SE0900236A1 - Förfarande för drift av en gasturbinkraftanläggning och en gasturbinkraftanläggning - Google Patents
Förfarande för drift av en gasturbinkraftanläggning och en gasturbinkraftanläggningInfo
- Publication number
- SE0900236A1 SE0900236A1 SE0900236A SE0900236A SE0900236A1 SE 0900236 A1 SE0900236 A1 SE 0900236A1 SE 0900236 A SE0900236 A SE 0900236A SE 0900236 A SE0900236 A SE 0900236A SE 0900236 A1 SE0900236 A1 SE 0900236A1
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- turbine
- compressor
- combustion
- unit
- gas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/12—Cooling of plants
- F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
- F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
- F02C7/143—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages
-
- 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
- F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
- F01K21/04—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas
- F01K21/047—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas having at least one combustion gas turbine
-
- 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
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
- F02C3/10—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor with another turbine driving an output shaft but not driving the compressor
-
- 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
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
-
- 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
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
- F02C3/305—Increasing the power, speed, torque or efficiency of a gas turbine or the thrust of a turbojet engine by injecting or adding water, steam or other fluids
Abstract
Ett förfarande för drift av gasturbinkraftanläggning med en första gasturbingrupp (10), inkluderande en första turbinanordning (13) och en andra gasturbingrupp (20) inkluderande en kompressoranordning (22) och en andra turbinanordning (23), vilka är mekaniskt ihopkopplade med varandra, varvid nyttigt arbete tas ut genom en anordning (15), som är inkluderad i anläggningen, varvid en förbränningsgasström alstras av en förbränningsanordning (35), vilken är placerad i en gasflödesström (42,48) uppströms av den andra turbinanordningen (23), och varvid processvatten och/eller -ånga uppvärms av en processgasström och det producerade vattnet och/eller ångan införs i en gasflödesström (42,48) uppströms av förbränningsanordningen. Sagda andra turbinanordning (23) och kompressoranordningen (22) är balanserade till varandra så att åtminstone väsentligen allt arbete alstrat av den andra turbinanordningen (23) konsumeras av kompressoranordningen (22), och den första turbinanordningen (13) är balanserad till anordningen för uttag av nyttigt arbete (15) så att allt arbete producerat av den första turbinanordningen (13) konsumeras av anordningen för uttag av nyttigt arbete (15). Uppfinningen avser även en anläggning.Fig. 1.
Description
10
15
20
25
(AJ
(f)
parallella och separata från varandra och, vidare, turbinen
hos den andra gruppen visas inkludera en förbränningsanord-
ning, vilket resulterar i ett arrangemang, varvid förbrän-
ningsgaserna från förbränningsanordningen ges en radiell
rörelsekomponent vid inträdet i turbinhuset.
ÄNDANLÅL ocH VIKTIGASTE SÅRDRAG Hos UPPFINNINGEN
Förfarandet enligt bakgrundstekniken fungerar väl, men i
enlighet med föreliggande uppfinning tillhandahålls en vidare-
utveckling fokuserande på förbättrad ekonomi, för det första
med avseende på själva kraftanläggningen och för det andra i
förhållande till möjligheten att utta ytterligare nyttigt
arbete per anläggningsenhet liksom per enhet använt bränsle.
Dessa ändamål adresseras i enlighet med föreliggande upp-
finning. Sammantaget görs förfarandet enligt uppfinningen
enklare och är enklare att kontrollera. Genom uppfinningen är
det vidare uppnått att den andra turbingruppen kommer att bli
mer oberoende från den första turbingruppen.
Genom att de andra turbin- och kompressorenheterna är
balanserade till varandra så att åtminstone väsentligen allt
arbete alstrat av den andra turbinanordningen konsumeras av
kompressoranordningen elimineras behovet på den första turbin-
gruppen att tillhandahålla betydande kompressorkapacitet.
Genom att den första turbinanordningen är balanserat till
anordningen för uttaget av nyttigt arbete så att åtminstone
väsentligen allt arbete alstrat av den första turbin-
anordningen konsumeras av anordningen för uttag av nyttigt
arbete, uppnås flera fördelar. I synnerhet, i praktiken,
enligt uppfinningen, är endast den första turbingruppen för-
bunden med en elektrisk generator eller liknande. Härigenom
kan det ovan indikerade problematiska arrangemanget med en
växeltransmission i fallet av en konventionell generator också
förbunden med den andra gruppen undvikas. I synnerhet löper
'75102SV; 2010-05-28
10
15
20
25
den första turbingruppen för det mesta långsammare än den
andra gruppen, vilket för stora maskiner gör det möjligt att
förbinda generatorn direkt med turbinen utan någon växellåda
däremellan.
Eftersom den andra turbingruppens axel (axlar) inte är
förbunden (förbundna) med någon generator som har fast hastig-
het, kan den andra turbingruppen vara fri att justera till
rådande förutsättningar för anläggningen. Detta resulterar i
nya frihetsvillkor, vilket kan resultera i förbättrade
prestanda för anläggningen, i synnerhet i förhållande till
dellastbetingelser.
Stora gasturbiner (mer än 200 MW) kan inte effektivt
tillhandahållas med en transmission inkluderande en växellåda
på grund av begränsningar i arbete som skall överföras. För
mycket stora anläggningar är det därför speciellt fördelaktigt
att kompressorarbetet väsentligen överförs till den andra tur-
bingruppen, varvid högtrycksturbinen i den gruppen väsentligen
endast driver kompressorn för hela anläggningen och att
lägtrycksturbinen, vilken är närvarande i den första turbin-
gruppen, väsentligen endast driver anordningen för uttag av
nyttigt arbete såsom en elektrisk generator. Sammantaget kan
den första gruppens turbin utformas att ha en rotationshastig-
het medgivande perfekt matchning med generatorn, t ex 1500
rpm, 3000 rpm etc. beroende av typen och kraven som råder.
Ett fördelaktigt resultat i vissa utföringsformer av upp-
finningen är att temperaturen i en tvärledning uppströms av
den första gruppens turbin kommer att reduceras, vilket kan
uppnås genom utökad expansion i den andra turbingruppens tur-
bin. Ju mer arbete som utförs av kompressorn i den andra grup-
pen, desto längre kommer expansionslinjen att vara i turbinen
i den andra gruppen och därigenom desto lägre temperaturen
efter den turbinen - i tvärledningen mellan turbingrupperna.
Alternativt ger detta en potential att öka förbränningstempe-
75102sv; 2010-05-28
10
15
20
25
b)
(D
raturen utan att förorsaka någon signifikant ökning i tempera-
turen i tvärledningen. Tvärledningen är av relativt komplex
utformning och sänkning av tvärledningstemperaturen är för-
delaktig på grund av att en lägre temperatur kommer att redu-
cera designproblem och/eller reducera kostnader på grund av
krav på dyrbarare material.
Uppfinningen ger också möjlighet till förbättrad flödes-
geometri och tryckprestanda för den andra gruppens kompressor-
anordning. På grund av krav på högt tryckt och lågt volym-
metriskt flöde föredras att denna slutliga kompressorenhet är
av radialtyp. Genom denna uppfinning behövs ingen central axel
för kraftuttag. Geometrivillkor för luftinträdet till denna
radiella kompressor kan därför vara mer gynnsam, vilket för-
bättrar prestanda hos kompressoranordningen.
När, i enlighet med en föredragen aspekt av denna uppfin-
ning, en första gasström komprimeras av en första kompressor-
enhet hos sagda kompressoranordning, därefter bringas till en
värmeväxlare för kylning av sagda gasström och upphettning av
sagda processvatten och/eller ånga och därefter bringas till
en andra kompressorenhet hos sagda kompressoranordning, till-
handahàlls en naturlig och effektiv möjlighet till mellan-
kylning av kompressorluften, tillhandhållande möjligheten till
förbättrad flödesgeometri-tryckprestanda för kompressoranord-
ningen.
Som alternativ kan vattenspray injekteras i kompressor-
flödet mellan de första och andra stegen hos kompressorn
istället för intercooling genom en värmeväxlare. Detta kan
åstadkommas genom t ex uttag av ett gasflöde till en separat
vattensprayenhet och att bringa det tillbaka igen.
1....
LC
Det är särskilt föredraget att allt ryttigt arbe
uttaget från anläggningen uttas från den första gasturbin-
gruppen, vilket å ena sidan ger bäst arbetsvillkor för den
första turbinen i förhållande till anordningen för uttag av
75l02SV; 2010-05-28
10
15
20
25
(A
(D
nyttigt arbete, Därigenom kan arrangemang för att förbinda en
ytterligare anordning för att utta arbete till den andra grup-
pen på ett föredraget sätt undvikas. Sammantaget tillhanda-
håller uppfinningen en ekonomisk och högeffektiv lösning för
en gasturbinkraftanläggning.
Det är också särskilt föredraget att allt
gaskompressionsarbete för anläggningen utförs av sagda kom-
pressorenhet i den andra turbingruppen. Detta reducerar kom-
plexiteten hos hela anläggningen och öppnar för föredragna
arrangemang vad avser turbingrupperna relativt varandra.
Företrädesvis används åtminstone en del av vatteninne-
hållet i förbränningsgaserna som processtillförselvatten,
vilken medger återvinning med visst överskott, på grund av
bildande av vatten under förbränningen.
Företrädesvis används ånga för kylning av
förbränningsgasströmmen och åtminstone en del av sagda ånga
introduceras därefter i gasströmmen, företrädesvis i en för-
bränningskammare hos förbränningsanordningen, för vidare
användning som arbetsfluid.
Uppfinningen hänför sig också till en kraftanläggning och
motsvarande särdrag och fördelar uppnås i förhållande till
krav riktade mot detta.
Enligt uppfinningen föredras att förbränningsgasströmmen
produceras i en koaxiell förbränningsanordning och bringas
axiellt in i den andra turbingruppens turbin, eftersom detta
ytterligare reducerar komplexiteten hos anläggningen och i
synnerhet inloppet till turbinen, och medger användningen av
en mer okomplicerad förbränningsanordning.
Föredraget okomplicerat tillhandahåller uppfinningen
också frihet att göra en förbränningsanordning utan ïågra
speciella strikta geometriska begränsningar, vilket annars är
fallet när förbränningsanordningar är utformade att passa
traditionella gasturbiner.
75102SV; 2010-05-28
lO
l5
20
25
LU
(D
När sagda kompressorenhet har en första och en andra kom-
pressorenhet, är det speciellt föredraget att den andra tur-
bingruppens turbin har en första och en andra turbinenhet,
varvid den första kompressorenheten är rotationsdriven av den
andra turbinenheten genom en ihålig första axel och den andra
kompressorenheten är rotationsdriven av den första turbin-
enheten genom en andra axel, eftersom detta arrangemang för-
enklar styrning och öppnar för enkel oberoende reglering av de
respektive stegen. I synnerhet bör de första och andra axlarna
vara koaxiella med den första ihåliga axeln delvis omgivande
den andra axeln.
Som en definition, gasflödet inträder i den första
kompressorenheten först, och därefter den andra kompressor-
enheten. Motsvarande gäller för en turbin som har en första
och en andra turbinenhet, varvid gasflödet först inträder i
den första turbinenheten och därefter i den andra turbin-
enheten.
Ett särskilt föredraget arrangemang av de tvà grupperna i
förhållande till varandra uppnås om axeln till den första tur-
bingruppen bildar en vinkel med axeln (axlarna) till den andra
turbingruppen, eftersom härigenom bl. a. flödesvägarna kan
arrangeras för reducerade flödesmotstànd. Det föredras att
gasflödesströmmen som avgår från den andra turbinen leds utan
väsentlig vinkelmässig avvikelse till ett axiellt inlopp till
den första turbinen.
Sagda kompressorenhet kan också inkludera ytterligare
kompressorenheter vid sidan av de första och andra kompressor-
enheterna.
KORTFATTAD BEShRIVNING AV RITNINGARNA
Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer i detalj med
ledning av utföringsformer och med referens till de bifogade
ritningarna, på vilka:
75lO2SV; 2010-05-28
10
15
20
25
id
ID
Fig. 1 visar schematiskt en kraftanläggning enligt upp-
finningen i en första utföringsform,
Fig. 2 visar schematiskt en kraftanläggning enligt uppf-
inningen i en andra utföringsform, och
Fig. 3 visar schematiskt en kraftanläggning enligt upp-
finningen i en tredje utföringsform.
BESKRIVNING Av UTFöRINGsFoRMER
I kraftanläggningen enligt uppfinningen arbetar den andra
gasturbingruppen i ett temperaturområde där kylning krävs och
detta kan föredraget tillhandahållas med användning av ånga.
Ångan kan delta i denna process på ett mycket fördelaktigt
sätt genom att först kyla högtemperaturkomponenterna innan den
introduceras i en förbränningskammare till förbränningsanord-
ningen. Härigenom kan denna ånga också delta i expansions-
processen och tillhandahålla ytterligare arbete. Emellertid
används en del av ångan för filmkylning av delar där konvek-
tionskylning inte ger den nödvändiga effekten. Denna film-
kylning, där ångan fungerar som ett skyddande skikt mellan
gasströmmen och metallen, är mycket effektiv när det används
ånga på grund av ångans högre värmekapacitet i jämförelse med
luft.
Den första gasturbingruppen kommer att arbeta med förut-
sättningar som inte kräver, eller främst, endast kräver en
begränsad mängd av kylning. Spridningen av kylande luft i en
motsvarande ”torr” konstruktion av en sådan gasturbingrupp kan
därför vara drastiskt reducerad och istället medge ett större
flöde av arbetsfluid in i turbinen.
Den optimala effektiviteten för en torr process, dvs. för
d de
~l I *I 5
eiativt laga
få
en traditionell gasturbincykel, uppnås vi
tryckförhållandena av 5 - 40 bar. Emellertid ligger den opti-
mala effektiviteten vid mycket högre tryckförhållanden för en
ånginjekterad cykel. Följaktligen är det viktigt att öka
75lO2SV; 2010-05-28
10
15
20
25
bd
C)
tryckförhållandet i ånginjekterade gasturbinscykler i ändamål
att nå de optimala driftförutsättningarna. Ett lämpligt tryck-
område för den uppfinningsenliga kraftanläggningen är 30 - 300
bar och företrädesvis 50 - 200 bar. Förbränningstempertur-
nivåer är mellan 1000 - 2200 °K, företrädesvis 1200 - 2000 OK.
I vissa ånginjekterade cykelkonfigurationer kan addi-
tionen av vatten vara så stor att förbränning sker vid så nära
stökiometriska förhållanden som är praktiskt möjligt, dvs.
nästan allt syre innehållet i luften används. Detta är ett av
de primära åndamålen vid drivning av den uppfinningsenliga
kraftanläggningen.
Förbränning vid nära stökiometriska villkor leder till en
effektiv, kompakt och kostnadseffektiv kraftanläggning. Vatten
som har deltagit i processen emitteras inte till omgivningen
utan kan återvinnas genom förbränningsgaskondensering. Konden-
satet som erhålls kan behandlas kontinuerligt och återcirkule-
ras till kraftcykeln. Processen med förbränningsgaskondense-
ring är förenklad vid nära stökiometriska villkor på grund av
att daggpunkten är mycket hög under sådana förutsättningar och
cykeln kan göras vattensjälvförsörjande. Kondensering av
vatten från förbränningsgaserna hjälper också till att ta bort
partiklar och, i viss utsträckning, kontaminander från för-
bränningsgaserna. Sålunda uppnås minsta möjliga omgivnings-
mässiga inverkan. Nära stökiometrisk förbränning implicerar
också att förbränningsgasflödet till omgivningen minimeras.
Anläggningsdriften bör designas så att åtminstone 60%,
lämpligen åtminstone 80% av företrädesvis åtminstone 90% av
syreinnehållet i intagsluften konsumeras. Detta representerar
en betydande avvikelse från den existerande teknologin och ger
Nettoresultatet med att introducera ånga i den tradi-
tionella gasturbinprocessen är att öka effektiviteten och pro-
duktion av nyttigt arbete. Välutvecklade änginjekterade gas-
75l02SV; 2010-05-28
10
15
20
25
(a)
(D
turbincykler som drivs med liknande tryck och temperaturnivåer
som existerande teknologi uppnår vanligtvis verkningsgrader av
0
approximativt 50 - 55s. Höggradigt ånginjekterade cykler som
drivs med högre trycknivåer erhåller verkningsgrader kring 55
- 65% och nyttigt arbete som uttas kommer att vara 2 - 3
gånger högre än dess motsvarande konventionella gasturbin-
process.
I enlighet med uppfinningen har trycket i utloppet från
den andra gasturbinenheten ett tryck av omkring 5 - 50 bar och
mest föredraget är ett tryck mellan 10 - 40 bar. Detta är
trycket vid inloppet till den första turbinanordningen och
konstituerar tryckfallet över sagda första turbinanordning.
I ändamål för cykeln att arbeta effektivt och genom-
förbart med tryckförhållanden som krävs att nå 30 - 300 bar,
behöver åtminstone två eller för de högsta trycknivåerna, tre
axlar med olika rotationshastigheter användas i kompressor-
anordningen hos den andra turbingruppen. Högtryckskompressorn
och turbinen skulle drivas med den högre rotationshastigheten.
Sålunda skulle en fleraxellösning ge en konventionellt
gasturbinanordning arbetande med en axel, en andra kompressor-
anordning och turbinanordning arbetande på separata axlar, som
roterar vid högre hastigheter, och en förbränningskammare,
vilken arbetar vid högre tryck och temperaturer, med nåra
stökiometrisk förbränning. Ånga och/eller vatten kan också
introduceras genom injektering av högtrycksånga före förbrän-
ningskammaren eller genom injektering av medeltrycksånga
och/eller vatten före något av kompressorstegen.
Under drift vid högre tryck, ökar behovet att kyla luften
mellan kompressorenheterna; å ena sidan för att reducera tem-
peraturnivån och materialkrav i 'ompressor1, och å den andra
sidan att reducera mängden av nödvändigt kompressorarbete.
Sänkning av temperaturen i kompressorluften kan också
leda till mer fördelaktiga förutsättningar för förbränning.
75lO2sV; 2010~O5-28
10
15
20
25
LU
(D
10
Det enklaste sättet att nå lägre temperaturer är att spruta
vatten in i den komprimerade luftströmmen. Alternativt kan
vårmet innehållet i den komprimerade luften användas för att
producera ånga i en kokare.
Fig. 1 visar schematiskt en gasturbinkraftanläggning
enligt uppfinningen, vilken inkluderar en första 10 och en
andra 20 gasturbingrupp. Den första gasturbingruppen 10 inklu-
derar en första turbinanordning 13, vilket är rotationsför-
bundet över en axel 11 med en anordning 15 för uttag av
nyttigt arbete, såsom en elektrisk generator eller liknande.
En andra gasturbingrupp 20 inkluderar en andra
turbinanordning 23, vilket utgörs av en första turbinenhet 23'
och en andra turbinenhet 23”.
Den andra gasturbingruppen 20 inkluderar också en kom-
pressoranordning 22, vilket i sin tur utgörs av en första kom-
pressorenhet 22' och en andra kompressorenhet 22”.
Den första kompressorenheten 22' är rotationsförbunden
med den andra turbinenheten 22” över en första, ihålig, axel
21', vilken delvis omger en andra axel 21, vilken i sin tur
rotationsmässigt förbinder den andra kompressorenheten 22' med
en första turbinenheten 23'. Ett luftinlopp till den första
kompressorenheten indikeras med 42 och efter utträde från den
första kompressorenheten leds den komprimerade luften över en
ledning 42' till inloppet för den andra kompressorenheten 22”.
Vidare är positionerat mellan de första och andra kompressor-
enheterna en luftkylare 74 i formen av en värmeväxlare, vilken
används för att producera ånga för injektering in i systemet
såsom kommer att beskrivas nedan. Som ett alternativ, kan den
andra gasturbinanordningen inkludera tre turbinenheter, vilka
vardera är rotationsförbundna ned respekti
pressorenheter som är inkluderade i kompressoranordningen. Tre
förbindande axlar för de tre respektive stegen är i det fallet
75lO2sv; 2010-05-28
10
15
20
25
(M
(D
ll
koaxiella motsvarande till två axelalternativet som nämns
ovan.
Efter utträdet från den andra kompressorenheten 22” leds
luften över en ledning 43 till inloppet av en förbrännings-
anordning 35, vilken är arrangerad axiellt uppströms av den
första turbinenheten 23' motsatt kompressorenheten 22”.
Förbränningsanordningen 35 är koaxiell och tillför
förbränningsgaser till ett axiellt inlopp till den första
turbinenheten 23' hos den andra turbinen 23. Vidare finns
inlopp till förbränningsanordningen 35 för hett vatten 61'
eller ånga 61 i ändamål att tillhandahålla en förbrännings-
process, varvid åtminstone 60% av syreinnehållet i luften i
flödesströmmen konsumeras genom förbränning i förbränninge-
anordningen 35. Bränslet tillförs till förbränningsanordningen
35 över ledningen 51.
Gaserna från utloppet av den andra turbingruppens turbin-
anordning 23 strömmar genom ledningen 48 till den första tur-
bingruppens turbinanordning 13, vilket i sin tur producerar
det nyttiga i arbetet för anläggningen, vilket uttas av anord-
ningen 15 för uttag av nyttigt arbete, vilket är en elektrisk
generator eller liknande.
Gaserna utträder därefter från den första turbinen 13 och
strömmar genom ledningen 49 till en ytterligare värmeväxlare
73, vilken bidrar till upphettning av ånga för injektering i
processen genom ledningen 61.
Efter värmeväxlaren 73 leds förbränningsgaserna genom en
värmeväxlare 70, vilken bidrar till uppvärmning av vatten för
injektering i processen genom ledningen 61', och varvid
kondensat från en förbränningsgaskondensor 71 upphettas innan
det leds till en avluftare 72 över ledning 83.
Vatten tillhandahålls till uppvärmningskretsen inklude-
rande vårmevåxlarna 73 och 74 över avluftaren 72, vilken har
75l02sV; 20lO~O5-28
10
15
20
25
w
C)
12
ändamålet att tillförsäkra att vattnet i kretsen är fritt från
syre.
Fig. 2 visar en andra utföringsform, varvid samma eller
liknande element har samma referenssiffror som i fig. 1. En
skillnad från kraftanläggningen enligt fig. l är att i
utföringsformen i fig. 2 bildar den centrala axeln B för den
första turbinanordningen 13 en vinkel u med centralaxeln A för
elementen till den andra turbingruppen och i synnerhet turbi-
nen 23, sä att sagda axlar korsar varandra. Detta ger fördelen
att avståndet, vilket de heta gaserna måste strömma i förbind-
ningen mellan utloppet från den andra turbinen 23 och inloppet
till den första turbinen 13 kan reduceras och att skillnaden i
flödesriktningen i ledningen kan reduceras. En annan skillnad
är att sprayintercoolern 91 är arrangerad i ledningen 42'.
Vidare finns ökade möjligheter att tillhandahålla en
flödesväg som är mer fördelaktig, eftersom flödesmotståndet
och komplexiteten hos arrangemanget kan reduceras. I det
visade exemplet är a = 90°, men i ändamål att ytterligare för-
bättra verkningsgraden och ytterligare reducera flödesmotstån-
det mellan den andra turbinen 23 den första turbinen 13 är det
möjligt att positionera turbingrupperna så att a är en spetsig
vinkel, t ex 45°, såsom visas i fig. 3. Härigenom kan utlopps-
förlusterna från den andra turbinen 23 reduceras ytterligare.
Uppfinningen kan modifieras inom ramen för kraven.
Exempelvis är det möjligt att i vissa applikationer inkludera
en annan làgkraftskonsument såsom en hjälpanordning, i den
första eller den andra turbingruppen. En anordning för uttag
av mindre mängder av nyttigt arbete eller liknande kan också i
vissa applikationer kopplas också till den andra turbin-
gruppen. Dessa modifikationer är emellertid inte föredragna.
Det är också möjligt att inom ramen för kraven addera
superuppvärmning utöver hetvatten och ånga i förbränningsgaser
och mellanliggande kompressorflödesväg.
75l02sv; 20l0~O5~28
13
Den andra turbingruppen kan positioneras och orienteras
på olika sätt i förhållande till den första turbingruppen. En
andra förbränningsanordning kan i vissa applikationer positio-
neras som en s. k. àteruppvärmare efter den andra turbinen och
före den första turbinen.
'75102SV; 2010-05-28
Claims (18)
1. Metod för drift av gasturbinkraftanläggning med en första gasturbingrupp (10), inkluderande en första turbinanordning (13) och en andra gasturbingrupp (20) inkluderande en kompressoranordning (22) och en andra turbinanordning (23), vilka är mekaniskt ihopkopplade med varandra, varvid nyttigt arbete tas ut genom en anordning (15), som är inkluderad i anläggningen, varvid en förbränningsgasström är alstrad av en förbränningsanordning (35), vilken är placerad i en gasflödesström (42,48) uppströms av den andra turbinanordningen (23), varvid sagda andra turbinanordning (23) och kompressoranordning (22) är balanserade till varandra så att åtminstone väsentligen allt arbete alstrat av den andra turbinanordningen (23) konsumeras av kompressoranordningen (22), och varvid den första turbinanordningen (13) är balanserad till anordningen för uttag av nyttigt arbete (15) så att åtminstone väsentligen allt arbete producerat av den första turbinanordningen (13) konsumeras av anordningen för uttagning av nyttigt arbete (15), k ä n n e t e c k n a d av - att processånga uppvärms från förbränningsgasströmmen nedströms den första turbinanordningen och att den producerade ångan införs i en gasflödesström (42,48) uppströms av V och/eller i förbränningsanordningen (35) i sådana mängder att åtminstone 80% av syreinnehållet hos luften i gasflödesströmmen (42,48) konsumeras genom förbränning, - att förbränningsgasen som matas till den andra turbinanordningen har ett tryck 50 - 300 bar, och - att åtminstone en del av vatteninnehållet i förbränningsgaserna används som processånga. 7510213; 2010-02-15 10 15 20 25 30
2. Förfarandet enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att trycket i utloppet från den andra turbinanordningen har ett tryck av omkring 5 - 50 bar.
3. Förfarandet enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att trycket i utloppet från den andra turbinanordningen har ett tryck mellan 10 - 40 bar.
4. Förfarandet enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e - t e c k n a t av att en första gasström sammanpressas av en första kompressorenhet hos sagda kompressoranordning (22), därefter bringas till åtminstone en andra kompressorenhet hos sagda kompressoranordning (22).
5. Förfarandet enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att den första gasströmmen efter den första kompressorenheten och före den andra kompressorenheten bringas till en värmeväxlare (74) för kylning av sagda första gasström och uppvärmning av sagda processånga.
6.Förfarandet enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att förbränningsgasströmmen produceras i en koaxiell förbränningsanordning (35) och leds axiellt in i den andra turbinanordningen (23).
7. Förfarandet enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att gasflödesströmmen (48) från den andra turbinenheten (23) utgår mellan den andra turbinanordningen (23) och den andra kompressoranordningen (22).
8. Förfarandet enligt något av föregående krav, varvid sagda kompressoranordning (22) har en första och en andra av att den andra kompressorenhet, k ä n n e t e c k n a t 75l02b: 2010-02-15 10 15 20 25 30 turbinanordningen har en första och andra turbinenhet, varvid den första kompressorenheten rotationsdrivs av den andra turbinenheten över en första ihålig axel och den andra kompressorenheten rotationsdrivs av den första turbinenheten över en andra axel.
9. Förfarandet enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att turbinanordningen (23) har en tredje turbinenhet, vilken driver en tredje kompressorenhet över en tredje axel.
10. En gasturbinkraftanläggning med en första gasturbingrupp (10) inkluderande en första turbinanordning (13) och en andra gasturbingrupp (20), inkluderande en kompressoranordning (22) och en andra turbinanordning (23), vilka är mekaniskt ihopkopplade med varandra, varvid anläggningen inkluderar en anordning (15) för uttag av nyttigt arbete, varvid en förbränningsanordning (35) för att producera en förbränningsgasström är placerad i en gasflödesström (42,48) uppströms av den andra turbinanordningen (23), varvid sagda andra turbinanordning (23) och kompressoranordning (22) är balanserade till varandra så att åtminstone väsentligen allt arbete alstrat av den andra turbinanordningen (23) konsumeras av kompressoranordningen (22), och varvid den första turbinanordningen (13) är balanserad till anordningen för uttag av nyttigt arbete (15) så att åtminstone väsentligen allt arbete alstrat av den första turbinanordningen (13) konsumeras av anordningen för uttag av nyttigt arbete (15), k ä n n e t e c k n a d av - att uppvärmningsorgan (73) är arrangerade att uppvärma processånga från förbränningsgasströmmen nedströms den första turbinanordningen (23) och att införingsmedel är arrangerade för att införa den producerade ångan in i gasflödesströmmen (42,48) uppströms av och/eller i förbränningsanordningen, 75l02b; 2010-02-15 10 15 20 25 30 - att anläggningen är anordnad att införa ånga i sådana mängder att åtminstone 80% av syreinnehàllet hos luften i gasflödesströmmen (42,48) konsumeras genom förbränning, - att anläggningen är anordnad så att förbränningsgasen som matas till den andra turbinenheten har ett tryck av 50 - 300 bar, och - att anläggningen uppvisar medel (71) inrättade så att åtminstone en del av vatteninnehållet i förbränningsgaserna används för införande som processånga.
11. Anläggningen enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att kompressoranordningen (22) inkluderar en första och en andra kompressorenhet.
12. Anläggningen enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a d av att en värmeväxlare (74) för kylning av sagda första gasström och uppvärmning av sagda processånga är placerad efter den första kompressorenheten och före den andra kompressorenheten.
13. Anläggningen enligt något av kraven 10 - 12, k ä n n e - t e c k n a d av att en koaxiell förbränningsanordning (35) är arrangerad för att alstra förbränningsgasströmmen, vilken leds axiellt in i den andra turbinanordningen (23).
14. Anläggningen enligt något av kraven 10 ~ 13, k ä n n e - t e c k n a d av att utloppet av gasflödesströmmen från den andra turbinenheten (23) är inrättad mellan den andra turbinanordningen (23) och den andra kompressoranordningen.
15. Anläggningen enligt något av kraven 10 - 14, varvid sagda kompressoranordning (22) har en första och en andra av att den första kompressorenhet, k ä n n e t e c k n a d turbinanordningen har en första och en andra turbinenhet, 7510213; 20l0-O2~15 10 15 varvid den första kompressorenheten är rotationsmässigt ihopkopplad med den andra turbinenheten över en första ihålig axel och den andra kompressorenheten är rotationsmässigt ihopkopplad med den första turbinenheten över den andra axeln.
16. Anläggningen enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a d av att den första turbinanordningen har fler än två turbinenheter och att den första kompressoranordningen har fler än två kompressorenheter.
17. Anläggningen enligt krav 15 eller 16, k ä n n e t e c k - n a d av att de första och ytterligare axlarna är koaxiella och att den ytterligare axeln är åtminstone delvis omgiven av den första axeln.
18. Anläggningen enligt något av kraven 10 - 17, k ä n n e - t e c k n a d av att förbränningsanordningen är positionerad motsatt kompressorenheten (22) i förhållande till den andra turbinanordningen. 7510210; 2010-02-15
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0900236A SE0900236A1 (sv) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Förfarande för drift av en gasturbinkraftanläggning och en gasturbinkraftanläggning |
CN201080008749.0A CN102325979B (zh) | 2009-02-24 | 2010-02-24 | 运行燃气轮机发电站的方法及燃气轮机发电站 |
EP10746509.8A EP2401490B1 (en) | 2009-02-24 | 2010-02-24 | Method of operating a gas turbine power plant and gas turbine power plant |
US13/203,047 US9062607B2 (en) | 2009-02-24 | 2010-02-24 | Method of operating a gas turbine power plant and gas turbine power plant |
PCT/SE2010/000041 WO2010098709A1 (en) | 2009-02-24 | 2010-02-24 | Method of operating a gas turbine power plant and gas turbine power plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0900236A SE0900236A1 (sv) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Förfarande för drift av en gasturbinkraftanläggning och en gasturbinkraftanläggning |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0900236A1 true SE0900236A1 (sv) | 2010-08-25 |
Family
ID=42665746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0900236A SE0900236A1 (sv) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Förfarande för drift av en gasturbinkraftanläggning och en gasturbinkraftanläggning |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9062607B2 (sv) |
EP (1) | EP2401490B1 (sv) |
CN (1) | CN102325979B (sv) |
SE (1) | SE0900236A1 (sv) |
WO (1) | WO2010098709A1 (sv) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120067054A1 (en) * | 2010-09-21 | 2012-03-22 | Palmer Labs, Llc | High efficiency power production methods, assemblies, and systems |
KR101719234B1 (ko) * | 2015-05-04 | 2017-03-23 | 두산중공업 주식회사 | 초임계 이산화탄소 발전 시스템 |
US10508568B2 (en) * | 2018-03-16 | 2019-12-17 | Uop Llc | Process improvement through the addition of power recovery turbine equipment in existing processes |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4896499A (en) * | 1978-10-26 | 1990-01-30 | Rice Ivan G | Compression intercooled gas turbine combined cycle |
US4509324A (en) | 1983-05-09 | 1985-04-09 | Urbach Herman B | Direct open loop Rankine engine system and method of operating same |
EP0216815A1 (en) * | 1985-02-14 | 1987-04-08 | PATTON, John T. | Hybrid steam/gas turbine machine |
EP0319699A3 (en) * | 1987-11-30 | 1989-09-20 | General Electric Company | Steam injected engine with auxillary high pressure steam turbine |
SE468910B (sv) * | 1989-04-18 | 1993-04-05 | Gen Electric | Kraftaggregat, vid vilket halten av skadliga foeroreningar i avgaserna minskas |
US5771678A (en) | 1996-02-12 | 1998-06-30 | Shouman; Ahmad R. | Water-injected stoichiometric-combustion gas turbine engine |
US6145296A (en) * | 1998-09-25 | 2000-11-14 | Alm Development, Inc. | Gas turbine engine having counter rotating turbines and a controller for controlling the load driven by one of the turbines |
GB9906620D0 (en) | 1999-03-23 | 1999-05-19 | Rolls Royce Plc | Power generation equipment |
US7416137B2 (en) * | 2003-01-22 | 2008-08-26 | Vast Power Systems, Inc. | Thermodynamic cycles using thermal diluent |
SE0301585D0 (sv) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | Euroturbine Ab | Förfarande för drift av en gasturbingrupp |
US7284377B2 (en) * | 2004-05-28 | 2007-10-23 | General Electric Company | Method and apparatus for operating an intercooler for a gas turbine engine |
US7770376B1 (en) * | 2006-01-21 | 2010-08-10 | Florida Turbine Technologies, Inc. | Dual heat exchanger power cycle |
US7942008B2 (en) * | 2006-10-09 | 2011-05-17 | General Electric Company | Method and system for reducing power plant emissions |
US7895822B2 (en) * | 2006-11-07 | 2011-03-01 | General Electric Company | Systems and methods for power generation with carbon dioxide isolation |
JP4726930B2 (ja) * | 2008-07-10 | 2011-07-20 | 株式会社日立製作所 | 2軸式ガスタービン |
WO2011026960A1 (en) * | 2009-09-07 | 2011-03-10 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Method of operating a gas turbine and gas turbine |
US20120017597A1 (en) * | 2010-07-23 | 2012-01-26 | General Electric Company | Hybrid power generation system and a method thereof |
JP5639568B2 (ja) * | 2011-11-15 | 2014-12-10 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 2軸式ガスタービン |
-
2009
- 2009-02-24 SE SE0900236A patent/SE0900236A1/sv not_active Application Discontinuation
-
2010
- 2010-02-24 CN CN201080008749.0A patent/CN102325979B/zh active Active
- 2010-02-24 EP EP10746509.8A patent/EP2401490B1/en active Active
- 2010-02-24 WO PCT/SE2010/000041 patent/WO2010098709A1/en active Application Filing
- 2010-02-24 US US13/203,047 patent/US9062607B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20110302926A1 (en) | 2011-12-15 |
WO2010098709A1 (en) | 2010-09-02 |
EP2401490B1 (en) | 2019-11-06 |
EP2401490A1 (en) | 2012-01-04 |
CN102325979B (zh) | 2014-07-30 |
US9062607B2 (en) | 2015-06-23 |
EP2401490A4 (en) | 2018-02-21 |
CN102325979A (zh) | 2012-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8726629B2 (en) | Compressed air energy system integrated with gas turbine | |
JP2019502051A (ja) | 逆ブレイトンサイクル熱機関 | |
KR101521037B1 (ko) | 배열 회수 발전 장치 | |
CN101684748B (zh) | 形成一体的燃气轮机排气扩散器和热回收蒸汽发生系统 | |
JP5676122B2 (ja) | 二酸化炭素を使用してタービンエーロフォイルを冷却するシステムおよび方法 | |
US20090301078A1 (en) | System for recovering the waste heat generated by an auxiliary system of a turbomachine | |
US8281565B2 (en) | Reheat gas turbine | |
EP3354865B1 (en) | Steam turbine preheating system with a steam generator | |
EP2971737B1 (en) | Intercooled gas turbine with closed combined power cycle | |
EP2662536A2 (en) | Gas Turbine Compressor Water Wash System | |
EP2573360B1 (en) | Fuel heating in combined cycle turbomachinery | |
SE518504C2 (sv) | Förfarande och system för kraftproduktion, samt anordnigar för eftermontering i system för kraftproduktion | |
EP2584157B1 (en) | Heat recovery steam generator and methods of coupling same to a combined cycle power plant | |
CN203584580U (zh) | 具有气流控制的燃气涡轮系统 | |
CN102628381A (zh) | 在底蒸汽循环中使用燃气轮机中间冷却器热的系统和方法 | |
US11408339B2 (en) | Steam turbine system and combined cycle plant | |
SE438709B (sv) | Gasturbinanleggning | |
US20180216497A1 (en) | Steam turbine preheating system | |
US20190323384A1 (en) | Boilor plant and method for operating the same | |
SE0900236A1 (sv) | Förfarande för drift av en gasturbinkraftanläggning och en gasturbinkraftanläggning | |
Rao | Evaporative gas turbine (EvGT)/Humid air turbine (HAT) cycles | |
JP5933944B2 (ja) | 統合型ターボ機械酸素プラント | |
SE0900237A1 (sv) | Förfarande för drift av en gasturbinkraftanläggning och gasturbinkraftanläggning | |
SE534557C2 (sv) | Metod för drift av en värme- och kraftanläggning och värme- och kraftanläggning | |
CN109113820A (zh) | 热能回收装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NAV | Patent application has lapsed |