WO2013048284A1 - Установка для получения электроэнергии в газовом тракте тепловых электростанций - Google Patents
Установка для получения электроэнергии в газовом тракте тепловых электростанций Download PDFInfo
- Publication number
- WO2013048284A1 WO2013048284A1 PCT/RU2012/000511 RU2012000511W WO2013048284A1 WO 2013048284 A1 WO2013048284 A1 WO 2013048284A1 RU 2012000511 W RU2012000511 W RU 2012000511W WO 2013048284 A1 WO2013048284 A1 WO 2013048284A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- shaft
- turbine
- unit
- power
- energy
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
- F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
- F05B2240/91—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure
- F05B2240/911—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure already existing for a prior purpose
- F05B2240/9111—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure already existing for a prior purpose which is a chimney
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/728—Onshore wind turbines
Definitions
- the utility model relates to the power system, namely, to the installation for obtaining additional electricity as a result of using the secondary resource of thermal power plants - the energy of exhaust flue gases.
- the utility model can be used for own needs of a thermal power plant.
- CCPP consists of two units: gas turbine (gas turbine) and steam power (CCP).
- gas turbine gas turbine
- CCP steam power
- gas turbine engines the rotation of the turbine shaft is provided by the combustion products resulting from the combustion of natural gas, fuel oil or diesel fuel - gases.
- the combustion products formed in the gas turbine combustion chamber rotate the turbine rotor, and that, in turn, rotates the shaft of the electric generator.
- the efficiency rarely exceeds 38%.
- Spent products in gas turbines and still maintaining a high combustion temperature enter the waste heat boiler, where they heat water and steam to a temperature and pressure sufficient to operate
- the claimed utility model is an installation in which a method for generating additional electricity by using excess pressure of the exhaust gas of a combined cycle (CCGT) or steam power installation (CCP) of a thermal power plant is implemented.
- This method of generating electricity is in many ways similar to the principle of using the energy of the exhaust gases in internal combustion engines: turbocharging an additional volume of air into the engine cylinders by means of a compressor turbine, which is driven by the energy of the exhaust gas flow (“Automobile turbocharged engines” N.S. Khanin, E.V.Boltin, B.F. Lyamtsev, Engineering, 1991) .
- the objective of the present invention is to solve energy problems associated with the depletion of energy resources by creating an additional energy source.
- the technical result obtained in the implementation of this utility model is to increase energy efficiency (increase efficiency) of a heat power plant by generating additional electric power.
- the turbine used in the claimed installation is a primary engine with rotational movement of the working body (turbine rotor is the rotational part of the turbine, consisting of blades and a shaft), which converts the kinetic energy of the flue gas stream (excess gas pressure) of the working fluid (gas) into mechanical work (rotational motion of the turbine shaft).
- the turbine shaft of the installation can be connected (a kind of kinematic connection) with the shaft of the electric generator using a flexible or bakardanny shaft through the seal assembly in the chimney shell of a combined cycle or steam-powered installation.
- the turbine shaft is mounted, as a rule, in the bearing-bearing assembly, which, in turn, is installed along the longitudinal axis of the gas path of the CCGT or CCP by attaching to the chimney shell by supporting structures.
- the power generator can be calculated by the formula ("Wind turbines and wind turbines”, E. M. Fateev, OGIZ, Moscow, 1947; “Wind Power”, D. de Renzo. Energoatomizdat. Moscow, 982):
- ⁇ ⁇ ⁇ 2 1 ⁇ 2 ⁇ 3 ⁇ ⁇ ⁇ .
- ⁇ is the electric power of the generator
- ⁇ is the utilization coefficient of the energy of the gas flow
- R is the inner radius of the cross section of the CCGT chimney
- p is the density of the exhaust gases.
- the efficiency of a heat power plant when used in conjunction with the proposed plant, which is a source of additional electricity, can be increased by at least 0.1%.
- the electricity generated by the installation can be used for the own needs of a thermal power plant.
- FIG. 1 general view of the CCGT unit
- FIG. 2- general view of the installation for generating electricity in the context of the shell of the CCGT chimney.
- the main equipment of the CCGT unit (Fig. 1) are: a gas turbine 1, a waste heat boiler 2 and a chimney (gas path of the CCGT unit) 3.
- the installation for generating electricity (Fig. 2) in the gas path of CCGT 15 consists of an axial turbine 4 located along the longitudinal axis of the chimney 3 in the path of the exhaust gases connected via a propeller shaft 5 through a seal assembly 6 in the chimney shell 7 to the shaft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно - к установке получения дополнительной электроэнергии в результате использования вторичного ресурса тепловых электростанций - энергии отработанных уходящих газов, которая быть использована для собственных нужд теплоэлектростанции. Технический результат, получаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в повышении энергоэффективности теплоэнергетической установки за счет выработки дополнительной электрической мощности и достигается за счет создания установки для получения электрической энергии, содержащей установленную в дымовой трубе, являющейся частью газового тракта парогазовой или паросиловой установки тепловой электростанции, на пути уходящих отработанных газов турбины, вал которой соединен кинематической связью с валом электрогенератора таким образом, что механическая энергия вращения вала турбины передается на вал электрогенератора.
Description
УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ГАЗОВОМ
ТРАКТЕ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
5 Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно - к установке получения дополнительной электроэнергии в результате использования вторичного ресурса тепловых электростанций - энергии отработанных уходящих газов. Полезная модель может быть использована для собственных нужд теплоэлектростанции.
10 Одним из наиболее эффективных способов повышения мощности и экономичности теплоэнергетических установок является применение в них парогазового цикла, при котором используется тепловая энергия отработавших в турбине газов. Сравнительно новым типом генерирующих станций, работающих на газе или жидком топливе, являются (http://esco-
I5ecosys.narod.ru/2003_4/art18.htm, Электронный журнал «Экологические системы», N° 4, апрель 2003) парогазовые установки (ПГУ). ПГУ состоит из двух блоков: газотурбиной (ГТУ) и паросиловой (ПСУ). В ГТУ вращение вала турбины обеспечивается образовавшимися в результате сжигания природного газа, мазута или солярки продуктами горения - газами. Образовавшиеся в камере госгорания ГТУ продукты горения вращают ротор турбины, а та, в свою очередь, крутит вал электрического генератора. В первом, газотурбинном цикле, кпд редко превышает 38 %. Отработавшие в ГТУ и сохраняющие еще высокую температуру горения продукты поступают в котел - утилизатор, где они нагревают воду и пар до температуры и давления, достаточных для работы
25паровой турбины, к которой присоединен еще один генератор. Во втором паросиловом цикле используется еще около 20 % энергии сгоревшего топлива. В сумме кпд всей установки повышается до 58 % («Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций», Цанев С. В., МЭИ, Москва, 2009 г.).
зо Заявленная полезная модель представляет собой установку, в которой реализуется способ получения дополнительной электроэнергии путем использования избыточного давления уходящих отработанных газов парогазовой (ПГУ) или паросиловой установки (ПСУ) тепловой электростанции. Такой способ получения электроэнергии во многом аналогичен принципу збиспользования энергии уходящих газов в двигателях внутреннего сгорания:
турбонаддув дополнительного объёма воздуха в цилиндры двигателя посредством турбины компрессора, которая приводится во вращение энергией потока выхлопных газов («Автомобильные двигатели с турбонаддувом» Н.С. Ханин, Э.В.Болтин, Б.Ф. Лямцев, Машиностроение, 1991 г.).
5 Так известно (RU, патент N° 66016 U1 , МПК F25B29/00, опубликован:27.08.2007) входящее в автономный энергетический модуль устройство преобразования тепловой энергии газов под давлением в механическую энергию вращения вала, связанного с генератором электрического тока. При этом, устройство получения газовой смеси под юдавлением для устройства преобразования ее тепловой энергии в механическую представляет собой оснащенную устройством по воспламенению топливной смеси камеру детонационного сгорания топливной смеси, а устройство преобразования энергии газов под давлением во вращение вала представляет собой двигатель внутреннего сгорания. Однако, в известном
15модуле напрямую используется энергия сгорания, но отсутствует использование вторичного ресурса.
Задачей настоящего изобретения является решение энергетических проблем, связанных с истощением энергетических ресурсов, путем создания дополнительного источника энергии.
20 Технический результат, получаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в повышении энергоэффективности (повышении коэффициента полезного действия) теплоэнергетической установки за счет выработки дополнительной электрической мощности.
Указанный технический результат достигается за счет создания
25предназначенной для получения электрической энергии установки, содержащей установленную в дымовой трубе, которая является частью газового тракта парогазовой— ити4-паросиловой' установки тепловой электростанции, на пути уходящих отработанных газов турбину, вал которой соединен кинематической связью с валом электрогенератора таким образом, что механическая энергия зовращения вала турбины передается на вал электрогенератора.
Используемая в заявленной установке турбина представляет собой первичный двигатель с вращательным движением рабочего органа (ротор турбины - вращательная часть турбины, состоящая из лопаток и вала), преобразующего кинетическую энергию потока уходящих газов (избыточное
давление газа) рабочего тела (газа) в механическую работу (вращательное движение вала турбины).
При этом вал турбины установки может быть соединен (вид кинематической связи) с валом электрогенератора с помощью гибкого или бкарданного вала через узел уплотнения в обечайке дымовой трубы парогазовой или паросиловой установки. Вал турбины крепится, как правило, в опорно- подшипниковом узле, который, в свою очередь, устанавливается вдоль продольной оси газового тракта ПГУ или ПСУ путем крепления к обечайке дымовой трубы посредством опорных конструкций.
10 Конструкция лопаток турбины выбирается из огромного количества существующих вариантов для получения максимального кпд, в качестве материалы для их изготовления применяют коррозионно-стойкие марки сталей.
Для исключения влияния высокой (90°С) температуры уходящих газов на работу электрогенератора, рекомендуется его установка за пределами дымовой 15трубы ПГУ или ПСУ.
Величина мощности электрогенератора может быть рассчитана по формуле ("Ветродвигатели и ветроустановки", Е. М. Фатеев, ОГИЗ, Москва, 1947г.; «Ветроэнергетика», Д.де Рензо.Энергоатомиздат.Москва, 982 г. ):
Ν = ζ πΡ2 1\2 ρν3ηρθΑΠΓβΗ.
20где:
Ν - электрическая мощность генератора,
ζ - коэффициент использования энергии потока газов,
π = 3,14,
R - внутренний радиус сечения дымовой трубы ПГУ,
25V - скорость уходящих газов,
η ред - к. п. д. редуктора,
η ген- к. п. д. генератора,
р - плотность уходящих газов.
КПД теплоэнергетической энергоустановки при использовании ее зосовместно с предлагаемой установкой, являющейся ' источником дополнительной электроэнергии, может быть увеличен, как минимум, на 0,1%.
Вырабатываемая установкой электроэнергия может применяться для собственных нужд теплоэлектростанции.
Дополнительный технический результат, получаемый в результате 35осуществления заявленной полезной модели - утилизация (повторное з
использование отходов производства) уходящих отработанных газов ПГУ или ПСУ, приводящая к экономии природных ресурсов.
Для пояснения сущности заявленной полезной модели прилагаются следующие графические материалы:
5- фиг. 1 - общий вид ПГУ;
- фиг. 2- общий вид установки для получения электроэнергии в разрезе обечайки дымовой трубы ПГУ.
Ниже, на примере описания конструкции установки для получения электроэнергии в газовом тракте ПГУ приводятся сведения, подтверждающие ювозможность осуществления заявленной полезной модели с достижением вышеуказанного технического результата.
Основным оборудованием ПГУ (фиг. 1) являются: газовая турбина 1 , котел-утилизатор 2 и дымовая труба (газовый тракт ПГУ) 3.
Установка для получения электроэнергии (фиг. 2) в газовом тракте ПГУ 15состоит из расположенной вдоль продольной оси дымовой трубы 3 на пути уходящих отработанных газов осевой турбины 4, соединенной с помощью карданного вала 5 через узел уплотнения 6 в обечайке 7 дымовой трубы с валом
8 электрогенератора 9, вынесенного наружу за пределы дымовой трубы для исключения влияния высокой (90°С) температуры уходящих газов на его работу. 20Вал 10 турбины 4 закреплен в опорно-подшипниковом узле 11 , который в свою очередь крепится к обечайке 7 дымовой трубы 3 посредством опорных конструкций 12.
Поток уходящих отработанных газов приводит во вращение лопасти турбины 4 установки. Для работы турбины достаточно, если избыточное
25давление уходящих отработанных газов за котлом ПГУ выше атмосферного. Крутящий момент с вала 10 турбины 4 передается посредством карданного вала 5 на вал 8 электрогенератора 9. Электроэнергия, вырабатываемая генератором, преобразуется к промышленно применимым параметрам и коммутируется с электрическими сетями методами, которые разработаны и успешно зоприменяются в ветровой энергетике ("Ветродвигатели и ветроустановки", Е. М. Фатеев, ОГИЗ, Москва, 1947г.; «Ветроэнергетика», Д.де Рензо,Энергоатомиздат,Москва, 1982 г. ), поэтому в настоящей заявке эти методы не описываются.
Claims
1. Установка для получения электрической энергии, ха- рактеризующаяся тем, что она содержит установлен-
5 ную в дымовой трубе, являющейся частью газового тракта парогазовой или паросиловой установки тепло- вой электростанции, на пути уходящих отработанных газов турбину, вал которой соединен кинематической связью с валом электрогенератора таким образом, что ю механическая энергия вращения вала турбины переда- ется на вал электрогенератора.
2. Установка по п.1 , отличающаяся тем, что вал турбины соединен с валом электрогенератора с помощью гиб- кого или карданного вала.
15 3. Установка по любому из пл.1-2, отличающаяся тем, что электрогенератор установлен за пределами дымовой трубы парогазовой или паросиловой установки.
4. Установка по любому из пп.1-2, отличающаяся тем, что вал турбины закреплен в опорно-подшипниковом узле. 0
5. Установка по п.З, отличающаяся тем, что вал турбины закреплен в опорно-подшипниковом узле.
6. Установка по п.4, отличающаяся тем, что опорно-под- шипниковый узел закреплен к обечайке дымовой тру- бы посредством опорных конструкций. 5
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011139654 | 2011-09-30 | ||
RU2011139654 | 2011-09-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2013048284A1 true WO2013048284A1 (ru) | 2013-04-04 |
Family
ID=45999438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/RU2012/000511 WO2013048284A1 (ru) | 2011-09-30 | 2012-06-27 | Установка для получения электроэнергии в газовом тракте тепловых электростанций |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202012100680U1 (ru) |
WO (1) | WO2013048284A1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU43705A1 (ru) * | 1919-02-19 | 1935-07-31 | М.А. Велле | Способ воспроизведени естественной т ги с помощью дымовой трубы |
JPH1113421A (ja) * | 1997-06-23 | 1999-01-19 | Hitachi Ltd | ガスタービン排ガス流発電設備 |
RU2168061C2 (ru) * | 1998-07-14 | 2001-05-27 | Борис Викторович Коротя | Электроэнергетическая установка |
RU2187691C2 (ru) * | 2000-03-13 | 2002-08-20 | Производственный кооператив "Энергетика и экология" | Русловой гидроагрегат |
CN201687531U (zh) * | 2010-05-26 | 2010-12-29 | 张革 | 热气流发电装置 |
-
2012
- 2012-02-28 DE DE202012100680U patent/DE202012100680U1/de not_active Expired - Lifetime
- 2012-06-27 WO PCT/RU2012/000511 patent/WO2013048284A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU43705A1 (ru) * | 1919-02-19 | 1935-07-31 | М.А. Велле | Способ воспроизведени естественной т ги с помощью дымовой трубы |
JPH1113421A (ja) * | 1997-06-23 | 1999-01-19 | Hitachi Ltd | ガスタービン排ガス流発電設備 |
RU2168061C2 (ru) * | 1998-07-14 | 2001-05-27 | Борис Викторович Коротя | Электроэнергетическая установка |
RU2187691C2 (ru) * | 2000-03-13 | 2002-08-20 | Производственный кооператив "Энергетика и экология" | Русловой гидроагрегат |
CN201687531U (zh) * | 2010-05-26 | 2010-12-29 | 张革 | 热气流发电装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE202012100680U1 (de) | 2012-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2549743C1 (ru) | Теплофикационная газотурбинная установка | |
RU2007147651A (ru) | Способ и система производства энергии на аэс | |
CN203892009U (zh) | 一种转子负压动力设备 | |
RU114484U1 (ru) | Установка для получения электроэнергии в газовом тракте парогазовых и паросиловых установок тепловых электростанций | |
US8640437B1 (en) | Mini sized combined cycle power plant | |
JP2010048546A (ja) | ディンプル及びセレーション成形フィン付きチューブ構造 | |
WO2013048284A1 (ru) | Установка для получения электроэнергии в газовом тракте тепловых электростанций | |
RU165520U1 (ru) | Устройство повышения эффективности и маневренности парогазовой установки | |
KR20110114043A (ko) | 가변형 날개를 구비하는 발전기 | |
KR20110099860A (ko) | 나선형 임펠러를 이용한 유체에너지 변환장치 | |
JP6407089B2 (ja) | 発電装置 | |
RU2820046C1 (ru) | Способ получения пара из воды в паровой машине | |
CN202937317U (zh) | 快启动汽轮机组 | |
CN216162639U (zh) | 一种工业废水废气热能动力装置 | |
RU2278279C2 (ru) | Когенерационная система на основе паровой котельной установки с использованием теплоты уходящих газов | |
RU108484U1 (ru) | Тепловая электрическая станция | |
RU2696721C1 (ru) | Энергетический комплекс | |
RU124080U1 (ru) | Устройство генерирования электроэнергии | |
RU183122U1 (ru) | Станция для выработки электрической энергии на любом виде тепла с использованием конвекции | |
RU2002978C1 (ru) | Энергоустановка | |
RU2794396C1 (ru) | Детонационная энергетическая установка криштопа (дэук) и способ функционирования дэук (варианты) | |
RU2662023C1 (ru) | Способ трансформации тепловой энергии в электроэнергию тепловой машиной внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, турбиной компрессора и электрогенератором | |
RU2564195C1 (ru) | Энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающей станции | |
RU2441185C1 (ru) | Геоэлектростанция и способ повышения ее мощности | |
JP2012026425A (ja) | 内燃機関と外燃機関の複合推進システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12836381 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 12836381 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |