RU99544U1

RU99544U1 - GAS TURBINE INSTALLATION

Info

Publication number: RU99544U1
Application number: RU2010114074/06U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Алексеевич Рыженков; Аркадий Владимирович Мартынов; Наталья Евгеньевна Кутько; Сергей Владимирович Григорьев
Priority date: 2010-04-12
Filing date: 2010-04-12
Publication date: 2010-11-20

Abstract

Газотурбинная установка, содержащая пять газопроводов, газовую турбину, вход которой соединен с выходом камеры сгорания, соединенной одним входом с узлом смешения газа, соединенным с одним выходом вихревой трубы, вход которой подключен к магистральному газопроводу, при этом другим входом камера сгорания соединена с выходом компрессора, вход которого соединен с воздушным фильтром, отличающаяся тем, что она снабжена паровой турбиной с контуром, включающим в себя испаритель, насос и конденсатор, имеющий контур с теплообменником, охладителем и насосом, при этом вход испарителя контура паровой турбины подключен к выходу газотурбинной установки, другой выход вихревой трубы соединен с входом четвертого газопровода, выход которого подключен к входу теплообменника конденсатора паровой турбины, а его выход соединен пятым газопроводом с узлом смешения. A gas turbine installation containing five gas pipelines, a gas turbine, the input of which is connected to the output of the combustion chamber, connected by one input to the gas mixing unit, connected to one output of the vortex tube, the input of which is connected to the main gas pipeline, while the combustion chamber is connected to the compressor output by the other input the inlet of which is connected to an air filter, characterized in that it is equipped with a steam turbine with a circuit including an evaporator, a pump and a condenser having a circuit with a heat exchanger, a cooler m and the pump, wherein the inlet of the evaporator the steam turbine circuit is connected to the output of the gas turbine unit, another output of the vortex tube is connected to the input of the fourth pipeline, whose output is connected to the input of the heat exchanger of the steam turbine condenser, and its output is connected to the fifth node pipeline with mixing.

Description

Полезная модель относится к области энергетики, в частности к установкам, которые могут быть использованы для выработки электроэнергии.The utility model relates to the field of energy, in particular to installations that can be used to generate electricity.

Известна принципиальная схема парогазотурбинной установки (см. в источнике В.А.ЗЫСИН, «Комбинированные парогазовые установки и циклы», - Л. «Государственное Энергетическое Издательство», 1962, стр.19, рис.1-3(е)). Установка содержит компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, соединенную с потребителем механической энергии, например, с генератором электрической энергии. Тепло выхлопных газов используется для производства пара в контуре паровой турбины, соединенной с потребителем механической энергии. Контур паровой турбины включает конденсатор и насос.A well-known schematic diagram of a combined cycle gas turbine plant (see source V.A. ZYSIN, “Combined combined cycle plants and cycles”, - L. “State Energy Publishing House”, 1962, p. 19, Fig. 1-3 (e)). The installation comprises a compressor, a combustion chamber, a gas turbine connected to a consumer of mechanical energy, for example, an electric energy generator. Exhaust heat is used to produce steam in a steam turbine circuit connected to a consumer of mechanical energy. The steam turbine circuit includes a condenser and a pump.

Недостатком известного решения является низкая эффективность работы газотурбинной установки.A disadvantage of the known solution is the low efficiency of the gas turbine installation.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является газотурбинная установка, описанная в заявке CN №101280723, МПК F02C 6/00, опубл. 08.10.2008. Газотурбинная установка содержит пять газопроводов, газовую турбину, вихревую трубу, в которую из магистрального трубопровода подается топливный газ. Горячий поток направляется в камеру сгорания, а холодный поток идет к теплообменнику, где охлаждает воздух, подаваемый в компрессор через воздушный фильтр. Далее холодный поток топливного газа нагревается теплом выхлопных газов турбины и смешивается в узле смешения с горячим потоком топливного газа перед входом в камеру сгорания.Closest to the proposed technical solution is a gas turbine installation described in the application CN No. 101280723, IPC F02C 6/00, publ. 10/08/2008. A gas turbine installation contains five gas pipelines, a gas turbine, and a vortex tube into which fuel gas is supplied from the main pipeline. The hot stream is directed to the combustion chamber, and the cold stream goes to the heat exchanger, where it cools the air supplied to the compressor through the air filter. Next, the cold fuel gas stream is heated by the heat of the turbine exhaust gas and mixed in the mixing unit with the hot fuel gas stream before entering the combustion chamber.

Недостатком такой установки является низкие эффективность и коэффициент полезного действия, так как значительная часть энергии выхлопных газов остается неиспользованной и выводится из системы.The disadvantage of this installation is the low efficiency and efficiency, since a significant part of the energy of the exhaust gases remains unused and is removed from the system.

Технической задачей полезной модели является повышение эффективности и К.П.Д. газотурбинной установки, расширение функциональных возможностей за счет введения контура паротурбинной установки.The technical task of the utility model is to increase the efficiency and KPD gas turbine installation, expansion of functionality due to the introduction of the steam turbine installation circuit.

Эта техническая задача достигается тем, что известная газотурбинная установка, содержащая пять газопроводов, газовую турбину, вход которой соединен с выходом камеры сгорания, соединенной одним входом с узлом смешения газа, соединенным с одним выходом вихревой трубы, вход которой подключен к магистральному газопроводу, при этом другим входом камера сгорания соединена с выходом компрессора, вход которого соединен с воздушным фильтром, она снабжена паровой турбиной с контуром, включающим в себя испаритель, насос и конденсатор имеющий контур с теплообменником, охладителем и насосом, при этом вход испарителя контура паровой турбины подключен к выходу газотурбинной установки, другой выход вихревой трубы соединен с входом четвертого газопровода, выход которого подключен к входу теплообменника конденсатора паровой турбины, а его выход соединен пятым газопроводом с узлом смешения.This technical problem is achieved by the fact that the well-known gas turbine installation containing five gas pipelines, a gas turbine, the input of which is connected to the output of the combustion chamber, connected by one input to the gas mixing unit, connected to one output of the vortex tube, the input of which is connected to the main gas pipeline, the other input of the combustion chamber is connected to the output of the compressor, the input of which is connected to the air filter, it is equipped with a steam turbine with a circuit including an evaporator, pump and condenser having a contour ur with a heat exchanger, cooler and pump, while the input of the evaporator of the steam turbine circuit is connected to the output of the gas turbine installation, the other output of the vortex tube is connected to the input of the fourth gas pipeline, the output of which is connected to the input of the condenser of the steam turbine condenser, and its output is connected by the fifth gas pipeline to the mixing unit .

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема газотурбинной установки.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a gas turbine installation.

Газотурбинная установка содержит газовую турбину 1 и камеру сгорания 2, которая присоединена к первому газопроводу 3 и выходу из компрессора 4, входом которого подсоединен к выходу воздушного фильтра 5. Установка также содержит паровую турбину 6 и контур паровой турбины 7, который содержит насос 8 и испаритель 9. Испаритель 9 входом и выходом подключен к второму газопроводу 10. К нему же подключен фильтр 11. Контур 7 паровой турбины 6 содержит конденсатор 12 контура 13 охлаждения паровой турбины 6, включающий также насос 14, теплообменник 15 и охладитель 16. Газотурбинная установка имеет вихревую трубу 17, которая подключена к магистральному газопроводу 18 и к третьему газопроводу 19, а так же к первому газопроводу 3, который подключен к камере сгорания 2. Вихревая труба подключена к входу четвертого газопровода 20, выход которого подключен к входу теплообменнику 15, который выходом подключен к пятому газопроводу 21, который соединяется с узлом смешения 22. На выходных валах 23 и 24 газовой и паровой турбин установлены генераторы электроэнергии 25 и 26 соединенные с потребителем 27.The gas turbine installation includes a gas turbine 1 and a combustion chamber 2, which is connected to the first gas pipeline 3 and the outlet of the compressor 4, the input of which is connected to the output of the air filter 5. The installation also contains a steam turbine 6 and a steam turbine circuit 7, which contains a pump 8 and an evaporator 9. The inlet and outlet of the evaporator 9 is connected to the second gas pipeline 10. A filter 11 is also connected to it. The circuit 7 of the steam turbine 6 contains a condenser 12 of the cooling circuit 13 of the steam turbine 6, which also includes a pump 14, a heat exchanger 15 and a cooler l 16. The gas turbine installation has a vortex pipe 17, which is connected to the main gas pipe 18 and to the third gas pipe 19, as well as to the first gas pipe 3, which is connected to the combustion chamber 2. The vortex pipe is connected to the inlet of the fourth gas pipe 20, the output of which is connected to the input of the heat exchanger 15, which is connected by an output to the fifth gas pipeline 21, which is connected to the mixing unit 22. Electric power generators 25 and 26 are connected to the consumer 27 on the output shafts 23 and 24 of the gas and steam turbines.

Газотурбинная установка работает следующим образом.Gas turbine installation operates as follows.

Топливный газ, находящийся под высоким давлением, из магистрального газопровода 18 поступает в вихревую трубу 17. В вихревой трубе образуются горячий и холодный потоки газа. Холодный поток газа направляется по четвертому газопроводу 20 в теплообменник 15 контура охлаждения паровой турбины 13, где нагревается и по пятому газопроводу 21 поступает в узел смешения 22. Горячий поток направляется по третьему газопроводу 19 в точку смешения 22. Горячий и нагретый холодный потоки смешиваются в узле смешения 22 и по первому газопроводу 3 поступают в камеру сгорания 2. При этом давление газа в первом газопроводе 3 снижено относительно давления газа в магистральном газопроводе 18, в то же время, температура газа в первом газопроводе 3 существенно выше, чем температура газа на входе в установку. Увеличение температуры происходит вследствие нагрева холодного потока газа, притом, что, некоторое увеличение температуры может наблюдаться при смешивании горячего и холодного потоков сразу после вихревой трубы. В камеру сгорания подается также воздух от компрессора 4, предварительно очищенный в фильтре 5. В результате сгорания топливного газа образуются дымовые газы, которые приводят в движение газовую турбину 1, а на выходе с турбины образуют поток выхлопных газов. Выхлопные газы проходят по газопроводу 10 через испаритель 9 контура 7 паровой турбины 6, где отдают тепло рабочему телу паровой турбины 6, которое приводится в движение насосом 8, превращая его в пар, и через фильтр 11 выводятся в атмосферу. Пар приводит во вращение паровую турбину 6, после чего охлаждается и конденсируется в конденсаторе 12 контура 13 охлаждения паровой турбины 6. Нагретый в конденсаторе 12 теплоноситель контура 13 охлаждения паровой турбины 6 подается насосом 14 в теплообменник 15, в котором охлаждается холодным потоком топливного газа, поступающим из вихревой трубы 17, затем подается в охладитель 16. На выходном вале 23 газовой турбины 1 установлен генератор электроэнергии 25, а на выходном вале 24 паровой турбины 6 установлен генератор электроэнергии 26. Генераторы электроэнергии 25 и 26 соединены с потребителем 27.High pressure fuel gas from the main gas line 18 enters the vortex tube 17. Hot and cold gas flows are generated in the vortex tube. The cold gas stream is directed through the fourth gas pipeline 20 to the heat exchanger 15 of the cooling circuit of the steam turbine 13, where it is heated and fed through the fifth gas pipe 21 to the mixing unit 22. The hot stream is directed through the third gas pipe 19 to the mixing point 22. Hot and heated cold flows are mixed in the node mixing 22 and through the first gas pipeline 3 enter the combustion chamber 2. In this case, the gas pressure in the first gas pipeline 3 is reduced relative to the gas pressure in the main gas pipeline 18, at the same time, the gas temperature in the first gas pipeline de 3 is significantly higher than the gas temperature at the inlet to the installation. An increase in temperature occurs due to heating of a cold gas stream, although a slight increase in temperature can be observed when mixing hot and cold flows immediately after the vortex tube. Air is also supplied to the combustion chamber from the compressor 4, previously cleaned in the filter 5. As a result of the combustion of the fuel gas, flue gases are generated that drive the gas turbine 1, and at the outlet of the turbine form an exhaust gas stream. The exhaust gases pass through the gas pipeline 10 through the evaporator 9 of the circuit 7 of the steam turbine 6, where they give heat to the working fluid of the steam turbine 6, which is driven by the pump 8, turning it into steam, and is released into the atmosphere through the filter 11. The steam drives the steam turbine 6, after which it is cooled and condensed in the condenser 12 of the cooling circuit 13 of the steam turbine 6. The heat carrier in the condenser 12 of the cooling circuit 13 of the steam turbine 6 is pumped to the heat exchanger 15, in which it is cooled by a cold stream of fuel gas from the vortex tube 17, then fed to the cooler 16. An electric generator 25 is installed on the output shaft 23 of the gas turbine 1, and an electric generator 26 is installed on the output shaft 24 of the steam turbine 6. Electric generators electricity 25 and 26 are connected to the consumer 27.

Использование полезной модели позволяет снизить давление газового потока, подаваемого из магистрального газопровода в камеру сгорания газовой турбины до требуемых значений при повышении его температуры, а также снизить энергозатраты на охлаждение теплоносителя в контуре охлаждения паровой турбины, что приводит к повышению эффективности и К.П.Д. газотурбинной установки.Using the utility model allows to reduce the pressure of the gas stream supplied from the main gas pipeline to the combustion chamber of a gas turbine to the required values when its temperature is increased, as well as reduce the energy consumption for cooling the coolant in the steam turbine cooling circuit, which leads to an increase in efficiency and K.P. . gas turbine installation.

Claims

A gas turbine installation containing five gas pipelines, a gas turbine, the input of which is connected to the output of the combustion chamber, connected by one input to the gas mixing unit, connected to one output of the vortex tube, the input of which is connected to the main gas pipeline, while the combustion chamber is connected to the compressor output by the other input the inlet of which is connected to an air filter, characterized in that it is equipped with a steam turbine with a circuit including an evaporator, a pump and a condenser having a circuit with a heat exchanger, a cooler m and the pump, wherein the inlet of the evaporator the steam turbine circuit is connected to the output of the gas turbine unit, another output of the vortex tube is connected to the input of the fourth pipeline, whose output is connected to the input of the heat exchanger of the steam turbine condenser, and its output is connected to the fifth node pipeline with mixing.