Устройство для компрессии диоксида углерода

Авторы патента:

ФИНКЕНРАТ Маттиас (DE)

МИКЕЛАССИ Витторио (IT)

ГОНСАЛЕС Мигель Анхель (DE)

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 2594096:

Дженерал Электрик Компани (US)

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.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящая заявка, в основном, относится к газотурбинным двигателям, а более конкретно относится к энергоэффективным устройствам для сжатия диоксида углерода для применения в газотурбинных электростанциях комбинированного цикла на природном газе и к другим типам оборудования для выработки электроэнергии.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Диоксид углерода ("СO₂"), образующийся в оборудовании для выработки электроэнергии и т.д., обычно считают парниковым газом. Таким образом, выбросы диоксида углерода могут подвергаться все более и более строгому государственному регулированию. По существу, диоксид углерода, образующийся в процессе выработки электроэнергии в целом, предпочтительно можно изолировать и/или повторно использовать для других целей, а не выбрасывать в атмосферу или распределять иным образом.

Многие новые виды оборудования для выработки электроэнергии могут представлять собой газотурбинные электростанции комбинированного цикла на природном газе ("КЦПГ"). Такие электростанции КЦПГ обычно могут выбрасывать меньшие количества диоксида углерода в расчете на мегаватт-час по сравнению с угольными электростанциями. В основном, данное снижение выбросов может быть обусловлено более низким относительным содержанием углерода в топливе, а также более высокими значениями коэффициента полезного действия, достигаемыми в электростанциях комбинированного цикла.

Кроме того, электростанции КЦПГ также могут захватывать и хранить по меньшей мере часть вырабатываемого ими диоксида углерода. Однако такие процессы захвата и хранения могут приводить к паразитным потреблениям мощности. Например, для отделения диоксида углерода в установке аминовой очистки и т.д. может потребоваться пар, в то же время для сжатия диоксида углерода для хранения и других применений может потребоваться энергия. Таким образом, в любом виде оборудования для выработки электроэнергии данные паразитные потребления мощности могут снизить чистую выработку электроэнергии. Таким образом, коэффициент полезного действия электростанции КЦПГ и т.д. может снизиться при применении известных устройств и технологий захвата, сжатия и хранения диоксида углерода.

Таким образом, может возникнуть потребность в усовершенствованных устройствах для выработки электроэнергии и в способах эксплуатации оборудования для сжатия диоксида углерода и других типов оборудования электростанции с уменьшенной паразитной нагрузкой. Такая уменьшенная паразитная нагрузка также должна повысить чистую выработку электроэнергии электростанцией КЦПГ и т.д. при непрерывно низких выбросах диоксида углерода.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, настоящая заявка предлагает устройство для сжатия газа для применения с потоком газа. Устройство для сжатия газа может включать ряд компрессоров для сжатия потока газа, один или несколько эжекторов для дополнительного сжатия потока газа, конденсатор, расположенный по потоку после эжекторов, и источник отходящего тепла. Возвращаемая часть потока газа может сообщаться с эжекторами через источник отходящего тепла.

Кроме того, настоящая заявка предлагает сжимающее устройство для сжатия потока диоксида углерода. Сжимающее устройство может включать ряд компрессоров для сжатия потока диоксида углерода, эжектор для дополнительного сжатия потока диоксида углерода, конденсатор, расположенный после эжектора, и источник отходящего тепла. Возвращаемую часть потока диоксида углерода возвращают в эжектор через источник отходящего тепла.

Кроме того, настоящая заявка предлагает устройство для сжатия газа для применения с потоком газа. Устройство для сжатия газа может включать ряд компрессоров для сжатия потока газа, конденсатор, расположенный по потоку после компрессоров, расширитель газа, источник отходящего тепла для приведения в действие расширителя газа, причем часть потока газа после конденсатора направляют в расширитель газа.

Указанные и другие особенности и усовершенствования из настоящей заявки будут видны специалистам в данной области после рассмотрения последующего подробного описания, взятого в сочетании с несколькими чертежами и прилагаемой формулой изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение узлов известной газотурбинной электростанции комбинированного цикла на природном газе.

Фиг.2 представляет собой схематическое изображение известной установки аминовой очистки для применения с газотурбинной электростанцией комбинированного цикла на природном газе, изображенной на Фиг.1.

Фиг.3 представляет собой схематическое изображение известного устройства для сжатия диоксида углерода для применения с газотурбинной электростанцией комбинированного цикла на природном газе, изображенной на Фиг.1.

Фиг.4 представляет собой схематическое изображение устройства для сжатия диоксида углерода, как может быть описано в данном документе.

Фиг.5 представляет собой схематическое изображение альтернативного воплощения устройства для сжатия диоксида углерода, как может быть описано в данном документе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Теперь обратимся к чертежам, на которых одинаковыми номерами позиций обозначены одинаковые элементы на всех отдельных изображениях.

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение известной газотурбинной электростанции 10 комбинированного цикла на природном газе (КЦПГ). Электростанция 10 КЦПГ может включать газотурбинный двигатель 15. Описанный в общих чертах газотурбинный двигатель 15 может включать компрессор 20. Компрессор 20 сжимает входящий поток 25 воздуха. Компрессор 20 выпускает сжатый поток 25 воздуха в камеру 30 сгорания. В камере 30 сгорания сжатый поток 25 воздуха смешивают со сжатым потоком 35 топлива и поджигают смесь, чтобы получить поток 40 газообразных продуктов сгорания. Хотя показана только одна камера 30 сгорания, газотурбинный двигатель 15 может включать любое число камер 30 сгорания. Поток 40 газообразных продуктов сгорания, в свою очередь, выпускают в турбину 45. Поток 40 газообразных продуктов сгорания приводит в действие турбину 45, чтобы произвести механическую работу. Механическая работа, произведенная в турбине 45, приводит в действие компрессор 20 и внешнюю нагрузку 50, такую как электрогенератор и т.д.

В газотурбинном двигателе 15 электростанции 10 КЦПГ можно применять природный газ и/или другие типы топлива, такие как синтетический газ и т.д. Газотурбинный двигатель 15 может иметь другие схемы, и в нем можно применять другие типы составных элементов. Здесь также можно применять другие типы газотурбинных двигателей и/или другие типы оборудования для выработки электроэнергии.

Электростанция 10 КЦПГ также может включать парогенератор-рекуператор 55. Парогенератор-рекуператор 55 может сообщаться с потоком 60 отработавших на данный момент газообразных продуктов сгорания. Электростанция 10 КЦПГ также может включать дополнительную камеру сгорания (не показана) перед парогенератором-рекуператором 55, чтобы обеспечить дополнительный нагрев. Парогенератор-рекуператор 55 может нагревать входящий поток 65 воды, чтобы получить поток 70 пара. Поток 70 пара можно применять в паровой турбине 75 и/или в составных элементах других типов. Здесь также можно применять другие схемы.

Электростанция 10 КЦПГ также может включать устройство 80 для отделения и сжатия диоксида углерода. Электростанция 10 КЦПГ также может включать вентилятор для топочного газа (не показан), чтобы слегка повысить давление топочного газа и преодолеть потери давления здесь. Устройство 80 для отделения и сжатия диоксида углерода может отделять поток 85 диоксида углерода от потока 60 отработавших газообразных продуктов сгорания. Затем устройство 80 для отделения и сжатия диоксида углерода может сжимать поток 85 диоксида углерода для повторного использования и/или изоляции в резервуаре 90 для хранения диоксида углерода и т.д. Диоксид углерода 85 можно применять, только в качестве примера, при добыче нефти вторичным методом, в различных производственных процессах и т.д. Устройство 80 для отделения и сжатия диоксида углерода может иметь другие схемы, и в нем можно применять другие составные элементы.

Фиг.2 представляет собой схематическое изображение нескольких составных элементов примера устройства 80 для отделения и сжатия диоксида углерода. Устройство 80 для отделения и сжатия диоксида углерода может включать установку 95 аминовой очистки в качестве части разделительного устройства 100. Описанная в общих чертах установка 95 аминовой очистки может включать (stripper) десорбер 105, абсорбер (не показан) и другие составные элементы. В десорбере 105 можно применять растворители на основе алифатического аминоспирта, которые обладают способностью абсорбировать диоксид углерода при относительно низких температурах. Растворители, которые применяют в данном способе, могут включать, например, триэтаноламин, моноэтаноламин, диэтаноламин, диизопропаноламин, дигликольамин, метилдиэтаноламин и т.д. Здесь можно применять другие типы растворителей. Установка 95 аминовой очистки удаляет поток 85 диоксида углерода из потока 60 отработавших газообразных продуктов сгорания.

В установку 95 аминовой очистки можно подавать пар, который отбирают из парогенератора-рекуператора 55, паровой турбины 75 или иного оборудования. Однако поток 70 пара обычно следует охладить после перегрева и превратить его в насыщенный пар в пароохладителе 110 и т.д., чтобы избежать избыточного нагрева потока амина там. Пароохладитель 110 может сообщаться с десорбером 105 через котел или кипятильник 115. Затем поток конденсата, выходящий из кипятильника 115, можно направить в пароохладитель 110 или в парогенератор-рекуператор 55. Здесь можно применять другие схемы и другие типы составных элементов.

Затем поток 85 диоксида углерода можно направить в сжимающее устройство 120 устройства 80 для отделения и сжатия диоксида углерода. Сжимающее устройство 120 может включать ряд компрессоров 125 и ряд промежуточных холодильников 130. Здесь также можно применять ряд парожидкостных сепараторов (не показаны). Сжимающее устройство 120 также включает устройство 135 для сжижения диоксида углерода, чтобы сжижать поток 85 диоксида углерода. Устройство 135 для сжижения диоксида углерода может включать конденсатор 140 диоксида углерода. Также можно применять парожидкостный сепаратор. Сжимающее устройство 120 также может включать насос 145, сообщающийся с резервуаром 90 для хранения диоксида углерода. Здесь можно применять другие известные типы и схемы устройств 80 для отделения и сжатия диоксида углерода. Здесь также можно применять другие схемы и другие типы составных элементов.

На Фиг. 4 изображено устройство 200 для сжатия диоксида углерода, как может быть описано в данном документе. В устройстве 200 для сжатия диоксида углерода также можно применять ряд компрессоров 210 и ряд промежуточных холодильников 220, по аналогии с компрессорами 125 и промежуточными холодильниками 130 описанного выше сжимающего устройства 120. Компрессоры 210 и промежуточные холодильники 220 могут иметь традиционную схему. Можно применять любое число компрессоров 210 и промежуточных холодильников 220. Компрессоры 210 могут сообщаться с потоком газа, таким как поток 230 диоксида углерода из, например, устройства 100 для отделения диоксида углерода, такого как описанное выше устройство, или из других типов источников диоксида углерода.

Устройство 200 для сжатия диоксида углерода также может сообщаться с источником 205 отходящего тепла. В данном примере источник 205 отходящего тепла может представлять собой пароохладитель 240 установки 245 аминовой очистки, аналогичный описанному выше, а также охладитель конденсата (описанный более подробно ниже) и т.д. Поток 250 перегретого в данный момент пара может поступать из парогенератора-рекуператора 55, паровой турбины 75 или из любого другого источника тепла. Затем источник 205 отходящего тепла можно применять в качестве пароохладителя, и можно создать поток насыщенного пара, сообщающийся с кипятильником 260. Здесь также можно применять другие схемы. Таким образом, в устройстве 200 для сжатия диоксида углерода применяют отходящее тепло от охлаждения после перегрева потока 250 пара перед его поступлением в кипятильник 260 или в иное оборудование. Здесь также можно применять другие источники отходящего тепла.

Вместо одного или нескольких компрессоров 125 описанного выше сжимающего устройства 120 описанное в данном документе устройство 200 для сжатия диоксида углерода может включать эжектор 270. Описанный в общих чертах эжектор 270 представляет собой механическое приспособление без движущихся частей. Эжектор 270 смешивает два потока текучей среды на основе передачи импульса. В частности, эжектор 270 может включать (motive inlet) рабочее впускное отверстие 280, сообщающееся с потоком 390 нагретого диоксида углерода из возвратного насоса 410 (описан более подробно ниже). Рабочее впускное отверстие 280 может вести в первичное сопло 290, чтобы снизить статическое давление рабочего потока до значения, которое ниже давления всасывания. Эжектор 270 также включает всасывающее отверстие 300. Всасывающее отверстие 300 может сообщаться с потоком 230 диоксида углерода из вышерасположенных компрессоров 210. Всасывающее отверстие 300 может сообщаться с вторичным соплом 310. Вторичное сопло 310 может ускорять вторичный поток, чтобы понизить его статическое давление. Эжектор 270 также может включать смесительную трубу 320, чтобы смешать два потока, чтобы создать смешанный поток 330. Эжектор 270 также может включать диффузор 340 для замедления смешанного потока 330 и восстановления статического давления. Здесь можно применять другие схемы и другие типы эжекторов 270. Здесь можно применять один или более эжекторов.

Устройство 200 для сжатия диоксида углерода также может включать конденсатор 350 диоксида углерода, расположенный по потоку после эжектора 270. Конденсатор 350 диоксида углерода конденсирует смешанный поток 330 в жидкий поток 360 аналогично тому, что описано выше. Также можно применять парожидкостный сепаратор. Компрессоры 210 и эжектор 270 нужны, чтобы сжать смешанный поток 330 до давления, достаточного для сжижения в конденсаторе 350.

Разделитель 370 потока может располагаться по потоку после конденсатора 350. Жидкий поток 360 можно разделить на поток 380, направляемый на хранение, и обратный поток 390. Поток 380, направляемый на хранение, можно направить в резервуар 90 для хранения диоксида углерода и т.д. с помощью насоса 400, направляющего на хранение. Давление обратного потока 390 можно повысить с помощью возвратного насоса 410, и обратный поток 390 можно нагреть с помощью источника 205 отходящего тепла или других источников тепла. Обратный поток 390 можно применять в качестве рабочего потока в эжекторе 270 или иным образом. Обратный поток 390 также можно нагреть в охладителе 420 конденсата после кипятильника 260 установки 245 аминовой очистки или в другом месте. Охладитель 420 конденсата может представлять собой традиционный теплообменник и т.д. Здесь можно применять другие схемы.

Таким образом, в устройстве 200 для сжатия диоксида углерода применяют ряд компрессоров 210 с промежуточным охлаждением, эжектор 270 и источник 205 отходящего тепла, чтобы обеспечить эффективное сжатие диоксида углерода. В частности, последний компрессор 210 с промежуточным охлаждением можно заменить эжектором 270. Таким образом, в эжекторе 270 применяют низкотемпературное отходящее тепло из пароохладителя 240 или иного оборудования вместо других типов паразитной мощности. Поскольку последняя стадия сжатия обычно имеет наименьшую эффективность, замена последнего компрессора 210 на эжектор 270 должна улучшить общий баланс коэффициента полезного действия электростанции.

Таким образом, эжектор 270 превращает энергию давления рабочего потока, чтобы увлечь поток всасывания с помощью эффекта Вентури. Затем смешанный поток 330, выходящий из эжектора 270, можно подвергнуть сжижению в конденсаторе 350. Затем часть жидкого потока 360 можно хранить, тогда как обратный поток 390 можно нагреть с помощью охладителя 420 конденсата и вернуть в эжектор 270 в качестве рабочего потока, чтобы дополнительно повысить общую эффективность сжатия.

Таким образом, чтобы повысить суммарный коэффициент полезного действия, в устройстве 200 для сжатия диоксида углерода применяют два источника тепла, которые в настоящее время не используются. В частности, в устройстве 200 для сжатия диоксида углерода применяют тепло, доступное в пароохладителе 240, чтобы обеспечить рабочий поток. Кроме того, конденсат, выходящий из кипятильника 260 установки аминовой очистки, также можно применять для подогрева обратного потока 390. Охлаждение конденсата перед его возвратом в парогенератор-рекуператор 55 благоприятно в том отношении, что оно уменьшает температуру топочного газа, выходящего из парогенератора-рекуператора 55. По существу, может потребоваться меньше энергии, чтобы приводить в движение вентилятор для топочного газа. Таким образом, паразитная мощность, требующаяся на более поздних стадиях сжатия, зависит только от возвратного насоса 410, чтобы уменьшить общие потребности в энергии, при условии применения источника 205 отходящего тепла и потока 250 пара. Кроме того, в результате применения эжектора 270 уменьшается общее число движущихся частей, чтобы сократить требуемое техническое обслуживание и повысить общий срок службы составных элементов.

На Фиг. 5 изображено альтернативное воплощение устройства 430 для сжатия диоксида углерода. В данном примере компрессоры 210 с промежуточным охлаждением сообщаются напрямую с конденсатором 350 диоксида углерода. Вместо применения эжектора 270, по потоку после пароохладителя 240 и обратного потока 390 можно поместить расширитель 440 диоксида углерода. Расширитель 440 диоксида углерода может включать турбину 450, которую приводит в действие диоксид углерода. Расширитель 440 диоксида углерода может сообщаться с соединением 460 потоков сразу перед конденсатором 350. Здесь можно применять другие схемы.

Таким образом, компрессоры 210 с промежуточным охлаждением повышают давление потока 230 диоксида углерода, тогда как конденсатор 350 создает жидкий поток 360, давление которого затем дополнительно повышают насосами 400, 410. Затем обратный поток 390 можно подогреть в охладителе 420 конденсата и в пароохладителе 240, а затем расширить в турбине 450, которую приводит в действие диоксид углерода. Таким образом, во втором воплощении устройства 430 для сжатия диоксида углерода применяют поток пара из источников 205 отходящего тепла, описанных выше, чтобы обеспечить расширение обратного потока 390 приблизительно до такого же давления, как давление на выходе из компрессоров 210. Турбина 450 также может быть механически соединена с одним или несколькими компрессорами 210. Здесь можно применять другие схемы.

Таким образом, преимуществом первого воплощения, описанного в данном документе, является то, что эжектор 270 не включает движущиеся части. Таким образом, преимуществом второго воплощения, описанного в данном документе, является то, что расширитель 440 диоксида углерода обладает более высокой эффективностью. Оба воплощения имеют одинаковую значимость и важность.

Очевидно, что вышеизложенное относится только к некоторым воплощениям из настоящей заявки и что специалисты в данной области могут внести множество изменений и модификаций, не отклоняясь от общей идеи и объема изобретения, определенных в последующей формуле изобретения и ее эквивалентах.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ НА ЧЕРТЕЖАХ

10 газотурбинная электростанция комбинированного цикла на природном газе (КЦПГ)

15 газотурбинный двигатель

20 компрессор

25 поток воздуха

30 камера сгорания

35 поток топлива

40 поток газообразных продуктов сгорания

45 турбина

50 нагрузка

55 парогенератор-рекуператор

60 отработавшие газообразные продукты сгорания

65 поток воды

70 поток пара

75 паровая турбина

80 устройство для отделения и сжатия диоксида углерода

85 поток диоксида углерода

90 резервуар для хранения

95 установка аминовой очистки

100 разделительное устройство

105 десорбер

110 пароохладитель

115 кипятильник

120 сжимающее устройство

125 компрессоры

130 промежуточные холодильники

135 устройство для сжижения

140 конденсатор

145 насос

200 устройство для сжатия диоксида углерода

205 источник отходящего тепла

210 компрессоры

220 промежуточные холодильники

230 поток диоксида углерода

240 пароохладитель

245 установка аминовой очистки

250 поток пара

260 кипятильник

270 эжектор

280 рабочее впускное отверстие

290 первичное сопло

300 всасывающее отверстие

310 вторичное сопло

320 смесительная труба

330 смешанный поток

340 диффузор

350 конденсатор

360 жидкий поток

370 разделитель потока

380 поток, направляемый на хранение

390 обратный поток

400 насос, направляющий на хранение

410 возвратный насос

420 охладитель конденсата

430 устройство для сжатия диоксида углерода

440 расширитель

450 турбина

460 соединение потоков

1. Устройство (200) для сжатия газа для применения с потоком (230) газа, включающее: ряд компрессоров (210) для сжатия потока (230) газа; один или несколько эжекторов (270) для дополнительного сжатия потока (230) газа; конденсатор (350), расположенный по потоку после одного или нескольких эжекторов (270), и источник (205) отходящего тепла; причем возвращаемая часть (390) потока (230) газа сообщается с одним или несколькими эжекторами (270) через источник (205) отходящего тепла; и 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.

2. Устройство (200) для сжатия газа по п. 1, где источник (205) отходящего тепла включает поток (250) пара из пароохладителя (240).

3. Устройство (200) для сжатия газа по п. 2, где пароохладитель (240) включает часть потока, выходящего из установки (245) аминовой очистки.

4. Устройство (200) для сжатия газа по п. 1, дополнительно включающее возвратный насос (410), расположенный по потоку после конденсатора (350), для возврата части (390) потока (250) газа в один или несколько эжекторов (270).

5. Устройство (200) для сжатия газа по п. 4, дополнительно включающее охладитель (420) конденсата, расположенный по потоку после возвратного насоса (410), сообщающийся с источником (205) отходящего тепла.

6. Устройство (200) для сжатия газа по п. 1, дополнительно включающее насос (400), направляющий на хранение, и резервуар (90) для хранения, расположенные по потоку после конденсатора (350).

7. Устройство (200) для сжатия газа по п. 1, дополнительно включающее разделитель (370) потока, расположенный по потоку после конденсатора (350).

8. Устройство (200) для сжатия газа для применения с потоком (230) газа, включающее: ряд компрессоров (210) для сжатия потока (230) газа; один или несколько эжекторов (270) для дополнительного сжатия потока (230) газа; конденсатор (350), расположенный по потоку после одного или нескольких эжекторов (270), и источник (205) отходящего тепла; причем возвращаемая часть (390) потока (230) газа сообщается с одним или несколькими эжекторами (270) через источник (205) отходящего тепла; и при этом каждый из одного или нескольких эжекторов (270) включает первичное сопло (290), сообщающееся с возвращаемой частью (390) потока (230) газа, и вторичное сопло (310), сообщающееся с потоком (250) газа.

9. Устройство (200) для сжатия газа по п. 8, где источник (205) отходящего тепла включает поток (250) пара из пароохладителя (240).

10. Устройство (200) для сжатия газа по п. 9, где пароохладитель (240) включает часть потока, выходящего из установки (245) аминовой очистки.

11. Устройство (200) для сжатия газа по п. 8, дополнительно включающее возвратный насос (410), расположенный по потоку после конденсатора (350), для возврата части (390) потока (250) газа в один или несколько эжекторов (270).

12. Устройство (200) для сжатия газа по п. 11, дополнительно включающее охладитель (420) конденсата, расположенный по потоку после возвратного насоса (410), сообщающийся с источником (205) отходящего тепла.

13. Устройство (200) для сжатия газа по п. 8, дополнительно включающее насос (400), направляющий на хранение, и резервуар (90) для хранения, расположенные по потоку после конденсатора (350).

14. Устройство (200) для сжатия газа по п. 8, дополнительно включающее разделитель (370) потока, расположенный по потоку после конденсатора (350).

Изобретение относится к энергетическим системам, в которых применяются органические циклы Ренкина для производства электрической энергии при сжигании различных видов топлива.

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.

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.

Способ работы газопаровой установки // 2561354

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.

Способ работы комбинированной газотурбинной установки системы газораспределения // 2557823

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.

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.

Система для утилизации тепла замкнутого типа (варианты) // 2629515

Изобретение относится к энергетике. Система для утилизации тепла замкнутого типа содержит первый и второй компрессоры, выход второго компрессора соединен с теплообменником в выходном тракте газотурбинной установки через рекуператор. К валу дополнительно подключен потребитель, а выход турбины соединен со вторым промежуточным охладителем через рекуператор и последовательно установленный за ним топливный теплообменник. По второму варианту в систему дополнительно включен подогреватель воздуха, расположенный между рекуператором и топливным подогревателем. По третьему варианту в систему включен блок клапанов. Первый выход рекуператора соединен с первым входом блока клапанов, а первый выход блока клапанов соединен с входом турбины. Выход турбины соединен со вторым промежуточным охладителем через второй вход-выход рекуператора и последовательно установленный за ним топливный теплообменник. Вторые вход и выход блока клапанов подключены к теплообменнику, устанавливаемому в источнике теплоносителя. Третий выход и третий вход блока клапанов подключены ко второму теплообменнику, устанавливаемому в потоке второго источника теплоносителя. По четвертому варианту в систему включен блок клапанов и подогреватель воздуха. По пятому варианту тракт системы по варианту один заполнен сжатым углекислым газом. По шестому варианту в тракте системы используется сжатый углекислый газ и подогреватель воздуха. По седьмому варианту в тракте системы используется сжатый углекислый газ и блок клапанов, связанный с теплообменником, устанавливаемым в другом источнике теплоносителя. По восьмому варианту в тракте системы используется сжатый углекислый газ, подогреватель воздуха и блок клапанов, связанный с теплообменником, устанавливаемым в другом источнике теплоносителя. Изобретение позволяет повысить полноту использования тепловой энергии теплоносителя и расширить возможности применения вырабатываемой тепловой и электрической или механической энергии. 8 н.п. ф-лы, 4 ил.

Способ образования газа в газогенераторе и газогенератор (варианты) // 2630625

Изобретение относится к способу образования газа и конструкции устройств для образования газа. Способ образования газа в газогенераторе, основанный на сжигании компонентов топлива, получении продуктов сгорания и смешении балластировочного газа с продуктами сгорания, заключается в том, что полученный поток продуктов сгорания направляют вдоль оси камеры сгорания, одновременно с этим в камере сгорания формируют вихревую газообразную оболочку из балластировочного газа вокруг направленно движущегося потока продуктов сгорания, после смешения продуктов сгорания с балластировочным газом определяют параметры полученной смеси, на основании чего корректируют расход балластировочного газа. Вихревую газообразную оболочку балластировочного газа на начальном участке движения отделяют от продуктов сгорания компонентов топлива, а смешение продуктов сгорания с балластировочным газом осуществляют после его разогрева. Изобретение направлено на повышение надежности работы газогенератора за счет одновременного поджига компонентов топлива и формирования вихревой оболочки из балластировочной среды; повышение КПД газогенератора за счет корректировки расхода балластировочной среды; уменьшение габаритных размеров камеры сгорания за счет создания в ней вихревой оболочки из балластировочной среды. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Парогазогенератор // 2631845

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для выработки парогазовых смесей. Технический результат направлен на повышение однородности температурного поля парогазовой смеси на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет интенсификации процесса испарения балластирующего компонента. Парогазогенератор содержит охлаждаемую балластирующим компонентом камеру, смесительную головку, включающую в себя корпус, на торцах которого закреплены верхнее и нижнее днище, коллектор горючего, установленный на корпусе, центробежную форсунку окислителя, расположенную на оси смесительной головки, струйно-центробежные форсунки горючего, расположенные равномерно по окружности и включающие в себя полый наконечник и втулку, охватывающую с кольцевым зазором наконечник, при этом осевой канал наконечника соединен с полостью балластирующего компонента, а полость горючего соединена с полостью камеры через тангенциальные отверстия, выполненные на цилиндрической поверхности втулки, причем полость тракта охлаждения камеры сообщается через каналы, выполненные в корпусе смесительной головки, с полостью балластирующего компонента. 5 ил.

Парогазогенератор // 2633741

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для выработки парогазовых смесей. Парогазогенератор содержит охлаждаемую горючим камеру, смесительную головку, включающую в себя корпус, на торцах которого закреплены верхнее и нижнее днище, промежуточное днище, расположенное между корпусом и нижнем днищем, коллектор балластирующего компонента, установленный на корпусе, форсунки, расположенные равномерно по окружности и включающие в себя трубчатый корпус с наконечником для подачи балластирующего компонента в полость камеры, при этом наконечник форсунки установлен внутри трубчатого корпуса на пилонах, а его осевой канал соединен с полостью балластирующего компонента при помощи отверстий, выполненных в пилонах, втулку, установленную с кольцевым зазором на трубчатом корпусе и образующую кольцевой канал для подачи окислителя, соединенный с полостью окислителя при помощи каналов, выполненных в трубчатом корпусе между его стенкой и пилонами для подачи балластирующего компонента, при этом осевой канал наконечника выполнен закрытым со стороны его входной части, в выходной части втулки выполнено ступенчатое расширение, полость которого соединена с полостью горючего при помощи тангенциальных каналов, выполненных в стенке втулки, причем полость тракта охлаждения камеры сообщается с полостью горючего смесительной головки. 4 ил.