WO2022031185A1 - Энергетическая установка - Google Patents

Энергетическая установка Download PDF

Info

Publication number
WO2022031185A1
WO2022031185A1 PCT/RU2021/000240 RU2021000240W WO2022031185A1 WO 2022031185 A1 WO2022031185 A1 WO 2022031185A1 RU 2021000240 W RU2021000240 W RU 2021000240W WO 2022031185 A1 WO2022031185 A1 WO 2022031185A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
compressor
combustion chamber
turbine
power plant
steam
Prior art date
Application number
PCT/RU2021/000240
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Владимир Петрович СИЗОВ
Светлана Константиновна ЖУЙКОВА
Юрий Викторович АЛИЕВ
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Новый цикл"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Новый цикл" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Новый цикл"
Priority to DE112021000060.8T priority Critical patent/DE112021000060T5/de
Priority to CN202180004515.7A priority patent/CN114761671A/zh
Publication of WO2022031185A1 publication Critical patent/WO2022031185A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1807—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines
    • F22B1/1815—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines using the exhaust gases of gas-turbines
    • 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
    • F01K21/045—Introducing gas and steam separately into the motor, e.g. admission to a single rotor through separate nozzles
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Definitions

  • the invention relates to the field of energy, to complex power plants, in particular, to steam and gas turbine plants with a combined cycle system of steam and gas turbines. It can be used to obtain electrical, mechanical and thermal energy.
  • a power plant with a gas turbine is known according to the RF patent for utility model No. 158646, F02C 6/16, 2016, containing a compressor, a gas turbine unit, a short-cycle non-heating adsorption air separation unit that supplies the compressor with oxygen-enriched air, a device for injecting water or steam into a gas turbine.
  • the evaporator uses the heat of the exhaust gases of the turbine.
  • the adsorbent absorbs part of the nitrogen discharged during regeneration periodically into the atmosphere through the line, and the oxygen-enriched air mixture is pumped into the tank by a booster compressor.
  • This provides a larger supply of oxidizer for continuous operation of the gas turbine unit or for its operation at higher power.
  • the enrichment of the oxidizer with oxygen results in an increase in the temperature of the combustion products at the outlet of the combustion chamber of the gas turbine unit, which is dangerous for the turbine blades.
  • the introduction (injection) of water or, better, steam lowers the temperature of the blades, and at the same time increases the flow rate of the working fluid in the turbine.
  • the disadvantage is the low efficiency of the power system.
  • the gas turbine plant uses as a working fluid a mixture of carbon dioxide and water, according to the application for the invention US 20080320, F02C 1/10, 2008.
  • the gas turbine plant contains a compressor and a turbine.
  • the turbine rotor with rows of blades is placed in the housing, between the rows of movable blades there are fixed guides in the space between the housing and the rotor.
  • modifications of the flow channels of the turbine are provided.
  • some of the flow channels in the cascade of guide vanes have blocked sectors distributed around the circumference.
  • annular flow obstacles are introduced.
  • a steam generation device is located in the heat sink of the gas turbine plant.
  • Part of the generated steam flow is used to cool the turbine components that are subjected to heat stress.
  • the second part of the steam flow is used for work steam turbine.
  • means are provided for condensing the working fluid by removing heat.
  • the disadvantage is the low efficiency of the gas turbine plant, the emission of harmful substances into the atmosphere.
  • the exhaust gases of the turbine are cooled to a temperature below the dew point, while the fresh water released in the form of condensate is diverted to the accumulator.
  • the cooled exhaust gases are fed into the combustion chamber as secondary gases.
  • the gas turbine (combined-cycle) plant contains a combustion chamber having a fuel supply inlet, an oxidizer inlet and an outlet for combustion products.
  • the compressor is connected on the high pressure side to the oxidizer supply inlet.
  • the gas turbine is located behind the combustion chamber along the flow of combustion products and is located on the same shaft as the compressor. There is a means of cooling the exhaust gases of the turbine.
  • the gas turbine (combined-cycle) plant is equipped with an air separation device having oxygen and nitrogen outlets.
  • the exhaust gas cooling means is made in the form of a steam generator or a waste heat boiler and a contact economizer arranged in series along the gas flow with cooling to a temperature below the dew point, equipped with a fresh water withdrawal line with a temperature of 50-60°C and an outlet of cooled combustion products.
  • the disadvantage is the low efficiency of the installation, the complexity of the design, a large amount of harmful substances emitted into the atmosphere.
  • the separated condensate is fed into the waste heat boiler for carrying out the heat exchange operation in it with the formation of superheated steam, which is fed into the combustion chamber.
  • the steam turbine can be connected to a waste heat boiler and a generator.
  • the condenser can be connected to the steam turbine and waste heat boiler so that the steam turbine, condenser and waste heat boiler form a closed circuit.
  • the disadvantage is the low efficiency of the installation, low efficiency.
  • the technical result of the claimed invention is to increase the efficiency of the power plant while reducing the amount of harmful emissions in the exhaust gases.
  • the technical result is achieved due to the fact that in a power plant containing a compressor connected to the inlet of the combustion chamber, a combustion chamber, the output of which is connected to the turbine, a steam generator connected to the combustion chamber, the fuel gas outlet channel is equipped with a condenser and is connected to a container for collecting distilled water, a container for collecting distilled water is connected to a steam generator, according to the invention, the compressor is a screw compressor, the compressor is connected to a container for collecting distilled water, the compressor inlet is connected to an air separation unit.
  • a volumetric compression compressor is used in the power plant, namely, a screw multiphase compressor that works with gaseous and liquid media simultaneously.
  • the efficiency of a screw compressor is typically 95%. Due to the fact that the screw compressor is connected to a container for collecting distilled water, water enters the compressor. In the process of compression of the medium, water evaporates, cooling the compressible gas. Water has high thermal conductivity and heat capacity, the temperature of the compressed gas at the outlet of the compressor rises slightly. Due to the evaporation of water in the compressor, the gas is compressed close to isothermal compression.
  • the compressor inlet is connected to an air separation unit of the vacuum pressure swing absorption (VPSA) type, in which nitrogen is removed from the atmospheric air and oxygen is saturated up to 85%.
  • VPSA vacuum pressure swing absorption
  • VPSA is one of the most cost-effective ways to obtain oxygen from the air.
  • Another low-cost method, in which maximum oxygen is obtained from air at minimum cost, is the cryogenic method. But the cryogenic method is very cumbersome and inert.
  • the use of VPSA is optimal.
  • the figure shows a diagram of the operation of the power plant.
  • the power plant contains a VPSA unit 1, the output of which is connected to the inlet of the screw compressor 2, the outlet of the screw compressor 2 is connected to the inlet of the combustion chamber 3.
  • a turbine 4 is installed at the outlet of the combustion chamber 3, and a steam generator 6 is installed in part 5 of the outlet channel of the exhaust gases from the turbine 4.
  • the steam generator 6 can be installed in the flow of gases emanating from the combustion chamber 3.
  • a condenser 8 is installed in the part 7 of the outlet channel, which is connected to an external cooler.
  • the outlet channel 7 is connected to a container for collecting distilled water 9. Parts of the power plant are interconnected by a pipeline system with shutoff valves.
  • the container for collecting distilled water 9 is connected to the steam generator 6.
  • the steam generator 6 is connected to the combustion chamber 3 by a steam supply line, the Combustion chamber 3 is connected to the fuel supply line.
  • a container for collecting distilled water 9 is connected to a screw compressor 2 by a water supply line.
  • the power plant operates as follows.
  • Atmospheric air with an oxygen volume content of about 10% and a nitrogen content of up to 80% is fed through a filter and a compressor (not shown in the diagram) to the VKSA 1 unit, where nitrogen is removed from the air and saturated with oxygen.
  • the volume (and molar) concentration of nitrogen in the air is 15%, the concentration of oxygen is up to 85%.
  • the oxygen-enriched air is fed into the screw compressor 2 and compressed to a pressure of 60 bar.
  • distilled water coming from a container for collecting distilled water 9 is simultaneously supplied to the compressor 2.
  • a high-pressure compressor with water injection is used. When air is compressed in the screw block of compressor 2, distilled water evaporates and the air does not heat up.
  • combustion 3 there is no oxygen, which protects the turbine blades 4 from oxidation and destruction.
  • the steam supplied to the inlet of the turbine 4 protects its blades from the high temperature of the combustion products.
  • the area of the outlet channel of the combustion chamber 3 is partially blocked by protective plates in the form of sectors to protect the turbine blades 4 from high temperature.
  • the rotational energy of the turbine shaft 4 is transferred to energy consumers.
  • Exhaust hot gases of the combustion products contribute to the formation of steam in the steam generator 6, which can be installed along the flow of combustion products behind the combustion chamber 3, or in channel 5 behind the turbine 4.
  • the resulting steam is fed into the combustion chamber 3 to cool it and rotates the turbine 4.
  • distilled water is released from the gases, which is collected in the gas duct 7.
  • the resulting distilled water is poured into a container for collecting distilled water 9 and re-supplied to the power plant system.
  • Distilled water from tank 9 is supplied to compressor 2 and steam generator 6.
  • distilled water which replaces the lubrication of the system and thereby increases the efficiency of the installation, is produced from the waste products of combustion. Dried combustion products containing a minimum amount of NOx are released into the atmosphere.
  • the claimed invention improves the efficiency of the power plant while reducing the amount of harmful emissions in the exhaust gases.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Изобретение относится к комплексным энергетическим установкам, в частности, к установкам, имеющим систему комбинированного цикла паровой и газовой турбины. Повышение эффективности работы энергетической установки при снижении количества вредных выбросов в выходных газах достигается за счет того, что в установке, содержащей компрессор, камеру сгорания, турбину, парогенератор, связанный с камерой сгорания. Канал отвода топливных газов снабжен конденсатором и связан с емкостью для сбора дистиллированной воды. Емкость для сбора воды связана с парогенератором. Компрессор является винтовым компрессором и связан с емкостью для сбора дистиллированной воды. Вход компрессора связан с воздухоразделительной установкой.

Description

Энергетическая установка
Изобретение относится к области энергетики, к комплексным энергетическим установкам, в частности, к парогазотурбинным установкам, имеющим систему комбинированного цикла паровой и газовой турбины. Может использоваться для получения электрической, механической и тепловой энергии.
Известна энергетическая установка с газовой турбиной по патенту РФ на полезную модель №158646, F02C 6/16, 2016, содержащая компрессор, газотурбинный блок, короткоцикловую безнагревную адсорбционную установку разделения воздуха, снабжающую компрессор обогащенным кислородом воздухом, устройство впрыска воды или пара в газовую турбину. Для получения пара на впрыск в турбину в испарителе используют тепло выхлопных газов турбины. В короткоцикловой безнагревной адсорбционной установке из атмосферного воздуха под давлением адсорбентом поглощается часть азота, сбрасываемого при регенерации периодически в атмосферу по линии, а обогащенная кислородом воздушная смесь закачивается дожимным компрессором в резервуар. Это обеспечивает больший запас окислителя для продолжительной работы газотурбинного блока или для его работы на более высокой мощности. Обогащение окислителя кислородом имеет следствием увеличение температуры продуктов сгорания на выходе камеры сгорания газотурбинного блока, что опасно для лопаток турбины. Ввод (впрыск) воды или, что лучше, пара понижает температуру лопаток, и одновременно увеличивает расход рабочего тела в турбине. Недостатком является невысокая эффективность энергосистемы.
Известна газотурбинная установка, использующая в качестве рабочего тела смесь углекислого газа и воды, по заявке на изобретение US 20080320, F02C 1/10, 2008. Газотурбинная установка содержит компрессор и турбину. Ротор турбины с рядами лопаток помещен в корпус, между рядами подвижных лопаток расположены неподвижные направляющие в пространстве между корпусом и ротором. В газотурбинной установке предусмотрены модификации проточных каналов турбины. В частности, по одному из вариантов некоторые из проточных каналов в каскаде направляющих лопаток имеют заблокированные сектора, распределенные по окружности. По второму варианту для уменьшения поперечных сечений проточных каналов турбины введены кольцевые препятствия потока. В теплоотводе газотурбинной установки размещено устройство выработки пара. Часть потока вырабатываемого пара подают на охлаждение компонентов турбины, которые подвергаются тепловой нагрузке. Вторую часть потока пара используют для работы паровой турбины. В газотурбинной установке предусмотрены средства для конденсации рабочего тела за счет отвода тепла. Недостатком является невысокий КПД газотурбинной установки, выброс вредных веществ в атмосферу.
Известен способ преобразования энергии сжатого газа в полезную энергию и газотурбинная (парогазовая) установка для его осуществления по Евразийскому патенту №001062, F01K 25/08, 1999. В способе преобразования энергии в камеру сгорания подают топливо и сжатый газообразный окислитель, обеспечивают сжигание топлива в камере сгорания при одновременной подаче в нее вторичных газов для охлаждения продуктов сгорания, последние направляют на лопатки газовой турбины. В камеру сгорания в качестве газообразного окислителя подают смесь кислорода с диоксидом углерода при концентрации кислорода в смеси, равной, по существу, 21%. Сжигание топлива осуществляют при поддержании коэффициента избытка окислителя в зоне горения в пределах 1,05- 1,15. Кислород получают путем разделения воздуха на кислород и азот.
Отработавшие газы турбины охлаждают до температуры ниже точки росы, при этом выделяющуюся в виде конденсата пресную воду отводят в накопитель. Охлажденные отработавшие газы подают в камеру сгорания в качестве вторичных газов.
Газотурбинная (парогазовая) установка, содержит камеру сгорания, имеющую вход подачи топлива, вход подачи окислителя и выход продуктов сгорания. Компрессор подключен по стороне высокого давления к входу подачи окислителя. Газовая турбина расположена за камерой сгорания по ходу потока продуктов сгорания и находится на одном валу с компрессором. Имеется средство охлаждения отработавших газов турбины. Газотурбинная (парогазовая) установка снабжена воздухоразделительным устройством, имеющим выходы по кислороду и по азоту. Средство охлаждения отработавших газов выполнено в виде расположенных последовательно по ходу потока газов парогенератора или котла-утилизатора и контактного экономайзера с охлаждением до температуры ниже точки росы, оснащенного линией отбора пресной воды с температурой 50-60°С и выходом охлажденных продуктов сгорания. Недостатком является низкий КПД установки, сложность конструкции, большое количество выбрасываемых в атмосферу вредных веществ.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрана энергетическая установка и способ получения энергии без выброса диоксида углерода по патенту US5247791, F01K 21/04, 1993. В энергетической установке закрытого типа топливо подают в камеру сгорания и сжигают в ней в присутствии кислорода, а не воздуха. Газ сгорания, в основном включающий воду и углекислый газ, подают из камеры сгорания в турбину. Отработавший газ из турбины подают в котел-утилизатор для осуществления в нем теплообменной операции. Далее отработавший газ, в основном включающий водный компонент и углекислый газ из котла-утилизатора, поступает в конденсатор. Газовый компонент, в основном включающий углекислый газ, отделяют от конденсата в водогазовом сепараторе и подают в камеру сгорания в сжатом состоянии. Отделенный конденсат подают в котел-утилизатор для проведения в нем операции теплообмена с образованием перегретого пара, который подают в камеру сгорания. Паровая турбина может быть соединена с котлом-утилизатором и генератором. Конденсатор быть соединен с паровой турбиной и котлом-утилизатором, так что паровая турбина, конденсатор и котел-утилизатор образуют замкнутый цикл. Недостатком является невысокая эффективность установки, низкий КПД.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении эффективности работы энергетической установки при снижении количества вредных выбросов в выходных газах.
Технический результат достигается за счет того, что в энергетической установке, содержащей компрессор, связанный с входом камеры сгорания, камеру сгорания, выход которой связан с турбиной, парогенератор, связанный с камерой сгорания, канал отвода топливных газов снабжен конденсатором и связан с емкостью для сбора дистилированной воды, емкость для сбора дистиллированной воды связана с парогенератором, согласно изобретению, компрессор является винтовым компрессором, компрессор связан с емкостью для сбора дистиллированной воды, вход компрессора связан с воздухоразделительной установкой.
Технический результат обеспечивается тем, что в энергетической установке используют компрессор объемного сжатия, а именно, винтовой мультифазный компрессор, который работает с газообразными и жидкими средами одновременно. По сравнению с компрессором динамического сжатия, в котором происходит адиабатное сжатие газа, и КПД которого составляет 80 - 85%, КПД винтового компрессора обычно составляет 95%. За счет того, что винтовой компрессор связан с емкостью для сбора дистиллированной воды, вода поступает в компрессор. В процессе сжатия среды вода испаряется, охлаждая сжимаемый газ. Вода обладает высокой теплопроводностью и теплоемкостью, температура сжатого газа на выходе из компрессора повышается незначительно. За счет испарения воды в компрессоре происходит сжатие газа близкое к изотермическому сжатию. За счет отсутствия потерь, вызванных нагревом сжимаемого газа, КПД такого компрессора достигает 97%, что повышает эффективность работы энергетической установки. За счет отсутствия трения в винтовом блоке данного компрессора значительно снижается расход потребления электроэнергии, по сравнению с компрессорами иного типа, что так же повышает эффективность работы энергетической установки. Вход компрессора связан с воздухоразделительной установкой типа установки вакуумной короткоцикловой абсорбции (ВКЦА), в которой из атмосферного воздуха удаляется азот и происходит насыщение кислородом до 85%. Подача в компрессор уже обогащенного воздуха позволяет снизить его энергетические затраты на сжатие и подать в камеру сгорания обогащенный кислородом воздух в сжатом состоянии. Таким образом, в компрессоре затрачивается меньше энергии на сжатие кислорода, а не атмосферного воздуха, а в камере сгорания при сжигании, выработается столько же энергии, сколько при окислении газа не сжатым кислородом. Это повышает эффективность работы камеры сгорания и исключает из работы газы, не участвующие в процессе горения, обеспечивает стехиометрическое отношение количества окислителя к топливу равное единице. Основным газом, не участвующим в горении является азот с объёмной (и молярной) концентрацией около 80 %. Подача в камеру сгорания из компрессора сжатого очищенного воздуха значительно сокращает содержание NOx, SOx и СО2.
Использование ВКЦА является одним из самых малозатратных способов получения кислорода из воздуха. Другим малозатратным способом, при котором из воздуха получают максимум кислорода при минимальных затратах, является криогенный способ. Но криогенный способ очень громоздкий и инертный. Существуют и другие способы, такие как мембранный, применение КЦА и пр. Для заявляемой энергетической установки, мощность которой не превышает 10 Мвт использование ВКЦА является оптимальным.
На фигуре представлена схема работы энергетической установки.
Энергетическая установка содержит установку ВКЦА 1, выход которой связан со входом винтового компрессора 2, выход винтового компрессора 2 связан со входом камеры сгорания 3. На выходе камеры сгорания 3 установлена турбина 4, в части 5 выходного канала отходящих из турбины 4 газов установлен парогенератор 6. Парогенератор 6 может быть установлен в потоке газов, исходящих из камеры сгорания 3. В части 7 выходного канала установлен конденсатор 8, связанный с внешним охладителем. Выходной канал 7 связан с емкостью для сбора дистиллированной воды 9. Части энергетической установки связаны между собой системой трубопроводов с запорной арматурой. Емкость для сбора дистиллированной воды 9 связана с парогенератором 6. Парогенератор 6 связан с камерой сгорания 3 линией подачи пара, Камера сгорания 3 связана с линией подачи топлива. Емкость для сбора дистиллированной воды 9 связана с винтовым компрессором 2 линией подачи воды.
Энергетическая установка работает следующим образом.
Атмосферный воздух с объемным содержанием кислорода около 10% и содержанием азота до 80% через фильтр и компрессор (на схеме не показаны) подают в установку ВКЦА 1, где из воздуха удаляют азот и насыщают его кислородом. На выходе из установки ВКЦА объёмная (и молярная) концентрация азота в воздухе составляет 15%, концентрация кислорода - до 85%. Обогащённый кислородом воздух подают в винтовой компрессор 2 и сжимают его до давления 60 бар. При этом в компрессор 2 одновременно подают дистиллированную воду, поступающую из емкости для сбора дистиллированной воды 9. Используют компрессор высокого давления с впрыском воды. При сжатии воздуха в винтовом блоке компрессора 2 дистиллированная вода испаряется, и воздух не нагревается. За счет подачи воды в компрессор 2 не требуется применение масла для охлаждения сжимаемого воздуха. В винтовом компрессоре отсутствуют потери на трение. КПД компрессора 2 достигает 97 %. С выхода компрессора 2 сжатый и обогащенный кислородом воздух подают в камеру сгорания 3, так же в камеру сгорания 3 подают топливный газ - метан и пары воды, поступающие из парогенератора 5. За счет подачи пара в камеру сгорания 3 происходит экономия тепловой энергии из-за отсутствия фазового перехода из воды в пар, что повышает КПД энергетической установки. В камере сгорания 3 происходит возгорание метана и идет процесс его горения при стехиометрическом отношении, которое равно 1. Далее продукты горения, содержащие азот и углекислый газ, вместе с паром подают на турбину 4. За счет полностью ушедшего на горение топлива окислителя на выходе из камеры сгорания 3 отсутствует кислород, что защищает лопатки турбины 4 от окисления и разрушения. Пар, подаваемый на вход турбины 4, защищает ее лопатки от высокой температуры продуктов горения. Кроме того, площадь выходного канала камеры сгорания 3 частично перекрыта защитными пластинами в виде секторов для защиты лопаток турбины 4 от высокой температуры. Энергию вращения вала турбины 4 передают потребителям энергии. Отходящие горячие газы продуктов сгорания способствуют образованию пара в парогенераторе 6, который может быть установлен по ходу потока продуктов сгорания за камерой сгорания 3, или в канале 5 за турбиной 4.Образовавшийся пар подаётся в камеру сгорания 3 для её охлаждения и вращает турбину 4. Пройдя парогенератор 6 газы охлаждаются от конденсатора 8, связанного с внешним охладителем, например с рекой, озером и т.п. За счет охлаждения из газов выделяется дистиллированная вода, которая собирается в газоходе 7. Образовавшуюся дистиллированную воду сливают в ёмкость для сбора дистиллированной воды 9 и вновь подают в систему энергетической установки. Дистиллированную воду из емкости 9 подают в компрессор 2 и парогенератор 6. Таким образом, дистиллированная вода, заменяющая смазку системы и повышающая за счет этого КПД установки, вырабатывается их отходящих продуктов горения. Осушенные продукты горения, содержащие минимальное количество NOx выбрасываются в атмосферу. Основными преимуществами предлагаемой энергетической установки являются:
- высокий КПД,
- минимальное количество NOx выбрасываемое в атмосферу,
- высокая надежность и долговечность,
- отказ от использования масла для смазки частей.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить эффективность работы энергетической установки при снижении количества вредных выбросов в выходных газах.

Claims

7
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Энергетическая установка, содержащая камеру сгорания, выход которой связан с турбиной, компрессор, связанный с входом камеры сгорания, парогенератор, связанный с камерой сгорания, канал отвода топливных газов снабжен конденсатором и связан с емкостью для сбора дистиллированной воды, емкость для сбора дистиллированной воды связана с парогенератором, отличающаяся тем, что компрессор является винтовым компрессором и связан с емкостью для сбора дистиллированной воды, вход компрессора связан с воздухоразделительной установкой.
PCT/RU2021/000240 2020-08-06 2021-06-02 Энергетическая установка WO2022031185A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112021000060.8T DE112021000060T5 (de) 2020-08-06 2021-06-02 Energieanlage
CN202180004515.7A CN114761671A (zh) 2020-08-06 2021-06-02 动力单元

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020126268A RU2744743C1 (ru) 2020-08-06 2020-08-06 Энергетическая установка
RU2020126268 2020-08-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022031185A1 true WO2022031185A1 (ru) 2022-02-10

Family

ID=74874539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2021/000240 WO2022031185A1 (ru) 2020-08-06 2021-06-02 Энергетическая установка

Country Status (4)

Country Link
CN (1) CN114761671A (ru)
DE (1) DE112021000060T5 (ru)
RU (1) RU2744743C1 (ru)
WO (1) WO2022031185A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1327795A3 (ru) * 1983-05-31 1987-07-30 Крафтверк Унион А.Г. (Фирма) Комбинированна энергетическа установка
US5247791A (en) * 1989-10-25 1993-09-28 Pyong S. Pak Power generation plant and power generation method without emission of carbon dioxide
RU2050443C1 (ru) * 1993-06-24 1995-12-20 Химический факультет МГУ им.М.В.Ломоносова Комбинированная парогазовая энергетическая установка
CN202970815U (zh) * 2012-10-24 2013-06-05 南京国联电力工程设计有限公司 一种发电厂用热泵

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6226327A (ja) * 1985-07-25 1987-02-04 Mayekawa Mfg Co Ltd 動力発生装置
US5175995A (en) * 1989-10-25 1993-01-05 Pyong-Sik Pak Power generation plant and power generation method without emission of carbon dioxide
GB2382848A (en) * 2001-12-06 2003-06-11 Alstom Gas turbine wet compression
CN102459842A (zh) * 2009-06-04 2012-05-16 乔纳森·杰伊·范斯坦 内燃机
JP6038671B2 (ja) * 2013-02-01 2016-12-07 三菱日立パワーシステムズ株式会社 火力発電システム
FI127654B (en) * 2014-05-21 2018-11-30 Finno Energy Oy Electricity generating system and method
JP6226327B2 (ja) * 2014-09-17 2017-11-08 株式会社サンセイアールアンドディ 遊技機
CN109065914B (zh) * 2018-07-03 2023-09-08 中国石油大学(北京) 以液化天然气为原料的基于燃料电池的分布式能源系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1327795A3 (ru) * 1983-05-31 1987-07-30 Крафтверк Унион А.Г. (Фирма) Комбинированна энергетическа установка
US5247791A (en) * 1989-10-25 1993-09-28 Pyong S. Pak Power generation plant and power generation method without emission of carbon dioxide
RU2050443C1 (ru) * 1993-06-24 1995-12-20 Химический факультет МГУ им.М.В.Ломоносова Комбинированная парогазовая энергетическая установка
CN202970815U (zh) * 2012-10-24 2013-06-05 南京国联电力工程设计有限公司 一种发电厂用热泵

Also Published As

Publication number Publication date
RU2744743C1 (ru) 2021-03-15
CN114761671A (zh) 2022-07-15
DE112021000060T5 (de) 2022-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2801492C (en) Stoichiometric combustion with exhaust gas recirculation and direct contact cooler
US6877322B2 (en) Advanced hybrid coal gasification cycle utilizing a recycled working fluid
US7726114B2 (en) Integrated combustor-heat exchanger and systems for power generation using the same
US6282901B1 (en) Integrated air separation process
US20090193809A1 (en) Method and system to facilitate combined cycle working fluid modification and combustion thereof
US5572861A (en) S cycle electric power system
AU707916B1 (en) Integrated air separation and combustion turbine process
EA031165B1 (ru) Система и способ высокоэффективной выработки энергии с использованием рабочего тела на основе азота
JP2012062897A (ja) 排気ガスからのｃｏ２の捕獲方法
EP2625405B1 (en) Combined cycle power plant with co2 capture and method to operate it
WO2012060739A1 (ru) Способ работы газотурбинной установки
RU2273741C1 (ru) Газопаровая установка
RU2559467C2 (ru) Способ снижения выбросов со2 в потоке газообразных продуктов сгорания и промышленные установки для осуществления этого способа
RU2744743C1 (ru) Энергетическая установка
CN111894735A (zh) 一种无NOx排放的氢燃气轮机联合循环多联产方法
JP5420371B2 (ja) Ｃｏ２回収型ガス化発電システム
CN109578098A (zh) 零碳排放的天然气热电联供发电工艺
KR101331012B1 (ko) 원심 압축기를 이용한 증기발전 시스템 및 증기발전 방법
RU2791638C1 (ru) Газопаровая энергетическая установка
CN109630269A (zh) 零碳排放的天然气-蒸汽联合循环洁净发电工艺
RU2211343C1 (ru) Способ утилизации тепла в парогазовой установке контактного типа и установка для его осуществления
WO2024025544A1 (en) Power plant with exhaust gas recirculation compressor
RU44145U1 (ru) Контактная парогазовая энергоустановка
CN114776392A (zh) 基于整体煤气化和完全碳捕集循环发电的系统及方法
Vanosdol et al. Calculating the Energy Cost of CO2 Removal in a Coal Based Gas Turbine Fuel Cell Hybrid Power Generation System with an Isolated Anode Stream

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: 21854327

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21854327

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 07/07/2023)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21854327

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1