Способ работы газопаровой установки

Авторы патента:

F02C6/00 - Многоагрегатные газотурбинные установки, комбинации газотурбинных установок с другими устройствами (аспекты, в основном касающиеся таких устройств, см. соответствующие классы для этих устройств); приспосабливание турбинных установок для специальных целей

Владельцы патента RU 2561354:

Благочиннов Алексей Викторович (RU)

Изобретение относится к энергетике. Способ включает в себя сжатие газообразного рабочего тела - воздуха, подогрев сжатого рабочего тела путем сжигания топлива, расширение подогретого рабочего тела, утилизацию остаточного тепла расширившегося рабочего тела путем генерации водяного пара, подвод полученного пара в газовый тракт, конденсацию пара и извлечение воды из продуктов сгорания. Рабочий процесс осуществляется в двух газовых трактах, с раздельными выхлопами. Пар генерируют в котле-утилизаторе, а затем подводят в промежуточные ступени газопаротурбинной установки для охлаждения дисков и лопаток рабочих колес и для увеличения расхода рабочей среды, а также в камеры сгорания. Конденсацию пара из отборов и извлечение воды из продуктов сгорания осуществляют в двух сетевых подогревателях, в которых происходит нагрев сетевой воды для нужд теплового потребителя и в трехступенчатом пароструйном эжекторе, в который подается пар из котла-утилизатора, образующийся при этом конденсат подвергают очистке в деаэраторе и конденсатоочистном устройстве, а затем направляют в котел-утилизатор. Изобретение позволяет повысить КПД установки, увеличить мощность путем увеличения расхода рабочей среды. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к способам работы и конструкции энергетических газотурбинных (ГТУ) и газопаровых (ГПУ) установок.

Известен способ работы ГПУ, включающий процессы сжатия газообразного рабочего тела, подогрева сжатого рабочего тела сжиганием топлива, расширения подогретого рабочего тела, утилизации остаточного тепла расширившегося рабочего тела путем генерации водяного пара и подвода полученного пара в газовый тракт перед сжиганием топлива (Батенин В.М. и др. Парогазовая установка с вводом пара в газовую турбину - перспективное направление развития энергетических установок. - Теплоэнергетика. - 1993 г. №10. стр. 46-52).

Известен способ работы ГТУ, в котором рабочий процесс осуществляется в двух газовых трактах, раздельных или частично объединенных, с разнотемпературными выхлопными потоками, выводимыми в общую утилизационную систему, в которой генерируется водяной пар, подводимый в один из газовых трактов перед сжиганием топлива (Заявка РФ №93009679/06/008853).

Недостатком указанного способа работы ГТУ является большой безвозвратный расход обессоленной воды, в 5-7 раз превышающий расход топлива. Поскольку расход воды в известных ГТУ с подводом пара в проточную часть не превышает 15-20%, извлечение ее из продуктов сгорания путем конденсации на выхлопе представляет большие трудности, так как при давлении на выхлопе, немного превышающем атмосферное (на величину гидравлических потерь в выхлопном тракте), парциальное давление водяных паров не превышает 3000 Па, потребная температура конденсации составляет 60-70°C. В то же время известно, что в утилизационных системах ГТУ и в паровых котлах допускают снижение температуры уходящих газов до величины не менее 100°C, так как при более низкой температуре происходит интенсивное загрязнение поверхностей теплообмена.

Наиболее близким по технической сущности решением (прототипом) к предполагаемому способу является способ (Патент РФ №2174615 «Способ работы газопаровой установки», заявка №9611813806 от 12.09.1996 г.), в котором рабочий процесс осуществляется по крайней мере в двух газовых трактах, разделенных или частично объединенных, с раздельными выхлопами, пар генерируют в выхлопном потоке одного из трактов, а затем подводят весь пар или наибольшую его часть в другой газовый тракт, в котором создают соотношение компонентов с повышенным содержанием водяного пара, расход которого превышает расход воздуха, в этом же тракте производят подогрев и расширение парогаза с последующей конденсацией пара.

Недостатком прототипа является незначительное извлечение воды из продуктов сгорания при подводе пара в газовый тракт.

Целью изобретения является повышение эффективного КПД установки, увеличение мощности путем увеличения расхода рабочей среды и большей удельной работы пара при расширении на турбине, снижение выбросов оксидов азота с дымовыми газами, создание эффективной системы охлаждения рабочих лопаток и дисков турбины газопаровой установки и конденсации паров в двух сетевых подогревателях и трехступенчатом пароструйном эжекторе.

Анализ известных технических решений в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном предложении, что свидетельствует о его соответствии критерию «существенные отличия».

Схема газопаровой установки, реализующая указанный способ работы, представлена на фиг. 1. Рассмотрим схему газопаровой установки, представленную на фиг. 1. Установка состоит из двух независимых двигателей, которые включают потребителей мощности 1 и 2, компрессоры 3 и 4, котел-утилизатор 5, камеры сгорания 6 и 7, газопаровую турбину 8, два сетевых подогревателя 9 и 10, газовую турбину 11, трехступенчатый пароструйный эжектор 12, деаэратор 13 и конденсатоочистное устройство 14.

Работа газопаровой установки осуществляется следующим образом. Компрессоры обоих двигателей 3 и 4 всасывают воздух, сжимают его и подают в камеры сгорания 6 и 7, а продукты сгорания расширяются в газопаровой турбине 8 и газовой турбине 11. Получаемая при расширении избыточная мощность передается потребителям 1 и 2. На выхлопе газовой турбины 11 размещен котел-утилизатор 5, испаряющий подаваемую в него воду за счет утилизации остаточного тепла выхлопных потоков, а полученный пар подводится в промежуточные ступени газопаровой турбины 8 для целей охлаждения дисков и лопаток рабочих колес, для увеличения мощности и в камеры сгорания 6 и 7 для снижения выбросов оксидов азота. Часть пара подается на трехступенчатый пароструйный эжектор 12 и деаэратор 13. При этом концентрация пара в выхлопном потоке газопаровой турбины 8 получается повышенной. Два отбора газопаровой турбины 8 на сетевые подогреватели 9 и 10 позволяют нагреть воду для потребителя и сконденсировать часть подводимого пара. Пароводяная смесь из подогревателей поступает в трехступенчатый пароструйный эжектор 12 для полной конденсации паров. Весь конденсат направляется в деаэратор 13, а затем в конденсатоочистное устройство 14, где очищается от примесей и направляется в котел-утилизатор 5.

Реализация предложенных технических решений позволит повысить эффективный КПД газотурбинной установки с подводом пара в газопаровой тракт газопаровой установки до максимально достигнутого уровня бинарных парогазовых энергоустановок при существенно большей удельной мощности, меньшей удельной стоимости и меньшем удельном расходе охлаждающей воды для конденсации пара. Кроме того, за счет существенно большего, чем в бинарных газопаровых установках, удельного подвода тепла на килограмм воздуха повышается общий коэффициент использования тепла при работе с отбором тепла на теплофикацию.

Способ работы газопаровой установки, включающий сжатие воздуха, подачу сжатого воздуха в камеры сгорания, расширение продуктов сгорания в турбинах, утилизацию остаточного тепла продуктов сгорания путем генерации водяного пара, подвод полученного пара в газопаровой тракт, конденсацию пара и извлечение воды из продуктов сгорания, причем рабочий процесс осуществляется по крайней мере в двух газопаровых разделенных трактах, с разделенными выхлопами, отличающийся тем, что пар генерируют в котле-утилизаторе, а затем подводят в промежуточные ступени газопаровой установки для охлаждения дисков и лопаток рабочих колес и для увеличения мощности, а также в камеры сгорания для снижения выбросов оксидов азота, конденсацию пара из отборов газопаровой установки осуществляют в двух сетевых подогревателях, в которых происходит нагрев сетевой воды для нужд теплового потребителя и в трехступенчатом пароструйном эжекторе, в который подается пар из котла-утилизатора, образующийся при этом конденсат подвергают очистке в деаэраторе и конденсатоочистном устройстве, а затем направляют в котел-утилизатор.

Изобретение относится к энергетике. В способе работы комбинированной газотурбинной установки системы газораспределения при выработке электрической энергии с помощью теплового двигателя в качестве рабочего тела используют низкокипящее рабочее тело с замкнутым контуром циркуляции, работающего по органическому циклу Ренкина, утилизацию теплоты выхлопных газов газотурбинного двигателя осуществляют путем нагрева в теплообменнике-утилизаторе низкокипящего рабочего тела, причем низкокипящее рабочее тело замкнутого контура циркуляции сжимают в конденсатном насосе, расширяют в турбодетандере, конденсируют в низкотемпературном теплообменнике-конденсаторе, при выработке электрической энергии в энергоутилизационном турбодетандере используют турбодетандер с сепарирующей установкой для выработки низкотемпературного природного газа, который направляют в низкотемпературный теплообменник-конденсатор для охлаждения низкокипящего рабочего тела теплового двигателя, и конденсата в виде сжиженной фракции тяжелых углеводородов, который направляют в камеру сгорания газотурбинного двигателя, причем в процессе конденсации низкокипящего рабочего тела выделяемая скрытая теплота нагревает низкотемпературный природный газ.

Способ серийного производства газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель, выполненный этим способом // 2551915

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным газотурбинным двигателям. В способе серийного производства ГТД изготавливают детали и комплектуют сборочные единицы, элементы и узлы модулей и систем двигателя.

Горелка промежуточного подогрева и способ смешивания топлива/потока воздуха-носителя в горелке промежуточного подогрева // 2551716

Изобретение относится к горелке промежуточного подогрева, содержащей проточный канал для потока горячего газа с трубкой, расположенной вдоль указанного проточного канала, выступающей в проточный канал для впрыскивания топлива на плоскость впрыска, перпендикулярную продольной оси канала, причем канал и трубка образуют область образования завихрений выше по потоку от плоскости впрыска и область смешивания ниже по потоку от плоскости впрыска в направлении потока горячего газа.

Форсунка смесительной головки парогазогенератора // 2548703

Изобретение относится к энергетике. Форсунка смесительной головки парогазогенератора содержит как минимум полый наконечник, соединяющий полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с кольцевым зазором наконечник и соединяющую полость горючего с зоной горения, характеризующаяся тем, что на наружной поверхности наконечника форсунки выполнены ребра, взаимодействующие своей наружной частью с внутренней поверхностью втулки, при этом наружная выходная часть втулки выполнена ступенчатой, с увеличением диаметра ее наружной поверхности, причем в ступенчатом расширении втулки выполнены каналы, соединяющие полость балластирующего компонента, преимущественно воды, с зоной горения.

Смесительная головка парогазогенератора // 2548245

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в энергетических установках для выработки парогазовых смесей. Задачей изобретения является повышение однородности температурного поля парогазовой смеси на выходе за счет интенсификации процесса испарения балластирующего компонента.

Способ получения пара в парогазогенераторе // 2546372

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в парогазогенераторах. Задачей изобретения является повышение однородности температурного поля парогазовой смеси на выходе за счет интенсификации процесса испарения баллистирующего компонента.

Энергетическая установка // 2545115

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии при утилизации топлива путем сжигания его в факелах, в частности к энергетическим установкам малой мощности.

Энергетическая газотурбодетандерная установка собственных нужд компрессорных станций магистральных газопроводов // 2541080

Использование: энергетические газотурбодетандерные установки с использованием избыточного давления топливного газа могут быть применены для электроснабжения компрессорных станций (КС) магистральных газопроводов.

Способ переработки углеводородного газа в стабильные жидкие синтетические нефтепродукты и энергетический комплекс для его осуществления // 2527536

Изобретение относится к технологии переработки углеводородов, к способам и устройствам для переработки углеводородного газа в стабильные жидкие синтетические нефтепродукты.

Газотурбинная установка // 2520214

Изобретение относится к энергетике. Газотурбинная установка содержит воздушный компрессор, газовую турбину и электрогенератор, установленные на одном валу, теплообменник с нагревающим и нагреваемым контурами, камеру сгорания, источник топлива и трубопроводные вентили.

Способ работы и устройство газотурбинной установки // 2561755

Группа изобретений относится к энергетике Способ работы газотурбинной установки предусматривает подачу в камеру сгорания сжатого воздуха и паро-метановодородной смеси, расширение продуктов ее сгорания в газовой турбине, охлаждение путем испарения или перегрева водяного пара, направляемого в газотурбинную установку, где поступающий природный газ смешивают с водяным паром высокого давления с получением метансодержащей парогазовой смеси, которую нагревают потоком указанных продуктов сгорания в теплообменнике, пропускают через каталитический реактор реформирования метана с образованием на выходе паро-метановодородной смеси, подаваемой в камеру сгорания газотурбинной установки, повышают температуру теплообменных процессов газотурбинной установки путем дополнительного сжигания топлива в потоке продуктов сгорания паро-метановодородной смеси, отбираемом на выходе из дополнительной свободной силовой газовой турбины, а перед подачей в камеру сгорания паро-метановодородной смеси ее предварительно охлаждают до температуры, не превышающей температурный диапазон 200+240°С, с одновременной частичной конденсацией водяного пара, конденсат отделяют, испаряют и расходуют при подготовке метансодержащей парогазовой смеси и водяного пара низкого давления, который пропускают через дополнительную свободную силовую газовую турбину. Изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики газотурбинной установки путем наиболее полного использования энергии отводимых продуктов сгорания. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Газовая турбина с уменьшенными выбросами при частичной нагрузке // 2562681

Способ эксплуатации газовой турбины с последовательным сгоранием и низкими выбросами СО заключается в том, что нагретые газы от первой камеры сгорания попадают на первую турбину, а нагретые газы второй камеры сгорания, подключаемой к первой турбине, попадают на вторую турбину. При этом коэффициент избытка воздуха работающих форсунок второй камеры сгорания поддерживают ниже максимального коэффициента избытка воздуха, причем максимальный коэффициент избытка воздуха зависит от температуры на впуске форсунки и предельных выбросов СО. Для снижения максимального коэффициента избытка воздуха осуществляется ряд изменений технического решения газовой турбины отдельно или в сочетании. Газовая турбина содержит в по меньшей мере одном подводящем топливном трубопроводе для по меньшей мере одной форсунки второй камеры сгорания отдельный клапан переключения или отдельный регулирующий клапан. Газовая турбина также может содержать систему распределения топлива, выполненную с первым и вторым клапанами регулирования подачи топлива, а также с первым и вторым кольцевыми топливными трубопроводами для распределения топлива форсункам соответственно первого и второго узлов форсунок. Изобретение направлено на работу газовой турбины со сниженными выбросами СО. 4 н. и 19 з.п ф-лы, 14 ил.

Энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающей станции // 2564195

Изобретение относится к энергетическим системам, в которых применяются органические циклы Ренкина для производства электрической энергии при сжигании различных видов топлива. В качестве теплоутилизационной парогенераторной установки используют установку на основе органического цикла Ренкина с электрогенератором, а в качестве промежуточного контура использования теплоты отработанных газов газовой турбины используют замкнутый контур с диатермическим маслом, который имеет в своем составе два теплообменника и циркуляционный насос, при этом через один теплообменник проходит линия отвода отработанных газов газовой турбины, а через второй теплообменник - линия установки на основе органического цикла Ренкина, при этом к электрогенератору установки на основе органического цикла Ренкина подключены внутренние потребители электрической энергии газоперекачивающей станции. Изобретение позволяет повысить эффективность сжигания природного газа на магистральных газоперекачивающих станциях за счет получения дополнительной электрической энергии путем преобразования теплоты отработанных газов в установке на основе органического цикла Ренкина и снижение материальных затрат для обеспечения электроэнергией внутренних потребителей газоперекачивающих станций. 1 ил.

Устройство для компрессии диоксида углерода // 2594096

Предложено устройство (200) для сжатия газа для применения с потоком (230) газа. Устройство (200) для сжатия газа может включать ряд компрессоров, один или несколько эжекторов (270), конденсатор (350), расположенный по потоку после одного или нескольких эжекторов (270), и источник (205) отходящего тепла. Возвращаемая часть (390) потока (230) газа может сообщаться с одним или несколькими эжекторами (270) через источник (205) отходящего тепла. При этом каждый из одного или нескольких эжекторов (270) включает рабочее впускное отверстие (280), сообщающееся с возвращаемой частью (390) потока (230) газа, и всасывающее отверстие (300), сообщающееся с потоком (230) газа. Изобретение направлено на уменьшение паразитной нагрузки и на повышение чистой выработки электроэнергии электростанцией. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ работы газотурбинной установки // 2610801

Изобретение относится к области энергетики. Способ работы газотурбинной установки, включающей дополнительный контур с низкокипящим рабочим телом, включающий входное устройство, сообщенное с источником низкокипящего рабочего тела, теплообменный аппарат, турбину, сообщенную с дополнительным приводом. Рабочее тело-воздух первого контура после входного устройства охлаждают в первом теплообменном аппарате, далее после сжатия в компрессоре низкого давления и последующего охлаждения рабочего тела во втором теплообменном аппарате, рабочее тело расширяют до отрицательной температуры в турбодетандере и охлаждают в расположенном за ним третьем теплообменном аппарате, после сжатия в компрессоре высокого давления, горения в камере сгорания, расширения в турбинах высокого, низкого давлений, в силовой турбине и вращения привода потребителя отработавшие газы основного контура направляют в теплообменный аппарат дополнительного контура, куда одновременно подают низкокипящее рабочее тело, подогревают его отработавшими газами основного контура для срабатывания теплоперепада в турбине дополнительного контура, после чего низкокипящее рабочее тело из-за турбины подают в вышеупомянутый третий теплообменный аппарат перед компрессором высокого давления основного контура и далее в циркуляционный насос, где низкокипящее рабочее тело сжимается, и в жидком состоянии его подают для охлаждения рабочего тела-воздуха в теплообменные аппараты основного контура. Позволяет повысить КПД установки и увеличить полезную работу цикла. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Судовая газотурбинная установка с утилизацией тепла уходящих газов // 2613756

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к газотурбинным установкам, и может быть использовано в качестве судовой энергетической установки с применением природного газа как альтернативного дешевого и экологически чистого вида топлива. Из криогенной емкости сжиженный природный газ криогенным насосом через испаритель подается в камеру сгорания для его сжигания. Воздух по магистрали атмосферного воздуха через испаритель и воздушный компрессор подается в камеру сгорания . Из камеры сгорания уходящие газы поступают в силовую турбину, где производят полезную работу и вращают вал. Вал связан через редуктор с гребным валом. За счет тепла уходящих газов в теплообменнике-испарителе органическое рабочее тело испаряется и поступает в паровую турбину, в которой производится полезная механическая энергия, передаваемая валу. Изобретение позволяет повысить энергетическую эффективность, снизить количество вредных компонентов в уходящих газах судовой газотурбинной установки, а также упростить установку, снизить массу и габариты судовой газотурбинной установки. 1 ил.

Система активации топливного газа и активатор топлива // 2615608

Изобретение относится к энергетике. Система активации топливного газа, содержащая активатор со средством активации, установленным на корпусе активатора, имеющем полость активации, и соединенным с источником энергии, отличающаяся тем, что средство активации выполнено с возможностью лазерного излучения в полость активации, а на внутренней стенке корпуса активатора установлена система зеркал. Также представлен активатор топлива. Изобретение позволяет повысить надежность средства активации топлива, а также позволяет обеспечить его ремонтопригодность. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 14 ил.

Газоперекачивающий агрегат // 2625885

Газоперекачивающий агрегат содержит воздушный тракт, содержащий, в свою очередь, воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, вал, соединяющий компрессор и газовую турбину, свободную турбину, соединенную с газовым компрессором и систему подачи топливного газа в камеру сгорания с топливопроводом. Система подачи топливного газа содержит электролизер воды и смеситель водорода и кислорода с топливным газом, установленный перед камерой сгорания. Изобретение направлено на повышение энергетических возможностей газотурбинного двигателя, используемого в качестве привода газоперекачивающего агрегата на природном газе за счет повышения полноты сгорания топлива в газотурбинном двигателе, улучшение его удельных характеристик и уменьшение эмиссии вредных веществ. 17 з.п. ф-лы, 24 ил.

Приводная газотурбинная установка газоперекачивающего агрегата с утилизационной турбоустановкой автономного электроснабжения // 2626038

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при разработке или реконструкции многовальных газотурбинных установок (ГТУ), предназначенных для привода нагнетателей природного газа газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и автономного электроснабжения компрессорных станций с этими ГПА. Приводная ГТУ ГПА с утилизационной турбоустановкой автономного электроснабжения содержит многовальный ГТД 1 с основным компрессором 7, приводной турбиной 8, силовой турбиной 9 и утилизационной турбоустановкой (УТУ), содержащей воздухоподогреватель 2, сообщенный на входе по греющему газу с выходом силовой турбины 9 по выхлопным газам, компрессор 3, сообщенный на входе по воздуху с атмосферой, турбогенератор 4, снабженный устройством преобразования (преобразователем) частоты генератора переменного тока (ПЧГ) 11, выполненным с возможностью питания напряжением изменяющейся частоты и амплитуды потребителей переменного тока с напряжением неизменной частоты и амплитуды и электрически связанным на выходе по напряжению через распределительное устройство 17 с потребителями переменного тока постоянной частоты 50 (60) Гц, воздушную турбину 5, сообщенную на входе по воздуху через тракт воздухоподогревателя 2 по воздуху с выходом компрессора 3 по воздуху, на выходе по воздуху – с атмосферой, установленную на одном валу с компрессором 3 и турбогенератором 4 – валу 6, кинематически связанном через муфту 10 с валом основного компрессора 7 со стороны входа основного компрессора 7 по воздуху, газоохладитель 12 и дымосос 13, сообщенный на входе по газу через тракт газоохладителя 12 по охлаждаемому газу с выходом воздухоподогревателя 2 по газу, на выходе по газу – с атмосферой. Дымосос 13 снабжен приводным электродвигателем 14 с преобразователем частоты 15, электрически связанным электрической цепью 16 с выходом турбогенератора 4 по напряжению переменной частоты либо с выходом ПЧГ 11 по напряжению постоянной частоты. Техническим результатом является обеспечение примерного равенства расходов теплоносителей в воздухоподогревателе УТУ, а также передачи избыточной по сравнению с текущим электропотреблением мощности УТУ, а в холодный период – и избыточной мощности приводной турбины ГТД на силовой вал ГТД с целью повышения КПД ГТУ и годовой эффективности ГТУ с УТУ в целом. 2 ил.

Газотурбинная электростанция, имеющая рециркуляцию выхлопного газа // 2627756

Изобретение относится к газотурбинной электростанции. Газотурбинная электростанция содержит газотурбинное устройство, содержащее компрессор, по меньшей мере одну горелку и по меньшей мере одну газовую турбину, узел котла-утилизатора, имеющий впускную сторону котла, соединенную с выпуском турбины, первый выпуск котла, соединенный с выхлопной трубой, второй выпуск котла и рециркуляцию выхлопного газа, которая соединяет второй выпуск котла с впуском компрессора. Упрощенная конструкция может быть достигнута тем, что узел котла-утилизатора имеет первый путь выхлопного газа котла, который соединен с впускной стороной котла и ведет к первому выпуску котла, и тем, что узел котла-утилизатора имеет второй путь выхлопного газа котла, который соединен с впускной стороной котла и ведет ко второму выпуску котла отдельно от первого пути выхлопного газа котла. Изобретение позволяет повысить эффективность работы электростанции и уменьшить выбросы загрязняющих веществ. 15 з.п. ф-лы, 5 ил.