RU2169309C1 - Power unit built around small-size cylindrical boiler and turbocompressor and its operating process - Google Patents
Power unit built around small-size cylindrical boiler and turbocompressor and its operating process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2169309C1 RU2169309C1 RU99121628/06A RU99121628A RU2169309C1 RU 2169309 C1 RU2169309 C1 RU 2169309C1 RU 99121628/06 A RU99121628/06 A RU 99121628/06A RU 99121628 A RU99121628 A RU 99121628A RU 2169309 C1 RU2169309 C1 RU 2169309C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- air
- turbocharger
- turbocompressor
- auxiliary
- Prior art date
Links
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в котлостроении. The invention relates to the field of power engineering and can be used in boiler building.
Известна энергетическая установка с малогабаритным цилиндрическим котлом с турбокомпрессором и камерой сгорания, расположенной в торце внутреннего цилиндра. Продукты сгорания проходят начальные газоходы (центральный и периферийные, если они есть), нагревая теплоноситель, и поступают на вход в турбину турбокомпрессора. После турбины продукты сгорания проходят по оставшимся газоходам, отдавая тепло теплоносителю, и уходят в дымовую трубу (см. патент Российской Федерации 2121622, М.кл. F 22 В 1/24, 1997 г.). A known power plant with a small cylindrical boiler with a turbocompressor and a combustion chamber located at the end of the inner cylinder. The combustion products pass through the initial flues (central and peripheral, if any), heating the coolant, and enter the turbine compressor turbine inlet. After the turbine, the combustion products pass through the remaining flues, giving off heat to the coolant, and go into the chimney (see patent of the Russian Federation 2121622, Mcl F 22 V 1/24, 1997).
В этом патенте раскрыт также известный способ работы энергетической установки с малогабаритным цилиндрическим котлом и турбокомпрессором, снабженной основной камерой сгорания. This patent also discloses a known method of operating a power plant with a small-sized cylindrical boiler and a turbocharger equipped with a main combustion chamber.
Недостатком известной энергетической установки и способа ее работы является то, что в начальный момент запуска установка (металл, теплоноситель) холодная и, если произвести каким-либо способом стартовую раскрутку турбокомпрессора, то при начальном расходе воздуха, поступающего в камеру сгорания, образующиеся продукты сгорания подходят к турбокомпрессору с низкой температурой из-за их малого количества и интенсивного теплообмена на пути движения продуктов сгорания. Тем самым оказывается, что турбине затруднительно раскрутить компрессор до номинальных оборотов, чтобы тот смог обеспечить необходимые для стабильной работы установки степень сжатия воздуха, расход и температуру продуктов сгорания за ограниченный период времени, в течение которого способен обычно действовать источник (например, баллонный) начальной раскрутки турбокомпрессора (как правило, максимум несколько минут). Следствием является прекращение работы установки до выхода на заданный режим. A disadvantage of the known power plant and the method of its operation is that at the initial moment of start-up, the plant (metal, coolant) is cold and, if the turbocompressor is started up in some way, then at the initial flow rate of air entering the combustion chamber, the resulting combustion products are suitable to a turbocompressor with a low temperature due to their small amount and intense heat transfer along the path of combustion products. Thus, it turns out that it is difficult for the turbine to spin the compressor to nominal speed so that it can provide the degree of air compression necessary for the stable operation of the installation, the flow rate and temperature of the combustion products for a limited period of time during which the initial spin source (for example, balloon) is usually able to operate turbocharger (usually a few minutes at most). The consequence is the termination of the installation before reaching the specified mode.
Известны электро- или турбостартерный методы раскрутки турбокомпрессора. Недостатком этих аналогов является то, что они требуют сложного и дорогостоящего оборудования и, к тому же, период их разового включения недостаточен для разогрева установки с малогабаритным цилиндрическим котлом и вывода ее на заданный режим. Глубина регулирования тепловой мощности малогабаритного цилиндрического котла при этом ограничивается возможностями лишь одной камеры сгорания. Known electrical or turbostarter methods of spinning a turbocharger. The disadvantage of these analogues is that they require sophisticated and expensive equipment and, moreover, the period of their one-time activation is insufficient to warm up the installation with a small-sized cylindrical boiler and bring it to the specified mode. The depth of regulation of the thermal power of a small-sized cylindrical boiler is limited by the capabilities of only one combustion chamber.
С целью решения проблемы запуска и раскрутки турбокомпрессора в установке с малогабаритным цилиндрическим котлом и расширения диапазона регулирования ее тепловой мощности предлагается снабдить установку системой запуска и регулирования, при этом энергетическая установка с малогабаритным цилиндрическим котлом и турбокомпрессором содержит основную камеру сгорания, подающую продукты сгорания во внутренний парогенерирующий цилиндр, и вспомогательную камеру сгорания, подающую продукты сгорания непосредственно в турбину турбокомпрессора, а для перераспределения воздуха между вспомогательной и основной камерами сгорания в процессе раскрутки турбокомпрессора до номинальных оборотов имеются трехходовой воздушный клапан, либо отдельные воздушные клапаны на магистралях, ведущих к вспомогательной и основной камерам сгорания, причем для стартового импульса воздуха, который подается вначале раскрутки турбокомпрессора по трубопроводу, снабженному отсечным клапаном, служит пусковой воздушный компрессор, нагнетающий воздух до давления 0,6-1,5 МПа, с ресивером, а газоход за турбиной может иметь байпасную линию с заслонкой для снижения гидравлического сопротивления тракта за турбиной на этапе раскрутки, либо устроен без байпасной линии. In order to solve the problem of starting and spinning up a turbocharger in an installation with a small-sized cylindrical boiler and expanding the range of regulation of its thermal power, it is proposed to equip the installation with a start-up and control system, while a power plant with a small-sized cylindrical boiler and a turbocompressor contains a main combustion chamber supplying combustion products to an internal steam generating a cylinder, and an auxiliary combustion chamber supplying combustion products directly to the turbocompter turbine litter, and for the redistribution of air between the auxiliary and main combustion chambers in the process of spinning the turbocharger to the nominal speed, there is a three-way air valve, or separate air valves on the lines leading to the auxiliary and main combustion chambers, moreover, for the starting pulse of air, which is supplied at the beginning of the spin of the turbocharger through a pipeline equipped with a shut-off valve, there is a starting air compressor that pumps air to a pressure of 0.6-1.5 MPa, with a receiver, and the gas duct for the turbine can have a bypass line with a shutter to reduce the hydraulic resistance of the path behind the turbine at the stage of promotion, or is arranged without a bypass line.
Кроме того, в способе работы энергетической установки с малогабаритным цилиндрическим котлом и турбокомпрессором, снабженной основной камерой сгорания, для запуска установки из ресивера пускового воздушного компрессора при открытии отсечного клапана сжатый воздух подается на компрессор турбокомпрессора, либо через эжектор в воздушный тракт за компрессором и по газовоздушному проходит к турбине турбокомпрессора, либо непосредственно на турбину турбокомпрессора и раскручивает компрессор турбокомпрессора, при этом воздух из раскручиваемого компрессора с помощью трехходового клапана или отдельного клапана на воздушной линии к вспомогательной камере сгорания направляется во вспомогательную камеру сгорания, и при подаче в нее топлива и поджиге горючей смеси продукты сгорания поступают непосредственно на турбину турбокомпрессора и начинают активно раскручивать турбокомпрессор при открытой байпасной линии за турбокомпрессором в случае ее наличия в схеме установки, а с ростом числа оборотов турбокомпрессора растет его производительность и в процессе раскрутки турбокомпрессора трехходовым клапаном или отдельным клапаном на воздушной линии основной камеры сгорания, работа которого согласована с клапаном на воздушной линии к вспомогательной камере сгорания, осуществляется переключение воздушного потока от компрессора турбокомпрессора воздушной магистрали к вспомогательной камере сгорания на основную камеру сгорания, куда подается топливо и производится поджиг горючей смеси, затем продукты сгорания из основной камеры сгорания поступают в малогабаритный цилиндрический котел, отдавая тепло теплоносителю и при достижении турбокомпрессором номинального числа оборотов и основной камеры сгорания заданной тепловой мощности, вспомогательная камера сгорания выключается, а байпасная линия, если она есть в установке и была открыта, закрывается, причем сочетанием работы основной и вспомогательной камер сгорания осуществляют глубокое регулирование тепловой мощности установки в пределах от минимальной производительности вспомогательной камеры сгорания до максимальной производительности основной камеры сгорания. In addition, in the method of operating a power plant with a small-sized cylindrical boiler and a turbocompressor equipped with a main combustion chamber, to start the installation from the receiver of the starting air compressor, when the shut-off valve is opened, compressed air is supplied to the turbocompressor compressor, or through the ejector into the air path behind the compressor and through the gas-air passes to the turbine of the turbocharger, or directly to the turbine of the turbocharger and spins the compressor of the turbocharger, while the air from the spin the compressor using a three-way valve or a separate valve on the overhead line to the auxiliary combustion chamber is directed to the auxiliary combustion chamber, and when fuel is supplied to it and the fuel mixture is ignited, the combustion products go directly to the turbocharger turbine and begin to actively untwist the turbocharger with the bypass line behind the turbocharger in the case of its presence in the installation scheme, and with an increase in the number of revolutions of a turbocompressor, its productivity also increases in the process of promotion of the bocompressor with a three-way valve or a separate valve on the air line of the main combustion chamber, the operation of which is coordinated with the valve on the air line to the auxiliary combustion chamber, the air flow is switched from the compressor of the turbocompressor of the air line to the auxiliary combustion chamber on the main combustion chamber, where fuel is supplied and ignited of a combustible mixture, then the combustion products from the main combustion chamber enter a small-sized cylindrical boiler, giving off heat to to the carrier and when the turbocharger reaches the nominal speed and the main combustion chamber of the set thermal power, the auxiliary combustion chamber is turned off, and the bypass line, if it is in the installation and has been opened, closes, and the combination of the main and auxiliary combustion chambers performs deep regulation of the thermal power of the installation ranging from the minimum output of the auxiliary combustion chamber to the maximum output of the primary combustion chamber.
Схема энергетической установки с малогабаритным цилиндрическим котлом с системой запуска и регулирования представлена на чертеже. A diagram of a power plant with a small-sized cylindrical boiler with a start-up and control system is shown in the drawing.
Здесь 1a и 1b - собственно малогабаритный цилиндрический котел (соответственно часть газохода высокого и низкого давления, если определять по давлению продуктов сгорания); 2 - основная камера сгорания; 3 - турбокомпрессор; 4 - вспомогательная камера сгорания; 5 - пусковой воздушный компрессор, нагнетающий воздух до давления 0,6-1,5 МПа, с ресивером; 6 - байпасный тракт продуктов сгорания, который может устанавливаться в установке при желании сократить время запуска, однако это приводит, естественно, к некоторому усложнению схемы установки; 7 - трехходовой регулирующий воздушный клапан, служащий для перераспределения воздуха между вспомогательной и основной камерами сгорания; 8, 9 - вентили подачи топлива; 10 - отсечной воздушный клапан; 11 - заслонка байпасной магистрали при наличии такой магистрали в схеме. Возможна схема с установкой на воздушных магистралях к основной и вспомогательной камерам сгорания вместо трехходового регулирующего воздушного клапана отдельных воздушных клапанов 7a, 7b, работающих по согласованной программе. Here 1a and 1b are the actually small-sized cylindrical boiler (respectively, part of the high and low pressure duct, if determined by the pressure of the combustion products); 2 - the main combustion chamber; 3 - turbocharger; 4 - auxiliary combustion chamber; 5 - starting air compressor forcing air to a pressure of 0.6-1.5 MPa, with a receiver; 6 - bypass path of the combustion products, which can be installed in the installation if you want to reduce the start time, however, this naturally leads to some complication of the installation scheme; 7 - three-way control air valve that serves to redistribute air between the auxiliary and main combustion chambers; 8, 9 - fuel supply valves; 10 - shut-off air valve; 11 - shutter bypass line in the presence of such a line in the circuit. A scheme with installation on the air lines to the main and auxiliary combustion chambers instead of the three-way control air valve of individual air valves 7a, 7b operating according to an agreed program is possible.
Установка действует следующим образом. Installation operates as follows.
Вначале регулирующий воздушный клапан 7 установлен в положении, когда воздушный тракт основной камеры сгорания 2 отключен, а воздушный тракт вспомогательной камеры сгорания 3 открыт. Заслонка байпасной линии 11 - при наличии в схеме такой линии - открыта, что позволяет снизить до минимума гидравлическое сопротивление газохода малогабаритного цилиндрического котла за турбиной и облегчает условия раскрутки турбокомпрессора. Initially, the control air valve 7 is installed in the position when the air path of the main combustion chamber 2 is turned off and the air path of the auxiliary combustion chamber 3 is open. The shutter of the bypass line 11, if there is such a line in the circuit, is open, which allows minimizing the hydraulic resistance of the duct of a small-sized cylindrical boiler behind the turbine and facilitates the conditions of the turbocharger unwinding.
В таком положении системы запуска и регулирования на колесо компрессора турбокомпрессора 3а подается начальный импульс пускового воздуха из ресивера воздушного компрессора 5 открытием отсечного воздушного клапана (возможны схемы подачи пускового воздуха на колесо турбины турбокомпрессора 3b или в воздушную линию за компрессором турбокомпрессора через эжектор). Компрессор турбокомпрессора раскручивается, и поток воздуха направляется во вспомогательную камеру сгорания. При подаче топлива открытием вентиля 9 во вспомогательную камеру сгорания производится поджиг горючей смеси, и продукты сгорания поступают непосредственно в турбину турбокомпрессора, производя ее активную раскрутку. Регулируя соотношение топлива и воздуха во вспомогательной камере сгорания, устанавливают необходимую по условиям работы турбины температуру продуктов сгорания (650-700oC). За короткий интервал времени (20-50 с) число оборотов турбокомпрессора и, соответственно, степень сжатия и расход воздуха достигают номинальных значений. Линия пускового компрессора отключается, и установка работает по газовоздушному тракту в автономном режиме. По достижении этого состояния поворотом трехходового регулирующего воздушного клапана 7 или поворотом вентилей 7a, 7b начинается переключение потока воздуха и подача топлива через вентиль 8 на основную камеру сгорания. Производится поджиг горючей смеси в основной камере сгорания и при дальнейшем повороте регулирующего воздушного клапана тепловая мощность основной камеры сгорания доводится до заданной величины, а работа вспомогательной камеры сгорания останавливается. По мере увеличения мощности основной камеры сгорания производится закрытие байпасной магистрали заслонкой 11 при наличии ее в схеме. Установка выводится на номинальный режим работы.In this position of the start-up and control system, an initial impulse of starting air is supplied to the compressor wheel of the turbocharger 3a by opening the shut-off air valve 5 (starting air supply circuits to the turbine wheel of the turbocharger 3b or to the air line behind the turbocharger compressor through an ejector are possible). The compressor of the turbocompressor is untwisted, and the air flow is directed to the auxiliary combustion chamber. When fuel is supplied by opening valve 9 into the auxiliary combustion chamber, the combustible mixture is ignited, and the combustion products enter directly into the turbine of the turbocharger, making it active. By adjusting the ratio of fuel and air in the auxiliary combustion chamber, set the temperature of the combustion products (650-700 o C) required by the turbine operating conditions. For a short time interval (20-50 s), the number of revolutions of the turbocharger and, accordingly, the compression ratio and air flow reach nominal values. The line of the starting compressor is turned off, and the installation works autonomously along the gas-air path. Upon reaching this state, turning the three-way control air valve 7 or turning the valves 7a, 7b starts switching the air flow and supplying fuel through the valve 8 to the main combustion chamber. The combustible mixture is ignited in the main combustion chamber, and with a further turn of the control air valve, the thermal power of the main combustion chamber is brought to a predetermined value, and the operation of the auxiliary combustion chamber is stopped. As the power of the main combustion chamber increases, the bypass line is closed by a shutter 11 if it is in the circuit. The setting is displayed in the nominal operating mode.
В процессе запуска необходимо держать под контролем параметры теплоносителя - ход, давление, температуру. During the start-up process, it is necessary to control the parameters of the coolant - stroke, pressure, temperature.
Регулируя взаимодействие основной и вспомогательной камер сгорания, можно менять в широком диапазоне тепловую мощность установки - от минимально возможной при работе только вспомогательной камеры сгорания и теплообменных поверхностей, расположенных вниз по потоку продуктов сгорания за турбиной (примерно 15% общей тепловой мощности установки) до максимально возможной при работе только основной камеры сгорания и всех теплообменных поверхностей малогабаритного цилиндрического котла. By regulating the interaction of the main and auxiliary combustion chambers, the thermal power of the installation can be changed over a wide range - from the minimum possible with only the auxiliary combustion chamber and heat transfer surfaces located downstream of the combustion products behind the turbine (approximately 15% of the total thermal power of the installation) to the maximum possible when only the main combustion chamber and all heat transfer surfaces of a small cylindrical boiler are operated.
Таким образом, с помощью двух камер сгорания, из которых одна выходит непосредственно на турбокомпрессор, а другая выходит на малогабаритный цилиндрический котел, и регулирующей арматуры производится запуск энергетической установки с малогабаритным цилиндрическим котлом и турбокомпрессором, а также достигается глубина регулирования тепловой мощности установки порядка 85%, что в обычных случаях при наличии одной камеры сгорания получить практически невозможно. Thus, with the help of two combustion chambers, one of which goes directly to the turbocharger, and the other goes to the small-sized cylindrical boiler, and control valves, the power plant is launched with a small-sized cylindrical boiler and turbocharger, and the depth of regulation of the thermal power of the installation is about 85% , which in normal cases with one combustion chamber is practically impossible to obtain.
Claims (2)
пределах от минимальной производительности вспомогательной камеры сгорания до максимальной производительности основной камеры сгорания.2. The way the power plant works with a small-sized cylindrical boiler and a turbocharger equipped with a main combustion chamber, characterized in that, to start the installation from the receiver of the starting air compressor, when the shut-off valve is opened, compressed air is supplied to the turbocompressor compressor or through the ejector into the air path behind the compressor and gas-air path passes to the turbine of the turbocharger or directly to the turbine of the turbocharger and untwist the compressor of the turbocharger, while the spirit from the spinning compressor with the help of a three-way valve or a separate valve on the overhead line to the auxiliary combustion chamber is sent to the auxiliary combustion chamber and when fuel is supplied to it and the fuel mixture is ignited, the combustion products go directly to the turbocharger turbine and begin to actively untwist the turbocompressor with the bypass line open a turbocompressor if it is present in the installation scheme, and with an increase in the number of revolutions of the turbocompressor, its productivity also increases in the process the turbocharger spins with a three-way valve or a separate valve on the air line of the main combustion chamber, the operation of which is coordinated with the valve on the air line to the auxiliary combustion chamber, the air flow is switched from the turbocompressor compressor from the air line to the auxiliary combustion chamber to the main combustion chamber, where fuel is supplied and ignition of the combustible mixture is carried out, then the combustion products from the main combustion chamber enter a small cylindrical boiler, giving heat to the coolant, and when the turbocharger reaches the nominal speed and the main combustion chamber of the set thermal power, the auxiliary combustion chamber is turned off, and the bypass line, if it is in the installation and has been opened, is closed, and a combination of the operation of the main and auxiliary combustion chambers provides deep control of the thermal installation capacity in
ranging from the minimum output of the auxiliary combustion chamber to the maximum output of the primary combustion chamber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99121628/06A RU2169309C1 (en) | 1999-10-12 | 1999-10-12 | Power unit built around small-size cylindrical boiler and turbocompressor and its operating process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99121628/06A RU2169309C1 (en) | 1999-10-12 | 1999-10-12 | Power unit built around small-size cylindrical boiler and turbocompressor and its operating process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2169309C1 true RU2169309C1 (en) | 2001-06-20 |
Family
ID=20225840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99121628/06A RU2169309C1 (en) | 1999-10-12 | 1999-10-12 | Power unit built around small-size cylindrical boiler and turbocompressor and its operating process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2169309C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU181138U1 (en) * | 2017-07-20 | 2018-07-05 | Общество с ограниченной ответственностью "ИнтерБлок-Техно" | STEAM GENERATOR |
-
1999
- 1999-10-12 RU RU99121628/06A patent/RU2169309C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU181138U1 (en) * | 2017-07-20 | 2018-07-05 | Общество с ограниченной ответственностью "ИнтерБлок-Техно" | STEAM GENERATOR |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4624819B2 (en) | Improvement of power plant start-up method | |
| CA2468242A1 (en) | Control method of gas turbine engine and control system of the same | |
| JPS61142335A (en) | Method of starting gas turbine plant and device therefor | |
| JP2015034548A (en) | Gas turbine with improved part load emissions behavior | |
| US6819999B2 (en) | Multiple control loop acceleration of turboalternator previous to self-sustaining speed | |
| JPH0949436A (en) | Starting method of combination plant | |
| NO155674B (en) | FUEL SUPPLY CONTROL SYSTEM FOR A TURBINE TYPE ENGINE FOR ACCELERATION OF THE ENGINE FROM TURNTIME TO OPERATING OPERATION. | |
| RU2169309C1 (en) | Power unit built around small-size cylindrical boiler and turbocompressor and its operating process | |
| CN100334340C (en) | Diesel motor | |
| JPH04234534A (en) | Gas turbine device and method for driving same | |
| US2651911A (en) | Power plant having a common manual control for the fuel valves of the compressor and power turbines | |
| US3991558A (en) | Turbine engine starting fuel control | |
| GB1595060A (en) | Air heater system | |
| US5661967A (en) | Method of operating a sequentially fired gas-turbine group | |
| JP2008082302A (en) | Gas turbine, and combustor start control method of gas turbine | |
| JP4229721B2 (en) | Gas engine equipped with a fuel injection amount control mechanism at start-up | |
| JPH0693880A (en) | Gas turbine facility and operation thereof | |
| RU151397U1 (en) | GAS-TURBINE ENGINE CONTROL SYSTEM WITH FORCING COMBUSTION CHAMBER | |
| RU181138U1 (en) | STEAM GENERATOR | |
| JPS6239653B2 (en) | ||
| GB492831A (en) | Improvements in gas turbine plants of the continuous combustion type | |
| JPH0486307A (en) | Gas turbine starting device | |
| SU1451452A1 (en) | Method and apparatus for regulating steam reheat temperature | |
| JPS62279209A (en) | Multiple-unit control method for steam system including gas turbine combined cycle plant | |
| JPS5974424A (en) | Combustion device of water heater |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QZ4A | Changes in the licence of a patent |
Effective date: 20021023 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20060613 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111013 |