RU178331U1 - Парогазотурбинная установка - Google Patents
Парогазотурбинная установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU178331U1 RU178331U1 RU2017100797U RU2017100797U RU178331U1 RU 178331 U1 RU178331 U1 RU 178331U1 RU 2017100797 U RU2017100797 U RU 2017100797U RU 2017100797 U RU2017100797 U RU 2017100797U RU 178331 U1 RU178331 U1 RU 178331U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water vapor
- heat exchanger
- fuel
- condenser
- input
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims description 11
- RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N flonicamid Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=NC=C1C(=O)NCC#N RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 88
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 46
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 29
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 19
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
Images
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
- F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
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)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к энергетике, в частности к парогазотурбинным установкам транспортных средств, работающих на легкокипящих жидкостях (метан, водород).Парогазотурбинная установка, содержащая входное устройство с теплообменником-пароперегревателем легкокипящей жидкости, компрессор, первую камеру сгорания с топливными коллекторами, турбину привода компрессора с охлаждаемыми сопловыми лопатками, вторую камеру сгорания с топливными коллекторами, свободную турбину с охлаждаемыми сопловыми лопатками, выходное устройство с теплообменником испарителем паров воды, теплообменником-конденсатором паров воды из отработавших газов, вход теплообменника-испарителя паров воды через насос высокого давления соединен с источником рабочего тела (вода), а выход соединен со входами охлаждаемых сопловых лопаток турбин, вход теплообменника-конденсатора через топливный насос соединен с системой подачи легкокипящей жидкости (водород, метан), под теплообменником-конденсатором паров воды расположен сборник конденсата паров воды, выход которого соединен со входом источника рабочего тела, выход теплообменника-конденсатора соединен со входом теплообменника-пароперегревателя легкокипящей жидкости, а выход теплообменника-пароперегревателя соединен с топливными коллекторами первой и второй камер сгорания, отличающаяся тем, что дополнительно введены два местных регулятора расхода топлива, которые установлены на входе в камеры сгорания, две камеры смешения, которые установлены за первой и второй камерами сгорания и в них выполнены два коллектора подачи паров воды, четыре местных регулятора расхода паров воды, два из которых установлены на входе в камерах смешения, и два регулятора расхода паров воды, которые установлены на входе в сопловые лопатки турбин, причем коллектора подачи паров воды первой и второй камер смешения соединены через местные регуляторы расхода паров воды с выходом теплообменника-испарителя.Предложенное техническое решение по сравнению с прототипом повышает мощность парогазотурбинной установки на 10-15%, снижает удельный расход топлива на 5-10%.
Description
Полезная модель относится к энергетике, в частности к парогазотурбинным установкам транспортных средств, работающих на легкокипящих жидкостях на водорода или метана.
Известна парогазотурбинная установка, содержащая входное устройство, компрессор, камеру сгорания, камеру смешения, турбину привода компрессора, свободную турбину, теплообменник, расположенный за свободной турбиной и соединенный с одной стороны с источником рабочего тела - жидкостью (вода), а с другой стороны - с камерой смешения, и выходное устройство, при этом теплообменник выполнен в виде теплообменника-испарителя, расход рабочего тела через который составляет не менее 15% от расхода воздуха, проходящего через компрессор, степень сжатия воздуха в установке не менее 25, а коэффициент избытка воздуха в камере сгорания не более 3,0, за теплообменником-испарителем установлен теплообменник-конденсатор паров воды, рабочими телами которого являются легкокипящие жидкости (метан, водород) [Патент РФ №2272916, МПК F01K 21/04, опубл. 27.03.2006. Б. №9, автор Письменный В.А. «Парогазотурбинная установка»].
Недостатком данного технического устройства является недостаточная мощность, высокий удельный расход топлива, высокая температура на входе в турбину, кроме того, не используется хладоресурс легкокипящей жидкости для снижения температуры на входе в двигатель.
Известна парогазотурбинная установка, содержащая входное устройство, компрессор, первую камеру сгорания, камеру смешения, турбину привода компрессора, свободную турбину, теплообменник-испаритель, расположенный за свободной турбиной и соединенный с источником рабочего тела - жидкостью (вода), выходное устройство в котором установлен теплообменник-конденсатор паров воды соединенный с источником легкокипящей жидкости (водорода, метана), во входном устройстве дополнительно установлены теплообменник-пароперегреватель легкокипящей жидкости, турбина привода компрессора выполнена с охлаждаемыми сопловыми лопатками и размещена перед первой камерой сгорания, в камере смещения выполнена вторая камера сгорания, за которой размещена свободная турбина с охлаждаемыми сопловыми лопатками, топливные коллекторы первой и второй камер сгорания соединены с выходом теплообменника-пароперегревателя легкокипящей жидкости, вход которого соединен с теплообменником-конденсатором паров воды, вход которого через топливный насос соединен с системой подачи легкокипящей жидкости, под теплообменником-конденсатором паров воды выполнен сборник конденсата паров воды, который соединен источником рабочего тела, выход которого через насос высокого давления соединен со входом теплообменника-испарителя, выход которого соединен с охлаждаемыми сопловыми лопатками турбин. [Патент РФ №150661, МПК F01K 21/04, опубл. 20.02.2015., авторы Носырев Д.Я., Мутаев М.А, «Парогазотурбинная установка»].
Недостатком данного технического устройства является ограниченная мощность, высокий удельный расход топлива, высокая температура на входе в турбину привода компрессора и в свободную турбину.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение мощности парогазотурбинной установки, снижение удельного расхода топлива, снижение температуры на входе в турбину привода компрессора и в свободную турбину, за счет рекуперации теплоты отработавших газов.
Технический результат достигается тем, что в парогазотурбинной установке, содержащее входное устройство с теплообменником-пароперегревателем легкокипящей жидкости, компрессор, первую камеру сгорания с топливными коллекторами, турбину привода компрессора с охлаждаемыми сопловыми лопатками, вторую камеру сгорания с топливными коллекторами, свободную турбину с охлаждаемыми сопловыми лопатками, выходное устройство с теплообменником испарителем паров воды, теплообменником-конденсатором паров воды из отработавших газов, вход теплообменника-испарителя паров воды через насос высокого давления соединен с источником рабочего тела водой, а выход соединен со входами охлаждаемых сопловых лопаток турбин, вход теплообменника-конденсатора через топливный насос соединен с системой подачи легкокипящей жидкости водорода или метана, под теплообменником-конденсатором паров воды расположен сборник конденсата паров воды, выход которого соединен со входом источника рабочего тела - водой, выход теплообменника-конденсатора соединен со входом теплообменника-пароперегревателя легкокипящей жидкости, а выход теплообменника-пароперегревателя легкокипящей жидкости соединен с топливными коллекторами первой и второй камер сгорания, согласно полезной модели дополнительно введены два местных регулятора расхода топлива, которые установлены на входах в камеры сгорания, две камеры смешения, которые установлены за первой и второй камерами сгорания и в них выполнены два коллектора подачи паров воды, четыре местных регулятора расхода паров воды, два из которых установлены на входах в камеры смешения, и два регулятора расхода паров воды, которые установлены на входах в сопловые лопатки турбин, причем коллектора подачи паров воды первой и второй камер смешения соединены через местные регуляторы расхода паров воды с выходом теплообменника-испарителя паров воды.
На фиг. приведена схема парогазотурбинной установки.
Парогазотурбинная установка состоит из входного устройства 1, теплообменника-пароперегревателя легкокипящей жидкости 2, компрессора 3, первой камеры сгорания 4, топливного коллектора 5, регулятора расхода топлива 6, первой камеры смешения 7, коллектора подачи паров воды 8, регулятора расхода паров воды 9, сопловых лопаток 10, регулятора расхода паров воды 11, турбины привода компрессора 12, второй камеры сгорания 13, топливного коллектора 14, регулятора расхода топлива 15, второй камеры смешения 16, коллектора подачи паров воды 17, регулятора расхода паров воды 18, сопловых лопаток 19, регулятора расхода паров воды 20, свободной турбины 21, выходного устройства 22, теплообменника-испарителя 23, насоса высокого давления 24, источника рабочего тела воды 25, сборника конденсата паров воды 26, теплообменника-конденсатора паров воды 27, топливного насоса 28, источника легкокипящей жидкости водорода или метана 29.
Источник легкокипящей жидкости водорода или метана 29 через топливный насос 28 соединен со входом теплообменника-конденсатора паров воды 27, который расположен в выходном устройстве 22. Под теплообменником-конденсатором паров воды 27 выполнен сборник конденсата паров воды 26. Выход теплообменника-конденсатора паров воды 27 соединен со входом теплообменника-пароперегревателя легкокипящей жидкости 2, который расположен во входном устройстве 1. Выход теплообменника-пароперегревателя легкокипящей жидкости 2 через регуляторы расходов топлива 6 и 15 соединен с топливными коллекторами 5 и 14 первой 4 и второй 13 камер сгорания. Сборник конденсата паров воды 26 соединен с источником рабочего тела водой 25, выход которого через насос высокого давления 24 соединен со входом теплообменника-испарителя 23. Выход теплообменника-испарителя 23 через регуляторы 9, 11, 18, 20 расхода паров воды соединен с охлаждаемыми сопловыми лопатками 9, 17 турбин 11, 19, а также с коллекторами 8, 17 подачи паров воды камерами смешения 7, 15.
Работа установки осуществляется следующим образом.
Воздух из окружающей среды через входное устройство 1 поступает в теплообменник-пароперегреватель легкокипящей жидкости 2, где пар легкокипящей жидкости перегревается, а температура воздуха понижается. Далее охлажденный воздух поступает в компрессор 3. Сжатый до заданного давления воздух непрерывным потоком подается в первую камеру сгорания 4, куда одновременно через регулятор расхода топлива 6 и топливный коллектор 5 поступают пары легкокипящей жидкости, поступающие из холодного контура теплообменника-конденсатора паров воды 27. Легкокипящая жидкость водород или метан поступает в холодный контур теплообменника-конденсатора паров воды 27 из источника легкокипящей жидкости водорода или метана 29 с помощью насоса высокого давления 28. В камере сгорания 4 образуется топливовоздушная смесь. Состав топливовоздушной смеси в первой камере сгорания 6 приближается к стехиометрическому (αкс менее 3,0), что при сгорании смеси ведет к росту температуры продуктов сгорания. Продукты сгорания из первой камеры сгорания 4 поступают в первую камеру смешения 7, куда одновременно из теплообменника-испарителя 23 через регулятор расхода паров воды 9 и коллектор подачи паров воды 8 подается водяной пар, который перемешивается с продуктами сгорания, образуя при этом смесь паров с продуктами сгорания с пониженной температурой. Из первой камеры смешения 7 смесь паров с продуктами сгорания с пониженной температурой проходит через сопловые лопатки 10. Сопловые лопатки 10 охлаждаются водяным паром, который подается из теплообменника-испарителя 23 через регуляторы расхода паров воды 11. В результате температура смеси продуктов сгорания и паров воды понижается до значений, допустимых по условиям прочности лопаток турбины 12, а энтальпия рабочего тела увеличивается. Смесь паров воды и продуктов сгорания поступает в рабочие лопатки турбины привода компрессора 12, где расширяется и совершает полезную работу. Отработавшие газы из турбины привода компрессора 12 поступают во вторую камеру сгорания 13, куда одновременно через регулятор расхода топлива 15 и топливный коллектор 14 поступают пары легкокипящей жидкости, которые перемешиваются с отработавшими газами и образуют продукты сгорания. Далее продукты сгорания поступают во вторую камеру смешения 16, куда одновременно из теплообменника-испарителя 23 через регулятор расхода паров воды 18 и коллектор подачи паров воды 17 подается водяной пар и смешивается с продуктами сгорания, в результате чего образуется смесь паров воды с продуктами сгорания, что приводит к понижению температуры. Из второй камеры смешения 16 смесь паров воды и продуктов сгорания с пониженной температурой проходит через сопловые лопатки 19. Сопловые лопатки 19 охлаждаются водяным паром, который подается из теплообменника-испарителя 23 через регуляторы расхода паров воды 20. В результате температура смеси продуктов сгорания и паров воды понижается до значений, допустимых по условиям прочности лопаток турбины 12, а энтальпия рабочего тела увеличивается. Смесь паров воды и продуктов сгорания поступает в свободную турбину 21, где расширяется и совершает полезную работу. При этом температура смеси паров воды и продуктов сгорания дополнительно понижается, но остается достаточно высокой. Смесь паров воды и продуктов сгорания с этой температурой проходит через теплообменник-испаритель 23, где нагревает и испаряет воду и частично охлаждается. Далее смесь паров воды и продуктов сгорания поступает в теплообменник-конденсатор 27, где часть паров воды из смеси конденсируется на наружной поверхности теплообменника-конденсатора 27. В результате конденсации паров воды в теплообменнике-конденсаторе 27 часть легкокипящей жидкости нагревается и испаряется, а температура смеси понижается. Это обеспечивает рекуперацию теплоты смеси. Конденсат паров воды поступает в сборник конденсата паров воды 26, выход которого соединен с источником рабочего тела водой 25. Из источника рабочего тела 25 вода с помощью насоса высокого давления 24 поступает в теплообменник-испаритель 23, где вода нагревается и испаряется.
Предложенное техническое решение по сравнению с прототипом повышает мощность парогазотурбинной установки на 10-15%, снижает удельный расход топлива на 5-10%.
Claims (1)
- Парогазотурбинная установка, содержащая входное устройство с теплообменником-пароперегревателем легкокипящей жидкости, компрессор, первую камеру сгорания с топливными коллекторами, турбину привода компрессора с охлаждаемыми сопловыми лопатками, вторую камеру сгорания с топливными коллекторами, свободную турбину с охлаждаемыми сопловыми лопатками, выходное устройство с теплообменником-испарителем паров воды, теплообменником-конденсатором паров воды из отработавших газов, вход теплообменника-испарителя паров воды через насос высокого давления соединен с источником рабочего тела водой, а выход соединен со входами охлаждаемых сопловых лопаток турбин, вход теплообменника-конденсатора через топливный насос соединен с системой подачи легкокипящей жидкости водорода или метана, под теплообменником-конденсатором паров воды расположен сборник конденсата паров воды, выход которого соединен со входом источника рабочего тела, выход теплообменника-конденсатора соединен со входом теплообменника-пароперегревателя легкокипящей жидкости, а выход теплообменника-пароперегревателя соединен с топливными коллекторами первой и второй камер сгорания, отличающаяся тем, что дополнительно введены два местных регулятора расхода топлива, которые установлены на входах в камеры сгорания, две камеры смешения, которые установлены за первой и второй камерами сгорания и в них выполнены два коллектора подачи паров воды, четыре местных регулятора расхода паров воды, два из которых установлены на входах в камеры смешения, и два регулятора расхода паров воды, которые установлены на входах в сопловые лопатки турбин, причем коллектора подачи паров воды первой и второй камер смешения соединены через местные регуляторы расхода паров воды с выходом теплообменника-испарителя паров воды.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017100797U RU178331U1 (ru) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Парогазотурбинная установка |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017100797U RU178331U1 (ru) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Парогазотурбинная установка |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU178331U1 true RU178331U1 (ru) | 2018-03-30 |
Family
ID=61867732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017100797U RU178331U1 (ru) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Парогазотурбинная установка |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU178331U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2758644C1 (ru) * | 2021-04-29 | 2021-11-01 | Артём Николаевич Байрамов | Система сжигания водорода в кислороде в закрученном потоке повышенной безопасности с использованием ультравысокотемпературных керамических материалов для перегрева рабочего тела в паротурбинном цикле атомной электрической станции |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5317877A (en) * | 1992-08-03 | 1994-06-07 | General Electric Company | Intercooled turbine blade cooling air feed system |
| RU2272916C2 (ru) * | 2004-03-22 | 2006-03-27 | Владимир Леонидович Письменный | Парогазотурбинная установка |
| US20090071156A1 (en) * | 2007-09-14 | 2009-03-19 | Denso Corporation | Waste heat recovery apparatus |
| RU2354838C2 (ru) * | 2007-11-19 | 2009-05-10 | Валерий Игнатьевич Гуров | Газотурбинная энергетическая установка |
| RU2463463C2 (ru) * | 2010-12-24 | 2012-10-10 | Валерий Игнатьевич Гуров | Комбинированная энергетическая система |
| RU150661U1 (ru) * | 2014-07-30 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Парогазотурбинная установка |
-
2017
- 2017-01-10 RU RU2017100797U patent/RU178331U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5317877A (en) * | 1992-08-03 | 1994-06-07 | General Electric Company | Intercooled turbine blade cooling air feed system |
| RU2272916C2 (ru) * | 2004-03-22 | 2006-03-27 | Владимир Леонидович Письменный | Парогазотурбинная установка |
| US20090071156A1 (en) * | 2007-09-14 | 2009-03-19 | Denso Corporation | Waste heat recovery apparatus |
| RU2354838C2 (ru) * | 2007-11-19 | 2009-05-10 | Валерий Игнатьевич Гуров | Газотурбинная энергетическая установка |
| RU2463463C2 (ru) * | 2010-12-24 | 2012-10-10 | Валерий Игнатьевич Гуров | Комбинированная энергетическая система |
| RU150661U1 (ru) * | 2014-07-30 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Парогазотурбинная установка |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2758644C1 (ru) * | 2021-04-29 | 2021-11-01 | Артём Николаевич Байрамов | Система сжигания водорода в кислороде в закрученном потоке повышенной безопасности с использованием ультравысокотемпературных керамических материалов для перегрева рабочего тела в паротурбинном цикле атомной электрической станции |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2623741B1 (en) | Combined cycle power generation plant utilzing solar heat | |
| CN103470379B (zh) | 组合式节能型燃气轮机进气冷却*** | |
| RU2467187C2 (ru) | Способ работы газотурбинной установки | |
| US11199361B2 (en) | Method and apparatus for net zero-water power plant cooling and heat recovery | |
| RU2013149403A (ru) | Способ работы и устройство газотурбинной установки | |
| CN107939548A (zh) | 新型内燃机余热利用冷热电联供***及其工作方法 | |
| CN103047044A (zh) | 低温冷源热机 | |
| CN104061706A (zh) | 基于分馏冷凝氨动力/制冷循环和sofc/gt的联供*** | |
| CN108362026A (zh) | 一种二氧化碳跨临界循环冷热电组合*** | |
| RU178331U1 (ru) | Парогазотурбинная установка | |
| RU2009148393A (ru) | Способ производства азотной кислоты (варианты) и агрегат для производства азотной кислоты | |
| CN206889110U (zh) | 一种集高效、节水、可控于一体的燃气轮机四联产*** | |
| RU150661U1 (ru) | Парогазотурбинная установка | |
| RU2008147392A (ru) | Способ работы энергетической установки с газотурбинным блоком | |
| RU2272916C2 (ru) | Парогазотурбинная установка | |
| RU2528214C2 (ru) | Когенерационная газотурбинная энергетическая установка | |
| RU2666271C1 (ru) | Газотурбинная когенерационная установка | |
| RU2476690C2 (ru) | Способ работы парогазовой установки | |
| RU2520762C1 (ru) | Парогазовая установка | |
| RU2013157317A (ru) | Способ работы парогазовой установки | |
| Gureev et al. | Processing feasibilities of enhancing the GTE-based electric power plant efficiency | |
| RU2791380C1 (ru) | Способ работы газотурбинного газоперекачивающего агрегата и устройство для его осуществления | |
| EP2210050A1 (en) | An absorption refrigerator for low temperatures | |
| RU83544U1 (ru) | Газотурбинная установка | |
| RU50603U1 (ru) | Парогазовая установка |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190111 |