Способ эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции и газотурбинная комбинированная теплоэлектростанция

Авторы патента:


Способ эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции и газотурбинная комбинированная теплоэлектростанция
Способ эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции и газотурбинная комбинированная теплоэлектростанция
Способ эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции и газотурбинная комбинированная теплоэлектростанция
Способ эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции и газотурбинная комбинированная теплоэлектростанция
Способ эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции и газотурбинная комбинированная теплоэлектростанция

 


Владельцы патента RU 2569130:

ЮРОТЕРБИН АБ (SE)

Способ эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции, содержащей компрессорную установку и турбинную установку, заключается в том, что полезную работу отбирает по меньшей мере одно устройство, имеющееся в станции, при котором производят топочные газы камерой сгорания, установленной перед турбинной установкой. Воду и/или пар впрыскивают путем теплообмена с потоком горячего газа после турбинной установки и/или в канале компрессора. Воду и/или пар направляют в газовый поток перед камерой сгорания и/или в камеру сгорания в таких количествах, чтобы по меньшей мере 80% кислорода, содержащегося в воздухе в данном потоке, потреблялось при сгорании в камере сгорания. Теплоноситель, используемый в нагревательном устройстве, нагревают теплотой, отобранной конденсатором топочного газа, расположенным в потоке топочного газа после турбинной установки. Поток топливного газа после турбинной установки дополняют топочными газами из дополнительной камеры сгорания. Кислород для сгорания для этой дополнительной камеры сгорания подают из увлажнителя входного воздуха. Воду и теплоту отбирают из потока топочного газа после конденсатора топочного газа с помощью дополнительного конденсатора, в результате чего поток топочного газа дополнительно осушают, а воду и теплоту, отобранную из этого потока, направляют в воздух, поступающий в компрессорную установку, посредством увлажнителя входного воздуха. Изобретение направлено на повышение эффективности эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции, содержащей компрессорную установку и турбинную установку, при этом полезную работу отбирает по меньшей мере одно устройство, входящее в состав станции, в которой газообразные продукты сгорания производятся камерой сгорания, расположенной перед турбинной установкой, и в которой воду и/или пар нагревают с помощью теплообмена с потоком горячего газа после турбинной установки и/или в канале компрессора, и воду и/или пар впрыскивают в газовый поток перед камерой сгорания и/или в камеру сгорания в таком количестве, чтобы по меньшей мере 80% кислорода, содержащегося в воздухе в потоке газа, расходовалось на горение в камере сгорания, и в которой в потоке топочного газа после турбинной установки установлен конденсатор для отбора теплоты для нагрева теплоносителя, используемого в нагревательном устройстве. Изобретение также относится к газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции.

Уровень техники

В WO 2004/106718 A1 (Euroturbine АВ) описан способ эксплуатации газотурбинной электростанции с двумя группами газовых турбин. Основное назначение изобретения, описанного в этом документе, заключается в получении высокой эффективности при подаче воды и/или пара в технологический поток, тем самым позволяя получить процесс горения, близкий к стехиометрическому. Вода улавливается ниже по потоку конденсатором топочного газа и возвращается в технологический поток на его начальном участке.

Цель и существенные признаки изобретения

Изобретение согласно известному уровню техники работает хорошо, и целью настоящего изобретения является создание дополнительных средств для осуществления способа эксплуатации комбинированной теплоэлектростанции, в котором упор делается на улучшение свойств подачи теплоты, используемой в нагревательном устройстве, предпочтительно в сети централизованного теплоснабжения.

Эта цель согласно настоящему изобретению достигается указанным выше способом, с помощью отличительных признаков, приведенных в независимых пунктах формулы изобретения.

Используя конденсатор топочного газа/рекуператор теплоты можно получить высокую температуру теплоносителя в магистрали теплоснабжения, близкую к 80°С. Это достигается за счет высокой точки росы, поскольку в топочном газе присутствует большое количество воды и конденсация происходит при высоких температурах. Таким образом, конденсация происходит при температурах от 80°С до приблизительно 50°С, которая является обычной температурой возвращаемого теплоносителя в сети централизованного теплоснабжения и, таким образом, большая часть сбросной теплоты становится доступной для централизованного теплоснабжения.

Таким образом, появляется возможность повысить температуру теплоносителя в такой степени, что его можно преимущественно использовать для целей внешнего теплоснабжения, например, для отопления зданий в погодных условиях, превалирующих большую часть года в большинстве регионов мира. Для более холодных периодов, когда потребность в теплоте вырастает, настоящее изобретение дает дополнительные решения для удовлетворения пиковых потребностей в теплоте.

Важно понять, что настоящее изобретение относится к способу, связанному с процессом, близким к стехиометрическому, при котором содержание воды в технологическом газе является максимально практически возможным. Подача воздуха удерживается на самом низком уровне, необходимом для эффективного сгорания в камере сгорания. Таким образом, ненужную работу по сжатию воздуха, содержащего кислород, не требующийся для сгорания, можно свести к минимуму. Часть теплоты, полученной в результате сгорания, также можно использовать для преобразования воды в пар.

В ранее известных нагревательных установках для централизованного теплоснабжения до сих пор было необходимо сжигать большое количество топлива для удовлетворения спроса на теплоту и достижения достаточных температур, что приводило к высокому потреблению энергии и высоким затратам на энергию. Способ по настоящему изобретению свободен от этого недостатка. Этот способ позволяет утилизировать теплоту пара, используемого в процессе, включая водяной пар, полученный сжиганием топлива.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, поток топочного газа после турбинной установки и перед конденсатором топочного газа дополняется топочными газами из дополнительной камеры сгорания для повышения температуры теплоносителя, при этом кислород для горения в дополнительной камере сгорания поступает из атмосферного воздуха и/или из воздуха от входного увлажнителя и/или в форме остаточного кислорода в топочном газе после турбинной установки. Преимущественно эта дополнительная камера сгорания также улучшает условия для производства пара в камере сгорания и повышения температуры при производстве теплоты. Можно поддерживать условия, близкие к стехиометрическим, что позволяет эффективно производить энергию и поддерживать высокую температуру точки росы в топочном газе.

Далее, согласно первому аспекту настоящего изобретения, установлен дополнительный конденсатор для извлечения воды и теплоты из потока топочного газа после конденсатора топочного газа, а для подачи извлеченной теплоты и воды в воздух, входящий в компрессорную установку, установлен увлажнитель входящего воздуха. Тем самым предпочтительно из потока топочного газа после конденсатора топочного газа можно извлечь теплоту, имеющую температуру ниже температуры возвращающегося теплоносителя из сети централизованного теплоснабжения, и использовать ее для нагрева и увлажнения воздуха, подаваемого на компрессорную установку. Таким образом, теплота извлекается за счет дополнительной конденсации газа и повторно используется в процессе с помощью увлажнителя входящего воздуха.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения теплоту извлекают с помощью устройства теплообменника, установленного в потоке газа от компрессора перед камерой сгорания, и используют ее для нагрева теплоносителя, что позволяет преимущественно поднять температуру теплоносителя. Полезно также иметь возможность применять этот принцип охлаждения потока газа от компрессора для регулировки характеристик компрессора и камеры сгорания.

Благодаря этому аспекту достигаются улучшенные температурные характеристики и появляется возможность получения более высоких температур подаваемого теплоносителя. Осуществляемый для этого теплообмен с потоком газа от компрессора перед камерой сгорания особенно полезен, поскольку температура этого потока высока, типично достигает 500°С, что позволяет эффективно получить доступ к таким высоким температурам, которые нужны для разных условий.

Согласно настоящему изобретению эта задача решается без ухудшения характеристик станции и без снижения ее общего кпд.

Когда, в частности, согласно второму аспекту настоящего изобретения тепло извлекается этим устройством теплообменника, имеющего по меньшей мере один блок теплообмена, расположенный в потоке газа от компрессора, соответственно между по меньшей мере двумя компрессорными установками, преимущество такого промежуточного охлаждения проявляется в том, что температура газа на второй (возможно, третьей и т.д.) компрессорной установке (или ступени компрессора) снижается, что позволяет уменьшить работу, выполняемую компрессором. Таким образом, появляется возможность использовать множество блоков теплообмена, каждый из которых установлен между двумя компрессорными установками. Еще одним преимуществом является то, что согласно настоящему изобретению охлаждение осуществляется водой, что позволяет добиться большего охлаждения, чем в случае применения в остальном предпочтительного парогенератора.

Предпочтительно газообразные продукты горения подают на турбину под давлением 50-300 бар.

Предпочтительно также, что вода и/или пар, направляемые в газовый поток перед камерой сгорания и/или в камере сгорания, являются водой и/или паром, полученными путем теплообмена с указанным потоком горячего газа после турбинной установки и/или в потоке газа от компрессора, поскольку это является самым эффективным вариантом нагрева для процесса.

Предпочтительно имеющаяся теплота, извлеченная с помощью дополнительного теплообменника, установленного в потоке топочного газа между турбинной установкой и конденсатором топочного газа, используется для нагревания теплоносителя, поскольку это позволяет еще больше поднять температуру теплоносителя на выходе из станции.

Поток горячего газа предпочтительно является потоком топочного газа после турбинной установки.

Поток горячего газа является альтернативным потоком газа перед камерой сгорания.

Для дальнейшего повышения температуры теплоносителя пар или горячую воду можно извлекать из теплообменника, установленного после турбинной установки и первоначально предназначенного для производства пара для подачи в камеру сгорания, и, согласно этому аспекту настоящего изобретения, подавать на теплообменник для нагревания теплоносителя. Этот аспект снижает кпд производства электроэнергии, но может быть полезным для повышения температуры теплоносителя.

Однако вместо пара, недостающего для подачи в камеру сгорания из-за перераспределения теплоты на теплоноситель, в камеру сгорания можно направлять больше воды для получения пара внутри камеры сгорания, тем самым продолжая поддерживать стехиометрические условия процесса.

Самой важной функцией конденсаторов является использование теплоты парообразования пара, содержащегося в топочных газах.

Предпочтительно в поток газа перед камерой сгорания и/или в камеру сгорания направляют пропорциональные друг другу количества воды и пара, которые регулируют средством управления с поддержанием условий, близких к стехиометрическим для регулирования количества теплоты, доступной для извлечения из потока топочного газа после турбинной установки для нагрева теплоносителя и регулирования температуры теплоносителя, выходящего со станции.

Повышенный отбор теплоты и, следовательно, более высокая температура достигаются путем направления охлаждающего потока через еще один теплообменник, установленный в потоке топочного газа между турбинной установкой и конденсатором топочного газа, и подачи извлеченной теплоты для нагрева теплоносителя или наоборот. Это позволяет в этом дополнительном теплообменнике инкрементально переключаться между производством пара и производством горячей воды. Выделение теплоты на нагрев теплоносителя по существу приводит к снижению производства пара, что в свою очередь можно компенсировать впрыском большего количества воды (которая может быть, например, водой из конденсатора топочного газа) в камеру сгорания так, чтобы поддерживать стехиометрические условия, что является критичным для настоящего изобретения. Таким образом, появляется возможность быстрого реагирования на возникающие потребности при сохранении высокого кпд и возможностей регулирования. Этот аспект не приводит к потерям энергии и дает только преимущества в отношении управления.

В частности, предпочтительно кислород, содержащийся в потоке топочного газа, после турбинной установки измеряется средством измерения, а средство управления регулирует количество воды и/или пара, направляемого перед камерой сгорания и/или в камеру сгорания, в ответ на измеренное содержание кислорода. Типичное целевое количество содержания кислорода в топочных газах составляет приблизительно 0,4-4% по весу топочного газа, предпочтительно приблизительно 0,6-2%, более предпочтительно приблизительно 0,6-1,5% и наиболее предпочтительно приблизительно 1,0%. Измерения можно проводить разными способами, например, используя так называемый лямбда-зонд, входящий в поток топочных газов, и впрыск воды и/или пара можно регулировать с помощью центрального процессора, который управляет соответствующими потоками воды/пара.

Все меры, описанные выше, и, в частности, когда они скомбинированы, позволяют получить более высокий кпд процесса.

Все меры и признаки, описанные выше, можно комбинировать с первым и со вторым аспектами настоящего изобретения.

Соответствующие преимущества будут получены согласно пунктам формулы изобретения, направленным на газотурбинную комбинированную теплоэлектростанцию.

Краткое описание чертежей

Далее следует более подробное описание вариантов настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи, где:

Фиг. 1 - схематическая иллюстрация комбинированной теплоэлектростанции по настоящему изобретению.

Фиг. 2 - типичный спрос на теплоту в сети централизованного теплоснабжения.

Фиг. 3 - требования к температуре теплоносителя в сети централизованного теплоснабжения.

Фиг. 4 - схематическая иллюстрация комбинированной теплоэлектростанции по второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 - схематическая иллюстрация комбинированной теплоэлектростанции по третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Описание вариантов осуществления

На фиг. 1 схематически показана комбинированная теплоэлектростанция, в которой первая газотурбинная группа содержит с одной стороны турбинную установку 1, а с другой стороны компрессорную установку 2, которые механически соединены друг с другом валом 3. Вал 3 также приводит в действие устройство 4 для отбора полезной работы от установки, например электрогенератор.

Вторая газотурбинная группа содержит с одной стороны турбинную установку 1′, а с другой стороны компрессорную установку 2′, которые механически соединены валом 3′. В этом варианте, таким образом, имеется две газотурбинные группы, по существу соответствующие решению, показанному в WO 2004/106718 А1.

В газовом потоке 13 после компрессорной установки 2′ и перед турбинной установкой 1′ установлена камера 5 сгорания для производства газообразных продуктов сгорания/топочных газов для привода турбинной установки 1′ и турбинной установки 1. В потоке 7 топочных газов после турбинной установки 1 установлен теплообменник 6 для нагрева потока, который вводится перед камерой сгорания или в камеру сгорания 5 по трубопроводу 8. Стрелкой 22 показана подача топлива.

Еще один теплообменник 14 для производства горячей воды расположен в потоке 7 топочного газа между турбинной установкой 1 и конденсатором 9 топочного газа и также используется для нагревания теплоносителя, поскольку подключен к теплообменнику 21, утилизируя избыток теплоты, имеющийся в потоке топочного газа перед конденсатором. Теплообменник 14 предпочтительно может быть интегрирован с теплообменником 6, что позволяет облегчить инкрементальное переключение между производством пара и горячей воды.

В поддерживаемых стехиометрических условиях выход теплоты от интегрированного теплообменника 6, 14 на теплообменник 21 можно регулировать, изменяя производство пара и/или горячей воды, впрыскиваемой в газовый поток перед камерой сгорания и/или в камере сгорания.

Позицией 8′ обозначен трубопровод для подачи горячей воды от теплообменника 14 в камеру сгорания 5.

Дальше в потоке 7 топочного газа расположен конденсатор 9 топочного газа, который извлекает теплоту из топочных газов, когда содержание воды в топочных газах снижается в результате конденсации, для нагревания в теплообменнике 21 теплоносителя внутри трубопровода 10, ведущего к нагревательному устройству 11, например централизованной сети теплоснабжения.

Вода, сконденсировавшаяся конденсатором 9 топочных газов, нагревается и вновь возвращается в цикл перед камерой сгорания или в камеру сгорания 5.

Теплообменник 12 расположен в газовом потоке 13 компрессора между компрессорными установками 2 и 2′ для охлаждения этого потока после сжатия первой компрессорной установкой 12. Теплота, отобранная теплообменником 12, подается в теплообменник 21 для дальнейшего нагрева теплоносителя для повышения температуры на выходе.

Теплообменник 12 предпочтительно может быть расположен так, чтобы можно было легко переключаться с производства пара на производство горячей воды и наоборот. Когда потребность в теплоте в сети централизованного теплоснабжения и т.п. позволяет, или типично невысока, теплообменник 12 можно использовать для подогрева воды и/или пара для впрыска в газовый поток перед камерой сгорания или в камере сгорания.

Дополнительная камера 16 сгорания расположена для производства горячих топочных газов для подачи в поток 7 топочного газа после турбинной установки 1 и перед конденсатором 9 топочного газа. Кислород для горения в дополнительной камере сгорания может поступать из атмосферного воздуха и/или из увлажнителя 18 и/или являться остаточным кислородом в топочных газах после турбинной установки (см. ниже).

Эта дополнительная камера 16 сгорания используется для повышения температуры потока 7 топочного газа, в частности, в условиях, когда необходимо дополнительно поднять температуру теплоносителя, например, для сети централизованного теплоснабжения в особо холодных погодных условиях.

После конденсатора 9 топочного газа расположен дополнительный конденсатор 17 для дополнительной конденсации топочных газов, которые, таким образом, дополнительно осушаются перед выпуском с установки. Вода и теплота, извлеченные дополнительным конденсатором 17, предпочтительно подаются в входной поток 23 воздуха через увлажнитель 18 входного воздуха.

На фиг. 2 и 3 показаны в качестве примера диаграммы, относящиеся к сети централизованного теплоснабжения. На фиг. 2 проиллюстрирована структура распределения типичного годового спроса на теплоту, где видно, что в течение относительно короткого периода существует высокий спрос на теплоту, тогда как большую часть года спрос относительно ниже.

На фиг. 3 показана диаграмма, иллюстрирующая требования к температуре теплоносителя в подающей магистрали 10 как функции количества часов в год. Как иллюстрирует эта диаграмма, для большей части года в подающей магистрали требуется поддерживать температуру приблизительно 90°С или немного ниже, тогда как чрезвычайно высокая температура до приблизительно 130°С требуется лишь в течение короткого периода в году.

Типично, основные части потребности в теплоте для сети централизованного теплоснабжения, например, в соответствии с потребностью согласно фиг. 3, покрываются утилизацией теплоты конденсатором топочного газа, который из-за высокого содержания воды в топочном газе позволяет получить температуру приблизительно 80°С, что соответствует первому уровню L1.

Также типично, температура второго уровня L2, равная 90°С, достигается относительно легко с помощью теплообменника 12, расположенного между первым и вторым компрессорами в компрессорной установке.

Третий уровень L3 температуры, до 100°С, достигается с помощью дополнительного теплообменника, расположенного перед конденсатором топочного газа. Этот уровень L3 также предпочтительно поддерживается путем отбора теплоты от парогенератора/теплообменника 6 и от теплообменника 14, что может быть достигнуто путем подачи произведенного пара и направляя избыток нагретой воды в теплообменник 21. Термином "нагретый избыток воды" в настоящем описании обозначается вода, количество которой превышает потребность в воде для производства пара и горячей воды для подачи в поток газа перед камерой сгорания или в камере 5 сгорания. Подача нагретого избытка воды, таким образом, означает уменьшенное производство пара для введения перед камерой сгорания или в камеру сгорания, что затем компенсируется дополнительным впрыском воды в камеру сгорания для поддержания условий, близких к стехиометрическим.

На четвертом уровне L4 температуры верхний предел температуры достигается типично за счет использования дополнительной камеры сгорания, которая расположена после турбинной установки 1. Следует отметить, что в различных рабочих ситуациях, связанных с более низкими уровнями температуры, теплота, производимая дополнительной камерой сгорания, также может быть полезна для процесса.

На фиг. 4 показан второй вариант осуществления настоящего изобретения, содержащий турбинную установку 1, соединенную с компрессорной установкой 2 с двумя компрессорами 2′ и 2″, а также устройство 4 для отбора работы, например электрогенератор. Основные признаки элементов, относящихся к внешнему подводу теплоты, совпадают с показанными на фиг. 1 и описанными выше. Остальные позиции по существу совпадают с использованными на фиг. 1.

Далее, топочные газы от камеры сгорания в этом варианте поступают на турбинную установку 1.

На фиг. 5 показан третий вариант осуществления настоящего изобретения, содержащий турбинную установку 1″, соединенную с компрессорной установкой 2 с двумя компрессорами 2′ и 2″. Вторая турбинная установка 1′ соединена с устройством 4 для отбора работы, например с электрогенератором. Основные признаки элементов, относящихся к внешнему подводу теплоты, совпадают с описанными выше, за исключением охлаждения теплообменника 12, расположенного в потоке 13 газа от компрессора между компрессорами 2′ и 2″ для охлаждения этого потока газа, сжатого первым компрессором 2′. Теплота, отобранная теплообменником 12, подается на теплообменник 21 для дальнейшего нагрева теплоносителя.

Как показано выше, когда потребность в теплоте в сети централизованного теплоснабжения невелика, теплоту, отбираемую от теплообменника 12, можно использовать для подогрева воды и/или пара для впрыска по трубопроводу 8″ в камеру 5 сгорания.

Далее, топочные газы из камеры 5 сгорания в этом варианте подаются на турбину 1″, являющуюся первой частью турбинной установки 1. Турбина 1′, являющаяся второй частью турбинной установки 1, установлена соосно с ней и вращается независимо от турбины 1″. Турбина 1′ через вал 3″ соединена с устройством 4 для отбора работы, например электрогенератором. Остальные позиции по существу совпадают с позициями на фиг. 4.

В порядке пояснения преимуществ настоящего изобретения следует отметить, что комбинированные теплоэлектростанции согласно предшествующему уровню техники имеют общий кпд (включая производство электроэнергии и теплоты) до приблизительно 90% в лучшем случае, рассчитанный по низшей теплотворной способности топлива.

Однако настоящее изобретение дает возможность добиться существенно более высокого общего кпд, поскольку оно дает возможность использовать энергию, содержащуюся в топочном газе в форме теплоты парообразования содержащегося в топочном газе пара. Благодаря ее особенности, кпд станции по настоящему изобретению не столь чувствителен к топливу с высоким содержанием влаги, например биотопливу, как ранее известные ТЭЦ, поскольку энергию, расходуемую на испарение воды в топливе, можно рекуперировать в конденсаторе или конденсаторах.

В настоящее изобретение могут быть внесены изменения в рамках объема формулы изобретения, например конденсатор топочного газа может быть дополнен различными теплообменниками, описанными выше, в соответствии с потребностями и условиями. В другой модификации теплообменник 6, предназначенный для нагрева воды и/или пара, и теплообменник 14 являются интегрированными функциональными частями одного и того же устройства. В качестве дополнительной меры к нагреву воды и/или пара в теплообменнике с горячим газом после турбины 1, нагретую воду и/или пар для подачи в поток технологического газа преимущественно производят в канале 13 компрессора.

1. Способ эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции, содержащей компрессорную установку (2) и турбинную установку (1), при этом полезную работу отбирает по меньшей мере одно устройство (4), имеющееся в станции, при котором производят топочные газы камерой (5) сгорания, установленной перед турбинной установкой (1), при котором воду и/или пар нагревают путем теплообмена с потоком горячего газа после турбинной установки (1) и/или в канале (13) компрессора, и воду и/или пар направляют в газовый поток перед камерой (5) сгорания и/или в камере (5) сгорания в таких количествах, чтобы по меньшей мере 80% кислорода, содержащегося в воздухе в данном потоке, потреблялось при сгорании в камере (5) сгорания, и при котором теплоноситель, используемый в нагревательном устройстве (11), нагревают теплотой, отобранной конденсатором (9) топочного газа, расположенным в потоке (7) топочного газа после турбинной установки (1), отличающийся тем, что
- поток топливного газа после турбинной установки (1) дополняют топочными газами из дополнительной камеры (16) сгорания, при этом кислород для сгорания для этой дополнительной камеры сгорания подают из увлажнителя (18) входного воздуха, и
- воду и теплоту отбирают из потока (7) топочного газа после конденсатора (9) топочного газа с помощью дополнительного конденсатора (17), в результате чего поток (7) топочного газа дополнительно осушают, а воду и теплоту, отобранную из этого потока, направляют в воздух, поступающий в компрессорную установку (2), посредством увлажнителя (18) входного воздуха.

2. Способ по п.1, при котором газообразные продукты сгорания подают на турбинную установку (1) под давлением 50-300 бар.

3. Способ по п.1 или 2, при котором вода и/или пар, направляемые в газовый поток перед камерой (5) сгорания и/или в камере (5) сгорания, являются водой и/или паром, произведенными путем нагрева за счет теплообмена с указанным потоком горячего газа после турбинной установки (1) и/или в канале (13) компрессора.

4. Способ по п.1 или 2, при котором теплоту также отбирают с помощью теплообменника (12), установленного в потоке газа от компрессора перед камерой (5) сгорания, и используют для нагревания теплоносителя.

5. Способ по п.1 или 2, при котором теплоту также отбирают с помощью теплообменника (14, 6) в указанном потоке топочного газа между турбинной установкой (1) и конденсатором (9) топочного газа и используют для нагрева теплоносителя.

6. Способ по п.1 или 2, при котором поток горячего газа является потоком топочного газа после турбинной установки (1).

7. Способ по п.1 или 2, при котором поток горячего газа является потоком газа перед камерой (5) сгорания.

8. Способ по п.1 или 2, при котором кислород для горения в дополнительной камере сгорания также является используемым остаточным кислородом в топочных газах после турбинной установки (1).

9. Способ по п.1 или 2, при котором пропорциональные относительно друг друга количества воды и пара, направляемые в указанный газовый поток перед камерой (5) сгорания и/или в камере (5) сгорания, регулируют для поддержания условий, близких к стехиометрическим, для регулирования энергии, содержащейся в топочном газе и доступной для извлечения из потока (7) топочного газа после турбинной установки (1) для нагревания теплоносителя.

10. Способ по п.9, при котором измеряют содержание кислорода в потоке (7) топочного газа после турбинной установки (1), и количество воды и/или пара, впрыскиваемого в поток газа перед камерой (5) сгорания и/или в камере (5) сгорания, регулируют в ответ на измеренное содержание кислорода.

11. Газотурбинная комбинированная теплоэлектростанция, содержащая компрессорную установку (2) и турбинную установку (1) и имеющая по меньшей мере одно устройство (4) для отбора полезной работы, в которой перед турбинной установкой (1) расположена камера (5) сгорания для производства топочных газов, в которой после турбинной установки (1) и/или в канале (13) компрессора расположен теплообменник (6, 12, 14) для нагревания воды и/или пара путем теплообмена с потоком горячего газа, и расположены средства для направления воды и/или пара в газовый поток перед камерой сгорания и/или в камере сгорания в таких количествах, чтобы по меньшей мере 80% кислорода, содержащегося в воздухе в данном потоке, потреблялось при сгорании в камере сгорания, и в которой в потоке топочного газа после турбинной установки (1) установлен конденсатор (9) топливного газа для извлечения из него теплоты для нагрева теплоносителя, используемого в нагревательном устройстве (11), отличающаяся тем, что
- в потоке топочного газа после турбинной установки (1) установлена дополнительная камера (16) сгорания для пополнения этого потока топочного газа дополнительными топочными газами, при этом кислород для горения в дополнительной камере сгорания поступает по трубопроводам от увлажнителя входного воздуха, и
- после конденсатора (9) топочного газа установлен дополнительный конденсатор (17) для извлечения воды и теплоты из потока (7) топочного газа, а увлажнитель (18) входного воздуха установлен для направления извлеченных теплоты и воды во входной воздух, входящий в компрессорную установку (2).

12. Станция по п.11, в которой газообразные продукты сгорания, подаваемые на турбинную установку (1), имеют давление 50-300 бар.

13. Станция по п.11 или 12, в которой вода и/или пар, впрыскиваемые в поток газа перед камерой (5) сгорания и/или в камере (5) сгорания, являются водой и/или паром, полученными путем нагрева с помощью теплообмена с указанным потоком горячего газа после турбинной установки (1) и/или в канале (13) компрессора.

14. Станция по п.11 или 12, в которой перед камерой (5) сгорания установлен теплообменник (12) для извлечения теплоты из газового потока компрессора и для нагревания теплоносителя.

15. Станция по п.11 или 12, в которой между турбинной установкой (1) и конденсатором (9) топочного газа установлен дополнительный теплообменник (14, 6) для извлечения теплоты из потока топочного газа и для нагревания теплоносителя.

16. Станция по п.11 или 12, в которой установлены трубопроводы для кислорода для горения, для дополнительной камеры сгорания, поступающего также из потока топочного газа после турбинной установки (1).

17. Станция по п.11 или 12, в которой пропорциональные относительно друг друга количества воды и пара, направляемые в газовый поток перед камерой (5) сгорания и/или в камере (5) сгорания, регулируются с помощью средства управления с поддержанием условий, близких к стехиометрическим, для регулирования энергии, содержащейся в топочном газе и доступной для извлечения из потока (7) топочного газа после турбинной установки (1) для нагревания теплоносителя.

18. Станция по п.17, в которой измерительное средство измеряет содержание кислорода в потоке (7) топочного газа после турбинной установки (1), и управляющее средство регулирует количество воды и/или пара, направляемого в поток газа перед камерой (5) сгорания и/или в камере (5) сгорания, в ответ на измеренное содержание кислорода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики и двигателестроения и предназначено в качестве энергоустановки для генерации тепловой и электрической энергии. Установка содержит детонационную камеру бескислородного разложения ацетилена на газообразный водород и углерод в виде наночастиц, которая соединена с сепаратором для отделения углерода.

Изобретение относится к энергетике. Парогазовая установка с пароприводным дозатором-компрессором газового топлива содержит газотурбинный двигатель с камерой сгорания и регулирующим клапаном по топливу, турбогенератор, энергетическую паровую турбину, установленную на валу турбогенератора, котел-утилизатор с паровыми контурами одного или более давлений, систему трубопроводов газа, пара и воды с регулирующей и запорной арматурой, причём установка также содержит компенсационную турбину, установленную на одном валу с приводной паровой турбиной и дозатором-компрессором в общем герметичном корпусе со стороны дозатора-компрессора.

Изобретение относится к энергетике. Теплофикационная газотурбинная установка, содержащая компрессор, соединенный последовательно с камерой сгорания, газовой турбиной и электрогенератором, к выхлопу газовой турбины подключен паровой котел-утилизатор, соединенный по пару с тепловым потребителем, причем она дополнительно содержит паровую турбину с конденсатором, соединенную через эластичную гидромуфту с валом компрессора, при этом выход котла-утилизатора соединен с входом паровой турбины паропроводом, на входе в котел-утилизатор установлена камера дожигания.

Устройство экономного производства электроэнергии и тепла состоит из котельной, воздушно-турбинного двигателя, радиаторов. Выход из заборника атмосферного воздуха (3) связан с входом в воздушно-газовый радиатор (4), выход из которого связан с входом в воздушный компрессор воздушно-турбинного двигателя (5), выход из которого связан с входом в воздушно-газовый радиатор (6), выход из которого связан с входом в воздушную турбину воздушно-турбинного двигателя (7), выход из которой связан с входом в поддувало котельной (1).

Система генерирования мощности с комбинированным циклом содержит паротурбинную систему, газотурбинную систему, включающую в себя компрессор, камеру сгорания и газовую турбину; парогенератор с регенерацией тепла, проточную линию.

Когенерационная газотурбинная энергетическая установка содержит компрессоры низкого и высокого давления, камеру сгорания, газовую турбину высокого давления и газовую турбину низкого давления, имеющие между собой газовую связь, теплофикационное устройство и основной электрический генератор, подсоединенный к газовой турбине высокого давления и используемый в качестве полезной нагрузки.

Изобретение относится к энергетике. Парогазовая установка содержит газотурбинную установку, котел-утилизатор, паротурбинную установку, сбросный газоход, дымовую трубу, соединительные трубопроводы, внешний газоход, подключенные к внешнему газоходу горелочное устройство и пароперегреватель.

Аппарат для взаимодействия с воздухом или газом, способный выполнять функцию компрессора или детандера, содержит корпус, вал для передачи крутящего момента, ротор.

Изобретение относится к энергетике. Система генерации электроэнергии с комбинированным циклом, содержащая внешний байпасный контур управления запуском с регулирующим клапаном для паровой турбины, облегчающий работу энергетической установки при максимальном давлении.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и энергосбережения, предназначено для одновременной выработки электрической, тепловой энергий и низкотемпературного носителя.

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности к двигателям, применяемым в качестве привода нагнетателя газоперекачивающих агрегатов, контролю технического состояния и его восстановлению.

Способ работы газовой турбины с последовательным сгоранием, при этом газовая турбина содержит компрессор, первую камеру сгорания собственно с первой камерой сгорания и первыми горелками, которая принимает сжатый воздух из компрессора, вторую камеру сгорания собственно со второй камерой сгорания и вторыми горелками, которая принимает горячий газ из первой камеры сгорания с заданной температурой на впуске второй камеры сгорания, и турбину, которая принимает горячий газ из второй камеры сгорания.

Газотурбинная установка повышенной эффективности содержит газификатор угля, систему очистки продуктов газификации, регенеративные теплообменники, камеру сгорания, газовую турбину, воздушный многоступенчатый турбокомпрессор со смесительными камерами.

Изобретение относится к области энергетики. При работе газотурбинной установки охлаждение сжатого воздуха в смесительных камерах турбокомпрессора осуществляют путем подачи в смесительные камеры незамерзающего при минусовых температурах окружающей среды антифриза в виде капель размером 20-500 мкм и полного вывода антифриза из смесительных камер с помощью сепарационно-вихревых устройств после безыспарительного нагрева антифриза.

Система генерирования мощности с комбинированным циклом содержит паротурбинную систему, газотурбинную систему, включающую в себя компрессор, камеру сгорания и газовую турбину; парогенератор с регенерацией тепла, проточную линию.

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в теплоэнергетике, газоперекачивающих станциях, наземных и судовых транспортных средствах в стационарных газотурбинных установках, имеющих в своем составе осевой многоступенчатый компрессор.

Газотурбинная установка с впрыском водяного пара в контур ГТУ содержит компрессор для сжатия воздуха, топливный насос, средства для подачи топлива, камеру сгорания, газовую турбину, электрогенератор для выработки электроэнергии, механические средства для передачи механической энергии от турбины на работу компрессора и на вращение электрогенератора, котел-утилизатор.

Газотурбинная установка с подачей паро-топливной смеси содержит компрессор для сжатия воздуха, топливный насос для подачи топлива, средства для подачи паро-топливной смеси, камеру сгорания, газовую турбину, электрогенератор для выработки электроэнергии, механические средства для передачи механической энергии от турбины на работу компрессора и на вращение электрогенератора, котел-утилизатор.

Изобретение относится к энергетике. Газотурбинная установка (ГТУ) с впрыском жидкости в контур ГТУ оснащена системой подачи и смешения активатора горения с жидкостью, подаваемой в контур ГТУ.

Изобретение относится к проблеме вредного воздействия выбросов из газотурбинных установок с регенерацией тепла на окружающую среду. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для использования на тепловых электростанциях. Парогазовая установка содержит газотурбинную установку, связанную газоходом с котлом-утилизатором, который снабжен газоходом для отвода газов в дымовую трубу.
Наверх