RU2700843C1 - Парогазовая установка с глубокой утилизацией тепла отходящих газов - Google Patents
Парогазовая установка с глубокой утилизацией тепла отходящих газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2700843C1 RU2700843C1 RU2018112555A RU2018112555A RU2700843C1 RU 2700843 C1 RU2700843 C1 RU 2700843C1 RU 2018112555 A RU2018112555 A RU 2018112555A RU 2018112555 A RU2018112555 A RU 2018112555A RU 2700843 C1 RU2700843 C1 RU 2700843C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- condensate
- steam
- condenser
- heat
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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 энергетике, направлено на совершенствование парогазовых установок (ПГУ) и может использоваться при проектировании и создании новых и модернизации существующих энергоустановок. Парогазовая установка с глубокой утилизацией тепла отходящих газов содержит газотурбинную установку, котел-утилизатор, паротурбинную установку, конденсационный теплообменник-утилизатор тепла отходящих газов. Газотурбинная установка включает газовую турбину, многоступенчатый турбокомпрессор, камеру сгорания и электрогенератор. Паровой котел-утилизатор с газовым трактом оборудован шиберами и дымовой трубой. Паротурбинная установка состоит из паровой турбины с конденсатором, снабженным конденсатосборником, электрогенератора, градирни в контуре конденсатора и насосов - питательного, циркуляционного и конденсатного. Вход теплообменника-утилизатора соединен с конденсатосборником конденсатора паровой турбины, а выход - с линией подачи конденсата от конденсатосборника конденсатора паровой турбины в котел-утилизатор. Заявленная энергоустановка обеспечивает многократный эффект: исключены потери воды с впрыском воды или пара, максимальная энергоэффективность, экологический эффект, устраняется конденсация в газовом тракте и дымовой трубе, улучшаются условия их службы, отпадает необходимость в рециркуляции дымовых газов для предотвращения конденсации в контуре с водоводяным теплообменником. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области энергетики и направлено на совершенствование парогазовых установок (ПГУ).
Области применения данного решения: ПГУ в любом составе: ПГУ-ТЭЦ (ТЭС, РТС, мини-ТЭЦ и пр.), газотурбинные приводы компрессоров газоперекачивающих, ГПС, станций магистральных газо- и нефтепроводов; при проектировании и создании новых и совершенствовании (реконструкции, модернизации) существующих ПГУ. При использовании известных методов охлаждения компримируемого воздуха в летнее время (процесс STIG, системы испарительного охлаждения, СИО) заявляемое устройство позволяет исключить потери воды.
Известны ПГУ с глубокой утилизацией (ГУ) тепла отходящих газов - например [1] (аналог). Охлаждение и конденсацию парогазовой смеси (ПГС) осуществляют в конденсационном теплообменнике-утилизаторе (КТУ), включенном в замкнутый холодильный контур испарителя абсорбционного бромистолитиевого трансформатора тепла (АБТТ). КТУ установлен в газоходе сразу за котлом-утилизатором с возможностью байпасирования и оборудован системой слива, сбора, удаления, обработки (очистки) и циркуляции конденсата продуктов сгорания (ПС). Схема требует больших эксплуатационных и особенно капитальных затрат (стоимость АБТТ с оборудованием и коммуникациями), производственных площадей, больших расходов циркуляционной воды.
В аналоге хладоносителем для КТУ является вола, охлажденная в испарителе АБТТ. В заявляемом решении охладителем служит конденсат паровой турбины ПТ, подаваемый из конднсатора на вход КТУ.
По сумме признаков наиболее близким к предлагаемому решению является ПГУ с утилизацией тепла отходящих газов, содержащая
- газотурбинную установку (ГТУ), включающую газовую турбину, многоступенчатый турбокомпрессор, камеру сгорания (КС) и электрогенератор;
- паровой котел-утилизатор (КУ) с газовым трактом и дымовой трубой;
- паротурбинную установку (ПТУ), состоящую из паровой турбины (ПТ) с конденсатором, снабженным конденсатосборником, электрогенератора, градирни и насосов - питательного, циркуляционного и конденсатного;
- ЕТУ [2] (прототип).
В отличие от аналогов и прототипа в предлагаемой ПГУ с целью
- исключения потерь воды с впрыском;
- повышения экономичности и энергоэффективности работы установки за счет глубокой утилизации тепла отходящих газов;
- улучшения экологических характеристик
вход КТУ соединен с конденсатосборником конденсатора ПТ, а выход - с линией подачи конденсата от конденсатора паровой турбины в котел-утилизатор.
Заявляемая установка схематично показана на Фиг. 1-4, где обозначены: 1 - электрогенератор ГТУ. 2 - многоступенчатый турбокомпрессор. 3 - комплексная воздухоочистительная установка (КВОУ) с системой испарительного охлаждения (СИО). 4 - узел распыления. 5 - запорно-регулирующие органы, интегрированные в САУ объекта. 6 - камера сгорания (КС). 7 - газовая турбина. 8 - паровой котел-утилизатор (ПКУ). 9, 10 - барабаны высокого, ВД, и низкого, НД, давления соответственно с встроенной деаэрационной колонкой. 11 - питательный насос ВД. 12 - теплофикационный отбор пара. 13 - конденсационный теплообменник-утилизатор, КТУ. 14 - съемная крышка камеры газохода. 15 - каплеуловитель (сетчатый фильтр). 16 - дымовая труба. 17 - электрогенератор ПТУ. 18, 19 - цилиндры ПТ низкого и высокого давления. 20 - конденсатор. 21 - станционная или индивидуальная градирня. 22 - циркуляционный насос. 23 - забор очищенного конденсата ПС на собственные нужды, СН. 24 - конденсатосборник. 25 - конденсатный насос ПТУ. 26 - общая конденсатная линия. 27 - регулятор расхода. 28 - трубопровод на котел. 29 - трубопровод на КТУ. 30 - поддон и резервуар для слива и сбора конденсата продуктов сгорания, ПС. 31 - бак запаса конденсата. 32 - дренажный насос. 33 - модуль ХВП (обработки конденсата ПС). 34 - бак запаса очищенного конденсата ПС. 35 - насос в контуре очищенного конденсата ПС. 36 - главный газоход. 37 - шибер главного газохода. 38 - байпасный канал. 39 - шибер байпасного канала.
На схеме Фиг. 1 показана ПГУ, оборудованная известной системой испарительного охлаждения, СИО, воздуха на входе в компрессор с распылом воды посредством форсунок; узел смонтирован в КВОУ.
Применим и известный процесс STIG (Steam Injection Gas) - с инжекцией пара в газовый тракт ГТУ (см. [1]).
Предусматриваются теплофикационный отбор 12 пара НД, забор 23 на СН.
Температура конденсата в ПТУ - от 20 до 40°С. Температура TP точки росы ПС природного газа 50-55°С. В случае же впрыска воды или пара, т.е. образования парогазовой смеси, ПГС, высокой влажности, значение TP повышается и в данных условиях достигает величины порядка 60-65°С. Это интенсифицирует теплообмен, обеспечивается в КТУ конденсацию содержащихся в ПС паров воды, а именно: 1. влаги наружного воздуха; 2. внесенных с впрыском воды или пара в газовый тракт; 3. образующихся при сжигании природного газа. По мере конденсации, с уменьшением влажности ПГС, значение TP снижается, весь конденсат высадить (т.е осушить ПГС) невозможно, на выходе из КТУ влагосодержание смеси определяется ее термодинамическим равновесием при фактической температуре (порядка 40°С) и давлении (немного ниже атмосферного под тягой дымовой трубы и выше - при работе на нагнетательной стороне с дымосом). Таким образом, вода всех водяных паров возвращается в цикл, а избыток воды расходуется на СН, в основном на подпитку котла - через регулируемый отвод 23.
Конденсат ПС стекает по трубкам теплообменника 13, сливается в поддон 30, самотеком поступает в бак запаса конденсата 31, оттуда насосом 32 откачивается и подается на модуль ХВП - обработки (очитки) конденсата ПС 33. Дешевая, надежная технология очистки конденсата ПС природного газа, ПТ, (многолетняя эксплуатация котлов конденсационного типа за рубежом и у нас) включает дегазацию (деаэрацию) и декарбонизацию. Для нейтрализации небольших объемов используют сменные доломитовые наполнители (блоки с гранулятом), а больших - контейнеры с дозирующими устройствами для каустической соды (устройства жидкой нейтрализации). Вода впрыска требует, кроме того, деминерализации - обессоливания и фильтрации (штатные технологии ХВО котельных и электростанций).
Тепловую мощность КТУ, температуру ПС за КТУ регулируют байпасированием (Фиг. 2, 3, 4). Предложенное устройство байпаса с общей стенкой камеры с КТУ и байпасного канала делает конструкцию компактной, дешевой, экономичной, минимизирует теплопотери.
Повышение аэродинамического сопротивления тракта (теплообменник на пути ПС, байпас, шиберы) практически компенсируется его снижением за счет уменьшения объемов ПС благодаря убыванию расхода топлива и, главным образом, удалению водяных паров.
Небольшой брызгоунос за КТУ неизбежен (до 5%). Применяются капле -уловители 15 различного типа: стационарные, инерционные и простейшие - фильтры (в т.ч. самоочищающиеся): сетки, жалюзи, решетки и др.
Материал рабочих поверхностей теплообменника, газового тракта и дымовой трубы - коррозионностойкие нержавеющие стали и сплавы и пр., это общепринятая практика.
Система работает как с узлом глубокой утилизации, ГУ, так и без нее: газоход перекрывают шибером 37 (Фиг. 2), и ПС направляют в байпасный канал 38. а конденсат пара из конденсатора ПТ напрямую подают в котел (Фиг. 1).
В схеме реализуется практически безотходный процесс - материально и энергетически благодаря замкнутому водо-паро-газовому контуру.
Как показал оценочный расчетный анализ объекта по данным [3] для условий ПГУ-80, степень байпасирования, достаточная для сохранения в цикле воды впрыска 4,5 м3/ч, составляет Ψ=0,6. С учетом брызгоуноса и прочих потерь воды приняли Ψ=0,55, доля ПС, проходящих через узел ГУ (КТУ), равна 1-Ψ=0,45; тепловая нагрузка (мощность) КТУ составит 2,72 Гкал/ч. Это количество утилизированного в КТУ, т.е. сэкономленного тепла, или примерно 340 м3/ч природного газа (ПГ). Оно возвращается в котел с конденсатом либо в технологическую схему объекта, а в случае работы котла с дожиганием составляет чистую экономию газа дожигания. Таким образом, приведенный удельный выигрыш в тепле 2,72/60=0,045 Гкал в час на один МВт электрической мощности ГТУ.
В результате, в режиме дожигания, с коэффициентом расхода воздуха.на выходе из котла α=1,3 получили расчетные ожидаемые данные: нагрев конденсата на 30°С, температурный напор в теплообменнике 37,5°С, температура ПС - смеси за КТУ 87°С (исключается конденсация в тракте), площадь поверхности теплообмена F=1406 м2.
Полученные параметры вполне реализуемы, вписываются в рамки обычных режимов работы. Заметных технических трудностей в реализации предлагаемой ПГУ (расчет, устройство, работа, стандартное оборудование, проектирование и пр.) нет. Применение современных теплообменных аппаратов с высокой компактностью и интенсивностью теплообмена (развитые поверхности, турбулизаторы и пр.) резко снизит площадь нагрева.
Области применения данного решения: ПГУ бинарного типа в любом составе: ПГУ-ТЭЦ (ТЭС, РТС, мини-ТЭЦ и пр.), газотурбинные приводы компрессоров газоперекачивающих, ГПС, и дожимных компрессорных, ДКС, станций магистральных газо- и нефтепроводов, при проектировании и создании новых и совершенствовании (реконструкции, модернизации) существующих ПГУ.
В предлагаемой ПГУ достигаются:
- 1. исключение потери воды с впрыском воды или пара: Получение при этом избыточной воды актуально для засушливых и безводных районов с жарким и сухим климатом, т.е. там, где как раз наиболее востребовано охлаждение компримируемого воздуха ГТУ.
- 2. максимальная энергоэффективность - за счет глубокой утилизации. Удельная экономия тепла в пределах от 0,045 до 0,1 Гкал в час на один МВт мощности ГТУ.
- 3. экологический эффект - вплоть до экологически чистого процесса благодаря: снижению расхода топлива, но главным образом - орошению ПС капельной влагой, конденсатом, при прохождении ПС через КТУ (промывка отходящих газов, растворение оксидов в ПС).
Конденсация локализуется в одном месте - в камере КТУ, устраняется или сводится к минимуму конденсация в газовом тракте и дымовой трубе, улучшаются условия их службы, отпадает необходимость в рециркуляции дымовых газов для предотвращения конденсации, в установке водоводяного теплообменника в замкнутом контуре с котлом (в известных ПГУ).
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Е.Г. Шадек. Патент №2607574, 16.02.2015. Комбинированная парогазовая установка с инжекцией пара в газовый тракт с применением трансформатора тепла и способ ее работы (аналог).
2. В.Д. Буров, Е.В. Дорохов, Д.П. Едизаров и др. Тепловые электрические станции. М, МЭИ, 2005, с. 380. (прототип).
3. Березинец П.А., Ольшанский Г.Г. Перспективные технологии и установки производства тепловой и электрической энергии. 6,2 Газотурбинные и парогазовые установки. 6.2.2.ПГУ. Современные природоохранные технологии в энергетике. Инженерный сборник. Изд. Дом МЭИ. М., 2007 г.
Claims (7)
- Парогазовая установка с глубокой утилизацией тепла отходящих газов, содержащая:
- газотурбинную установку, включающую газовую турбину, многоступенчатый турбокомпрессор, камеру сгорания и электрогенератор;
- паровой котел-утилизатор с газовым трактом, оборудованным шиберами и дымовой трубой,
- паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины с конденсатором, снабженным конденсатосборником, электрогенератора, градирни в контуре конденсатора и насосов - питательного, циркуляционного и конденсатного;
- конденсационный теплообменник-утилизатор тепла отходящих газов,
- отличающаяся тем, что
- вход теплообменника-утилизатора соединен с конденсатосборником конденсатора паровой турбины, а выход - с линией подачи конденсата от конденсатосборника конденсатора паровой турбины в котел-утилизатор.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018112555A RU2700843C1 (ru) | 2018-04-09 | 2018-04-09 | Парогазовая установка с глубокой утилизацией тепла отходящих газов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018112555A RU2700843C1 (ru) | 2018-04-09 | 2018-04-09 | Парогазовая установка с глубокой утилизацией тепла отходящих газов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2700843C1 true RU2700843C1 (ru) | 2019-09-23 |
Family
ID=68063363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018112555A RU2700843C1 (ru) | 2018-04-09 | 2018-04-09 | Парогазовая установка с глубокой утилизацией тепла отходящих газов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2700843C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU201662U1 (ru) * | 2020-05-29 | 2020-12-28 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное внедренческое предприятие "Турбокон" | Охладитель воздуха газотурбинной установки |
RU2747899C1 (ru) * | 2020-11-11 | 2021-05-17 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Утилизатор тепла дымовых газов |
RU2799696C1 (ru) * | 2023-04-06 | 2023-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный технический университет» | Парогазовая установка электростанции |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4503682A (en) * | 1982-07-21 | 1985-03-12 | Synthetic Sink | Low temperature engine system |
RU2100619C1 (ru) * | 1995-05-06 | 1997-12-27 | Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод" | Парогазовая установка |
US20060130482A1 (en) * | 2004-12-17 | 2006-06-22 | Kooichi Chino | Heat energy supply system and method, and reconstruction method of the system |
RU127818U1 (ru) * | 2012-11-28 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "ЛУКОЙЛ" | Тепловая электрическая станция с абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машиной, работающей в режиме теплового насоса |
RU2487305C1 (ru) * | 2012-01-11 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" | Тригенерационная установка на базе микротурбинного двигателя |
US20140123622A1 (en) * | 2012-11-05 | 2014-05-08 | General Electric Company | Combined Cycle Power Plant with Absorption Heat Transformer |
-
2018
- 2018-04-09 RU RU2018112555A patent/RU2700843C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4503682A (en) * | 1982-07-21 | 1985-03-12 | Synthetic Sink | Low temperature engine system |
RU2100619C1 (ru) * | 1995-05-06 | 1997-12-27 | Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод" | Парогазовая установка |
US20060130482A1 (en) * | 2004-12-17 | 2006-06-22 | Kooichi Chino | Heat energy supply system and method, and reconstruction method of the system |
RU2487305C1 (ru) * | 2012-01-11 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" | Тригенерационная установка на базе микротурбинного двигателя |
US20140123622A1 (en) * | 2012-11-05 | 2014-05-08 | General Electric Company | Combined Cycle Power Plant with Absorption Heat Transformer |
RU127818U1 (ru) * | 2012-11-28 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "ЛУКОЙЛ" | Тепловая электрическая станция с абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машиной, работающей в режиме теплового насоса |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU201662U1 (ru) * | 2020-05-29 | 2020-12-28 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное внедренческое предприятие "Турбокон" | Охладитель воздуха газотурбинной установки |
RU2747899C1 (ru) * | 2020-11-11 | 2021-05-17 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Утилизатор тепла дымовых газов |
RU2799696C1 (ru) * | 2023-04-06 | 2023-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный технический университет» | Парогазовая установка электростанции |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN202769692U (zh) | 一种燃煤电厂锅炉烟气余热回收和减少废物排放的热力系统 | |
CN201251371Y (zh) | 高效节水节能烟气预降温系统 | |
RU2373403C1 (ru) | Парогазовая установка электростанции | |
CN107120714A (zh) | 一种热电厂锅炉烟气余热用于集中供热或加热锅炉给水的全年化综合利用节能系统 | |
CN102734787B (zh) | 顺流式锅炉烟气余热回收系统 | |
CN108194939B (zh) | 一种用于火电厂余热梯级利用和消白烟的装置及方法 | |
WO2014017377A1 (ja) | 排ガス発電浄化システム | |
CN109289476A (zh) | 湿法脱硫烟气脱白装置与脱白方法 | |
RU2700843C1 (ru) | Парогазовая установка с глубокой утилизацией тепла отходящих газов | |
RU2489643C1 (ru) | Конденсационная котельная установка (варианты) | |
RU2273741C1 (ru) | Газопаровая установка | |
CN104857820A (zh) | 一种冷凝烟气消白的方法及用于该方法的冷凝器 | |
CN205807470U (zh) | 一种燃气锅炉烟气余热回收装置 | |
CN210057887U (zh) | 余热利用型烟羽消除的烟气深度净化系统 | |
RU2607118C2 (ru) | Способ и система глубокой утилизации тепла продуктов сгорания котлов электростанций | |
CN209188493U (zh) | 湿法脱硫烟气脱白装置 | |
CN210568552U (zh) | 一种锅炉节能与烟气脱白系统 | |
CN110131738B (zh) | Orc烟气脱白处理系统 | |
CN201760225U (zh) | 天然气烟气就地处理和利用系统 | |
CN113686190A (zh) | 一种低温余热综合回收及利用的系统及方法 | |
RU118360U1 (ru) | Установка электро-тепло-водоснабжения предприятий добычи, транспорта и переработки углеводородного сырья | |
CN102818275A (zh) | 脱硫岛烟气余热回收及风机运行优化系统 | |
RU2083919C1 (ru) | Установка утилизации тепла в блоке теплогенератора с системой очистки газов | |
CN206682971U (zh) | 一种烟气余热回收装置 | |
RU164323U1 (ru) | Установка электро-тепло-водо-холодоснабжения |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200410 |