NL1028373C1 - Steam and gas turbine machine, has heat exchanger located in steam pipe loop in steam turbine unit - Google Patents
Steam and gas turbine machine, has heat exchanger located in steam pipe loop in steam turbine unit Download PDFInfo
- Publication number
- NL1028373C1 NL1028373C1 NL1028373A NL1028373A NL1028373C1 NL 1028373 C1 NL1028373 C1 NL 1028373C1 NL 1028373 A NL1028373 A NL 1028373A NL 1028373 A NL1028373 A NL 1028373A NL 1028373 C1 NL1028373 C1 NL 1028373C1
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- steam
- gas turbine
- heat exchanger
- gas
- turbine
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Korte aanduiding: Stoom- en gasturbine-inrichting.Short indication: Steam and gas turbine installation.
BESCHRIJVINGDESCRIPTION
.....De uitvinding heeft betrekking op een stoom- en gasturbine- 5 inrichting omvattende een gasturbine-eenheid (A) en een stoomturbine- eenheid (B), waarbij de gasturbine-eenheid (A) méde is samengesteld uit tenminste: een op een compressor-as geplaatste gascompressor, een verbrandingskamer en een op een gasturbine-as geplaatste gasturbine; en waarbij de stoomturbine-eenheid (B) mede is samengesteld uit: een 10 gesloten stoomleiding met daarin tenminste opgenomen: een pomp; een stoomgenerator, welke tijdens bedrijf in warmtewisselend contact staat met de vanuit de gasturbine afkomstige verbrandingsgassen; een op een stoomturbine-as geplaatste stoomturbine; alsmede een condensor, waarbij tijdens bedrijf de stoomturbine de gascompressor van de gasturbine-15 eenheid aandrijft.The invention relates to a steam and gas turbine device comprising a gas turbine unit (A) and a steam turbine unit (B), wherein the gas turbine unit (A) is also composed of at least: a gas compressor placed on a compressor shaft, a combustion chamber and a gas turbine placed on a gas turbine shaft; and wherein the steam turbine unit (B) is also composed of: a closed steam line including at least: a pump; a steam generator, which during operation is in heat-exchanging contact with the combustion gases originating from the gas turbine; a steam turbine disposed on a steam turbine axis; and a condenser, wherein during operation the steam turbine drives the gas compressor of the gas turbine unit.
Stoom- en gasturbine-inrichtingen zijn algemeen bekend en worden in allerlei verschillende configuraties industrieel toegepast. Een voorbeeld van een stoom- en gasturbine-inrichting volgens de bovenvermelde inleiding wordt bijvoorbeeld geopenbaard in het Internationale 20 octrooiaanvrage nr. W003/087543.Steam and gas turbine devices are generally known and are used industrially in all kinds of different configurations. An example of a steam and gas turbine device according to the aforementioned introduction is disclosed, for example, in International Patent Application No. WO00 / 087543.
De bovengenoemde octrooi publicatie geopenbaarde varianten van stoom- en gasturbine-inrichtingen zijn vooralsnog inzetbaar in de hoge vermogensbereiken met relatief grote stoomturbines en een dienovereenkomstig gunstig energetisch rendement. Het gebruik van 25 kleinere stoomturbines bij lagere asvermogens resulteert direct in een inrichting met een minder gunstig, lager rendement.The aforementioned patent publication disclosed variants of steam and gas turbine devices can still be used in the high power ranges with relatively large steam turbines and a correspondingly favorable energy efficiency. The use of smaller steam turbines with lower axle powers results directly in a device with a less favorable, lower efficiency.
De onderhavige uitvinding poogt een stoom- en gasturbine-inrichting volgens de bovengenoemde inleiding te verschaffen die met een verbeterd rendement in de lage vermogensbereiken ingezet kan worden.The present invention seeks to provide a steam and gas turbine device according to the above introduction that can be used in the low power ranges with an improved efficiency.
30 Overeenkomstig de uitvinding wordt de stoom- en gasturbine- inrichting overeenkomstig de uitvinding gekenmerkt, doordat tenminste Λ Λ *J Λ 2 één, in de gesloten stoomleiding opgenomen, warmte-wisselaar is voorzien. Het nuttig gebruik van de restwarmte van de stoomturbine door de stoomturbine-cyclus leidt tot een hoger, zo niet verbeterd energetisch rendement. Aldus wordt de algemene performance/efficiëntie van de 5 algehele inrichting sterk verbeterd, waardoor ook inrichtingen in het lage vermogensbereik (tot 1000 kWatt asvermogen) functioneel en nuttig ingezet kunnen worden.According to the invention, the steam and gas turbine device according to the invention is characterized in that at least one heat exchanger included in the closed steam line is provided. The useful use of the residual heat from the steam turbine through the steam turbine cycle leads to a higher, if not improved, energy efficiency. The overall performance / efficiency of the overall device is thus greatly improved, whereby devices in the low power range (up to 1000 kWatt axle power) can also be used functionally and usefully.
Bij een eerste, functionele uitvoeringsvorm brengt de warmte-wisselaar tijdens bedrijf het door de gascompressor gecomprimeerde 10 gas in warmte-wisselend contact brengt met het door de gesloten stoomleiding stromende stoom.In a first, functional embodiment, the heat exchanger during operation brings the gas compressed by the gas compressor into heat-exchanging contact with the steam flowing through the closed steam line.
Daarbij kan afhankelijk van de toepassing de warmtewisselaar stroomopwaarts dan wel stroomafwaarts van de stoomturbine zijn geplaatst.Depending on the application, the heat exchanger can be placed upstream or downstream of the steam turbine.
15 Bij bovengenoemde uitvoeringsvormen is de warmte-wisselaar uitgevoerd als een stoom-lucht warmte-wisselaar.In the above-mentioned embodiments, the heat exchanger is designed as a steam-air heat exchanger.
Bij een andere functionele uitvoeringsvorm brengt de warmte-wisselaar tijdens bedrijf de stoomleiding stroomopwaarts en de waterleiding stroomafwaarts van de condensor in warmte-wisselend contact.In another functional embodiment, the heat exchanger during operation brings the steam pipe upstream and the water pipe downstream of the condenser into heat-exchanging contact.
20 Bij deze uitvoeringsvorm is de warmte-wisselaar uitgevoerd als een stoom-water warmte-wisselaar.In this embodiment, the heat exchanger is designed as a steam-water heat exchanger.
Bij een verbijzondering van de inrichting overeenkomstig de uitvinding drijft de stoomturbine tenminste één verdere gascompressor aan, welke via een tussenkoeler in serie met de eerste gascompressor is 25 geschakeld.With a specialization of the device according to the invention, the steam turbine drives at least one further gas compressor, which is connected in series with the first gas compressor via an intermediate cooler.
Bij nog een andere functionele uitvoeringsvorm van een stoom- en gasturbine-inrichting overeenkomstig de uitvinding is een verwarmingsbron voorzien, die tijdens bedrijf in warmte-wisselend contact met de gesloten stoomleiding staat.In yet another functional embodiment of a steam and gas turbine device according to the invention, a heating source is provided which, during operation, is in heat-exchanging contact with the closed steam line.
30 Bij alle uitvoeringsvormen overeenkomstig de uitvinding vindt het warmtewisselend contact volgens het meestroom-principe of λ λ η η Τ *7 7 3 volgens het tegenstroom-principe plaats.In all embodiments according to the invention the heat-exchanging contact takes place according to the co-current principle or λ λ η η Τ * 7 7 3 according to the counter-current principle.
De uitvinding zal nu aan de hand van een tekening nader worden toegelicht, welke tekening achtereenvolgens toont:The invention will now be explained in more detail with reference to a drawing, which drawing successively shows:
Figuur 1 een uitvoeringsvorm van een stoom- en gasturbine-5 inrichting volgens de stand van de techniek;Figure 1 shows an embodiment of a steam and gas turbine device according to the prior art;
Figuren 2 tot en met 5 diverse uitvoeringsvormen van een stoom- en gasturbine-inrichting volgens de uitvinding.Figures 2 to 5 show various embodiments of a steam and gas turbine device according to the invention.
Bij de bespreking van de uitvoeringsvormen in de figuren 1 tot en met 5 bezitten de overeenkomende onderdelen dezelfde referentie-10 cijfers.In the discussion of the embodiments in Figures 1 to 5, the corresponding parts have the same reference 10 digits.
In de figuur 1 weergegeven uitvoeringsvorm van een stoom-en gasturbine-inrichting overeenkomstig de stand van de techniek is samengesteld is uit een gasturbine-eenheid (A) en een stoomturbine-eenheid (B), waarbij de gasturbine-eenheid (A) samengesteld is uit 15 tenminste een gascompressor 1, welke op een gascompressor-as 4 is geplaatst, een verbrandingskamer 2 en een op een gasturbine-as 5 geplaatste gasturbine 3. De gascompressor 1 zuigt via de inlaat la lucht aan, welke lucht door de gascompressor 1 in gecomprimeerde vorm via de uitlaat lb naar de verbrandingskamer 2 wordt geleid.Embodiment of the prior art steam and gas turbine device shown in Figure 1 is composed of a gas turbine unit (A) and a steam turbine unit (B), the gas turbine unit (A) being assembled from at least one gas compressor 1, which is placed on a gas compressor shaft 4, a combustion chamber 2 and a gas turbine 3 placed on a gas turbine shaft 5. The gas compressor 1 draws in air via the inlet 1a, which air through the gas compressor 1 into compressed form is led via the outlet 1b to the combustion chamber 2.
20 Tezamen met via de inlaat 2a toegevoerde brandstof wordt deze gecomprimeerde lucht in de verbrandingskamer verbrand, waarna de verbrandingsgassen de verbrandingskamer 2 verlaten en via de inlaat 3a de gasturbine 3 worden ingeleid. De verbrandingsgassen drijven de gasturbine 3 aan waardoor deze tezamen met de gasturbine-as 5 gaat roteren en 25 zodoende een last, welke in de figuur 1 met het referentiecijfer 12 is aangeduid, aandrijven.Together with fuel supplied via the inlet 2a, this compressed air is burned in the combustion chamber, whereafter the combustion gases leave the combustion chamber 2 and the gas turbine 3 is introduced via the inlet 3a. The combustion gases drive the gas turbine 3, as a result of which it starts to rotate together with the gas turbine shaft 5 and thus drives a load which is indicated by the reference numeral 12 in Figure 1.
Bij deze stoom- en gasturbine-inrichting is de gascompressor 1 tezamen met de stoomturbine 9 op één as 4, 10 geplaatst. Met deze configuratie van een bekende stoom- en gasturbine-inrichting 30 wordt het door de stoomturbine-eenheid (B) opgewekte vermogen via de as 4, 10 en de gascompressor 1 overgedragen naar de gasturbine 3, zodat al 1028373 4 het door de deze inrichting opgewekte vermogen overgebracht wordt op één as 5 ten behoeve van het aandrijven van de last 12.With this steam and gas turbine device, the gas compressor 1 is placed together with the steam turbine 9 on one shaft 4, 10. With this configuration of a known steam and gas turbine device 30, the power generated by the steam turbine unit (B) is transferred via the shaft 4, 10 and the gas compressor 1 to the gas turbine 3, so that already 1028373 4 the power generated by this device generated power is transferred to one axle 5 for driving the load 12.
De in figuur 1 getoonde stoom- en gasturbine-inrichting is vooralsnog inzetbaar in de hoge vermogensbereiken met relatief grote 5 stoomturbines en een dienovereenkomstig gunstig energetisch rendement. Het gebruik van kleinere stoomturbines bij lagere asvermogens resulteert direct in een inrichting met een minder gunstig, lager rendement.The steam and gas turbine device shown in Figure 1 can as yet be used in the high power ranges with relatively large steam turbines and a correspondingly favorable energy efficiency. The use of smaller steam turbines with lower axle powers results directly in a device with a less favorable, lower efficiency.
Een andere meer efficiënte uitvoeringsvorm van een stoom-en gasturbine-inrichting overeenkomstig de uitvinding wordt getoond in de 10 figuur 2, waarbij een waterwisselaar 20 is voorzien die opgenomen is in de gesloten stoom/waterleiding 6 en die bij deze uitvoeringsvorm in warmtewisselend contact staat met het gecomprimeerde gas (lucht) van de gascompressor. Hierdoor wordt de restwarmte die zich in de stoom dat door de stoom/waterleiding 6 stroomt afgegeven aan de door de gascompressor 1 15 gecomprimeerde lucht zodat de lucht voorverwarmd doch in gecomprimeerde vorm via de uitlaat lb naar de verbrandingskamer 2 wordt geleid.Another more efficient embodiment of a steam and gas turbine device according to the invention is shown in figure 2, wherein a water exchanger 20 is provided which is included in the closed steam / water pipe 6 and which in this embodiment is in heat-exchanging contact with the compressed gas (air) from the gas compressor. As a result, the residual heat that is present in the steam flowing through the steam / water pipe 6 is delivered to the air compressed by the gas compressor 1, so that the air is preheated but in compressed form via the outlet 1b to the combustion chamber 2.
De voorverwarmde gecomprimeerde lucht wordt tezamen met de via de inlaat 2a toegevoerde brandstof verbrand. Door de voorverwarming van de verbrandingslucht wordt het energetisch rendement van de 20 inrichting verbeterd, zodat de inrichting ook geschikt is voor lagere asvermogens waarbij kleinere turbineconfiguraties kunnen worden toegepast.The preheated compressed air is burned together with the fuel supplied via the inlet 2a. By preheating the combustion air, the energy efficiency of the device is improved, so that the device is also suitable for lower shaft capacities where smaller turbine configurations can be used.
Bij deze uitvoeringsvorm is de warmtewisselaar 20 stroomafwaarts van de stoomturbine 19 in de stoom/waterleiding 6 opgenomen, echter bij een andere uitvoeringsvorm kan de warmtewisselaar 20 eveneens 25 ook stroomopwaarts van de stoomturbine 9 worden geplaatst. In ieder geval geniet het de voorkeur dat de warmtewisseling in de warmtewisselaar 2 volgens het tegenstroomprincipe plaatsvindt, hoewel ook zij het minder efficiënt ook een warmtewisseling in het meestroom-principe tot de mogelijkheden behoort.In this embodiment the heat exchanger 20 is included downstream of the steam turbine 19 in the steam / water pipe 6, but in another embodiment the heat exchanger 20 can also be placed upstream of the steam turbine 9. In any case, it is preferable that the heat exchange in the heat exchanger 2 takes place according to the countercurrent principle, although it is also possible, although less efficiently, to heat exchange in the co-current principle.
30 In figuur 3 is een andere uitvoeringsvorm overeenkomstig de uitvinding getoond, waarbij de warmtewisselaar wederom in de stoom/water- 1ί190θ 7 5 leiding 6 is geplaatst en wel zodanig dat deze de inlaatleiding en de uitlaatleiding van de condensor 11 in warmtewisselend contact met elkaar brengt. De warmte-wisselaar is daarbij een stoom-water warmte-wisselaar. Ook hierdoor wordt een inrichting overeenkomstig de uitvinding verkregen 5 met een verbeterde warmtehuishouding en een dito verbeterd energetisch rendement.Figure 3 shows another embodiment according to the invention, wherein the heat exchanger is again placed in the steam / water conduit 6 such that it brings the inlet conduit and the outlet conduit of the condenser 11 into heat-exchanging contact with each other. . The heat exchanger is thereby a steam-water heat exchanger. This also results in a device according to the invention with an improved heat management and an equally improved energetic efficiency.
Bij nog een andere uitvoeringsvorm getoond in figuur 4 is een brander, bij voorkeur een atmosferische brander 21 voorzien waarmee op een snelle en vooral gebruiksvriendelijke wijze de inrichting 10 overeenkomstig de uitvinding opgestart kan worden. Met deze brander 21 kan bij een koude start de stoomproductie worden gestart waarbij de stoomturbine 9 gaat draaien en de start van de gehele installatie via de as 4, 10 kan worden geïnitieerd. Tevens kan de atmosferische brander 21 ingezet worden om met dezelfde onderdelen meer asvermogen uit de 15 installatie te verkrijgen, waardoor de inrichting kosten efficiënter kan worden bedreven.In yet another embodiment shown in Figure 4, a burner, preferably an atmospheric burner 21, is provided with which the device 10 according to the invention can be started up in a quick and especially user-friendly manner. With this burner 21, steam production can be started with a cold start, whereby the steam turbine 9 starts to run and the start of the entire installation can be initiated via the shaft 4, 10. The atmospheric burner 21 can also be used to obtain more shaft power from the installation with the same components, so that the device can be operated more efficiently.
Ook kan de atmosferische brander 21 gebruikt worden om de inrichting sneller om te schakelen van een deellast naar vollast.The atmospheric burner 21 can also be used to switch the device faster from a partial load to full load.
Met andere woorden het gebruik van een atmosferische 20 brander 21 maakt het mogelijk om een inrichting overeenkomstig de uitvinding sneller op te starten, sneller te anticiperen op verandering in de last 12 op de aandrijfas 5 en welke inrichting kosten efficiënter bedreven wordt.In other words, the use of an atmospheric burner 21 makes it possible to start up a device according to the invention faster, to anticipate a change in the load 12 on the drive shaft 5 more quickly and which device is operated more efficiently.
Nog een andere uitvoeringsvorm wordt getoond in figuur 5 25 waarbij een aanvullende gascompressor Γ op de as 4, 10 is geplaatst die met behulp van een intercooler 14 met de eerste gasturbine 1 is verbonden.Yet another embodiment is shown in figure 5, wherein an additional gas compressor Γ is placed on the shaft 4, 10 which is connected to the first gas turbine 1 by means of an intercooler 14.
30 1 n ?fl 3 7 330 1 nfl 3 7 3
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1028373A NL1028373C1 (en) | 2005-02-22 | 2005-02-22 | Steam and gas turbine machine, has heat exchanger located in steam pipe loop in steam turbine unit |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1028373 | 2005-02-22 | ||
NL1028373A NL1028373C1 (en) | 2005-02-22 | 2005-02-22 | Steam and gas turbine machine, has heat exchanger located in steam pipe loop in steam turbine unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL1028373C1 true NL1028373C1 (en) | 2006-08-23 |
Family
ID=37188702
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL1028373A NL1028373C1 (en) | 2005-02-22 | 2005-02-22 | Steam and gas turbine machine, has heat exchanger located in steam pipe loop in steam turbine unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NL (1) | NL1028373C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2765277A3 (en) * | 2013-02-08 | 2018-01-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Utilisation of waste heat and increasing the power output of gas turbine plants |
WO2018021913A1 (en) | 2016-07-28 | 2018-02-01 | Henk Ouwerkerk | Steam and gas turbine device |
-
2005
- 2005-02-22 NL NL1028373A patent/NL1028373C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2765277A3 (en) * | 2013-02-08 | 2018-01-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Utilisation of waste heat and increasing the power output of gas turbine plants |
WO2018021913A1 (en) | 2016-07-28 | 2018-02-01 | Henk Ouwerkerk | Steam and gas turbine device |
EP3795808A1 (en) | 2016-07-28 | 2021-03-24 | Heat Power B.V. | Steam and gas turbine device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2416729C2 (en) | Compressor off gas recovery device | |
JP6871177B2 (en) | Simple cycle system and method of waste heat recovery | |
CN112368464B (en) | System for recovering waste heat and method thereof | |
CN104204427A (en) | Gas turbine engine system equipped with rankine cycle engine | |
CN109026400A (en) | A kind of gas turbine engine systems and method using the pre-heating fuel that exchanges heat between grade | |
JP2007255349A (en) | Exhaust heat recovery power generation method and exhaust heat recovery power generation system | |
CN100458121C (en) | Atmospheric pressure combustion turbine system | |
JP2007107490A (en) | External combustion engine and structure thereof | |
NL1020350C2 (en) | Steam and gas turbine installation. | |
NL1028373C1 (en) | Steam and gas turbine machine, has heat exchanger located in steam pipe loop in steam turbine unit | |
JP5612187B2 (en) | Turbocharged large low-speed two-stroke uniflow internal combustion engine with crosshead and steam turbine | |
JP7473119B2 (en) | THERMAL MACHINE CONFIGURED TO PERFORM A THERMAL CYCLE AND METHOD FOR PERFORMING A THERMAL CYCLE WITH SUCH A THERMAL MACHINE - Patent application | |
RU2008139427A (en) | METHOD OF OPERATION OF THE COMBINED POWER / HEAT PROCESS AND THE GAS-TURBINE HEATING SYSTEM OF THE BUILDING | |
CN102046929A (en) | Integration of an air separation apparatus and of a steam reheating cycle | |
WO2000079104A1 (en) | A system for compressing and ejecting of piston engines | |
CN109790760B (en) | Plant and method with thermal power plant and process compressor | |
RU2620610C1 (en) | Work method of combined cycle gas turbine power plant | |
RU2533593C1 (en) | Combined-cycle plant with steam turbine drive of compressor and high-pressure steam generator | |
EP3795808B1 (en) | Steam and gas turbine device | |
RU2775732C1 (en) | Oxygen-fuel power plant | |
RU2769044C1 (en) | Steam-gas plant with compressor steam turbine drive and high-pressure steam generator with intermediate steam superheater | |
RU2743480C1 (en) | Oxygen-fuel power plant | |
Ouwerkerk et al. | Technical and economical feasibility of the Rankine compression gas turbine (RCG) | |
RU2005108358A (en) | GAS TURBINE INSTALLATION (OPTIONS) | |
SU303446A1 (en) | COMBINED STEAM GAS INSTALLATION |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
V4 | Lapsed because of reaching the maximum lifetime of a patent |
Effective date: 20110222 |