Газотурбогидравлическая установка замкнутого цикла

Авторы патента:

F01K25/06 - на смеси различных рабочих тел (установки, работающие на смеси пара и газа F01K 21/04)

Владельцы патента RU 2435042:

Иванников Николай Павлович (RU)

Изобретение относится к области энергетики, в частности к газотурбогидравлическим установкам (ГТГУ), в которых в качестве рабочего тела для гидротурбины является водопаровая смесь. Установка содержит замкнутый рабочий цикл, в котором заменен источник тепла для гидротурбины от водогрейного котла на источники от газотурбинных установок (ГТУ), как базовой, так и вспомогательной в качестве привода к циркуляционному насосу, причем установка содержит промежуточный догреватель воды от независимого источника тепла. Изобретение позволяет повысить КПД, снизить расход электроэнергии на собственные нужды и уменьшить нагрузку на экологию. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Известна термогидротурбинная установка замкнутого цикла - SU 1183786 КЛ. F24/D 3|08. 07/10/1985, содержащая водогрейный котел, гидротурбину, циркуляционный насос, теплосъемник, электрогенератор, в которой рабочим телом для гидротурбины является вода, причем котел подключен к гидротурбине, соединенной с циркуляционным насосом, что образует замкнутый цикл.

Известна установка - US 3972195 КЛ F01 25/06. 03/08/1976, в которой рабочим телом для гидротурбины является водопаровая смесь и которую следует принять в качестве прототипа.

Недостатком известной установи является большой расход электроэнергии на собственные нужды.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение КПД, снижение расхода электроэнергии на собственные нужды и уменьшение нагрузки на экологию.

Указанная выше задача достигается путем организации замкнутого рабочего цикла за счет замены источника тепла для гидротурбины от водогрейного котла на источники от газотурбинных установок (ГТУ), как базовой, так и вспомогательной в качестве привода к циркуляционному насосу, причем установка содержит промежуточный догреватель воды от независимого источника тепла.

На чертеже представлена тепловая схема ГТГУ, содержащая компрессоры 1, 2, 3, 4, камеры сгорания 5, 6, 7, газовые турбины 8, 9, 10, гидромуфту 11, цилиндры гидротурбины 12, 13, промежуточный догреватель воды 14, воздухоподогреватель 15, дутьевой вентилятор 16, дымовую трубу 17, циркуляционный насос 18, охладители воздуха компрессоров 19, 20, подогреватели воды 21, 22, теплосъемник 23, электрогенератор 24, причем циркуляционный насос 18, охладители воздуха компрессоров 19, 20, подогреватели воды 21, 22, цилиндры гидротурбины 12, 13, промежуточный догреватель воды 14 образуют замкнутый цикл

Установка работает следующим образом

Изначально весь водяной контур заполняется химически очищенной водой, далее с пуском вспомогательной ГТУ включается в работу циркуляционный насос 18 (пусковые устройства, как базовой ГТУ, так и ГТУ насоса на схеме не показаны), причем страгивается ротор гидротурбины 12, 13 и электрогенератор 24, при этом запускается базовая ГТУ, причем турбокомпрессорная группа выполнена быстроходной, а вал гидротурбины и электрогенератора работают на 3000 об/мин, при этом мощность базовой ГТУ к гидротурбине и электрогенератору передается через гидромуфту 11.

При достижении оборотов вала гидротурбины и электрогенератора до 3000 об/мин электрогенератор 24 синхронизируется и включается в электросеть.

При полном прогреве оборудования установки форсируется мощность, причем включается в работу промежуточный догреватель воды 14.

С целью снижения потребляемой мощности компрессоров 1, 2, 3 в тепловую схему введены охладители воздуха компрессоров 19,20 с охлаждением водой от циркуляционного насоса 18, которая после охладителей воздуха компрессоров несколько нагретая поступает последовательно на подогреватели 21, 22 и затем на вход к цилиндру гидротурбины 12 с последующим ее ходом к цилиндру 13 через промежуточный догреватель воды 14.

Циркуляционная вода с задачей исключить гидроудары в гидротурбине, как на входе ее, так и на выходе проходит через сифоны.

Процесс парообразования в проточной части гидротурбины осуществляется каждый раз в ступенях ротора барабанного типа при расширении рабочего тела со снижением давления воды высокого давления при ее высокой температуре и теплоемкости (известный процесс), при этом соотношении фаз рабочего тела вода всегда превалирует над паровой фазой, причем на последних ступенях проточной части гидротурбины работает практически чистая вода со сниженной температурой, но еще с достаточно высокой скоростью, которую обеспечивает циркуляционный насос с приводом от ГТУ, причем выходная скорость воды используется в циркуляционном насосе, снижая его потребляемую мощность.

При этом вода после гидротурбины еще более охлаждается, смешиваясь с водой от теплосъемника 23, что надежно обеспечивает охлаждение воздуха компрессоров установки.

Таким образом предлагаемая установка при использовании ее в промышленности достигает поставленной цели при высоком ее КПД, сниженном расходе электроэнергии на собственные нужды и уменьшенной нагрузке на экологию.

Источник информации

1. П.Н.Шляхин, кн. Паровые и газовые турбины, «Энергия», Москва, 1974.

1. Газотурбогидравлическая установка замкнутого цикла, содержащая базовую ГТУ, гидротурбину, циркуляционный насос, охладители воздуха компрессоров, подогреватели воды, промежуточный догреватель воды, воздухоподогреватель, дутьевой вентилятор, отличающаяся тем, что дополнительно содержит ГТУ в качестве привода к циркуляционному насосу, причем циркуляционный насос, охладители воздуха компрессоров, подогреватели воды, гидротурбина, промежуточный догреватель воды образуют замкнутый цикл.

2. Газотурбогидравлическая установка замкнутого цикла по п.1 дополнительно содержит гидромуфту.

Способ преобразования тепловой энергии в механическую, способ увеличения энтальпии и коэффициента сжимаемости водяного пара // 2397334

Изобретение относится к области преобразования тепловой энергии в механическую с использованием рабочей жидкости, в частности, с целью генерирования электроэнергии, однако не ограничивается этим применением.

Способ и устройство для передачи тепла от источника тепла к термодинамическому циклу с рабочей средой с по крайней мере двумя веществами с неизотермическим испарением и конденсацией // 2358129

Изобретение относится к энергетике. .

Энергетическая установка (варианты) // 2282040

Изобретение относится к теплоэнергетике. .

Энергоаккумулирующая установка // 2273742

Тепловой привод // 2175070

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для привода электрогенераторов, насосов и др. .

Способ работы теплового двигателя // 2158831

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в двигателестроении, в частности в тепловых двигателях, работающих в круговом процессе. .

Энергетический цикл, в котором используется смесь // 2148722

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в двигателестроении, в частности в двигателях, работающих в круговом процессе. .

Газовая турбина внутреннего сгорания // 2147069

Изобретение относится к энергомашистроению и касается усовершенствования газовой турбины внутреннего сгорания. .

Рабочее тело // 2132469

Изобретение относится к области энергетики для преобразования тепловой энергии в механическую. .

Энергоаккумулирующая установка // 2435050

Способ преобразования тепловой энергии в механическую, способ увеличения энтальпии и коэффициента сжимаемости водяного пара // 2457338

Способ и устройство для преобразования тепловой энергии в механическую энергию // 2479727

Изобретение относится к энергетике

Способ функционирования термодинамического контура и термодинамический контур // 2480591

Изобретение относится к способу функционирования термодинамического контура согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения, а также к термодинамическому контуру согласно родовому понятию пункта 7 формулы изобретения, подобный контур описан, например, в ЕР 1 613 841 В1

Устройство для осуществления теплового процесса // 2498092

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в двигателестроении, в частности в двигателях. В качестве рабочего тела применяется окись углерода, которое в рабочем цикле используется в жидкой и газовой фазах и в виде двухфазной смеси. Устройство снабжено компрессором, который установлен в магистрали для подачи рабочего тела в основную камеру. Выходное отверстие магистрали выполнено с возможностью запирания поршнем при движении последнего к НМТ и, соответственно, отпирания при движении поршня к ВМТ в течение времени t, которое выбирается из диапазона 0,85τ≤t≤1,5τ, где τ - время релаксации основной камеры, определяемое как соотношение массы рабочего тела в основной камере к массовому расходу рабочего тела в указанной магистрали. Изобретение направлено на повышение КПД передачи тепла и снижение материалоемкости. 1 ил.

Способ преобразования теплоты в работу в тепловом двигателе // 2511827

Изобретение относится к способу преобразования теплоты в работу в тепловом двигателе. Способ включает выполнение рабочего тела теплового двигателя в виде смеси веществ, между которыми протекает обратимая химическая реакция. В замкнутом термодинамическом цикле рабочее тело получает теплоту от горячего источника теплоты с высокой температурой и отдает теплоту холодному источнику теплоты с низкой температурой. Давление рабочего тела периодически изменяется. Применяют постоянный теплообмен между рабочим телом и горячим и холодным источниками теплоты. В объеме рабочего тела создают градиент температуры, используя разность температур горячего и холодного источников теплоты. Работу получают в процессе периодического изменения давления рабочего тела вследствие протекания в его объеме периодической химической реакции. Изобретение направлено на повышение эффективности преобразования теплоты в работу и упрощение конструкции тепловых двигателей. 1 ил.

Способы работы водородных обратимых термохимических циклов и устройства для их реализации на базе металлогидридных технологий // 2524159

Изобретение относится к машиностроению. В предложенных прямых и обратных термохимических циклах между основными сорбционными процессами введены процессы регенерации теплоты в цикле на базе регенераторов теплоты с теплоаккумулирующей набивкой. В термосорбционных циклах применяются два и более слоев металлогидридов с различными сорбционными свойствами, заключенными в отдельные секции в одном генераторе-сорбере. Генератор-сорбер выполнен в виде блок-модуля. Для контроля и управления применяются различные типы систем с применением компьютеров. Изобретение позволяет в равной степени эффективно преобразовывать теплоту возобновляемых источников энергии: геотермальную, солнечную, ветровую и теплоту нагретых потоков газа или жидкости в другие виды энергии, а именно в механическую энергию, в теплоту обогрева зданий, а также в получение холода. 3 н. и 38 з.п. ф-лы, 28 ил.

Способ аккумулирования энергии // 2529615

Изобретение относится преимущественно к автономным системам и установкам энергообеспечения, использующим как различные виды топлива, так и возобновляемые источники энергии, например энергию солнца, и предназначено для обеспечения отопительным теплом, горячей водой, холодом и электроэнергией различных объектов, имеющих неравномерную энергетическую нагрузку. В способе аккумулирования энергии, в котором в энергоустановку подают из газохранилища сжатый воздух, а также газообразное топливо, продукты сжигания которого используют в периоды увеличения нагрузки электросети для газотурбинного привода мотор-генератора, который в периоды провала нагрузки электросети используют для сжатия воздуха и нагнетания его в газохранилище, по меньшей мере часть сжатого воздуха, отбираемого из газохранилища, используют для проведения паровоздушной конверсии природного газа в адиабатическом реакторе конверсии, продукты которой подают в периоды увеличения нагрузки электросети на сжигание в потоке сжатого воздуха с получением продуктов сгорания, подаваемых на расширение в газотурбинный привод мотор-генератора, а затем на охлаждение в водяном парогенераторе, из которого вырабатываемый водяной пар подают на смешение со сжатым воздухом перед паровоздушной конверсией природного газа. В периоды провала нагрузки электросети перед подачей в газохранилище сжатого воздуха его охлаждают за счет нагрева теплофикационной воды. Изобретение позволяет повысить надежность аккумулирования энергии. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ и устройство для преобразования тепловой энергии в электричество, теплоту повышенного потенциала и холод // 2529917

Способ преобразования тепловой энергии в электричество, теплоту повышенного потенциала и холод включает следующие этапы. Выпаривают хладагент из крепкого раствора. Расширяют поток нагретого пара с производством работы и образованием отработанного пара. Конденсируют пар. Расширяют жидкий хладагент и испаряют его с образованием холодильного эффекта. Абсорбируют пар хладагента пониженной температуры. Повышают давление раствора и нагревают его перед выпариванием. Нагретый пар хладагента после выпаривания разделяется на два потока, один из которых расширяется с производством работы, а другой конденсируется и используется для производства холода и/или тепловой энергии. Поток пара хладагента после его расширения с производством работы и поток пара хладагента пониженной температуры и пониженного давления, полученный при испарении хладагента с образованием холодильного эффекта, абсорбируются с использованием общего слабого раствора и образованием крепкого раствора, включающего в себя хладагент обоих указанных выше потоков. Описано устройство для преобразования тепловой энергии в электричество, теплоту повышенного потенциала и холод. Группа изобретений направлена на повышение эффективности производства механической энергии, теплоты, холода. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Система, способ и устройство для повышения эффективности цикла калины // 2530938

Изобретение относится к энергетике. Система управления циклом Калины контролирует один или несколько рабочих параметров цикла Калины. Система производит расчет одного или нескольких оптимальных рабочих параметров, которые позволяют циклу Калины работать при повышенном кпд, при этом система автоматически регулирует один или несколько фактических рабочих параметров, чтобы получить оптимальные параметры для повышения кпд цикла Калины. Также представлен способ повышения кпд цикла Калины, предусматривающий автоматическую регулировку одного или нескольких рабочих параметров, чтобы оптимизировать конфигурацию. Также представлено устройство для реализации термодинамического цикла. Изобретение позволяет повысить кпд цикла Калины. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.