RU2723283C1 - Lubrication system and method of lubricating bearings of a plant for generating heat and mechanical energy - Google Patents

Lubrication system and method of lubricating bearings of a plant for generating heat and mechanical energy Download PDF

Info

Publication number
RU2723283C1
RU2723283C1 RU2019129640A RU2019129640A RU2723283C1 RU 2723283 C1 RU2723283 C1 RU 2723283C1 RU 2019129640 A RU2019129640 A RU 2019129640A RU 2019129640 A RU2019129640 A RU 2019129640A RU 2723283 C1 RU2723283 C1 RU 2723283C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon dioxide
heat
water
compressor
bearing
Prior art date
Application number
RU2019129640A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Владимирович Даценко
Анатолий Александрович Косой
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН)
Priority to RU2019129640A priority Critical patent/RU2723283C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723283C1 publication Critical patent/RU2723283C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/06Arrangements of bearings; Lubricating

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

FIELD: heat power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to heat engineering, in particular to systems for lubrication of rotating elements of power plants, for example, steam and gas unit for generation of heat and mechanical energy. System for lubrication of bearings of an installation for generating heat and mechanical energy comprises water accumulator (6), the output of which is connected to the input of circulating pump (9) of the water circuit, which is configured to supply water to first (10) and second (11) bearing assemblies of steam-gas turbine (2). Besides, the second bearing assembly (11) of steam-gas turbine (2) is connected to unit (4) of heat and water recycling, which is connected to the input of water accumulator (6). Besides, the lubrication system contains accumulator (8) of liquid carbon dioxide, the output of which is connected to circulating pump (12) of the carbon dioxide circuit, which is made with the possibility of supply of liquid carbon dioxide to first (13) and second (14) bearing assemblies of the carbon dioxide compressor (3). Second bearing assembly (14) of carbon dioxide compressor (3) is connected to tank-separator (7) so that carbon dioxide can be supplied into it, and separator tank (7) contains two outputs and is made so, to enable supply of liquid carbon dioxide through first outlet and pump (15) for discharging liquid carbon dioxide from separator tank (7) to unit (5) for recycling heat and carbon dioxide, and is also configured to feed gaseous carbon dioxide through a second outlet and a line for discharging gaseous carbon dioxide (16) into a gas outlet system of the plant for generating thermal and mechanical energy before carbon dioxide compressor (3). Each bearing assembly comprises at least one bearing. Also disclosed is a method of lubricating bearings of an apparatus for generating heat and mechanical energy.
EFFECT: technical result consists in reduction of heat stress of moving elements of power plant structure, increase in efficiency of using media circulating in plant, as well as increase in reliability of installation.
6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам смазки вращающихся элементов энергетических установок, например, парогазовой установки выработки тепловой и механической энергии.The invention relates to a power system, and in particular to lubrication systems for rotating elements of power plants, for example, a combined-cycle plant for generating thermal and mechanical energy.

Известна установка для выработки механической и тепловой энергии (см. патент РФ 2651918 опубл. 24.04.2018), выбранная в качестве наиболее близкого аналога, содержащая камеру сгорания и парогазовую турбину, газоотводящую систему, которая состоит из последовательно соединенных через углекислотный компрессор блоков утилизации тепла и воды и тепла и диоксида углерода, причем выход парогазовой турбины последовательно соединен с блоком утилизации тепла и воды, углекислотным компрессором и блоком утилизации тепла и диоксида углерода, причем блок утилизации тепла и воды включает теплообменник регенеративного нагревателя воды, теплообменник регенеративного нагревателя диоксида углерода и кислорода, теплообменник потребителя тепла и регенеративного нагревателя углеродсодержащего топлива, выполненный с возможностью передачи тепла потребителю тепла и теплообменнику регенеративного нагревателя углеродсодержащего топлива, расположенному на линии подачи топлива в камеру сгорания, теплообменник теплоносителя передачи тепла внешней среде и теплообменник холодильной машины, а блок утилизации тепла и диоксида углерода включает теплообменник потребителя тепла, теплообменник теплоносителя передачи тепла внешней среде, теплообменник холодильной машины, теплообменник регенеративного нагревателя углеродсодержащего топлива и теплообменник регенеративного нагревателя кислорода, а вход парогазовой турбины соединен с выходом камеры сгорания, которая соединена через теплообменник регенеративного нагревателя диоксида углерода и кислорода, теплообменник регенеративного нагревателя кислорода и насос-регулятор кислорода с источником кислорода, через теплообменник регенеративного нагревателя углеродсодержащего топлива, теплообменник регенеративного нагревателя углеродсодержащего топлива в блоке утилизации тепла и диоксида углерода и топливный насос-регулятор - с источником углеродсодержащего топлива, через теплообменник регенеративного нагревателя воды и водяной насос-регулятор - с накопителем воды, а через теплообменник регенеративного нагревателя диоксида углерода и кислорода и углекислотный насос-регулятор - с накопителем жидкого диоксида углерода, причем камера сгорания выполнена с возможностью работы при давлении, составляющим по меньшей мере 7,5 МПа, парогазовая турбина выполнена с возможностью выпуска отработавших газов с давлением 0,2-0,9 МПа, углекислотный компрессор выполнен с возможностью сжатия газа до по меньшей мере 3,5 МПа, а водяной и углекислотный насосы-регуляторы выполнены с возможностью обеспечения закачивания воды и диоксида углерода с давлением по меньшей мере 7,5 МПа. К недостаткам можно отнести высокую теплонапряженность движущихся элементов конструкции, а также недостаточное (низкий коэффициент использования сред) использование сред, циркулирующих в установке.A known installation for generating mechanical and thermal energy (see RF patent 2651918 publ. 04.24.2018), selected as the closest analogue, containing a combustion chamber and a combined cycle gas turbine, gas exhaust system, which consists of heat recovery units connected in series through a carbon dioxide compressor and water and heat and carbon dioxide, and the output of the combined cycle gas turbine is connected in series with the heat and water recovery unit, a carbon dioxide compressor and the heat and carbon dioxide recovery unit, the heat and water recovery unit including a heat exchanger of a regenerative water heater, a heat exchanger of a regenerative carbon dioxide and oxygen heater, a heat consumer heat exchanger and a carbon fuel regenerative heater configured to transfer heat to a heat consumer and a carbon heat fuel regenerative heater heat exchanger located on a fuel supply line to the combustion chamber, a heat exchanger an external heat transfer carrier and a heat exchanger of the refrigeration machine, and a heat and carbon dioxide recovery unit includes a heat consumer heat exchanger, an external heat transfer heat exchanger heat exchanger, a refrigeration machine heat exchanger, a carbon-containing fuel regenerative heater heat exchanger and a regenerative oxygen heater heat exchanger, and the input of the combined cycle gas turbine the output of the combustion chamber, which is connected through the heat exchanger of the regenerative heater of carbon dioxide and oxygen, the heat exchanger of the regenerative heater of oxygen and the oxygen pump regulator with an oxygen source, through the heat exchanger of the regenerative heater of carbon-containing fuel, the heat exchanger of the regenerative heater of carbon-containing fuel in the heat and carbon dioxide recovery unit and the fuel pump - a regulator - with a source of carbon-containing fuel, through a heat exchanger of a regenerative water heater and a water pump-regulator - with a water accumulator, and through a heat exchanger of a regenerative carbon dioxide and oxygen heater and a carbon dioxide pump controller, with a liquid carbon dioxide accumulator, the combustion chamber being configured to operate at a pressure of at least 7.5 MPa, the combined cycle gas turbine is capable of exhaust gas discharge with pressure 0.2-0.9 MPa, the carbon dioxide compressor is capable of compressing gas to at least 3.5 MPa, and the water and carbon dioxide control pumps are configured to pump water and carbon dioxide with a pressure of at least 7.5 MPa . The disadvantages include the high thermal stress of moving structural elements, as well as the insufficient (low utilization of media) use of media circulating in the installation.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение указанных недостатков наиболее близкого аналога.The problem to which the invention is directed, is to eliminate these disadvantages of the closest analogue.

Технический результат заключается в снижении теплонапряженности движущихся элементов конструкции энергетической установки, повышение использования сред, циркулирующих в установке, а также повышение надежности установки, при этом повышается надежность установки за счет использования тех же сред, которые циркулируют в установке.The technical result consists in reducing the heat stress of moving structural elements of a power plant, increasing the use of media circulating in the installation, as well as increasing the reliability of the installation, while increasing the reliability of the installation by using the same media that circulate in the installation.

Технический результат достигается системой смазки подшипников установки для выработки тепловой и механической энергии, содержащей накопитель (6) воды, выход которого соединен с входом циркуляционного насоса (9) водяного контура, который выполнен с возможностью подачи воды к первому (10) и второму (11) подшипниковым узлам парогазовой турбины (2), причем второй подшипниковый узел (11) парогазовой турбины (2) соединен с блоком (4) утилизации тепла и воды, который соединен со входом накопителя (6) воды, кроме того система смазки содержит накопитель (8) жидкого диоксида углерода, выход которого соединен с циркуляционным насосом (12) контура диоксида углерода, который выполнен с возможностью подачи жидкого диоксида углерода к первому (13) и второму (14) подшипниковым узлам углекислотного компрессора (3), причем второй подшипниковый узел (14) углекислотного компрессора (3) соединен с баком-сепаратором (7) таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи в него диоксида углерода, а бак-сепаратор (7) содержит два выхода и выполнен таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи жидкого диоксида углерода через первый выход и насос (15) отвода жидкого диоксида углерода из бака-сепаратора (7) в блок (5) утилизации тепла и диоксида углерода, а также выполнен с возможностью подачи газообразного диоксида углерода через второй выход и линию отвода газообразного диоксида углерода (16) в газоотводящую систему установки для выработки тепловой и механической энергии перед углекислотным компрессором (3), причем каждый подшипниковый узел содержит по меньшей мере один подшипник.The technical result is achieved by the lubrication system of the bearings of the installation for generating thermal and mechanical energy, containing a water storage (6), the output of which is connected to the inlet of the circulation pump (9) of the water circuit, which is configured to supply water to the first (10) and second (11) the bearing assemblies of the combined cycle gas turbine (2), the second bearing assembly (11) of the combined cycle gas turbine (2) connected to the heat and water recovery unit (4), which is connected to the inlet of the water storage unit (6), in addition, the lubrication system contains a storage unit (8) liquid carbon dioxide, the output of which is connected to the circulation pump (12) of the carbon dioxide circuit, which is configured to supply liquid carbon dioxide to the first (13) and second (14) bearing units of the carbon dioxide compressor (3), the second bearing unit (14) the carbon dioxide compressor (3) is connected to the separator tank (7) in such a way as to allow the supply of carbon dioxide into it, and the separator tank The ator (7) contains two exits and is made in such a way as to allow liquid carbon dioxide to be supplied through the first outlet and pump (15) for removing liquid carbon dioxide from the separator tank (7) to the heat and carbon dioxide recovery unit (5), and it is also configured to supply carbon dioxide gas through a second outlet and a carbon dioxide gas removal line (16) to a gas exhaust system of the plant for generating thermal and mechanical energy in front of a carbon dioxide compressor (3), each bearing assembly comprising at least one bearing.

Бак-сепаратор (7) выполнен с возможностью подачи газообразного диоксида углерода через второй выход и линию отвода газообразного диоксида углерода (16) в блок (4) утилизации тепла и воды.The separator tank (7) is configured to supply carbon dioxide gas through a second outlet and a carbon dioxide gas removal line (16) to a heat and water recovery unit (4).

Первый подшипниковый узел (10) парогазовой турбины (2) располагается со стороны высокого давления парогазовой смеси, поступающей в парогазовую турбину (2) из камеры сгорания (1), а второй подшипниковый узел (11) парогазовой турбины (2) располагается со стороны низкого давления парогазовой смеси.The first bearing assembly (10) of the combined cycle gas turbine (2) is located on the high pressure side of the gas mixture entering the combined cycle gas turbine (2) from the combustion chamber (1), and the second bearing assembly (11) of the combined cycle gas turbine (2) is located on the low pressure side gas-vapor mixture.

Первый подшипниковый узел (13) углекислотного компрессора (3) расположен на стороне выхода углекислотного компрессора (3), а второй подшипниковый узел (14) углекислотного компрессора (3) расположен на стороне входа углекислотного компрессора (3).The first bearing assembly (13) of the carbon dioxide compressor (3) is located on the outlet side of the carbon dioxide compressor (3), and the second bearing assembly (14) of the carbon dioxide compressor (3) is located on the inlet side of the carbon dioxide compressor (3).

Кроме того, технический результат достигается способом смазки подшипников установки для выработки тепловой и механической энергии, включающим систему смазки подшипников, по которому по меньшей мере часть воды из накопителя (6) воды циркуляционным насосом (9) водяного контура направляют к первому подшипниковому узлу (10) парогазовой турбины (2) и далее направляют ко второму подшипниковому узлу (11) парогазовой турбины (2), после которого воду направляют в блок (4) утилизации тепла и воды, кроме того по меньшей мере часть жидкого диоксида углерода из накопителя (8) жидкого диоксида углерода циркуляционным насосом (12) контура жидкого диоксида углерода направляют к первому подшипниковому узлу (13) углекислотного компрессора (3) и далее направляют ко второму подшипниковому узлу (14) углекислотного компрессора (3), после которого диоксид углерода направляют в бак-сепаратор (7), где диоксид углерода разделяют на жидкий и газообразный, при этом жидкий диоксид углерода из бака-сепаратора (7) насосом (15) отвода жидкого диоксида углерода направляют в блок (5) утилизации тепла и диоксида углерода, а газообразный диоксид углерода из бака-сепаратора (7) направляют по линии (16) отвода газообразного диоксида углерода в газоотводящую систему установки для выработки тепловой и механической энергии перед углекислотным компрессором (3).In addition, the technical result is achieved by the method of lubricating the bearings of the installation for generating thermal and mechanical energy, including a bearing lubrication system, according to which at least part of the water from the water reservoir (6) by the circulation pump (9) of the water circuit is directed to the first bearing assembly (10) of a combined cycle gas turbine (2) and then sent to a second bearing assembly (11) of a combined cycle gas turbine (2), after which the water is sent to a heat and water recovery unit (4), in addition at least a portion of the liquid carbon dioxide from the liquid storage (8) carbon dioxide circulation pump (12) the liquid carbon dioxide circuit is directed to the first bearing unit (13) of the carbon dioxide compressor (3) and then sent to the second bearing unit (14) of the carbon dioxide compressor (3), after which the carbon dioxide is sent to the separator tank ( 7), where carbon dioxide is separated into liquid and gaseous, while liquid carbon dioxide from the separator tank (7) n the liquid carbon dioxide removal by the asosome (15) is sent to the heat and carbon dioxide recovery unit (5), and the carbon dioxide gas from the separator tank (7) is sent via the carbon dioxide gas removal line (16) to the gas exhaust system of the installation for generating thermal and mechanical energy in front of a carbon dioxide compressor (3).

Газообразный диоксид углерода из бака-сепаратора (7) направляют по линии (16) отвода газообразного диоксида углерода в блок (4) утилизации тепла и воды.Gaseous carbon dioxide from the separator tank (7) is sent along the line (16) of the removal of gaseous carbon dioxide to the heat and water recovery unit (4).

Сущность изобретения поясняется следующими графическими материалами.The invention is illustrated by the following graphic materials.

На фигуре представлена схема установки, на которой обозначены следующие элементы: 1. камера сгорания;The figure shows the installation diagram, which indicates the following elements: 1. combustion chamber;

2. парогазовая турбина;2. combined-cycle turbine;

3. углекислотный компрессор;3. carbon dioxide compressor;

4. блок утилизации тепла и воды;4. heat and water recovery unit;

5. блок утилизации тепла и диоксида углерода;5. heat and carbon dioxide recovery unit;

6. накопитель воды;6. water storage;

7. бак-сепаратор;7. tank separator;

8. накопитель жидкого диоксида углерода;8. liquid carbon dioxide storage;

9. циркуляционный насос водяного контура;9. water circulation pump;

10. первая опора подшипников парогазовой турбины;10. The first bearing bearings of a combined cycle gas turbine;

11. вторая опора подшипников парогазовой турбины;11. the second bearing bearings of a combined cycle gas turbine;

12. циркуляционный насос контура диоксида углерода;12. The circulation pump of the carbon dioxide circuit;

13. первая опора подшипников углекислотного компрессора;13. The first bearing of the carbon dioxide compressor bearings;

14. вторая опора подшипников углекислотного компрессора;14. The second bearing of the bearings of the carbon dioxide compressor;

15. насос отвода жидкого диоксида углерода из бака-сепаратора;15. a pump for discharging liquid carbon dioxide from the separator tank;

16. линия отвода газообразного диоксида углерода из бака-сепаратора.16. line for the removal of gaseous carbon dioxide from the separator tank.

Установка для выработки механической и тепловой энергии, включает в себя камеру сгорания (1), парогазовую турбину (2) и газоотводящую систему. При этом, газоотводящая система состоит из последовательно соединенных через углекислотный компрессор (3) блока (4) утилизации тепла и воды и блока (5) утилизации тепла и диоксида углерода. Выход парогазовой турбины (2) последовательно соединен с блоком (4) утилизации тепла и воды, углекислотным компрессором (3) и блоком (5) утилизации тепла и диоксида углерода.Installation for generating mechanical and thermal energy, includes a combustion chamber (1), a combined-cycle turbine (2) and a gas exhaust system. In this case, the gas exhaust system consists of a heat and water recovery unit (4) and a heat and carbon dioxide recovery unit (5) connected in series through a carbon dioxide compressor (3). The output of a combined cycle gas turbine (2) is connected in series with a heat and water recovery unit (4), a carbon dioxide compressor (3) and a heat and carbon dioxide recovery unit (5).

Блок (4) утилизации тепла и воды соединен с накопителем (6) воды, а блок (5) утилизации тепла и диоксида углерода соединен с накопителем (8) жидкого диоксида углерода. При этом, установка включает в себя систему смазки подшипников, которая содержит накопитель воды (6), выход которого соединен с входом циркуляционного насоса (9) водяного контура, который выполнен с возможностью подачи воды к первому (10) и второму (11) подшипниковым узлам парогазовой турбины (2), что позволяет снизить теплонапряженность движущихся элементов парогазовой турбины (2), а именно подшипниковых узлов и ротора парогазовой турбины (2), а также повышается эффективность использования сред, циркулирующих в установке, что также повышает надежность установки за счет использования той же воды, некоторое количество которой проходит через парогазовую турбину (2) с отработанными газами, то есть в случае прорыва некоторого количества воды или пара из подшипниковых узлов (10, 11) во внутрь в проточную часть парогазовой турбины (2) не произойдет отказа этой парогазовой турбины (2) или других элементов конструкции установки выработки тепловой и механической энергии. Причем второй подшипниковый узел (11) парогазовой турбины (2) соединен с блоком (4) утилизации тепла и воды, который соединен со входом накопителя воды (6), что позволяет подводить к подшипниковым узлам (10, 11) воду, охлажденную в блоке (4) утилизации тепла и воды, таким образом достигается снижение теплонапряженности движущихся элементов конструкции энергетической установки, а именно подшипниковых узлов (10, 11) и ротора парогазовой турбины (2), кроме того повышается использования сред, циркулирующих в установке.The heat and water recovery unit (4) is connected to the water storage device (6), and the heat and carbon dioxide recovery unit (5) is connected to the liquid carbon dioxide storage device (8). Moreover, the installation includes a bearing lubrication system, which contains a water storage device (6), the output of which is connected to the inlet of the circulation pump (9) of the water circuit, which is configured to supply water to the first (10) and second (11) bearing units a combined cycle gas turbine (2), which reduces the heat stress of the moving elements of a combined cycle gas turbine (2), namely, bearing assemblies and a rotor of a combined cycle gas turbine (2), and also increases the efficiency of the use of media circulating in the installation, which also increases the reliability of the installation by using the same water, a certain amount of which passes through the combined cycle gas turbine (2) with exhaust gases, that is, in the event of a breakthrough of a certain amount of water or steam from the bearing units (10, 11) into the flowing part of the combined cycle gas turbine (2), this combined cycle turbines (2) or other structural elements of the installation for generating thermal and mechanical energy. Moreover, the second bearing unit (11) of the combined cycle gas turbine (2) is connected to the heat and water recovery unit (4), which is connected to the inlet of the water storage unit (6), which allows water cooled in the unit to be supplied to the bearing units (10, 11) 4) heat and water utilization, thus reducing the heat stress of moving structural elements of the power plant, namely bearing assemblies (10, 11) and the rotor of a combined cycle gas turbine (2), in addition, the use of media circulating in the plant is increased.

Кроме того, система смазки содержит накопитель (8) жидкого диоксида углерода, выход которого соединен с циркуляционным насосом (12) контура диоксида углерода, который выполнен с возможностью подачи жидкого диоксида углерода к первому (13) и второму (14) подшипниковым узлам углекислотного компрессора (3), что позволяет снизить теплонапряженность движущихся элементов углекислотного компрессора (3), а именно подшипниковых узлов и ротора углекислотного компрессора (3), а также повышается использования сред, циркулирующих в установке, что также повышает надежность установки за счет использования сжиженного углекислого газа, некоторое количество которой проходит через углекислотный компрессор (3) с отработанными газами, то есть в случае прорыва некоторого количества диоксида углерода из подшипниковых узлов (13, 14) в проточную часть углекислотного компрессора (3) не произойдет отказа этого компрессора (3) или других элементов конструкции установки выработки тепловой и механической энергии. Причем второй подшипниковый узел (14) углекислотного компрессора (3) соединен с баком-сепаратором (7) таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи в него диоксида углерода. Бак-сепаратор (7) содержит два выхода и выполнен таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи жидкого диоксида углерода через первый выход и насос отвода жидкого диоксида углерода (15) из бака-сепаратора (7) в блок утилизации тепла и диоксида углерода (5), а также выполнен с возможностью подачи газообразного диоксида углерода через второй выход и линию отвода газообразного диоксида углерода (16) в газоотводящую систему установки для выработки механической и тепловой энергии перед углекислотным компрессором (3), при этом обеспечивается подвод к подшипниковым узлам (13, 14) диоксида углерода, охлажденного в блоке (5) утилизации тепла и диоксида углерода, таким образом достигается снижение теплонапряженности движущихся элементов конструкции энергетической установки, а именно подшипниковых узлов (13, 14) и ротора углекислотного компрессора (3), кроме того повышается использования сред, циркулирующих в установке.In addition, the lubrication system contains a liquid carbon dioxide accumulator (8), the outlet of which is connected to a carbon dioxide circuit circulation pump (12), which is configured to supply liquid carbon dioxide to the first (13) and second (14) bearing assemblies of the carbon dioxide compressor ( 3), which reduces the heat stress of the moving elements of the carbon dioxide compressor (3), namely, the bearing assemblies and the rotor of the carbon dioxide compressor (3), and also increases the use of media circulating in the installation, which also increases the reliability of the installation through the use of liquefied carbon dioxide, the amount of which passes through a carbon dioxide compressor (3) with exhaust gases, that is, in the event of a breakthrough of a certain amount of carbon dioxide from the bearing units (13, 14) into the flow part of the carbon dioxide compressor (3), this compressor (3) or other structural elements will not fail thermal and mechanical energy generation plants. Moreover, the second bearing unit (14) of the carbon dioxide compressor (3) is connected to the separator tank (7) in such a way as to enable the supply of carbon dioxide into it. The separator tank (7) contains two exits and is designed so that liquid carbon dioxide can be fed through the first outlet and the liquid carbon dioxide removal pump (15) from the separator tank (7) to the heat and carbon dioxide recovery unit (5) and is also configured to supply carbon dioxide gas through a second outlet and a carbon dioxide gas removal line (16) into the gas exhaust system of the installation to generate mechanical and thermal energy in front of the carbon dioxide compressor (3), while providing access to the bearing assemblies (13, 14 ) carbon dioxide cooled in the heat and carbon dioxide recovery unit (5), thus reducing the heat stress of moving structural elements of the power plant, namely the bearing assemblies (13, 14) and the rotor of the carbon dioxide compressor (3), in addition, the use of media increases circulating in the installation.

Дополнительно, бак-сепаратор (7) может быть выполнен с возможностью подачи газообразного диоксида углерода через второй выход и линию отвода газообразного диоксида углерода (16) в блок (4) утилизации тепла и воды.Additionally, the separator tank (7) can be configured to supply carbon dioxide gas through a second outlet and a carbon dioxide gas removal line (16) to a heat and water recovery unit (4).

Первый подшипниковый узел (10) парогазовой турбины (2) располагается со стороны высокого давления, составляющим по меньшей мере 7,5 МПа, парогазовой смеси, поступающей в парогазовую турбину (2) из камеры сгорания (1), а второй подшипниковый узел (11) парогазовой турбины (2) располагается со стороны низкого давления, составляющим по меньшей мере 0,2-0,9 МПа, парогазовой смеси, что также снижает теплонапряженность движущихся элементов конструкции энергетической установки, за счет того, что часть парогазовой турбины (2), имеющая большую температуру, охлаждается водой, имеющей более низкую температуру, что также повышает надежность установки.The first bearing assembly (10) of the combined cycle gas turbine (2) is located on the high pressure side of at least 7.5 MPa, the combined gas mixture entering the combined cycle gas turbine (2) from the combustion chamber (1), and the second bearing assembly (11) of a combined cycle gas turbine (2) is located on the low pressure side of at least 0.2-0.9 MPa of a combined gas and gas mixture, which also reduces the heat stress of moving structural elements of the power plant, due to the fact that part of the combined cycle gas turbine (2) having high temperature, it is cooled by water having a lower temperature, which also increases the reliability of the installation.

Первый подшипниковый узел (13) углекислотного компрессора (3) расположен на стороне выхода углекислотного компрессора (3), а именно в зоне высокого давления углекислого газа, составляющим по меньшей мере 3,5 МПа, а второй подшипниковый узел (14) углекислотного компрессора (3) расположен на стороне входа углекислотного компрессора (3), а именно в зоне низкого давления углекислого газа, составляющим по меньшей мере 0,2-0,9 МПа, что также снижает теплонапряженность движущихся элементов конструкции энергетической установки, за счет того, что часть углекислотного компрессора (3), имеющая большую температуру, охлаждается диоксидом углерода, имеющим более низкую температуру, что также повышает надежность установки.The first bearing assembly (13) of the carbon dioxide compressor (3) is located on the output side of the carbon dioxide compressor (3), namely in the high pressure zone of carbon dioxide, which is at least 3.5 MPa, and the second bearing assembly (14) of the carbon dioxide compressor (3) ) is located on the inlet side of the carbon dioxide compressor (3), namely in the low pressure zone of carbon dioxide, which is at least 0.2-0.9 MPa, which also reduces the heat stress of the moving structural elements of the power plant, due to the fact that part of the carbon dioxide the compressor (3) having a higher temperature is cooled by carbon dioxide having a lower temperature, which also increases the reliability of the installation.

Система смазки работает следующим образом.The lubrication system operates as follows.

Во время работы устройства выработки тепловой и механической энергии горячие газы из камеры сгорания (1) установки для выработки тепловой и механической энергии направляют на вход в парогазовую турбину (2), от куда они поступают в блок (4) утилизации тепла и воды. В блоке (4), отработанные газы охлаждаются до температуры, необходимой для конденсации воды из отработанных газов и далее сконденсированная вода, направляется в накопитель (6) воды. В свою очередь, отработанные газы из блока (4) утилизации тепла и воды, содержащие в качестве основного составляющего диоксид углерода, направляют на вход в углекислотный компрессор (3), который сжимает газ и подает его в блок (5) утилизации тепла и диоксида углерода, где он охлаждается до температуры, необходимой для конденсации диоксида углерода. После конденсации диоксид углерода из блока (5) утилизации тепла и диоксида углерода поступает в накопитель (8) жидкого диоксида углерода.During operation of the device for generating thermal and mechanical energy, hot gases from the combustion chamber (1) of the installation for generating thermal and mechanical energy are directed to the entrance to the combined-cycle turbine (2), from where they enter the heat and water recovery unit (4). In block (4), the exhaust gases are cooled to the temperature necessary for the condensation of water from the exhaust gases and then the condensed water is sent to the water storage (6). In turn, the exhaust gases from the heat and water recovery unit (4) containing carbon dioxide as the main constituent are sent to the inlet of the carbon dioxide compressor (3), which compresses the gas and supplies it to the heat and carbon dioxide recovery unit (5) where it is cooled to the temperature necessary for the condensation of carbon dioxide. After condensation, carbon dioxide from the heat and carbon dioxide recovery unit (5) enters the liquid carbon dioxide storage (8).

По меньшей мере часть охлажденной воды из накопителя (6) воды циркуляционным насосом (9) водяного контура направляют к первому подшипниковому узлу (10) парогазовой турбины (2), где за счет трения происходит нагрев этой воды, и далее эту воду направляют ко второму подшипниковому узлу (11) парогазовой турбины (2), после которого воду направляют в блок (4) утилизации тепла и воды, что позволяет снизить теплонапряженность движущихся элементов конструкции установки, а именно подшипниковых узлов и ротора парогазовой турбины (2), а также повышается использования сред, циркулирующих в установке, что также повышает надежность установки за счет использования той же воды, некоторое количество которой проходит через парогазовую турбину (2) с отработанными газами, то есть в случае прорыва некоторого количества воды из подшипниковых узлов (10, 11) во внутрь проточной части парогазовой турбины (2) не произойдет отказа этой парогазовой турбины (2) или других элементов конструкции установки выработки тепловой и механической энергии. Кроме того, по меньшей мере часть жидкого диоксида углерода из накопителя (8) жидкого диоксида углерода циркуляционным насосом (12) контура жидкого диоксида углерода направляют к первому подшипниковому узлу (13) углекислотного компрессора (3), где за счет трения происходит нагрев диоксида углерода, и далее этот диоксид углерода направляют ко второму подшипниковому узлу (14) углекислотного компрессора (3), в котором за счет трения диоксид углерода также нагревается, по меньшей мере частично переходя в газообразное состояние, что позволяет снизить теплонапряженность движущихся элементов конструкции установки, а именно подшипниковых узлов и ротора углекислотного компрессора (3), а также повышается использования сред, циркулирующих в установке, что также повышает надежность установки за счет использования сжиженного углекислого газа, некоторое количество которой проходит через углекислотный компрессор (3) с отработанными газами, то есть в случае прорыва некоторого количества диоксида углерода из подшипниковых узлов (13, 14) в проточную часть углекислотного компрессора (3) не произойдет отказа этого компрессора (3) или других элементов конструкции установки выработки тепловой и механической энергии. При этом подача жидкого диоксида углерода к подшипниковым узлам (13, 14) углекислотного компрессора (3) регулируется таким образом, чтобы обеспечивалось поддержание необходимого температурного режима подшипниковых узлов (13, 14) без чрезмерного перехода диоксида углерода из жидкого состояния в газообразное. После второго подшипникового узла (14) углекислотного компрессора (3) диоксид углерода направляют в бак-сепаратор (7), где диоксид углерода разделяют на жидкий и газообразный, при этом жидкий диоксид углерода из бака-сепаратора (7) насосом (15) отвода жидкого диоксида углерода направляют в блок (5) утилизации тепла и диоксида углерода, а газообразный диоксид углерода из бака-сепаратора (7) направляют по линии (16) отвода газообразного диоксида углерода в газоотводящую систему установки для выработки тепловой и механической энергии перед углекислотным компрессором (3), например, в блок (4) утилизации тепла и воды, при этом обеспечивается подвод к подшипниковым узлам (13, 14) диоксида углерода, охлажденного в блоке (5) утилизации тепла и диоксида углерода, таким образом достигается снижение теплонапряженности движущихся элементов конструкции энергетической установки, а именно подшипниковых узлов (13, 14) и ротора углекислотного компрессора (3), кроме того повышается использования сред, циркулирующих в установке, а кроме того, за счет разделения диоксида углерода на жидкий и газообразный и подача газообразного перед углекислотным компрессором (3), а жидкого в блок (5) утилизации тепла и диоксида углерода, позволяет также уменьшить затраты энергии на возвращение диоксида углерода в цикл установки выработки тепловой и механической энергии.At least a portion of the chilled water from the water accumulator (6) by the water circulation pump (9) is directed to the first bearing assembly (10) of the combined cycle gas turbine (2), where this water is heated by friction, and then this water is sent to the second bearing the unit (11) of the combined cycle gas turbine (2), after which the water is sent to the heat and water recovery unit (4), which reduces the heat stress of the moving structural elements of the installation, namely the bearing assemblies and the rotor of the combined cycle gas turbine (2), and also increases the use of media circulating in the installation, which also increases the reliability of the installation by using the same water, a certain amount of which passes through a combined-cycle turbine (2) with exhaust gases, that is, in the case of a breakthrough of a certain amount of water from the bearing units (10, 11) into the flowing part of a combined cycle gas turbine (2) there will be no failure of this combined cycle gas turbine (2) or other structural elements of the generating unit t heat and mechanical energy. In addition, at least a portion of the liquid carbon dioxide from the liquid carbon dioxide storage (8) by the circulation pump (12) of the liquid carbon dioxide circuit is directed to the first bearing assembly (13) of the carbon dioxide compressor (3), where the carbon dioxide is heated by friction, further, this carbon dioxide is directed to the second bearing assembly (14) of the carbon dioxide compressor (3), in which carbon dioxide is also heated by friction, at least partially turning into a gaseous state, which reduces the heat stress of the moving structural elements of the installation, namely, bearing units and rotor of a carbon dioxide compressor (3), and also increases the use of media circulating in the installation, which also increases the reliability of the installation through the use of liquefied carbon dioxide, a certain amount of which passes through a carbon dioxide compressor (3) with exhaust gases, that is, in case of a breakthrough some carbon dioxide An ode from the bearing assemblies (13, 14) to the flow part of the carbon dioxide compressor (3) will not cause failure of this compressor (3) or other structural elements of the thermal and mechanical energy generation plant. In this case, the supply of liquid carbon dioxide to the bearing assemblies (13, 14) of the carbon dioxide compressor (3) is controlled in such a way that the required temperature conditions of the bearing assemblies (13, 14) are maintained without an excessive transition of carbon dioxide from a liquid to a gaseous state. After the second bearing unit (14) of the carbon dioxide compressor (3), carbon dioxide is sent to the separator tank (7), where the carbon dioxide is separated into liquid and gaseous, while liquid carbon dioxide from the separator tank (7) is pumped to the liquid carbon dioxide is sent to the heat and carbon dioxide recovery unit (5), and gaseous carbon dioxide from the separator tank (7) is sent along the line (16) to remove carbon dioxide gas to the exhaust system of the installation to generate thermal and mechanical energy in front of the carbon dioxide compressor (3 ), for example, to the heat and water recovery unit (4), this ensures that carbon dioxide cooled in the heat and carbon dioxide recovery unit (5) is supplied to the bearing units (13, 14), thus reducing the heat stress of moving structural elements of the energy installation, namely bearing assemblies (13, 14) and the rotor of a carbon dioxide compressor (3), in addition, the use of media increases circulating in the installation, and in addition, due to the separation of carbon dioxide into liquid and gaseous and the supply of gaseous in front of the carbon dioxide compressor (3), and liquid in the heat and carbon dioxide recovery unit (5), it also reduces the energy consumption for returning carbon dioxide to installation cycle for the production of thermal and mechanical energy.

Claims (6)

1. Система смазки подшипников установки для выработки тепловой и механической энергии, содержащая накопитель (6) воды, выход которого соединен с входом циркуляционного насоса (9) водяного контура, который выполнен с возможностью подачи воды к первому (10) и второму (11) подшипниковым узлам парогазовой турбины (2), причем второй подшипниковый узел (11) парогазовой турбины (2) соединен с блоком (4) утилизации тепла и воды, который соединен со входом накопителя (6) воды, кроме того, система смазки содержит накопитель (8) жидкого диоксида углерода, выход которого соединен с циркуляционным насосом (12) контура диоксида углерода, который выполнен с возможностью подачи жидкого диоксида углерода к первому (13) и второму (14) подшипниковым узлам углекислотного компрессора (3), причем второй подшипниковый узел (14) углекислотного компрессора (3) соединен с баком-сепаратором (7) таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи в него диоксида углерода, а бак-сепаратор (7) содержит два выхода и выполнен таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи жидкого диоксида углерода через первый выход и насос (15) отвода жидкого диоксида углерода из бака-сепаратора (7) в блок (5) утилизации тепла и диоксида углерода, а также выполнен с возможностью подачи газообразного диоксида углерода через второй выход и линию отвода газообразного диоксида углерода (16) в газоотводящую систему установки для выработки тепловой и механической энергии перед углекислотным компрессором (3), причем каждый подшипниковый узел содержит по меньшей мере один подшипник.1. The lubrication system of the bearings of the installation for generating thermal and mechanical energy, containing a water storage (6), the output of which is connected to the inlet of the circulation pump (9) of the water circuit, which is configured to supply water to the first (10) and second (11) bearing units of a combined cycle gas turbine (2), the second bearing assembly (11) of a combined cycle gas turbine (2) connected to a heat and water recovery unit (4), which is connected to the input of the water storage unit (6), in addition, the lubrication system contains a storage unit (8) liquid carbon dioxide, the output of which is connected to the circulation pump (12) of the carbon dioxide circuit, which is configured to supply liquid carbon dioxide to the first (13) and second (14) bearing units of the carbon dioxide compressor (3), the second bearing unit (14) the carbon dioxide compressor (3) is connected to the separator tank (7) in such a way as to allow the supply of carbon dioxide, and the separator tank (7) contains two outputs and made in such a way as to provide the possibility of supplying liquid carbon dioxide through the first outlet and pump (15) for discharging liquid carbon dioxide from the separator tank (7) to the heat and carbon dioxide recovery unit (5), and also configured to supply carbon dioxide gas through the second outlet and the outlet line of gaseous carbon dioxide (16) into the exhaust system of the installation to generate thermal and mechanical energy in front of the carbon dioxide compressor (3), each bearing assembly comprising at least one bearing. 2. Система смазки по п. 1, отличающаяся тем, что бак-сепаратор (7) выполнен с возможностью подачи газообразного диоксида углерода через второй выход и линию отвода газообразного диоксида углерода (16) в блок (4) утилизации тепла и воды.2. A lubrication system according to claim 1, characterized in that the separator tank (7) is configured to supply carbon dioxide gas through a second outlet and a carbon dioxide gas removal line (16) to the heat and water recovery unit (4). 3. Система смазки по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что первый подшипниковый узел (10) парогазовой турбины (2) располагается со стороны высокого давления парогазовой смеси, поступающей в парогазовую турбину (2) из камеры сгорания (1), а второй подшипниковый узел (11) парогазовой турбины (2) располагается со стороны низкого давления парогазовой смеси.3. The lubrication system according to claim 1 or 2, characterized in that the first bearing assembly (10) of the combined cycle gas turbine (2) is located on the high pressure side of the combined gas mixture entering the combined cycle gas turbine (2) from the combustion chamber (1), and the second the bearing assembly (11) of the combined cycle gas turbine (2) is located on the low pressure side of the combined cycle gas mixture. 4. Система смазки по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первый подшипниковый узел (13) углекислотного компрессора (3) расположен на стороне выхода углекислотного компрессора (3), а второй подшипниковый узел (14) углекислотного компрессора (3) расположен на стороне входа углекислотного компрессора (3).4. Lubrication system according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the first bearing assembly (13) of the carbon dioxide compressor (3) is located on the output side of the carbon dioxide compressor (3), and the second bearing assembly (14) of the carbon dioxide compressor (3) is located on the side carbon dioxide compressor inlet (3). 5. Способ смазки подшипников установки для выработки тепловой и механической энергии, включающий систему смазки подшипников по любому из предыдущих пунктов, по которому по меньшей мере часть воды из накопителя (6) воды циркуляционным насосом (9) водяного контура направляют к первому подшипниковому узлу (10) парогазовой турбины (2) и далее направляют ко второму подшипниковому узлу (11) парогазовой турбины (2), после которого воду направляют в блок (4) утилизации тепла и воды, кроме того, по меньшей мере часть жидкого диоксида углерода из накопителя (8) жидкого диоксида углерода циркуляционным насосом (12) контура жидкого диоксида углерода направляют к первому подшипниковому узлу (13) углекислотного компрессора (3) и далее направляют ко второму подшипниковому узлу (14) углекислотного компрессора (3), после которого диоксид углерода направляют в бак-сепаратор (7), где диоксид углерода разделяют на жидкий и газообразный, при этом жидкий диоксид углерода из бака-сепаратора (7) насосом (15) отвода жидкого диоксида углерода направляют в блок (5) утилизации тепла и диоксида углерода, а газообразный диоксид углерода из бака-сепаратора (7) направляют по линии (16) отвода газообразного диоксида углерода в газоотводящую систему установки для выработки тепловой и механической энергии перед углекислотным компрессором (3).5. A method of lubricating the bearings of a plant for generating thermal and mechanical energy, comprising a bearing lubrication system according to any one of the preceding paragraphs, wherein at least a portion of the water from the water store (6) is circulated by a water pump (9) to the first bearing assembly (10) ) of a combined cycle gas turbine (2) and then sent to a second bearing assembly (11) of a combined cycle gas turbine (2), after which the water is sent to the heat and water recovery unit (4), in addition, at least a portion of the liquid carbon dioxide from the storage tank (8 ) liquid carbon dioxide by the circulation pump (12) of the liquid carbon dioxide circuit is sent to the first bearing unit (13) of the carbon dioxide compressor (3) and then sent to the second bearing unit (14) of the carbon dioxide compressor (3), after which the carbon dioxide is sent to the tank a separator (7), where carbon dioxide is separated into liquid and gaseous, while liquid carbon dioxide from the separator tank (7) by a pump (15) liquid carbon dioxide removal is sent to the heat and carbon dioxide recovery unit (5), and carbon dioxide gas from the separator tank (7) is sent along the carbon dioxide gas removal line (16) to the gas exhaust system of the installation to generate thermal and mechanical energy in front of the carbon dioxide compressor (3). 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что газообразный диоксид углерода из бака-сепаратора (7) направляют по линии (16) отвода газообразного диоксида углерода в блок (4) утилизации тепла и воды.6. The method according to p. 5, characterized in that the gaseous carbon dioxide from the separator tank (7) is sent along the line (16) of the removal of gaseous carbon dioxide in the block (4) of heat and water recovery.
RU2019129640A 2019-09-20 2019-09-20 Lubrication system and method of lubricating bearings of a plant for generating heat and mechanical energy RU2723283C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019129640A RU2723283C1 (en) 2019-09-20 2019-09-20 Lubrication system and method of lubricating bearings of a plant for generating heat and mechanical energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019129640A RU2723283C1 (en) 2019-09-20 2019-09-20 Lubrication system and method of lubricating bearings of a plant for generating heat and mechanical energy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723283C1 true RU2723283C1 (en) 2020-06-09

Family

ID=71067703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019129640A RU2723283C1 (en) 2019-09-20 2019-09-20 Lubrication system and method of lubricating bearings of a plant for generating heat and mechanical energy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723283C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4511016A (en) * 1982-11-16 1985-04-16 Mtu Motoren-Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh Lubricating system for gas turbine engines
US7730713B2 (en) * 2003-07-24 2010-06-08 Hitachi, Ltd. Gas turbine power plant
RU2498096C2 (en) * 2008-09-22 2013-11-10 Снекма Method and system of gas-turbine engine lubrication
RU2619519C1 (en) * 2015-12-28 2017-05-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Lubrication system of gas turbine engine rotor support bearings
RU2651918C1 (en) * 2017-06-16 2018-04-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Method and plant for mechanical and thermal energy generation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4511016A (en) * 1982-11-16 1985-04-16 Mtu Motoren-Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh Lubricating system for gas turbine engines
US7730713B2 (en) * 2003-07-24 2010-06-08 Hitachi, Ltd. Gas turbine power plant
RU2498096C2 (en) * 2008-09-22 2013-11-10 Снекма Method and system of gas-turbine engine lubrication
RU2619519C1 (en) * 2015-12-28 2017-05-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Lubrication system of gas turbine engine rotor support bearings
RU2651918C1 (en) * 2017-06-16 2018-04-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Method and plant for mechanical and thermal energy generation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4676284B2 (en) Waste heat recovery equipment for steam turbine plant
RU2719413C2 (en) Systems with closed regenerative thermodynamic cycle of electric power generation and methods of their operation
US8572970B2 (en) Method and apparatus for starting a refrigerant system without preheating the oil
KR101947877B1 (en) Supercritical CO2 generation system for parallel recuperative type
US20180347459A1 (en) Compressed air energy storage and power generation device
US9879885B2 (en) Cooling water supply system and binary cycle power plant including same
US11300010B2 (en) Cooling equipment, combined cycle plant comprising same, and cooling method
CN108894834B (en) Automatic monitoring expander oil supply and return system
RU2698865C1 (en) Control method and apparatus for generating mechanical and thermal energy
CN103089356A (en) Flash evaporation-double work medium combined power generation device
KR20190010038A (en) Hybrid power generating system
CN102575531A (en) Method and system for generating high pressure steam
JP2004346824A (en) Power generating device and power generating method
RU2723283C1 (en) Lubrication system and method of lubricating bearings of a plant for generating heat and mechanical energy
JP6124003B2 (en) Hot spring thermal power generation system
JP2012127231A (en) Rankine cycle system and power generation system
JP2004036535A (en) Power plant main machine exhaust heat recovery system
RU2651918C1 (en) Method and plant for mechanical and thermal energy generation
US9540961B2 (en) Heat sources for thermal cycles
US20160305280A1 (en) Steam power plant with a liquid-cooled generator
RU2443871C2 (en) Peak hydrogen steam turbine plant
CN103195517B (en) Liquid medium steam non-condensing cycle generating system
KR102216364B1 (en) Preservation method
JP2012057520A (en) Cooling device for lubricating oil
KR20150105958A (en) Method for controlling a thermal power plant using regulator valves