RU2759793C1 - Installation for producing thermal and mechanical energy and method for its operation - Google Patents

Installation for producing thermal and mechanical energy and method for its operation Download PDF

Info

Publication number
RU2759793C1
RU2759793C1 RU2021104987A RU2021104987A RU2759793C1 RU 2759793 C1 RU2759793 C1 RU 2759793C1 RU 2021104987 A RU2021104987 A RU 2021104987A RU 2021104987 A RU2021104987 A RU 2021104987A RU 2759793 C1 RU2759793 C1 RU 2759793C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon dioxide
heat exchanger
water
combustion chamber
lng
Prior art date
Application number
RU2021104987A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Александрович Борисов
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 RU2021104987A priority Critical patent/RU2759793C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2759793C1 publication Critical patent/RU2759793C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D5/00Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • 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
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28BSTEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B5/00Condensers employing a combination of the methods covered by main groups F28B1/00 and F28B3/00; Other condensers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of heat power engineering. The installation for generating thermal and mechanical energy includes a combustion chamber (7) connected to a steam-gas turbine (12), a carbon dioxide liquefaction device (20) connected to a refrigeration unit (22), an oxygen source (21), a liquefied natural gas (LNG), contact heat exchangers (15, 19) of low and high pressure, connected to the compressor (18). The LNG supply line is connected to the primary zone of the combustion chamber (7) and includes an LNG pump (1), a heat exchanger (5) for LNG cold located in the device (20), and a heat exchanger (6) for heating LNG. The oxygen supply line is connected to the primary zone of the combustion chamber (7) and includes an oxygen pump (2), an oxygen cold heat exchanger (8) located in the device (20), and a heat exchanger (9) for heating oxygen. Heat exchangers (6, 9) are made with the possibility of cooling the water entering the low-pressure contact heat exchanger (15). The carbon dioxide supply line is connected to the primary and secondary zones of the combustion chamber (7) and includes a pump (3), a heater (10) configured to cool water entering at least one contact heat exchanger (15 and / or 19), and recuperative exhaust gas cooler (11). The water supply line to the combustion chamber (7) is connected to the primary and secondary zones of the combustion chamber (7) and includes a pump (4) connected to a low-pressure contact heat exchanger (15) and a recuperative exhaust gas cooler (13).
EFFECT: increasing efficiency and reliability of the installation.
9 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к способам и установкам для экологически чистой выработки механической и тепловой энергии.The invention relates to the field of heat power engineering, and in particular to methods and installations for environmentally friendly production of mechanical and thermal energy.

Известен способ и установка для выработки механической и тепловой энергии (патент РФ №2651918, опубл. 24.04.2018), включающий в себя этапы, на которых: (а) горячие газы из камеры сгорания направляют на вход в парогазовую турбину, при этом давление в камере сгорания составляет по меньшей мере 7,5 МПа; (b) отработанные в парогазовой турбине газы при давлении 0,2-0,9 МПа поступают в блок утилизации тепла и воды, где они охлаждаются до температуры, необходимой для отделения воды из отработанных газов (ОГ) путем ее конденсации, далее сконденсированная вода выводится из блока утилизации тепла и воды; (с) ОГ из блока утилизации тепла и воды, содержащие в качестве основного составляющего диоксид углерода, направляются на вход в углекислотный компрессор, который сжимает газ до давления по меньшей мере 3,5 МПа; (d) сжатый ОГ подают в блок утилизации тепла и диоксида углерода, где он охлаждается до температуры, необходимой для конденсации диоксида углерода, далее сконденсированный диоксид углерода выводится из блока утилизации тепла и диоксида углерода; (е) некоторую часть слитой воды из блока утилизации тепла и воды подают на вход водяного насоса-регулятора, который закачивает ее в камеру сгорания; (f) некоторую часть диоксида углерода, сконденсированного в блоке утилизации тепла и диоксида углерода, подают на вход углекислотного насоса-регулятора, который закачивает его в камеру сгорания; (g) в камеру сгорания топливным насосом-регулятором и кислородным насосом-регулятором подаются углеродсодержащее топливо и кислород соответственно под давлением, необходимым для осуществления подачи нужного количества в камеру сгорания.There is a known method and installation for the generation of mechanical and thermal energy (RF patent No. 2651918, publ. 04.24.2018), which includes the stages at which: (a) hot gases from the combustion chamber are directed to the input the combustion chamber is at least 7.5 MPa; (b) the exhaust gases in the steam-gas turbine at a pressure of 0.2-0.9 MPa enter the heat and water recovery unit, where they are cooled to the temperature required to separate water from the exhaust gases (exhaust gas) by condensation, then the condensed water is removed from the heat and water recovery unit; (c) exhaust gas from the heat and water recovery unit, containing carbon dioxide as the main constituent, is directed to the inlet of the carbon dioxide compressor, which compresses the gas to a pressure of at least 3.5 MPa; (d) the compressed exhaust gas is fed to the heat and carbon dioxide recovery unit, where it is cooled to a temperature required for the condensation of carbon dioxide, then the condensed carbon dioxide is removed from the heat and carbon dioxide recovery unit; (f) some of the drained water from the heat and water recovery unit is fed to the inlet of the water pump-regulator, which pumps it into the combustion chamber; (f) some of the carbon dioxide condensed in the heat recovery unit and carbon dioxide is supplied to the inlet of the carbon dioxide regulator pump, which pumps it into the combustion chamber; (g) carbonaceous fuel and oxygen are supplied to the combustion chamber by the fuel pump-regulator and oxygen pump-regulator, respectively, at the pressure necessary to effect the supply of the required amount to the combustion chamber.

Известен способ регулирования и установка для выработки механической и тепловой энергии (патент РФ №2698865, опубл. 30.08.2019), включающий определение электромагнитного момента на якоре генератора, соединенного с парогазовой турбиной; оценку текущего рабочего режима установки для выработки механической и тепловой энергии на основе электромагнитного момента на якоре генератора, при этом при уменьшении электромагнитного момента ниже первого порогового значения, повышают производительность блока сжижения, в котором сжиженное углеродсодержащее топливо поступает в теплоизолированную емкость для хранения сжиженного углеродсодержащего топлива, а дополнительный жидкий кислород поступает в теплоизолированную емкость для хранения сжиженного кислорода, а при увеличении электромагнитного момента на якоре генератора выше второго порогового значения, снижают производительность блока сжижения, и включающий этапы, на которых: (а) горячие газы из камеры сгорания направляют на вход в парогазовую турбину; (b) ОГ из турбины поступают в первый охладитель ОГ; (с) ОГ из первого охладителя подают в первый контактный охладитель, где они охлаждаются до температуры, необходимой для отделения воды из ОГ путем ее конденсации, далее сконденсированная вода выводится из первого контактного охладителя; (d) ОГ из первого контактного охладителя, содержащие в качестве основного составляющего диоксид углерода, направляются на вход в компрессор; (е) сжатые компрессором ОГ подают во второй контактный охладитель, где они охлаждаются; (f) из второго контактного охладителя охлажденные ОГ поступают во второй охладитель, где ОГ охлаждаются до температуры, необходимой для конденсации диоксида углерода, далее сконденсированный диоксид углерода выводится из второго охладителя; (g) некоторая часть выведенной из первого контактного охладителя воды поступает на вход водяного насоса-регулятора, который закачивает ее в камеру сгорания;(h) некоторая часть диоксида углерода, сконденсированного во втором охладителе, поступает на вход углекислотного насоса-регулятора, который закачивает его в камеру сгорания; (i) в камеру сгорания топливным насосом-регулятором и кислородным насосом-регулятором подаются углеродсодержащее топливо и кислород соответственно, под давлением, необходимым для осуществления подачи в камеру сгорания, при этом углеродсодержащее топливо подают из теплоизолированной емкости для накопления углеродсодержащего топлива.A known method of regulation and installation for the generation of mechanical and thermal energy (RF patent No. 2698865, publ. 08/30/2019), including the determination of the electromagnetic moment at the anchor of the generator connected to a steam-gas turbine; assessment of the current operating mode of the installation for the generation of mechanical and thermal energy based on the electromagnetic moment at the generator armature, while when the electromagnetic moment decreases below the first threshold value, the productivity of the liquefaction unit is increased, in which the liquefied carbonaceous fuel enters a thermally insulated tank for storing the liquefied carbonaceous fuel, and additional liquid oxygen enters a thermally insulated container for storing liquefied oxygen, and with an increase in the electromagnetic moment at the generator armature above the second threshold value, the performance of the liquefaction unit is reduced, and including the stages at which: (a) hot gases from the combustion chamber are directed to the inlet to a steam-gas turbine; (b) the exhaust gas from the turbine enters the first exhaust gas cooler; (c) the exhaust gas from the first cooler is fed to the first contact cooler, where they are cooled to a temperature required to separate water from the exhaust gas by condensation, then the condensed water is removed from the first contact cooler; (d) The exhaust gas from the first contact cooler, containing carbon dioxide as the main constituent, is directed to the compressor inlet; (e) the exhaust gases compressed by the compressor are fed to a second contact cooler where they are cooled; (f) from the second contact cooler, cooled exhaust gas flows into the second cooler, where exhaust gas is cooled to a temperature required for condensation of carbon dioxide, then the condensed carbon dioxide is removed from the second cooler; (g) some of the water discharged from the first contact cooler enters the inlet of the water regulator pump, which pumps it into the combustion chamber; (h) some of the carbon dioxide condensed in the second cooler enters the inlet of the carbon dioxide regulator pump, which pumps it into the combustion chamber; (i) carbonaceous fuel and oxygen are supplied to the combustion chamber by the fuel regulator pump and oxygen pump-regulator, respectively, at the pressure necessary to effect the supply to the combustion chamber, while the carbonaceous fuel is supplied from a thermally insulated carbonaceous fuel storage tank.

Известна установка для выработки тепловой и механической энергии и способ ее регулирования, выбранный в качестве наиболее близкого аналога, (патент РФ №2723264, опубл. 09.06.2020),состоящая из камеры сгорания, соединенной с парогазовой турбиной, охладителей отработанных газов, конденсатора диоксида углерода, соединенного с тепловым насосом, компрессора, источника кислорода и источника углеродсодержащего топлива, соединенных с камерой сгорания, при этом установка дополнительно содержит контур утилизации низко потенциальной тепловой энергии, который включает в себя турбодетандер, соединенный с генератором, конденсатор низкокипящего рабочего тела, насос низкокипящего рабочего тела и по меньшей мере три теплообменника-утилизатора, выполненных с возможностью передачи тепла от отработанных газов к низкокипящему рабочему телу, причем температура низкокипящего рабочего тела возрастает в направлении от конденсатора низкокипящего рабочего тела к турбодетандеру, по меньшей мере один теплообменник-утилизатор соединен со вторым охладителем и контактным теплообменником, выполненным с возможностью подачи насосом сконденсированной из отработанных газов воды через по меньшей мере один другой теплообменник-утилизатор в первый охладитель отработанных газов и к потребителю, по меньшей мере один третий теплообменник-утилизатор также выполнен с возможностью передачи тепла низкокипящему рабочему телу контура утилизации от воды, отводящейся насосом из второго контактного теплообменника и поступающей к потребителю и к блоку охлаждения воды, а также установка дополнительно содержит датчикA known installation for generating thermal and mechanical energy and a method for its regulation, selected as the closest analogue, (RF patent No. 2723264, publ. 09.06.2020), consisting of a combustion chamber connected to a steam-gas turbine, exhaust gas coolers, a carbon dioxide condenser connected to a heat pump, a compressor, an oxygen source and a carbonaceous fuel source connected to the combustion chamber, while the installation further comprises a low potential thermal energy utilization circuit, which includes a turbo expander connected to a generator, a condenser of a low-boiling working medium, a pump of a low-boiling working medium body and at least three heat exchangers-utilizer, made with the possibility of transferring heat from exhaust gases to a low-boiling working fluid, and the temperature of the low-boiling working fluid increases in the direction from the condenser of the low-boiling working fluid to the turbo-expander, at least one heat exchanger - the heat exchanger is connected to the second cooler and the contact heat exchanger, made with the possibility of pumping water condensed from the exhaust gases through at least one other heat exchanger-recovery into the first cooler of exhaust gases and to the consumer, at least one third heat exchanger-recovery is also made with the possibility heat transfer to the low-boiling working medium of the utilization circuit from the water removed by the pump from the second contact heat exchanger and supplied to the consumer and to the water cooling unit, and the installation additionally contains a sensor

К недостаткам представленных аналогов можно отнести относительно низкую эффективность парогазовой установки за счет менее эффективной рекуперации энергии, а также низкую надежность установок за счет работы их при большом давленииThe disadvantages of the presented analogs include the relatively low efficiency of the combined cycle plant due to less efficient energy recovery, as well as the low reliability of the plants due to their operation at high pressure.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение указанных недостатков.The problem to be solved by the invention is to eliminate these disadvantages.

Технический результат заключается в повышении рекуперации и как следствие КПД, а также надежности установки.The technical result consists in increasing the recuperation and, as a consequence, the efficiency, as well as the reliability of the installation.

Технический результат достигается установкой для выработки тепловой и механической энергии, состоящей из камеры сгорания (7), соединенной с парогазовой турбиной (12), линий подачи диоксида углерода и воды в камеру сгорания (7), рекуперативных охладителей (11, 13), устройства (20) ожижения диоксида углерода, соединенного с холодильной установкой (22), компрессора (18), источника (21) кислорода и источника сжиженного природного газа (СПГ), соединенных линиями подачи кислорода и СПГ с камерой сгорания (7), контактных теплообменников (15, 19) низкого и высокого давления, соединенных с компрессором (18), при этом камера сгорания (7) включает в себя первичную и вторичную зоны, при этом линия подачи СПГ соединена с первичной зоной камеры сгорания (7) и включает насос (1) СПГ, теплообменник-утилизатор (5) холода СПГ, расположенный в устройстве (20) ожижения диоксида углерода, и теплообменник для подогрева (6) СПГ, причем линия подачи кислорода также соединена с первичной зоной камеры сгорания (7) и включает кислородный насос (2), теплообменник-утилизатор (8) холода кислорода, расположенный в устройстве (20) ожижения диоксида углерода, и теплообменник для подогрева (9) кислорода, теплообменники для подогрева (6, 9) СПГ и кислорода выполнены с возможностью охлаждения воды, поступающей в контактный теплообменник (15) низкого давления, а линия подачи диоксида углерода соединена с первичной и вторичной зонами камеры сгорания (7) и включает насос (3) диоксида углерода, подогреватель (10) диоксида углерода и рекуперативный охладитель (11) отработанных газов, при этом подогреватель (10) диоксида углерода выполнен с возможностью охлаждения воды поступающей в по меньшей мере один контактный теплообменник (15 и/или 19), также линия подачи воды в камеру сгорания (7) соединена с первичной и вторичной зонами камеры сгорания (7) и включает насос (4) воды, соединенный с контактным теплообменником (15) низкого давления, и рекуперативный охладитель (13) отработанных газов.The technical result is achieved by an installation for generating thermal and mechanical energy, consisting of a combustion chamber (7) connected to a steam-gas turbine (12), lines for supplying carbon dioxide and water to the combustion chamber (7), recuperative coolers (11, 13), devices ( 20) liquefaction of carbon dioxide connected to a refrigeration unit (22), a compressor (18), an oxygen source (21) and a liquefied natural gas (LNG) source connected by oxygen and LNG supply lines to a combustion chamber (7), contact heat exchangers (15 , 19) low and high pressure connected to the compressor (18), while the combustion chamber (7) includes primary and secondary zones, while the LNG supply line is connected to the primary zone of the combustion chamber (7) and includes a pump (1) LNG, an LNG cold recovery heat exchanger (5) located in the carbon dioxide liquefaction device (20), and a heat exchanger for preheating (6) LNG, and the oxygen supply line is also connected to the primary zone of the combustion chamber (7) and includes an oxygen pump (2), a heat exchanger (8) for oxygen cold located in the device (20) for liquefying carbon dioxide, and a heat exchanger for heating (9) oxygen, heat exchangers for heating (6, 9) LNG and oxygen are made with the possibility of cooling the water entering the contact heat exchanger (15) of low pressure, and the line of supply of carbon dioxide is connected to the primary and secondary zones of the combustion chamber (7) and includes a pump (3) of carbon dioxide, a heater (10) of carbon dioxide and a recuperative cooler (11) exhaust gases, while the carbon dioxide heater (10) is configured to cool the water entering at least one contact heat exchanger (15 and / or 19), and the water supply line to the combustion chamber (7) is connected to the primary and secondary zones of the combustion chamber (7) and includes a water pump (4) connected to a contact low pressure heat exchanger (15), and a recuperative exhaust gas cooler (13).

Контактный теплообменник (15) низкого давления включает по меньшей мере две секции (16, 17) подачи воды, контактирующей с отработанными газами, по меньшей мере одна из этих секций (16) соединена с подогревателем (25) сетевой воды, а по меньшей мере одна другая секция (17) соединена с теплообменниками для подогрева (6, 9, 10) СПГ, кислорода и диоксида углерода, при этом циркуляция воды через контактный теплообменник (15) низкого давления и контактный теплообменник (19) высокого давления обеспечивается циркуляционными насосами (23, 24), а холодильная установка (22) представляет собой тепловой насос.The low pressure contact heat exchanger (15) includes at least two sections (16, 17) for supplying water in contact with exhaust gases, at least one of these sections (16) is connected to a heating water heater (25), and at least one another section (17) is connected to heat exchangers for heating (6, 9, 10) LNG, oxygen and carbon dioxide, while the circulation of water through a contact heat exchanger (15) low pressure and a contact heat exchanger (19) high pressure is provided by circulation pumps (23, 24), and the refrigeration unit (22) is a heat pump.

Линия подачи диоксида углерода дополнительно соединена с проточной частью парогазовой турбины (12).The carbon dioxide supply line is additionally connected to the flow path of the steam-gas turbine (12).

Устройство (20) ожижения диоксида углерода содержит систему (27) удаления несконденсированных газов.The device (20) for liquefaction of carbon dioxide contains a system (27) for removing uncondensed gases.

Установка выполнена с возможностью вывода из установки воды и диоксида углерода.The installation is made with the possibility of removing water and carbon dioxide from the installation.

Указанный технический результат также достигается способом работы установки для выработки тепловой и механической энергии по любому из предыдущих пунктов, включающий:The specified technical result is also achieved by the method of operation of the installation for the generation of thermal and mechanical energy according to any of the previous paragraphs, including:

в первичную зону камеры сгорания (7) насосами (1, 2) подают сжиженный природный газ (СПГ) и кислород, которые, проходя через устройство (20) ожижения диоксида углерода, охлаждают отработанные газы до температуры, необходимой для конденсации диоксида углерода при заданном давлении, а проходя через теплообменники для подогрева (6, 9) СПГ и кислорода, охлаждают воду, которая подается в контактный теплообменник (15) низкого давления для охлаждения отработанных газов;liquefied natural gas (LNG) and oxygen are supplied to the primary zone of the combustion chamber (7) by pumps (1, 2), which, passing through the device (20) for liquefying carbon dioxide, cool the exhaust gases to the temperature required for condensation of carbon dioxide at a given pressure , and passing through the heat exchangers for heating (6, 9) LNG and oxygen, they cool the water that is supplied to the low pressure contact heat exchanger (15) to cool the exhaust gases;

в первичную и вторичную зоны камеры сгорания (7) насосами (3, 4) диоксида углерода и воды по линиям подачи диоксида углерода и воды подают соответственно диоксид углерода и воду, при этом воду по линии подачи воды в камеру сгорания (7) забирают из контактного теплообменника (15) низкого давления и, направляя через рекуперативный охладитель (13) отработанных газов, нагревают перед подачей в камеру сгорания (7), а диоксид углерода забирают из устройства (20) ожижения диоксида углерода и подают через теплообменник для подогрева (10) диоксида углерода, где он охлаждает воду, которую подают в по меньшей мере один контактный теплообменник (15, 19), направляя диоксид углерода далее по линии подачи диоксида углерода через рекуперативный охладитель (11) отработанных газов, его нагревают перед подачей в камеру сгорания (7),carbon dioxide and water are supplied to the primary and secondary zones of the combustion chamber (7) by pumps (3, 4) of carbon dioxide and water through the supply lines of carbon dioxide and water, respectively, carbon dioxide and water, while water is taken from the contact line through the water supply line to the combustion chamber (7) heat exchanger (15) of low pressure and, directing through the recuperative cooler (13) of exhaust gases, is heated before being fed into the combustion chamber (7), and carbon dioxide is taken from the device (20) for liquefying carbon dioxide and fed through a heat exchanger for heating (10) dioxide carbon, where it cools water, which is supplied to at least one contact heat exchanger (15, 19), directing carbon dioxide further along the carbon dioxide supply line through the recuperative exhaust gas cooler (11), it is heated before being fed into the combustion chamber (7) ,

отработанные газы из камеры сгорания подают на парогазовую турбину (12), после которой, пройдя рекуперативные охладители (13, 11) отработанных газов, они поступают в контактный теплообменник (15) низкого давления, где за счет охлаждения конденсируют часть воды из отработанных газов, далее компрессором (18) повышают давление отработанных газов и подают в контактный теплообменник (19) высокого давления, где конденсируют оставшуюся часть воды из отработанных газов,exhaust gases from the combustion chamber are fed to a steam-gas turbine (12), after which, after passing through recuperative coolers (13, 11) of exhaust gases, they enter a low-pressure contact heat exchanger (15), where, due to cooling, part of the water from the exhaust gases is condensed, then the compressor (18) increases the pressure of the exhaust gases and is fed to a high-pressure contact heat exchanger (19), where the rest of the water from the exhaust gases is condensed,

после этого отработанные газы подают в устройство (20) ожижения диоксида углерода, где отработанные газы охлаждают в том числе и холодильной установкой (22).thereafter, the exhaust gases are fed to the carbon dioxide liquefaction device (20), where the exhaust gases are cooled, including by the refrigeration unit (22).

Воду к по меньшей мере одной из по меньшей мере двух секций (16, 17) контактного теплообменника (15) низкого давления подают одним циркуляционным насосом (23) через подогреватель (25) сетевой воды, а к по меньшей мере одной другой секции (17) через теплообменники для подогрева (6, 9, 10) СПГ, кислорода и диоксида углерода, при этом воду для охлаждения отработанных газов в контактном теплообменнике (19) высокого давления другим циркуляционным насосом (24) забирают из контактного теплообменника (19) высокого давления и направляют через теплообменник для подогрева (10) диоксида углерода.Water is supplied to at least one of at least two sections (16, 17) of a low pressure contact heat exchanger (15) by one circulation pump (23) through a heating water heater (25), and to at least one other section (17) through heat exchangers for heating (6, 9, 10) LNG, oxygen and carbon dioxide, while water for cooling exhaust gases in a high pressure contact heat exchanger (19) is taken from a high pressure contact heat exchanger (19) by another circulation pump (24) and directed through a heat exchanger for heating (10) carbon dioxide.

Диоксид углерода из линии подачи диоксида углерода подают в проточную часть парогазовой турбины (12).Carbon dioxide from the carbon dioxide supply line is fed into the flow path of the steam-gas turbine (12).

Несконденсированные газы из устройства (20) ожижения диоксида углерода выводят из установки с помощью системы (27) удаления несконденсированных газов, а также излишки сжиженной воды и диоксида углерода выводят из установки.Non-condensed gases from the device (20) for liquefaction of carbon dioxide are removed from the installation using the system (27) for removing non-condensed gases, and excess liquefied water and carbon dioxide are removed from the installation.

На представленной фигуре показана схема установки для выработки тепловой и механической энергии.The presented figure shows a diagram of a plant for generating thermal and mechanical energy.

На представленной фигуре обозначены следующие элементы.In the figure shown, the following elements are indicated.

1 - насос сжиженного природного газа (СПГ);1 - liquefied natural gas (LNG) pump;

2 - насос кислородный (O2);2 - oxygen pump (O 2 );

3 - насос диоксида углерода (CO2);3 - pump for carbon dioxide (CO 2 );

4 - насос водяной (H2O);4 - water pump (H 2 O);

5 - теплообменник-утилизатор холода СПГ;5 - LNG cold heat exchanger;

6 - теплообменник для подогрева СПГ;6 - heat exchanger for heating LNG;

7 - камера сгорания, состоящая из первичной зоны;7 - combustion chamber, consisting of a primary zone;

8 - теплообменник-утилизатор холода кислорода;8 - heat exchanger for oxygen cold;

9 - теплообменник для подогрева кислорода;9 - heat exchanger for heating oxygen;

10 - теплообменник для подогрева диоксида углерода;10 - heat exchanger for heating carbon dioxide;

11 - охладитель отработанных газов рекуперативный линии подачи диоксида углерода в камеру сгорания (7);11 - exhaust gas cooler recuperative line for supplying carbon dioxide to the combustion chamber (7);

12 - турбина парогазовая;12 - steam-gas turbine;

13 - охладитель отработанных газов рекуперативный линии подачи воды в камеру сгорания (7);13 - exhaust gas cooler recuperative water supply line to the combustion chamber (7);

14 - генератор электрической энергии;14 - generator of electrical energy;

15 - теплообменник контактный низкого давления;15 - contact low pressure heat exchanger;

16 - первая секция подачи воды контактного теплообменника (15);16 - the first section of the water supply of the contact heat exchanger (15);

17 - вторая секция подачи воды контактного теплообменника (15);17 - the second section of the water supply of the contact heat exchanger (15);

18 - компрессор;18 - compressor;

19 - теплообменник контактный высокого давления;19 - high pressure contact heat exchanger;

20 - устройство ожижения CO2;20 - CO 2 liquefaction device;

21 - источник кислорода (установка разделения воздуха криогенная);21 - oxygen source (cryogenic air separation unit);

22 - установка холодильная;22 - refrigeration unit;

23 - насос циркуляционный;23 - circulation pump;

24 - насос циркуляционный;24 - circulation pump;

25 - подогреватель сетевой воды;25 - heating water heater;

26 - насос сетевой воды;26 - network water pump;

27 - система удаления несконденсированных газов.27 - system for removing uncondensed gases.

Стрелками показаны направления движения сред в установке.The arrows show the directions of movement of the media in the installation.

Установка для выработки тепловой и механической энергии состоит из камеры сгорания (7), соединенной с парогазовой турбиной (12), линий подачи диоксида углерода и воды в камеру сгорания (7), рекуперативных охладителей (11, 13), устройства (20) ожижения диоксида углерода, соединенного с холодильной установкой (22), компрессора (18), источника (21) кислорода и источника сжиженного природного газа (СПГ), соединенных линиями подачи кислорода и СПГ с камерой сгорания (7), контактных теплообменников (15, 19) низкого и высокого давления, соединенных с компрессором (18). Камера сгорания (7) включает в себя первичную и вторичную зоны, которые по сути являются огневой зоной и зоной смешения соответственно. Линия подачи СПГ соединена с первичной зоной камеры сгорания (7) и включает насос (1) СПГ, подающий СПГ от источника СПГ (на фигуре не показан), которым может являться завод по производству сжиженного природного газа и/или хранилище СПГ, теплообменник-утилизатор (5) холода СПГ, расположенный в устройстве (20) ожижения диоксида углерода, и теплообменник для подогрева (6) СПГ, при этом насос (1) СПГ позволяет обеспечить расход подаваемого СПГ при заданном давлении в установке, что повышает надежность установки в целом за счет поддержания расчетного режима работы установки при заданных условиях, а наличие теплообменников (5 и 6) обеспечивает повышение рекуперации холода в установке, что повышает КПД установки, кроме того за счет подобного подогрева СПГ перед подачей в камеру сгорания (7) уменьшается перепад температур и повышается ее надежность.The installation for generating thermal and mechanical energy consists of a combustion chamber (7) connected to a steam-gas turbine (12), lines for supplying carbon dioxide and water to the combustion chamber (7), recuperative coolers (11, 13), a device (20) for liquefying dioxide carbon connected to a refrigeration unit (22), a compressor (18), an oxygen source (21) and a liquefied natural gas (LNG) source connected by oxygen and LNG supply lines to a combustion chamber (7), contact heat exchangers (15, 19) low and high pressure connected to the compressor (18). The combustion chamber (7) includes primary and secondary zones, which are essentially a fire zone and a mixing zone, respectively. The LNG supply line is connected to the primary zone of the combustion chamber (7) and includes an LNG pump (1) that supplies LNG from an LNG source (not shown in the figure), which may be a liquefied natural gas plant and / or an LNG storage facility, a heat exchanger-heat exchanger (5) LNG cold, located in the device (20) for liquefying carbon dioxide, and a heat exchanger for heating (6) LNG, while the LNG pump (1) allows to provide the flow rate of the supplied LNG at a given pressure in the installation, which increases the reliability of the installation as a whole for by maintaining the design operating mode of the installation under specified conditions, and the presence of heat exchangers (5 and 6) provides an increase in cold recovery in the installation, which increases the efficiency of the installation, in addition, due to such heating of LNG before it is fed into the combustion chamber (7), the temperature difference decreases and increases its reliability.

Линия подачи кислорода соединена с первичной зоной камеры сгорания (7) и включает кислородный насос (2), подающий кислород от источника (21) кислорода, которым может являться установка криогенного разделения воздуха и/или хранилище O2 теплообменник-утилизатор (8) холода кислорода, расположенный в устройстве (20) ожижения диоксида углерода, и теплообменник для подогрева (9) кислорода, при этом кислородный насос (2) позволяет обеспечить расход подаваемого O2 при заданном давлении в установке, что повышает надежность установки в целом за счет поддержания расчетного режима работы установки при заданных условиях, а наличие теплообменников (8 и 9) обеспечивает повышение рекуперации холода в установке, что повышает КПД установки, кроме того за счет подобного подогрева O2 перед подачей в камеру сгорания (7) уменьшается перепад температур и повышается надежность.The oxygen supply line is connected to the primary zone of the combustion chamber (7) and includes an oxygen pump (2) supplying oxygen from an oxygen source (21), which can be a cryogenic air separation unit and / or an O 2 storage heat exchanger (8) for oxygen cold located in the device (20) for liquefying carbon dioxide, and a heat exchanger for heating (9) oxygen, while the oxygen pump (2) makes it possible to provide the flow rate of the supplied O 2 at a given pressure in the installation, which increases the reliability of the installation as a whole by maintaining the design mode the operation of the installation under specified conditions, and the presence of heat exchangers (8 and 9) provides an increase in cold recovery in the installation, which increases the efficiency of the installation, in addition, due to such heating of O 2 before being fed into the combustion chamber (7), the temperature difference decreases and the reliability increases.

Теплообменники для подогрева (6, 9) СПГ и кислорода выполнены с возможностью охлаждения воды, поступающей в контактный теплообменник (15) низкого давления, что обеспечивает повышение рекуперации холода в установке и повышает КПД установки.Heat exchangers for heating (6, 9) LNG and oxygen are made with the possibility of cooling water entering the contact heat exchanger (15) of low pressure, which provides an increase in cold recovery in the installation and increases the efficiency of the installation.

Линия подачи диоксида углерода соединена с первичной и вторичной зонами камеры сгорания (7) и включает насос (3) диоксида углерода, соединенный с устройством (20) ожижения диоксида углерода, подогреватель (10) диоксида углерода и рекуперативный охладитель (11) отработанных газов, что обеспечивает повышение рекуперации холода в установке и повышает КПД установки, кроме того за счет подобного подогрева CO2 перед подачей в камеру сгорания (7) уменьшается перепад температур и повышается надежность.The carbon dioxide supply line is connected to the primary and secondary zones of the combustion chamber (7) and includes a carbon dioxide pump (3) connected to a carbon dioxide liquefaction device (20), a carbon dioxide heater (10) and a recuperative exhaust gas cooler (11), which provides an increase in cold recovery in the installation and increases the efficiency of the installation, in addition, due to such heating of CO 2 before it is fed into the combustion chamber (7), the temperature difference decreases and the reliability increases.

Подогреватель (10) диоксида углерода выполнен с возможностью охлаждения воды поступающей в по меньшей мере один контактный теплообменник (15 и/или 19), что обеспечивает повышение рекуперации холода в установке и повышает КПД установки, а также надежность установки в целом за счет обеспечения поддержания заданного режима работы.The carbon dioxide heater (10) is made with the possibility of cooling the water entering at least one contact heat exchanger (15 and / or 19), which provides an increase in cold recovery in the installation and increases the efficiency of the installation, as well as the reliability of the installation as a whole by ensuring the maintenance of the specified operating mode.

Также линия подачи воды в камеру сгорания (7) соединена с первичной и вторичной зонами камеры сгорания (7) и включает насос (4) воды соединенный с контактным теплообменником (15) низкого давления, и рекуперативный охладитель (13) отработанных газов что обеспечивает повышение рекуперации холода в установке и повышает КПД установки, а также надежность установки в целом за счет подогрева воды перед подачей в камеру сгорания (7), что уменьшает перепад температур.Also, the water supply line to the combustion chamber (7) is connected to the primary and secondary zones of the combustion chamber (7) and includes a water pump (4) connected to a low pressure contact heat exchanger (15), and a recuperative exhaust gas cooler (13), which provides an increase in recuperation cold in the installation and increases the efficiency of the installation, as well as the reliability of the installation as a whole due to the heating of water before it is fed into the combustion chamber (7), which reduces the temperature drop.

Контактный теплообменник (15) низкого давления включает по меньшей мере две секции (16, 17) подачи воды, контактирующей с отработанными газами, по меньшей мере одна из этих секций (16) соединена с подогревателем (25) сетевой воды, а по меньшей мере одна другая секция (17) соединена с теплообменниками для подогрева (6, 9, 10) СПГ, кислорода и диоксида углерода, что дополнительно обеспечивает повышение рекуперации холода в установке и повышает КПД установки, а также надежность установки в целом за счет обеспечения поддержания заданного режима работы.The low pressure contact heat exchanger (15) includes at least two sections (16, 17) for supplying water in contact with exhaust gases, at least one of these sections (16) is connected to a heating water heater (25), and at least one another section (17) is connected to heat exchangers for heating (6, 9, 10) LNG, oxygen and carbon dioxide, which additionally provides an increase in cold recovery in the installation and increases the efficiency of the installation, as well as the reliability of the installation as a whole by ensuring the maintenance of the specified operating mode ...

Циркуляция воды через контактный теплообменник (15) низкого давления и контактный теплообменник (19) высокого давления обеспечивается циркуляционными насосами (23,24), а холодильная установка (22) представляет собой тепловой насос, что обеспечивает повышение рекуперации холода и охлаждение в установке и повышает КПД установки, а также надежность установки в целом за счет обеспечения поддержания заданного режима работы.The circulation of water through the contact heat exchanger (15) low pressure and the contact heat exchanger (19) high pressure is provided by circulation pumps (23,24), and the refrigeration unit (22) is a heat pump, which provides increased cold recovery and cooling in the unit and increases efficiency installation, as well as the reliability of the installation as a whole by ensuring the maintenance of the specified operating mode.

Линия подачи диоксида углерода дополнительно соединена с проточной частью парогазовой турбины (12), что повышает надежность турбины (12) за счет снижения ее температуры и установки в целом.The carbon dioxide supply line is additionally connected to the flow path of the steam-gas turbine (12), which increases the reliability of the turbine (12) by reducing its temperature and the installation as a whole.

Устройство (20) ожижения диоксида углерода содержит систему (27) удаления несконденсированных газов из установки.The device (20) for liquefaction of carbon dioxide contains a system (27) for removing uncondensed gases from the installation.

Установка выполнена с возможностью вывода из установки воды и диоксида углерода для дальнейшего хранения и использования.The installation is made with the possibility of removing water and carbon dioxide from the installation for further storage and use.

Установка работает следующим образом.The installation works as follows.

В первичную зону камеры сгорания (7) насосами (1, 2) подают сжиженный природный газ (СПГ) и кислород, которые, проходя через устройство (20) ожижения диоксида углерода, охлаждают отработанные газы до температуры, необходимой для конденсации диоксида углерода при заданном давлении, а проходя через теплообменники для подогрева (6, 9) СПГ и кислорода, охлаждают воду, которая подается в контактный теплообменник (15) низкого давления для охлаждения отработанных газов, что обеспечивает повышение рекуперации холода в установке и повышает КПД установки, а также надежность установки в целом за счет обеспечения поддержания заданного режима работы. Подача кислорода регулируется насосом (2) так, чтобы был минимальный избыток кислорода в камере сгорания (7), обеспечивающий требуемую полноту сгорания топлива.Liquefied natural gas (LNG) and oxygen are supplied to the primary zone of the combustion chamber (7) by pumps (1, 2), which, passing through the device (20) for liquefying carbon dioxide, cool the exhaust gases to the temperature required for condensation of carbon dioxide at a given pressure , and passing through heat exchangers for heating (6, 9) LNG and oxygen, they cool water that is supplied to a contact low-pressure heat exchanger (15) to cool exhaust gases, which ensures an increase in cold recovery in the installation and increases the efficiency of the installation, as well as the reliability of the installation in general, by ensuring the maintenance of the specified operating mode. The oxygen supply is regulated by the pump (2) so that there is a minimum excess of oxygen in the combustion chamber (7), providing the required completeness of fuel combustion.

В первичную и вторичную зоны камеры сгорания (7) насосами (3, 4) диоксида углерода и воды по линиям подачи диоксида углерода и воды подают соответственно диоксид углерода и воду, при этом воду по линии подачи воды в камеру сгорания (7) забирают из контактного теплообменника (15) низкого давления и, направляя через рекуперативный охладитель (13) отработанных газов, нагревают перед подачей в камеру сгорания (7), что обеспечивает повышение рекуперации холода в установке и повышает КПД установки, а также надежность установки в целом за счет обеспечения поддержания заданного температурного режима работы. А диоксид углерода забирают из устройства (20) ожижения диоксида углерода и подают через теплообменник для подогрева (10) диоксида углерода, где он охлаждает воду, которую подают в по меньшей мере один контактный теплообменник (15, 19), направляя диоксид углерода далее по линии подачи диоксида углерода через рекуперативный охладитель (11) отработанных газов, его нагревают перед подачей в первичную и вторичную зоны камеры сгорания (7) так, чтобы обеспечить приемлемое количество сжигания топлива и требуемое температурное поле на выходе из камеры сгорания (7), что обеспечивает повышение рекуперации холода в установке и повышает КПД установки, а также надежность установки в целом за счет обеспечения поддержания заданного температурного режима работы. Подачей воды регулируется отношение генерируемой тепловой и электрической энергии. Подачей диоксида углерода поддерживается заданная температура рабочего тела в турбине (в зависимости от закона регулирования на входе и/или на выходе).Carbon dioxide and water are supplied to the primary and secondary zones of the combustion chamber (7) by pumps (3, 4) of carbon dioxide and water through the supply lines of carbon dioxide and water, while water is taken from the contact line through the water supply line to the combustion chamber (7). heat exchanger (15) of low pressure and, directing through the recuperative cooler (13) of exhaust gases, they are heated before being fed into the combustion chamber (7), which ensures an increase in cold recovery in the installation and increases the efficiency of the installation, as well as the reliability of the installation as a whole by ensuring the maintenance set temperature mode of operation. And carbon dioxide is taken from the device (20) for liquefying carbon dioxide and fed through a heat exchanger for heating (10) carbon dioxide, where it cools water, which is supplied to at least one contact heat exchanger (15, 19), directing carbon dioxide further along the line supply of carbon dioxide through the recuperative exhaust gas cooler (11), it is heated before being fed into the primary and secondary zones of the combustion chamber (7) so as to provide an acceptable amount of fuel combustion and the required temperature field at the exit from the combustion chamber (7), which provides an increase recovery of cold in the installation and increases the efficiency of the installation, as well as the reliability of the installation as a whole by ensuring the maintenance of the specified temperature mode of operation. The water supply regulates the ratio of the generated heat and electrical energy. The supply of carbon dioxide maintains a given temperature of the working fluid in the turbine (depending on the regulation law at the inlet and / or outlet).

Отработанные газы из камеры сгорания подают на парогазовую турбину (12), где рабочее тело расширяется до давления примерно 0,6 МПа, совершая работу. После парогазовой турбины (12) отработанные газы проходят рекуперативные охладители (13, 11) отработанных газов, где они охлаждаются до температуры максимально близкой температуре росы, то есть до температуры максимально близкой к температуре конденсации водяного пара, входящего в состав отработанных газов, после чего они поступают в контактный теплообменник (15) низкого давления, где за счет охлаждения конденсируют часть воды из отработанных газов, далее компрессором (18) повышают давление отработанных газов и подают в контактный теплообменник (19) высокого давления, где конденсируют оставшуюся часть воды из отработанных газов, что обеспечивает повышение рекуперации холода в установке и повышает КПД установки, а также надежность установки в целом за счет обеспечения поддержания заданного режима работы каждого теплообменника. А именно к по меньшей мере одной секции (16) контактного теплообменника (15) низкого давления для конденсации воды, содержащейся в отработанных газах, подают воду с температурой несколько выше температуры обратной сетевой воды, а к по меньшей мере одной второй секции (17) подают воду с температурой несколько выше температуры жидкого диоксида углерода. На выходе из контактного теплообменника (15) низкого давления отработанные газы представляют собой в большей степени диоксид углерода с небольшими примесями, в том числе еще остается небольшое количество воды. Таким образом, чтобы избежать обмерзания, давление рабочего тела повышается компрессором (18) до 3,5 МПа - это давление, при котором температура конденсации диоксида углерода выше температуры замерзания воды, что повышает надежность установки.The exhaust gases from the combustion chamber are fed to a steam-gas turbine (12), where the working fluid expands to a pressure of about 0.6 MPa, performing work. After the steam-gas turbine (12), the exhaust gases pass through recuperative exhaust gas coolers (13, 11), where they are cooled to a temperature as close as possible to the dew temperature, that is, to a temperature as close as possible to the condensation temperature of water vapor included in the exhaust gases, after which they enter a low pressure contact heat exchanger (15), where part of the water from the exhaust gases is condensed due to cooling, then the exhaust gas pressure is increased by a compressor (18) and fed to a high pressure contact heat exchanger (19), where the rest of the water from the exhaust gases is condensed, which provides an increase in cold recovery in the installation and increases the efficiency of the installation, as well as the reliability of the installation as a whole by ensuring that the specified operating mode of each heat exchanger is maintained. Namely, to at least one section (16) of the contact heat exchanger (15) of low pressure for condensing water contained in the exhaust gases, water is supplied with a temperature slightly higher than the temperature of the return network water, and to at least one second section (17) water with a temperature slightly higher than the temperature of liquid carbon dioxide. At the outlet of the low pressure contact heat exchanger (15), the exhaust gases are mostly carbon dioxide with small impurities, including a small amount of water. Thus, in order to avoid freezing, the pressure of the working fluid is increased by the compressor (18) to 3.5 MPa - this is the pressure at which the condensation temperature of carbon dioxide is higher than the freezing point of water, which increases the reliability of the installation.

После этого отработанные газы подают в устройство (20) ожижения диоксида углерода, где отработанные газы охлаждают в том числе и холодильной установкой (22), что обеспечивает поддержание заданного температурного режима установки и, следовательно, повышает надежность установки.After that, the exhaust gases are fed to the device (20) for liquefying carbon dioxide, where the exhaust gases are cooled, including by the refrigeration unit (22), which ensures the maintenance of the set temperature regime of the installation and, therefore, increases the reliability of the installation.

Воду к по меньшей мере одной из по меньшей мере двух секций (16, 17) контактного теплообменника (15) низкого давления подают одним циркуляционным насосом (23) через подогреватель (25) сетевой воды, а к по меньшей мере одной другой секции (17) через теплообменники для подогрева (6, 9, 10) СПГ, кислорода и диоксида углерода, при этом воду для охлаждения отработанных газов в контактном теплообменнике (19) высокого давления другим циркуляционным насосом (24) забирают из контактного теплообменника (19) высокого давления и направляют через теплообменник для подогрева (10) диоксида углерода, что обеспечивает повышение рекуперации холода в установке и повышает КПД установки, а также надежность установки в целом за счет обеспечения поддержания заданного температурного режима работы.Water is supplied to at least one of at least two sections (16, 17) of a low pressure contact heat exchanger (15) by one circulation pump (23) through a heating water heater (25), and to at least one other section (17) through heat exchangers for heating (6, 9, 10) LNG, oxygen and carbon dioxide, while water for cooling exhaust gases in a high pressure contact heat exchanger (19) is taken from a high pressure contact heat exchanger (19) by another circulation pump (24) and directed through a heat exchanger for heating (10) carbon dioxide, which ensures an increase in cold recovery in the installation and increases the efficiency of the installation, as well as the reliability of the installation as a whole by ensuring the maintenance of the specified temperature mode of operation.

Диоксид углерода из линии подачи диоксида углерода подают в проточную часть парогазовой турбины (12) для охлаждения горячих деталей в проточной части парогазовой турбины (12),что дополнительно обеспечивает повышение надежности установки в целом за счет обеспечения поддержания заданного температурного режима работы.Carbon dioxide from the carbon dioxide supply line is fed into the flow path of the steam-gas turbine (12) to cool the hot parts in the flow path of the steam-gas turbine (12), which additionally provides an increase in the reliability of the installation as a whole by ensuring the maintenance of the specified temperature mode of operation.

Несконденсированные газы из устройства (20) ожижения диоксида углерода выводят из установки с помощью системы (27) удаления несконденсированных газов, а также излишки сжиженной воды и диоксида углерода выводят из установки.Non-condensed gases from the device (20) for liquefaction of carbon dioxide are removed from the installation using the system (27) for removing non-condensed gases, and excess liquefied water and carbon dioxide are removed from the installation.

Таким образом, достигается повышение рекуперации и как следствие КПД, а также надежность установки.Thus, an increase in recuperation is achieved and, as a consequence, efficiency, as well as the reliability of the installation.

Claims (13)

1. Установка для выработки тепловой и механической энергии, состоящая из камеры сгорания (7), соединенной с парогазовой турбиной (12), линий подачи диоксида углерода и воды в камеру сгорания (7), рекуперативных охладителей (11, 13), устройства (20) ожижения диоксида углерода, соединенного с холодильной установкой (22), компрессора (18), источника (21) кислорода и источника сжиженного природного газа (СПГ), соединенных линиями подачи кислорода и СПГ с камерой сгорания (7), контактных теплообменников (15, 19) низкого и высокого давления, соединенных с компрессором (18), отличающаяся тем, что камера сгорания (7) включает в себя первичную и вторичную зоны, при этом линия подачи СПГ соединена с первичной зоной камеры сгорания (7) и включает насос (1) СПГ, теплообменник-утилизатор (5) холода СПГ, расположенный в устройстве (20) ожижения диоксида углерода, и теплообменник для подогрева (6) СПГ, причем линия подачи кислорода также соединена с первичной зоной камеры сгорания (7) и включает кислородный насос (2), теплообменник-утилизатор (8) холода кислорода, расположенный в устройстве (20) ожижения диоксида углерода, и теплообменник для подогрева (9) кислорода, теплообменники для подогрева (6, 9) СПГ и кислорода выполнены с возможностью охлаждения воды, поступающей в контактный теплообменник (15) низкого давления, а линия подачи диоксида углерода соединена с первичной и вторичной зонами камеры сгорания (7) и включает насос (3) диоксида углерода, подогреватель (10) диоксида углерода и рекуперативный охладитель (11) отработанных газов, при этом подогреватель (10) диоксида углерода выполнен с возможностью охлаждения воды, поступающей в по меньшей мере один контактный теплообменник (15 и/или 19), также линия подачи воды в камеру сгорания (7) соединена с первичной и вторичной зонами камеры сгорания (7) и включает насос (4) воды, соединенный с контактным теплообменником (15) низкого давления, и рекуперативный охладитель (13) отработанных газов.1. Installation for the generation of thermal and mechanical energy, consisting of a combustion chamber (7) connected to a steam-gas turbine (12), lines for supplying carbon dioxide and water to the combustion chamber (7), recuperative coolers (11, 13), a device (20 ) liquefaction of carbon dioxide connected to a refrigeration unit (22), a compressor (18), an oxygen source (21) and a liquefied natural gas (LNG) source connected by oxygen and LNG supply lines with a combustion chamber (7), contact heat exchangers (15, 19) low and high pressure connected to the compressor (18), characterized in that the combustion chamber (7) includes primary and secondary zones, while the LNG supply line is connected to the primary zone of the combustion chamber (7) and includes a pump (1 ) LNG, a heat exchanger (5) for LNG cold located in the device (20) for liquefying carbon dioxide, and a heat exchanger for heating (6) LNG, and the oxygen supply line is also connected to the primary zone of the combustion chamber (7) and includes acid a hydrogen pump (2), a heat exchanger (8) for oxygen cold, located in the device (20) for liquefying carbon dioxide, and a heat exchanger for heating (9) oxygen, heat exchangers for heating (6, 9) LNG and oxygen are made with the possibility of water cooling entering the low pressure contact heat exchanger (15), and the carbon dioxide supply line is connected to the primary and secondary zones of the combustion chamber (7) and includes a carbon dioxide pump (3), a carbon dioxide heater (10) and a recuperative exhaust gas cooler (11) , while the carbon dioxide heater (10) is configured to cool the water entering at least one contact heat exchanger (15 and / or 19), and the water supply line to the combustion chamber (7) is connected to the primary and secondary zones of the combustion chamber ( 7) and includes a water pump (4) connected to a low pressure contact heat exchanger (15) and a recuperative exhaust gas cooler (13). 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что контактный теплообменник (15) низкого давления включает по меньшей мере две секции (16, 17) подачи воды, контактирующей с отработанными газами, по меньшей мере одна из этих секций (16) соединена с подогревателем (25) сетевой воды, а по меньшей мере одна другая секция (17) соединена с теплообменниками для подогрева (6, 9, 10) СПГ, кислорода и диоксида углерода, при этом циркуляция воды через контактный теплообменник (15) низкого давления и контактный теплообменник (19) высокого давления обеспечивается циркуляционными насосами (23, 24), а холодильная установка (22) представляет собой тепловой насос.2. An installation according to claim 1, characterized in that the low pressure contact heat exchanger (15) includes at least two sections (16, 17) for supplying water in contact with the exhaust gases, at least one of these sections (16) is connected to heater (25) of network water, and at least one other section (17) is connected to heat exchangers for heating (6, 9, 10) LNG, oxygen and carbon dioxide, while the circulation of water through a contact heat exchanger (15) low pressure and contact the high pressure heat exchanger (19) is provided by circulation pumps (23, 24), and the refrigeration unit (22) is a heat pump. 3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что линия подачи диоксида углерода дополнительно соединена с проточной частью парогазовой турбины (12).3. Installation according to claim 2, characterized in that the carbon dioxide supply line is additionally connected to the flow path of the steam-gas turbine (12). 4. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что устройство (20) ожижения диоксида углерода содержит систему (27) удаления несконденсированных газов.4. Installation according to claim 3, characterized in that the carbon dioxide liquefaction device (20) comprises a system (27) for removing uncondensed gases. 5. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью вывода из установки воды и диоксида углерода.5. Installation according to claim 4, characterized in that it is configured to remove water and carbon dioxide from the installation. 6. Способ работы установки для выработки тепловой и механической энергии по любому из предыдущих пунктов, в котором:6. The method of operation of the installation for the generation of thermal and mechanical energy according to any of the previous paragraphs, in which: в первичную зону камеры сгорания (7) насосами (1, 2) подают сжиженный природный газ (СПГ) и кислород, которые, проходя через устройство (20) ожижения диоксида углерода, охлаждают отработанные газы до температуры, необходимой для конденсации диоксида углерода при заданном давлении, а проходя через теплообменники для подогрева (6, 9) СПГ и кислорода, охлаждают воду, которая подается в контактный теплообменник (15) низкого давления для охлаждения отработанных газов;liquefied natural gas (LNG) and oxygen are supplied to the primary zone of the combustion chamber (7) by pumps (1, 2), which, passing through the device (20) for liquefying carbon dioxide, cool the exhaust gases to the temperature required for condensation of carbon dioxide at a given pressure , and passing through the heat exchangers for heating (6, 9) LNG and oxygen, they cool the water that is supplied to the low pressure contact heat exchanger (15) to cool the exhaust gases; в первичную и вторичную зоны камеры сгорания (7) насосами (3, 4) диоксида углерода и воды по линиям подачи диоксида углерода и воды подают соответственно диоксид углерода и воду, при этом воду по линии подачи воды в камеру сгорания (7) забирают из контактного теплообменника (15) низкого давления и, направляя через рекуперативный охладитель (13) отработанных газов, нагревают перед подачей в камеру сгорания (7), а диоксид углерода забирают из устройства (20) ожижения диоксида углерода и подают через теплообменник для подогрева (10) диоксида углерода, где он охлаждает воду, которую подают в по меньшей мере один контактный теплообменник (15, 19), направляя диоксид углерода далее по линии подачи диоксида углерода через рекуперативный охладитель (11) отработанных газов, его нагревают перед подачей в камеру сгорания (7),carbon dioxide and water are supplied to the primary and secondary zones of the combustion chamber (7) by pumps (3, 4) of carbon dioxide and water through the supply lines of carbon dioxide and water, respectively, carbon dioxide and water, while water is taken from the contact line through the water supply line to the combustion chamber (7) heat exchanger (15) of low pressure and, directing through the recuperative cooler (13) of exhaust gases, is heated before being fed into the combustion chamber (7), and carbon dioxide is taken from the device (20) for liquefying carbon dioxide and fed through a heat exchanger for heating (10) dioxide carbon, where it cools water, which is supplied to at least one contact heat exchanger (15, 19), directing carbon dioxide further along the carbon dioxide supply line through the recuperative exhaust gas cooler (11), it is heated before being fed into the combustion chamber (7) , отработанные газы из камеры сгорания подают на парогазовую турбину (12), после которой, пройдя рекуперативные охладители (13, 11) отработанных газов, они поступают в контактный теплообменник (15) низкого давления, где за счет охлаждения конденсируют часть воды из отработанных газов, далее компрессором (18) повышают давление отработанных газов и подают в контактный теплообменник (19) высокого давления, где конденсируют оставшуюся часть воды из отработанных газов,exhaust gases from the combustion chamber are fed to a steam-gas turbine (12), after which, after passing through recuperative coolers (13, 11) of exhaust gases, they enter a low-pressure contact heat exchanger (15), where, due to cooling, part of the water from the exhaust gases is condensed, then the compressor (18) increases the pressure of the exhaust gases and is fed to a high-pressure contact heat exchanger (19), where the rest of the water from the exhaust gases is condensed, после этого отработанные газы подают в устройство (20) ожижения диоксида углерода, где отработанные газы охлаждают в том числе и холодильной установкой (22).thereafter, the exhaust gases are fed to the carbon dioxide liquefaction device (20), where the exhaust gases are cooled, including by the refrigeration unit (22). 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что воду к по меньшей мере одной из по меньшей мере двух секций (16, 17) контактного теплообменника (15) низкого давления подают одним циркуляционным насосом (23) через подогреватель (25) сетевой воды, а к по меньшей мере одной другой секции (17) через теплообменники для подогрева (6, 9, 10) СПГ, кислорода и диоксида углерода, при этом воду для охлаждения отработанных газов в контактном теплообменнике (19) высокого давления другим циркуляционным насосом (24) забирают из контактного теплообменника (19) высокого давления и направляют через теплообменник для подогрева (10) диоксида углерода.7. A method according to claim 6, characterized in that water is supplied to at least one of at least two sections (16, 17) of a low pressure contact heat exchanger (15) by one circulation pump (23) through a heating water heater (25) , and to at least one other section (17) through heat exchangers for heating (6, 9, 10) LNG, oxygen and carbon dioxide, while water for cooling exhaust gases in a high pressure contact heat exchanger (19) with another circulation pump (24 ) is taken from the high-pressure contact heat exchanger (19) and sent through the heat exchanger for heating (10) carbon dioxide. 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что диоксид углерода из линии подачи диоксида углерода подают в проточную часть парогазовой турбины (12).8. A method according to claim 7, characterized in that carbon dioxide from the carbon dioxide supply line is fed into the flow path of the steam-gas turbine (12). 9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что несконденсированные газы из устройства (20) ожижения диоксида углерода выводят из установки с помощью системы (27) удаления несконденсированных газов, а также излишки сжиженной воды и диоксида углерода выводят из установки.9. The method according to claim 7, characterized in that the non-condensed gases from the device (20) for liquefying carbon dioxide are removed from the installation using the system (27) for removing non-condensed gases, and excess liquefied water and carbon dioxide are removed from the installation.
RU2021104987A 2021-02-26 2021-02-26 Installation for producing thermal and mechanical energy and method for its operation RU2759793C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104987A RU2759793C1 (en) 2021-02-26 2021-02-26 Installation for producing thermal and mechanical energy and method for its operation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104987A RU2759793C1 (en) 2021-02-26 2021-02-26 Installation for producing thermal and mechanical energy and method for its operation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2759793C1 true RU2759793C1 (en) 2021-11-17

Family

ID=78607419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021104987A RU2759793C1 (en) 2021-02-26 2021-02-26 Installation for producing thermal and mechanical energy and method for its operation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2759793C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2805401C1 (en) * 2023-04-12 2023-10-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Installation for generating thermal and mechanical energy and method of its operation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2224125C2 (en) * 2001-11-21 2004-02-20 Александр Николаевич Уварычев Method of and gas-steam turbine plant for converting heat energy into mechanical energy
WO2011109008A1 (en) * 2010-03-04 2011-09-09 Clean Energy Systems, Inc. Methods of oxy-combustion power generation using low heating value fuel
US10047673B2 (en) * 2014-09-09 2018-08-14 8 Rivers Capital, Llc Production of low pressure liquid carbon dioxide from a power production system and method
RU2665794C1 (en) * 2017-09-11 2018-09-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Method and plant for mechanical and thermal energy generation
RU2723264C1 (en) * 2019-11-13 2020-06-09 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Installation for generation of heat and mechanical energy and method of its regulation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2224125C2 (en) * 2001-11-21 2004-02-20 Александр Николаевич Уварычев Method of and gas-steam turbine plant for converting heat energy into mechanical energy
WO2011109008A1 (en) * 2010-03-04 2011-09-09 Clean Energy Systems, Inc. Methods of oxy-combustion power generation using low heating value fuel
US10047673B2 (en) * 2014-09-09 2018-08-14 8 Rivers Capital, Llc Production of low pressure liquid carbon dioxide from a power production system and method
RU2665794C1 (en) * 2017-09-11 2018-09-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Method and plant for mechanical and thermal energy generation
RU2723264C1 (en) * 2019-11-13 2020-06-09 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Installation for generation of heat and mechanical energy and method of its regulation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2805401C1 (en) * 2023-04-12 2023-10-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Installation for generating thermal and mechanical energy and method of its operation
RU2807560C1 (en) * 2023-05-02 2023-11-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт энергетических исследований Российской академии наук (ИНЭИ РАН) Installation for production of thermal and mechanical energy and method of its operation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8661820B2 (en) LNG regasification and power generation
US7637109B2 (en) Power generation system including a gas generator combined with a liquified natural gas supply
US7574856B2 (en) Configurations and methods for power generation with integrated LNG regasification
US20070101732A1 (en) Power cycle with liquefied natural gas regasification
US10830105B2 (en) System and method for improving output and heat rate for a liquid natural gas combined cycle power plant
RU2698865C1 (en) Control method and apparatus for generating mechanical and thermal energy
EP1904782A2 (en) Configurations and methods for power generation in lng regasification terminals
KR20200120940A (en) LNG regasification
RU2665794C1 (en) Method and plant for mechanical and thermal energy generation
RU2739165C1 (en) Power technological complex of natural gas processing and method of operation of complex
RU2759793C1 (en) Installation for producing thermal and mechanical energy and method for its operation
US11585597B2 (en) Hydrocarbon distillation
Sinkevich et al. Comparative analysis of the Allam cycle and the cycle of compressorless combined cycle gas turbine unit
RU2651918C1 (en) Method and plant for mechanical and thermal energy generation
KR20240042681A (en) Methods and systems for producing hydrogen
KR20150101824A (en) Apparatus for thermoelectric generation
RU2774008C1 (en) Installation for generating thermal and mechanical energy and method for its regulation
RU2806868C1 (en) Energy complex for generating thermal and electrical energy and its method of operation (variant)
JP2001159318A (en) Cryogenic power generating device
CN112400053A (en) Power plant facility with natural gas regasification
RU2805403C1 (en) Method for producing liquefied natural gas at gas pipeline compressor station
PL233789B1 (en) Installation for storage of energy in condensed air, with the oxygen separation module
RU2805401C1 (en) Installation for generating thermal and mechanical energy and method of its operation
EP4433693A1 (en) Co2 power cycle with adiabatic compression
JP4291073B2 (en) Gas hydrate manufacturing method