RU2727274C1 - Когенерационная газотурбинная энергетическая установка - Google Patents
Когенерационная газотурбинная энергетическая установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2727274C1 RU2727274C1 RU2019145381A RU2019145381A RU2727274C1 RU 2727274 C1 RU2727274 C1 RU 2727274C1 RU 2019145381 A RU2019145381 A RU 2019145381A RU 2019145381 A RU2019145381 A RU 2019145381A RU 2727274 C1 RU2727274 C1 RU 2727274C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- inlet
- gas turbine
- combustion chamber
- heat exchanger
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 208000035051 Malignant migrating focal seizures of infancy Diseases 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 208000012054 malignant migrating partial seizures of infancy Diseases 0.000 description 1
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
- F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
- F01K17/02—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for heating purposes, e.g. industrial, domestic
-
- 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
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
-
- 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
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
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 области теплоэнергетики, может быть использовано при разработке отопительных газотурбинных энергетических установок для теплоцентрали (ГТУ-ТЭЦ) и направлено на повышение тепловой экономичности при совместном прохождении графиков тепловой и электрической нагрузок. Когенерационная газотурбинная энергетическая установка содержит компрессор 1, камеру сгорания 2, газовую турбину высокого давления 3, газовую турбину низкого давления 4, электрогенератор 5, теплообменное устройство 6, содержащее горячий контур теплоносителя 7 и холодный контур теплоносителя 8, дополнительную камеру сгорания 9, сетевой насос 10, газоводяной теплообменник 11, содержащий собственные горячий контур теплоносителя 12 и холодный контур теплоносителя 13. Выход компрессора 1 соединен с первым входом камеры сгорания 2, второй вход которой выполнен с возможностью подачи природного газа. Выход камеры сгорания 2 соединен с входом газовой турбины высокого давления 3, выход которой соединен с входом горячего контура теплоносителя 7 теплообменного устройства 6. Выход горячего контура теплоносителя 7 теплообменного устройства 6 соединен с первым входом дополнительной камеры сгорания 9, второй вход которой выполнен с возможностью подачи природного газа. Выход дополнительной камеры сгорания 9 соединен с входом газовой турбины низкого давления 4. Выход газовой турбины низкого давления 4 соединен с входом горячего контура теплоносителя 12 газоводяного теплообменника 11. Сетевой насос 10 подключен к входу холодного контура теплоносителя 8 теплообменного устройства 6. Выход холодного контура теплоносителя 8 теплообменного устройства 6 соединен с входом холодного контура теплоносителя 13 газоводяного теплообменника 11. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при разработке отопительных газотурбинных энергетических установок для теплоцентрали (ГТУ-ТЭЦ).
Известна когенерационная газотурбинная энергетическая установка (Патент РФ №160537, МПК F02C 6/18, опубл. 20.03.2016), содержащая компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, котел - утилизатор, имеющие между собой газовую связь, электрогенератор, подключенный к компрессору, промежуточный теплообменник, насос теплообменника, сетевой насос, пиковый водогрейный котел. Котел - утилизатор выполнен в виде двух газоводяных теплообменников.
Недостатком настоящего технического решения является низкая выработка электроэнергии на тепловом потреблении при прохождении годовых графиков тепловой и электрической нагрузок.
Известна когенерационная газотурбинная энергетическая установка (Патент РФ №2528214, МПК F02C 6/18, опубл. 10.09.2014), содержащая компрессор низкого давления, компрессор высокого давления, камеру сгорания, газовую турбину высокого давления, газовую турбину низкого давления, два электрических генератора, теплофикационное устройство, теплообменное устройство.
Недостатком данного технического решения является низкая выработка электроэнергии на тепловом потреблении при прохождении годовых графиков тепловой и электрической нагрузок.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является когенерационная газотурбинная энергетическая установка, описанная в учебном пособии «Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций» (С.В. Цанев, В.Д. Буров, А.Н. Ремезов, Москва: «Издательство МЭИ», 2002, с. 433, рис. 10.2., в), которая содержит компрессор, камеру сгорания, газовую турбину высокого давления, газоводяной теплообменник, имеющие между собой газовую связь, камеру дожигания топлива, газовый шибер, электрогенератор, подсоединенный к компрессору, сетевой насос.
Недостатком данного технического решения является низкая выработка электроэнергии на тепловом потреблении при прохождении годовых графиков тепловой и электрической нагрузок.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении выработки электроэнергии на тепловом потреблении при прохождении годовых графиков тепловой и электрической нагрузок.
Технический результат заключается в повышении тепловой экономичности при совместном прохождении графиков тепловой и электрической нагрузок.
Это достигается тем, что предлагаемая когенерационная газотурбинная энергетическая установка, содержащая компрессор, камеру сгорания, газовую турбину высокого давления, соединенные последовательно, газоводяной теплообменник, электрогенератор, механически соединенный с компрессором, сетевой насос, снабжена последовательно соединенными теплообменным устройством, содержащим взаимодействующие между собой посредством теплообмена горячий и холодный контуры теплоносителей, дополнительной камерой сгорания, газовой турбиной низкого давления, причем вход горячего контура теплоносителя теплообменного устройства, рабочим телом которого являются частично отработавшие продукты сгорания, подсоединен к выходу из газовой турбины высокого давления, а его выход присоединен к первому входу дополнительной камеры сгорания, второй вход которой выполнен с возможностью подачи природного газа, выход дополнительной камеры сгорания соединен с входом газовой турбины низкого давления, а ее выход соединен с входом горячего контура теплоносителя газоводяного теплообменника, вход холодного контура теплоносителя теплообменного устройства подсоединен к выходу сетевого насоса, а выход холодного контура теплоносителя теплообменного устройства присоединен к входу холодного контура теплоносителя газоводяного теплообменника, рабочим телом которого является вода, теплообменное устройство выполнено регулируемым.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная тепловая схема когенерационной газотурбинной энергетической установки, на фиг. 2. показаны графические зависимости расхода топлива на когенерационную газотурбинную энергетическую установку от температуры наружного воздуха для прототипа и предлагаемого изобретения.
Когенерационная газотурбинная энергетическая установка содержит компрессор 1, камеру сгорания 2, газовую турбину высокого давления 3, газовую турбину низкого давления 4, электрогенератор 5, теплообменное устройство 6, содержащее горячий контур теплоносителя 7 и холодный контур теплоносителя 8, дополнительную камеру сгорания 9, сетевой насос 10, газоводяной теплообменник 11, содержащий собственные горячий контур теплоносителя 12 и холодный контур теплоносителя 13. При этом газовая турбина высокого давления 3 и газовая турбина низкого давления 4 расположены на одном валу с компрессором 1, который механически соединен с электрогенератором 5.
Вход компрессора 1 выполнен с возможностью подачи атмосферного воздуха, а его выход соединен с первым входом камеры сгорания 2, второй вход которой выполнен с возможностью подачи природного газа. Выход камеры сгорания 2 соединен с входом газовой турбины высокого давления 3, выход которой соединен с входом горячего контура теплоносителя 7 теплообменного устройства 6, рабочим телом которого являются частично отработавшие продукты сгорания. Выход горячего контура теплоносителя 7 теплообменного устройства 6 соединен с первым входом дополнительной камеры сгорания 9, второй вход которой выполнен с возможностью подачи природного газа. Выход дополнительной камеры сгорания 9 соединен с входом газовой турбины низкого давления 4. Выход газовой турбины низкого давления 4 соединен с входом горячего контура теплоносителя 12 газоводяного теплообменника 11, выход которого выполнен с возможностью выброса уходящих газов в атмосферу. Сетевой насос 10 подключен к входу холодного контура теплоносителя 8 теплообменного устройства 6, рабочим телом которого является вода. Выход холодного контура теплоносителя 8 теплообменного устройства 6 соединен с входом холодного контура теплоносителя 13 газоводяного теплообменника 11, выход которого выполнен с возможностью передачи тепла потребителю. Теплообменное устройство 6 выполнено с регулируемым теплосъемом.
Когенерационная газотурбинная энергетическая установка работает следующим образом.
На вход компрессора 1 подают атмосферный воздух, который после сжатия с выхода компрессора 1 направляют на первый вход камеры сгорания 2, на второй вход которой подают природный газ. После сгорания горячей смеси и выработки полезной работы в газовой турбине высокого давления 3 горячие газообразные продукты сгорания направляют на вход горячего контура теплоносителя 7 теплообменного устройства 6, где они передают теплоту сетевой воде, поступающей на вход холодного контура теплоносителя 8 теплообменного устройства 6 с помощью сетевого насоса 10. С выхода горячего контура теплоносителя 7 теплообменного устройства 6 газообразные продукты сгорания подают на первый вход дополнительной камеры сгорания 9, в которую на второй вход подают природный газ. После сгорания горячей смеси и выработки полезной работы в газовой турбине низкого давления 4 горячие газообразные продукты сгорания направляют на вход горячего контура теплоносителя 12 газоводяного теплообменника 11. За счет того, что когенерационная газотурбинная энергетическая установка снабжена теплообменным устройством 6, дополнительной камерой сгорания 9 и газовой турбиной низкого давления 4, имеется возможность перераспределения расходов топлива между камерами сгорания, что обеспечивает возможность регулирования тепловой нагрузки теплообменного устройства 6 и газоводяного теплообменника 11, а также регулирования электрической нагрузки газовой турбины высокого давления 3 и газовой турбины низкого давления 4. В газоводяном теплообменнике 11 продукты сгорания передают теплоту сетевой воде, поступающей на вход холодного контура теплоносителя 13 газоводяного устройства 11 с выхода холодного контура теплоносителя 8 теплообменного устройства 6. С выхода горячего контура теплоносителя 12 газоводяного теплообменника 11 газообразные продукты выбрасывают в атмосферу в виде уходящих газов. Сетевую воду с выхода холодного контура теплоносителя 13 газоводяного теплообменника 11 направляют к потребителю. Электрогенератор 5 используют для выработки полезной нагрузки, а также электрической энергии для питания компрессора 1.
Результаты расчетов прохождения годовых графиков тепловой и электрической нагрузок когенерационной газотурбинной энергетической установки показали, что абсолютный расход топлива на установку в отопительный период снизился на 5-10% по сравнению с прототипом (ГТУ с пиковым водогрейным котлом) при одинаковых параметрах на входе в ГТУ, что отражено на графической зависимости расхода топлива на когенерационную газотурбинную энергетическую установку от температуры наружного воздуха, которая представлена на фигуре 2, где линия 1 отражает зависимость для прототипа, а линия 2 - зависимость для заявляемой когенерационной газотурбинной энергетической установки.
Использование изобретения позволяет повысить выработку электроэнергии на тепловом потреблении при прохождении годовых графиков тепловой и электрической нагрузки и обеспечить регулирование тепловой и электрической нагрузки.
Claims (2)
1. Когенерационная газотурбинная энергетическая установка, содержащая компрессор, камеру сгорания, газовую турбину высокого давления, соединенные последовательно, газоводяной теплообменник, электрогенератор, механически соединенный с компрессором, сетевой насос, отличающаяся тем, что она снабжена последовательно соединенными теплообменным устройством, дополнительной камерой сгорания и газовой турбиной низкого давления, при этом теплообменное устройство содержит горячий и холодный контуры теплоносителей, причем вход горячего контура теплоносителя теплообменного устройства подсоединен к выходу газовой турбины высокого давления, а его выход присоединен к первому входу дополнительной камеры сгорания, второй вход дополнительной камеры сгорания выполнен с возможностью подачи природного газа, выход дополнительной камеры сгорания соединен с входом газовой турбины низкого давления, выход которой соединен с входом горячего контура теплоносителя газоводяного теплообменника, причем вход холодного контура теплоносителя теплообменного устройства соединен с выходом сетевого насоса, а выход холодного контура теплоносителя теплообменного устройства присоединен к входу холодного контура теплоносителя газоводяного теплообменника.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что теплообменное устройство выполнено с регулируемым теплосъемом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019145381A RU2727274C1 (ru) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019145381A RU2727274C1 (ru) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2727274C1 true RU2727274C1 (ru) | 2020-07-21 |
Family
ID=71741081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019145381A RU2727274C1 (ru) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2727274C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747704C1 (ru) * | 2020-10-02 | 2021-05-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2528214C2 (ru) * | 2012-11-23 | 2014-09-10 | Автономная некоммерческая организация "Инжиниринговый центр энергетического машиностроения" | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка |
| RU160537U1 (ru) * | 2015-10-30 | 2016-03-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка |
-
2019
- 2019-12-31 RU RU2019145381A patent/RU2727274C1/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2528214C2 (ru) * | 2012-11-23 | 2014-09-10 | Автономная некоммерческая организация "Инжиниринговый центр энергетического машиностроения" | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка |
| RU160537U1 (ru) * | 2015-10-30 | 2016-03-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Цанев С.В., Буров В.Д., Ремезов А.Н. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций: Учебное пособие для вузов / Под ред. С.В. Цанева. - М.: Издательство МЭИ, 2002, стр. 433, рис. 10.2. в). * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747704C1 (ru) * | 2020-10-02 | 2021-05-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8881528B2 (en) | System for the generation of mechanical and/or electrical energy | |
| RU2650232C1 (ru) | Теплофикационная парогазовая установка | |
| RU2549743C1 (ru) | Теплофикационная газотурбинная установка | |
| RU2727274C1 (ru) | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка | |
| RU2747704C1 (ru) | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка | |
| RU2006129783A (ru) | Способ повышения кпд и мощности двухконтурной атомной станции и устройство для его осуществления (варианты) | |
| RU2749081C1 (ru) | Кислородно-топливная энергоустановка | |
| RU2648478C2 (ru) | Способ работы маневренной регенеративной парогазовой теплоэлектроцентрали и устройство для его осуществления | |
| US20140069078A1 (en) | Combined Cycle System with a Water Turbine | |
| Ostapenko et al. | Energy efficiency of steam compressor heat pumps with electric and cogeneration drive | |
| RU2528214C2 (ru) | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка | |
| RU121863U1 (ru) | Парогазовая установка | |
| WO2015187064A2 (ru) | Всережимная парогазовая установка | |
| RU2675427C1 (ru) | Комбинированная утилизационная энергетическая газотурбинная установка компрессорной станции магистрального газопровода | |
| RU87503U1 (ru) | Парогазовая электрическая станция (варианты) | |
| RU2377428C1 (ru) | Комбинированная газотурбинная установка (варианты) | |
| Kudinov et al. | Development of technologies to increase efficiency and reliability of combined cycle power plant with double-pressure heat recovery steam generator | |
| RU160537U1 (ru) | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка | |
| RU2773580C1 (ru) | Теплофикационная парогазовая энергетическая установка с аккумулированием энергии | |
| RU149975U1 (ru) | Всережимная парогазовая установка | |
| RU2700320C2 (ru) | Теплофикационная парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора | |
| RU2466285C2 (ru) | Парогенерирующая установка | |
| RU2139430C1 (ru) | Парогазовая энергетическая установка | |
| RU138055U1 (ru) | Маневренная парогазовая установка с многофункциональными парораспределительными узлами | |
| RU197736U1 (ru) | Газотурбинная установка |