания вместе с продуктами конверсии, подаваемыми из конвертора, и малолетучей частью топлива. Продукты сгорания направляют в основную турбину, из которой выводят отработанные газы, которые после охлаждения в котле-утилизаторе и холодильнике разделяют в сепараторе на отходящий газ, сбрасываемый в атмосферу, и водный конденсат, который направляют на смешение с летучей частью топлива, полученной в сепарационном устройстве. Полученную смесь нагревают и испаряют в котле-утилизаторе, а затем подают в конвертор совместно со сжатым воздухом, где конвертируют с получением синтез-газа, который редуцируют во вспомогательной турбине, кинематически связанной с отдельным потребителем и компрессором, оснащенным линиями подачи воздуха и сжатого воздуха. На линии подачи топлива установлено сепарационное устройство, оснащенное линиями подачи летучей и малолетучей части топлива. Технический результат - повышение энергоэффективности. 1 ил.
Description
Изобретение относится к конструкции газотурбинных установок и может быть использовано в двигателестроении и энергетике.
Известна газотурбинная установка с подачей паро-топливной смеси [RU 2527007, опубл. 27.08.2014, МПК F02C 3/30], состоящая из потребителя энергии, компрессора, камеры сгорания, турбины с системой для получения и подачи паро-топливной смеси и активатора, включающей котел утилизатор с линией подачи воды и линию подачи активатора.
К недостаткам известной газотурбинной установки относятся низкая энергоэффективность из-за сброса паров воды в атмосферу с дымовыми газами, а также необходимость подачи воды и активатора со стороны.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является газотурбинная установка и способ функционирования газотурбинной установки [RU 2624690, опубл. 05.07.2017, МПК F02C 3/30], которая включает потребителя энергии, компрессор, камеру сгорания с каталитическим генератором синтез-газа (паровым конвертором), соединенные линией подачи продуктов конверсии, турбину с линией вывода продуктов сгорания, на которой расположены система конденсации воды с радиатором, конденсатором и емкостью, и котел-утилизатор, соединенный с конвертором линией подачи паро-топливной смеси, оснащенный системой получения и подачи водо-топливной смеси с линией подачи топлива. Отмечается возможность установки дополнительной турбины для использования энергии потоков паро-топливной смеси или продуктов ее паровой конверсии.
Недостатком данной установки является низкая энергоэффективность из-за низкого энергетического потенциала потоков паро-топливной смеси или продуктов ее паровой конверсии вследствие их относительно низкой температуры и малого объемного расхода.
Задачей изобретения является повышение энергоэффективности.
Техническим результатом является повышение энергоэффективности за счет установки вспомогательной турбины для использования энергии потока продуктов паровоздушной конверсии смеси летучей части топлива, пара и воздуха, оснащенной компрессором, соединенным линией подачи сжатого воздуха с конвертором.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей потребителя энергии, компрессор, камеру сгорания, соединенную с конвертором линией подачи продуктов конверсии, турбину с линией вывода продуктов сгорания, на которой расположены система конденсации воды и котел-утилизатор с системой получения и подачи водо-топливной смеси, соединенный с конвертором линией подачи паро-топливной смеси, особенностью является то, что на линии подачи продуктов конверсии установлена вспомогательная турбина, оснащенная компрессором, соединенным линией подачи сжатого воздуха с конвертором, а на линии подачи топлива установлено сепарационное устройство, соединенное с камерой сгорания линией подачи малолетучей части топлива.
Для повышения энергоэффективности установки система конденсации воды может быть соединена с камерой сгорания линией подачи конденсата.
Сепарационное устройство выполнено, например, в виде парциального испарителя. В качестве конвертора установлен каталитический реактор паровоздушной конверсии. Система конденсации воды включает холодильник, выполненный, например, в виде аппарата воздушного охлаждения или водяного холодильника, и сепаратор емкостного или центробежно-вихревого типа. Вспомогательная турбина может быть кинематически связана с компрессором основной турбины или ее потребителем, либо с отдельным потребителем. В качестве остальных элементов установки используют любое оборудование соответствующего назначения, известное из уровня техники.
Установка на линии подачи топлива сепарационного устройства, соединенного с камерой сгорания линией подачи малолетучей части топлива, позволяет отделить тяжелую часть топлива, склонную к сажеобразованию при паровоздушной конверсии, и подать ее напрямую в камеру сгорания. При этом в конвертор направляют смесь паров воды и летучей части топлива, что позволяет избежать сажеобразования при конверсии, предотвратить зауглероживание катализатора, размещенного в конверторе, и получить при этом продукты, не содержащие сажи. Это дает возможность разместить на линии подачи продуктов паровоздушной конверсии вспомогательную турбину, оснащенную компрессором, соединенным линией подачи сжатого воздуха с конвертором, что позволяет использовать энергию потока продуктов паровоздушной конверсии, имеющих высокую температуру и давление, для получения дополнительной и обеспечить повышение энергоэффективность установки в целом.
Предлагаемая установка показана на чертеже и включает кинематически связанные компрессор 1, основную турбину 2 и потребитель энергии 3, камеру сгорания 4, котел-утилизатор 5, систему конденсации воды, состоящую, например, из холодильника 6 и сепаратора 7, конвертор 8, вспомогательную турбину 9 с компрессором 10, а также сепарационное устройство 11.
При работе установки воздух, подаваемый по линии 12, сжимают компрессором 1 и направляют в горелку (не показана) камеры сгорания 4 по линии 13 вместе с продуктами конверсии, подаваемыми по линии 14 из конвертора 8 через турбину 9, и малолетучей частью топлива. Продукты сгорания по линии 15 направляют в турбину 2, из которой по линии 16 выводят отработанные газы, которые после охлаждения в котле-утилизаторе 5 и холодильнике 6 разделяют в сепараторе 7 на отходящий газ, сбрасываемый в атмосферу по линии 17, и водный конденсат, который направляют по линии 18 на смешение с летучей части топлива, подаваемой по линии 19. Полученную водо-топливную смесь нагревают и испаряют в котле-утилизаторе 5, а затем направляют в конвертор 8 совместно со сжатым воздухом, подаваемым по линии 20, где конвертируют с получением синтез-газа, который затем редуцируют в турбине 9, кинематически связанной, с отдельным потребителем (не показан) и компрессором 10, оснащенным линиями подачи воздуха 21 и сжатого воздуха 20. На линии подачи топлива 22 установлено сепарационное устройство 11, соединенное с горелкой камеры сгорания 4 линией подачи малолетучей части топлива 23, и оснащенное линией 19 подачи летучей части топлива. Пунктиром показана возможная подача части водного конденсата по линии 24, минуя горелку, непосредственно в камеру сгорания 4.
Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить энергоэффективность и может быть использована в промышленности.
Claims (1)
- Энергоэффективная газотурбинная установка, включающая потребителя энергии, компрессор, камеру сгорания, соединенную с конвертором линией подачи продуктов конверсии, турбину с линией вывода продуктов сгорания, на которой расположены система конденсации воды и котел-утилизатор с системой получения и подачи водотопливной смеси, соединенный с конвертором линией подачи паротопливной смеси, отличающаяся тем, что на линии подачи продуктов конверсии установлена вспомогательная турбина, оснащенная компрессором, соединенным линией подачи сжатого воздуха с конвертором, а на линии подачи топлива установлено сепарационное устройство, соединенное с камерой сгорания линией подачи малолетучей части топлива.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017126852A RU2694701C2 (ru) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | Энергоэффективная газотурбинная установка |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017126852A RU2694701C2 (ru) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | Энергоэффективная газотурбинная установка |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017126852A RU2017126852A (ru) | 2019-01-25 |
| RU2017126852A3 RU2017126852A3 (ru) | 2019-04-24 |
| RU2694701C2 true RU2694701C2 (ru) | 2019-07-16 |
Family
ID=65037255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017126852A RU2694701C2 (ru) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | Энергоэффективная газотурбинная установка |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2694701C2 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2229030C2 (ru) * | 2002-02-20 | 2004-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интербизнеспроект" | Способ повышения эффективности работы газотурбинной установки |
| RU2250872C1 (ru) * | 2003-10-15 | 2005-04-27 | Институт высоких температур РАН (ИВТ РАН) | Комбинированный способ производства электроэнергии и жидкого синтетического топлива с использованием газотурбинных и парогазовых установок |
| RU129998U1 (ru) * | 2012-07-26 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Комбинированная парогазотурбинная установка на продуктах гидротермального окисления алюминия |
| RU2624690C1 (ru) * | 2016-04-28 | 2017-07-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Газотурбинная установка и способ функционирования газотурбинной установки |
-
2017
- 2017-07-25 RU RU2017126852A patent/RU2694701C2/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2229030C2 (ru) * | 2002-02-20 | 2004-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интербизнеспроект" | Способ повышения эффективности работы газотурбинной установки |
| RU2250872C1 (ru) * | 2003-10-15 | 2005-04-27 | Институт высоких температур РАН (ИВТ РАН) | Комбинированный способ производства электроэнергии и жидкого синтетического топлива с использованием газотурбинных и парогазовых установок |
| RU129998U1 (ru) * | 2012-07-26 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Комбинированная парогазотурбинная установка на продуктах гидротермального окисления алюминия |
| RU2624690C1 (ru) * | 2016-04-28 | 2017-07-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Газотурбинная установка и способ функционирования газотурбинной установки |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017126852A3 (ru) | 2019-04-24 |
| RU2017126852A (ru) | 2019-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2020189566A1 (ja) | アンモニア分解設備、これを備えるガスタービンプラント、アンモニア分解方法 | |
| RU2013150959A (ru) | Камера сгорания, способ сжигания, устройство производства электроэнергии и способ производства электроэнергии на таком устройстве | |
| UA111423C2 (uk) | Спосіб роботи і пристрій газотурбінної установки | |
| RU133204U1 (ru) | Комбинированная газотурбинная установка системы газораспределения | |
| EP3844371B1 (en) | System for generating energy in a working fluid from hydrogen and oxygen and method of operating this system | |
| RU129998U1 (ru) | Комбинированная парогазотурбинная установка на продуктах гидротермального окисления алюминия | |
| RU2639397C1 (ru) | Способ работы газотурбинной установки на метаносодержащей парогазовой смеси и устройство для его осуществления | |
| RU2694701C2 (ru) | Энергоэффективная газотурбинная установка | |
| RU2665745C1 (ru) | Газотурбинная установка | |
| RU2650238C1 (ru) | Способ работы энергетической установки газораспределительной станции или газорегуляторного пункта | |
| CA3215544A1 (en) | Steam cycle methods, systems, and appparatus for efficiently reducing carbon footprints in plant systems | |
| CN107829825A (zh) | 联产水的燃气轮机系统及燃气轮机联产水的方法 | |
| RU2343368C1 (ru) | Геотермальная энергетическая установка | |
| RU2587736C1 (ru) | Установка для утилизации низконапорного природного и попутного нефтяного газов и способ её применения | |
| RU2561770C2 (ru) | Способ работы парогазовой установки | |
| RU126373U1 (ru) | Парогазовая установка | |
| RU121863U1 (ru) | Парогазовая установка | |
| RU2679330C1 (ru) | Энергетический комплекс на основе газификации отходов биомассы | |
| RU2476690C2 (ru) | Способ работы парогазовой установки | |
| RU167924U1 (ru) | Бинарная парогазовая установка | |
| RU178331U1 (ru) | Парогазотурбинная установка | |
| RU2261337C1 (ru) | Теплоэлектроцентраль с открытой теплофикационной системой | |
| RU2557823C2 (ru) | Способ работы комбинированной газотурбинной установки системы газораспределения | |
| RU2787627C1 (ru) | Способ работы парогазовой установки электростанции | |
| RU2711260C1 (ru) | Парогазовая установка |