RU2527007C2 - Gas turbine plant with supply of steam-fuel mixture - Google Patents
Gas turbine plant with supply of steam-fuel mixture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2527007C2 RU2527007C2 RU2012136263/06A RU2012136263A RU2527007C2 RU 2527007 C2 RU2527007 C2 RU 2527007C2 RU 2012136263/06 A RU2012136263/06 A RU 2012136263/06A RU 2012136263 A RU2012136263 A RU 2012136263A RU 2527007 C2 RU2527007 C2 RU 2527007C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- combustion
- fuel
- fuel mixture
- gas turbine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к газотурбинным установкам (ГТУ) с газопаровыми циклами и может быть использовано для увеличения удельной мощности, повышения КПД, снижения удельного расхода топлива и увеличения (продления) ресурса, а также для снижения эмиссии токсичных веществ в продуктах сгорания.The invention relates to gas turbine units (GTU) with gas-steam cycles and can be used to increase specific power, increase efficiency, reduce specific fuel consumption and increase (extend) the resource, as well as to reduce the emission of toxic substances in combustion products.
Известен газопаровой цикл STIG (Steam Injected in Gas) фирмы «General Electric» (USA) (Колп Д.А., Меллер Д.Ж. Ввод в эксплуатацию первой в мире ГТУ полного цикла STIG на базе газогенератора LV-5000. Современное машиностроение, серия А, 1989, №11, стр.1÷14.), в котором с целью повышения КПД и удельной мощности газотурбинной энергоустановки осуществляют подачу пара в камеру сгорания (КС) ГТУ. Подаваемый пар, используемый в качестве дополнительного рабочего тела для работы турбины, получают в рекуперативном теплообменнике, т.н. котле-утилизаторе, путем нагрева и испарения подаваемой воды за счет тепла продуктов сгорания. Аналогичные схемы использованы в отечественной установке МЭС-60 (Батенин В.М., Беляев В.Е., Васютинский В.Ю. и др. Комплексная парогазовая установка с впрыском пара и теплонасосной установкой (ПГУ МЭС-60) для ОАО «Мосэнерго». Институт высоких температур РАН, ММПП ФГУП «Салют», ОАО «Мосэнерго». Москва, 2001), а также описаны, например, в патентах США №4823546 от 25.04.1989, №5564269 от 15.10.1996, №6370862 от 16.04.2002.Known gas-steam cycle STIG (Steam Injected in Gas) of the company "General Electric" (USA) (Kolp D.A., Meller D.Z. Commissioning of the world's first gas turbine full cycle STIG based on the LV-5000 gas generator. Modern engineering, series A, 1989, No. 11, pp. 1–14.), in which, in order to increase the efficiency and specific power of a gas turbine power plant, steam is supplied to the gas turbine combustion chamber (CS). The supplied steam used as an additional working fluid for turbine operation is obtained in a regenerative heat exchanger, the so-called a waste heat boiler by heating and evaporating the supplied water due to the heat of the combustion products. Similar schemes were used in the domestic installation of MES-60 (Batenin V.M., Belyaev V.E., Vasyutinsky V.Yu. and others. Integrated combined-cycle plant with steam injection and heat pump unit (CCP MES-60) for Mosenergo The Institute of High Temperatures of the Russian Academy of Sciences, MMPP FGUP Salyut, OJSC Mosenergo, Moscow, 2001), as well as are described, for example, in US Patents No. 4823546 dated 04/25/1989, No. 5564269 dated October 15, 1996, No. 6370862 dated April 16. 2002.
Наряду с достижением более высоких энергетических характеристик применение цикла STIG понижает температуру пламени в камере сгорания (КС) и тормозит процессы образования токсичных оксидов азота (NOx), и их концентрация в выбросах снижается в несколько раз. Однако уменьшение температуры пламени приводит к замедлению процессов горения и к уменьшению полноты сгорания метана (основного компонента газового топлива), и при увеличении подачи пара возрастает концентрация угарного газа CO (основного продукта «недожога») в выбросах. Поэтому из-за недопустимого роста концентрации CO при существенном увеличении подачи пара нельзя увеличить отношение массы подаваемого пара к массе сжигаемого метана выше критического уровня примерно 2:1 в указанном цикле STIG.Along with achieving higher energy characteristics, the use of the STIG cycle lowers the temperature of the flame in the combustion chamber (CC) and inhibits the formation of toxic nitrogen oxides (NO x ), and their concentration in emissions decreases by several times. However, a decrease in the flame temperature leads to a slowdown of combustion processes and to a decrease in the completeness of combustion of methane (the main component of gas fuel), and with an increase in the steam supply, the concentration of carbon monoxide CO (the main product of "underburning") in emissions increases. Therefore, due to an unacceptable increase in CO concentration with a significant increase in steam supply, it is impossible to increase the ratio of the mass of the supplied steam to the mass of methane burned above a critical level of about 2: 1 in the indicated STIG cycle.
Принципиальным препятствием для увеличения соотношения пар: метан выше критического является невозможность однородно перемешать за короткое время пребывания в КС подаваемый пар с газовыми компонентами (см., например, Иванов А.А., Ермаков А.Н., Шляхов Р.А. О глубоком подавлении выбросов NOx и CO в ГТУ с впрыском воды или пара. Изв. РАН, Энергетика, 2010, №3, 119-128). В итоге в КС формируются области и с пониженным, и с повышенным содержанием пара относительно среднего соотношения пар: метан (2:1). В областях с повышенной долей пара, т.е. в условиях сильного понижения температуры, чрезмерно тормозится процесс догорания CO. Таким образом, однородность перемешивания пара с газообразным топливом (природным газом) критически влияет на его сгорание в КС ГТУ и, соответственно, на возможность увеличения подачи пара в КС ГТУ, необходимого для достижения более высоких энергетических характеристик ГТУ и одновременного улучшения их экологических показателей, т.е. снижения концентраций токсичных оксидов азота (NOx).A fundamental obstacle to increasing the steam: methane ratio above the critical one is the inability to uniformly mix the supplied steam with gas components for a short time in the compressor station (see, for example, Ivanov A.A., Ermakov A.N., Shlyakhov R.A. suppression of NO x and CO emissions in gas turbines with injection water or steam. Math. Sciences, Energy, 2010,
Достичь однородного распределения пара и обеспечить равномерное снижение температуры в камере сгорания ГТУ можно путем сжигания предварительно тщательно перемешанных смесей метана с паром (Cheng D.Y., Nelson A.L.C. Chronological development of Cheng cycle steam injected gas turbine during last 25 years, Proc. ASME Turbo Expo 2002, June 3-6, 2002, Amsterdam. Cheng D.Y. CLN Development to reduce NOx and greenhouse gas, 17th Symposium on industrial application of gas-turbine (IAGT). Banff, Alberta, Canada, October 2007; патенты США №4657009, №5617716, №5983622, №6418724, №6644011, №061117). При высокой однородности перемешивания пара и метана в смеси, когда отклонение локального состава от среднего не превышает 1%, можно обеспечить эффективное горение в КС ГТУ при увеличенном соотношении пар: метан в смеси вплоть до 4:1. При этом содержание NOx и CO в выбросах ГТУ можно понизить ниже 3 ppm.A uniform distribution of steam and a uniform decrease in temperature in the gas turbine combustion chamber can be achieved by burning pre-mixed mixtures of methane and steam (Cheng DY, Nelson ALC Chronological development of Cheng cycle steam injected gas turbine during last 25 years, Proc. ASME Turbo Expo 2002, June 3-6, 2002, Amsterdam. Cheng DY CLN Development to reduce NO x and greenhouse gas, 17 th Symposium on industrial application of gas-turbine (IAGT). Banff, Alberta, Canada, October 2007; US Pat. No. 4,657,009, No. 5617716, No. 59983622, No. 6418724, No. 6644011, No. 061117). With high uniformity of mixing of steam and methane in the mixture, when the deviation of the local composition from the average does not exceed 1%, it is possible to ensure efficient combustion in the gas turbine complex with an increased ratio of steam: methane in the mixture up to 4: 1. In this case, the content of NO x and CO in the emissions of gas turbines can be reduced below 3 ppm.
В известных устройствах с подачей паро-топливной смеси в камеру сгорания ГТУ локальное превышение доли пара в КС приводит к чрезмерному понижению температуры в КС. В результате тормозится горение топлива (природного газа, синтез-газа), что ведет к его неполному сгоранию и недопустимому росту концентрации угарного газа в выбросах. Из-за этого не удается поднять долю подаваемого в КС ГТУ пара в смеси с метаном выше некоторого предела (в схеме Ченга предельное соотношение пар: метан в смеси составляет примерно 4:1), и, соответственно, нельзя дополнительно увеличить КПД ГТУ, а также снизить выбросы вредных оксидов азота (NOx) и угарного газа (CO) в атмосферу.In known devices with the supply of the steam-fuel mixture into the gas turbine combustion chamber, a local excess of the proportion of steam in the compressor station leads to an excessive decrease in temperature in the compressor station. As a result, the combustion of fuel (natural gas, synthesis gas) is inhibited, which leads to incomplete combustion and an unacceptable increase in the concentration of carbon monoxide in emissions. Because of this, it is not possible to raise the proportion of steam supplied to the gas turbine compressor station in a mixture with methane above a certain limit (in the Cheng scheme, the maximum ratio of steam: methane in the mixture is approximately 4: 1), and, accordingly, it is impossible to further increase the gas turbine efficiency reduce emissions of harmful nitrogen oxides (NO x ) and carbon monoxide (CO) into the atmosphere.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению по своей технической сущности является газотурбинная установка с газопаровым циклом и с подачей паро-топливной смеси, описанная в Cheng D.Y., Nelson A.L.C. Chronological development of Cheng cycle steam injected gas turbine during last 25 years, Proc. ASME Turbo Expo 2002, June 3-6, 2002, Amsterdam (прототип), в которой в качестве топлива используется природный газ (метан). Такая газотурбинная установка содержит: компрессор для сжатия воздуха, топливный насос для подачи топлива, камеру сгорания, средства для подачи паро-топливной смеси в камеру сгорания, газовую турбину, электрогенератор, механические средства для передачи механической энергии от турбины на работу компрессора и на вращение электрогенератора, котел утилизатор, смеситель для смешения пара и топлива и получения паро-топливной смеси.Closest to the claimed invention in its technical essence is a gas turbine installation with a gas-steam cycle and with the supply of a steam-fuel mixture, described in Cheng D.Y., Nelson A.L.C. Chronological development of Cheng cycle steam injected gas turbine during last 25 years, Proc. ASME Turbo Expo 2002, June 3-6, 2002, Amsterdam (prototype), which uses natural gas (methane) as fuel. Such a gas turbine installation includes: a compressor for compressing air, a fuel pump for supplying fuel, a combustion chamber, means for supplying a steam-fuel mixture to a combustion chamber, a gas turbine, an electric generator, mechanical means for transmitting mechanical energy from the turbine to the compressor and for rotating the generator , waste heat boiler, mixer for mixing steam and fuel and producing a steam-fuel mixture.
Недостатком устройства Ченга является сложность смесителя для предварительного тщательного перемешивания метана с паром: нужно использовать двухступенчатую систему смешения, чтобы добиться необходимой высокой однородности перемешивания пара и метана и обеспечить горение при увеличенном соотношении пара к метану в смеси вплоть до 4:1. Обеспечить устойчивое эффективное горение в КС ГТУ при выгодном увеличенном соотношении пара к метану в смеси свыше отношения 4:1 в устройстве Ченга нельзя.The disadvantage of the Cheng device is the complexity of the mixer for thorough thorough mixing of methane with steam: you need to use a two-stage mixing system to achieve the required high uniformity of mixing of steam and methane and to ensure combustion with an increased ratio of steam to methane in the mixture up to 4: 1. It is impossible to provide stable effective combustion in the gas turbine engine at a favorable increased ratio of steam to methane in the mixture above the 4: 1 ratio in the Cheng device.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи ускорения процессов горения и увеличения полноты сгорания газового топлива (метана) при увеличении доли пара в паро-топливной смеси, подаваемой в камеру сгорания ГТУ.The invention is aimed at solving the problem of accelerating combustion processes and increasing the completeness of combustion of gas fuel (methane) while increasing the proportion of steam in the steam-fuel mixture supplied to the combustion chamber of a gas turbine.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что газотурбинная установка с подачей паро-топливной смеси, в которой в качестве топлива используется природный газ (метан), содержащая компрессор для сжатия воздуха, топливный насос для подачи топлива, средства для подачи паро-топливной смеси, камеру сгорания, куда поступает сжатый компрессором воздух и подаваемая паро-топливная смесь и где происходит их смешение, воспламенение и сгорание, газовую турбину, которую приводят во вращение потоки образующихся продуктов сгорания, электрогенератор для выработки электроэнергии, механические средства для передачи механической энергии от турбины на работу компрессора и на вращение электрогенератора, котел утилизатор, предназначенный для нагрева подаваемой воды и получения пара за счет тепла продуктов сгорания, смеситель для получения паро-топливной смеси, оснащена дополнительно системой подачи активатора горения и системой смешения активатора горения с паро-топливной смесью, подаваемой в камеру сгорания.The essence of the claimed invention lies in the fact that a gas turbine unit with a steam-fuel mixture supply, in which natural gas (methane) is used as fuel, comprising a compressor for compressing air, a fuel pump for supplying fuel, means for supplying a steam-fuel mixture, a chamber combustion, to which air compressed by the compressor and the supplied steam-fuel mixture enters and where they are mixed, ignited and burned, a gas turbine, which is driven into rotation by the flows of generated combustion products, an electric generator a torus for generating electricity, mechanical means for transferring mechanical energy from the turbine to the compressor and for rotating the electric generator, a waste heat boiler designed to heat the supplied water and produce steam due to the heat of the combustion products, the mixer for receiving the steam-fuel mixture is additionally equipped with a feed system a combustion activator and a system for mixing a combustion activator with a steam-fuel mixture supplied to the combustion chamber.
Реализация заявляемого изобретения обеспечивает получение нескольких технических результатов, в том числе: 1) ускорение процессов горения, 2) увеличение полноты сгорания метана, 3) повышение КПД ГТУ, 4) снижение вредных выбросов оксидов азота и угарного газа, 5) увеличение удельной мощности ГТУ, 6) снижение удельного расхода газового топлива в ГТУ, 7) увеличение ресурса работы ГТУ.The implementation of the claimed invention provides several technical results, including: 1) acceleration of combustion processes, 2) increase in the completeness of combustion of methane, 3) increase in efficiency of gas turbines, 4) reduction of harmful emissions of nitrogen oxides and carbon monoxide, 5) increase in specific power of gas turbines, 6) a decrease in the specific consumption of gas fuel in gas turbines; 7) an increase in the service life of gas turbines.
Активатор горения представляет собой вещество, которое при повышенных температурах легко диссоциирует с образованием гидроксильных радикалов (OH), что ускоряет сгорание топлива и продуктов его высокотемпературных превращений, включая CO. Одним из примеров активатора горения является пероксид водорода (H2O2), который при повышенных температурах легко диссоциирует с образованием гидроксильных радикалов (OH), что способствует ускорению и углублению процесса сгорания метана. Увеличение полноты сгорания CO позволяет увеличить подачу пара в камеру сгорания, благодаря чему удается повысить КПД и одновременно понизить в выбросах содержание CO и оксидов азота. В качестве активатора горения выгодно использовать водные растворы пероксида водорода (H2O2), в частности 30%-ный водный пероксид водорода (H2O2).The combustion activator is a substance that easily dissociates at elevated temperatures to form hydroxyl radicals (OH), which accelerates the combustion of fuel and the products of its high-temperature transformations, including CO. One example of a combustion activator is hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), which at high temperatures easily dissociates with the formation of hydroxyl radicals (OH), which helps to accelerate and deepen the methane combustion process. An increase in the completeness of CO combustion allows increasing the steam supply to the combustion chamber, due to which it is possible to increase the efficiency and at the same time lower the emissions of CO and nitrogen oxides. As a combustion activator, it is advantageous to use aqueous solutions of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), in particular 30% aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ).
Ускорение и углубление процесса сгорания метана в присутствии активатора горения позволяет обойтись без сложных двухступенчатых систем смешения пара с метаном (как в прототипе), а использовать одноступенчатые системы такие, как, например, паровые эжекторы. Кроме того, можно применить трехкомпонентную систему смешения: а) активатора горения, б) пара и в) метана. В качестве варианта в настоящей заявке предлагается использовать трехкомпонентную систему смешения на основе парового эжектора. В таком случае за счет передачи кинетической энергии от быстро движущегося потока пара в сужающемся сечении эжектора можно повысить давление сетевого природного газа до давления в камере сгорания, избежав затрат механической энергии «дожимным» компрессором.The acceleration and deepening of the methane combustion process in the presence of a combustion activator allows you to do without complex two-stage systems for mixing steam with methane (as in the prototype), and use single-stage systems such as, for example, steam ejectors. In addition, you can apply a three-component mixing system: a) a combustion activator, b) steam and c) methane. As an option, it is proposed in this application to use a three-component mixing system based on a steam ejector. In this case, due to the transfer of kinetic energy from the rapidly moving steam stream in the tapering cross section of the ejector, the pressure of the network natural gas can be increased to the pressure in the combustion chamber, avoiding the cost of mechanical energy by the booster compressor.
На фиг.1 и 2 представлены примеры газотурбинной установки с подачей паро-топливной смеси по настоящему изобретению.Figures 1 and 2 show examples of a gas turbine unit with a steam-fuel mixture of the present invention.
ГТУ с подачей паро-топливной смеси на фиг.1 содержит: компрессор 1 для сжатия воздуха, топливный насос 2 для подачи топлива, средства 3 для подачи паро-топливной смеси, камеру сгорания 4, куда поступает сжатый компрессором воздух и подаваемая паро-топливная смесь и где происходит их смешение, воспламенение и сгорание, газовую турбину 5, которую приводит во вращение поток продуктов сгорания, электрогенератор 6 для выработки электроэнергии, механические средства 7 и 8 для передачи механической энергии турбины на работу компрессора 1 и на вращение электрогенератора 6, соответственно, котел утилизатор 9, предназначенный для нагрева подаваемой воды и получения пара за счет тепла продуктов сгорания, смеситель 10 для получения паро-топливной смеси, систему подачи активатора горения 11 и систему смешения 12 активатора горения с паро-топливной смесью.A gas turbine unit with a steam-fuel mixture supply in FIG. 1 contains: a
ГТУ с подачей паро-топливной смеси на фиг.2 содержит: компрессор 1 для сжатия воздуха, топливный насос 2 для подачи топлива, средства 3 для подачи паро-топливной смеси, камеру сгорания 4, куда поступает сжатый компрессором воздух и подаваемая паро-топливная смесь и где происходит их смешение, воспламенение и сгорание, газовую турбину 5, которую приводит во вращение поток продуктов сгорания, электрогенератор 6 для выработки электроэнергии, механические средства 7 и 8 для передачи механической энергии турбины на работу компрессора 1 и на вращение электрогенератора 6, соответственно, котел утилизатор 9, предназначенный для нагрева подаваемой воды и получения пара за счет тепла продуктов сгорания, систему подачи 11 активатора горения, систему смешения 12 трех компонентов: пара, жидкого активатора горения и топлива, регулятор 13, регулирующий потоки топлива в средства 14 подачи топлива и в систему смешения 12.A gas turbine unit with a steam-fuel mixture in FIG. 2 contains: a
Устройство на фиг.1 работает следующим образом. После запуска с помощью стартера ГТУ и прогрева и выхода на номинальный режим котла утилизатора 9, включают смеситель 10 для смешения пара и топлива для получения паро-топливной смеси, которую подают в камеру сгорания 4. Затем включают систему подачи 11 активатора горения, в качестве которого используют, например, 30% водный раствор пероксида водорода (H2O2), и систему смешения 12 активатора горения с паро-топливной смесью. За счет тепла перегретого пара в получаемой таким образом паро-капельной смеси происходит преимущественное испарение воды благодаря большей летучести ее паров. Вследствие преимущественного испарения воды в каплях паро-капельной смеси концентрация активатора горения будет нарастать, и одновременно с этим будут усиливаться его свойства как активатора горения. В результате в камере сгорания 4 распыляется смесь пара и мелкодисперсной влаги, содержащей необходимую концентрацию активатора горения. При попадании мелкодисперсных капель с высокой концентрацией активатора горения в КС сгорание топлива вблизи них значительно ускоряется благодаря разложению (диссоциации) пероксида водорода на гидроксильные радикалы и их выходу в газовую фазу. Кроме того, из-за нестабильности пероксида водорода при высоких температурах часть его при испарении капель превращается в воду и газообразный кислород, способствующие, подобно пропелленту, дополнительному распылению оставшихся капель. Благодаря выделению кислорода и гидроксильных радикалов добавка активатора горения способствует полному сгоранию топлива и при недостижимых в отсутствие активатора горения соотношениях пара к метану, что обеспечивает повышение эффективности работы ГТУ. Важно при этом, чтобы основная часть пероксида водорода не подверглась преждевременному высокотемпературному разложению до попадания в камеру сгорания.The device in figure 1 works as follows. After starting with the help of a gas turbine starter and warming up and reaching the rated mode of the
Таким образом, благодаря включению системы подачи 11 активатора горения и системы смешения 12 активатора горения с паро-топливной смесью может быть достигнуто: а) повышение КПД более 3%, б) повышение мощности (удельной мощности) в форсированном режиме более 3% от номинальной; в) снижение расхода (экономия) топлива в номинальном режиме установленной мощности более 2%, г) увеличение ресурса работы ГТУ в номинальном режиме установленной мощности более чем в 1,1-1,2 раза за счет снижения температурных градиентов в контуре ГТУ. Одновременно с этим достигается снижение вредных выбросов оксидов азота более чем на 10-50% за счет снижения температуры факела первичного горения в камере сгорания ГТУ, а также снижение выбросов угарного газа более чем на 10-30% за счет активации горения.Thus, by turning on the
Устройство на фиг.2 работает следующим образом. Устанавливают регулятор 13 в исходное состояние, при котором открыт поток газового топлива в средства 14, но закрыт его поток в систему смешения 12. При таком исходном состоянии регулятора 13 устройство на фиг.2 будет работать без подачи пара и активатора горения. После запуска и прогрева и выхода установки на режим постепенно включают систему смешения 12 для подачи смеси пара и активатора горения в КС ГТУ, а затем изменяют состояние регулятора 13 таким образом, чтобы перекрыть (частично) поток топлива в средства 14 и одновременно открыть его поток в систему смешения 12. Система смешения 12 в данном устройстве служит для смешения трех компонентов: а) пара, б) жидкого активатора горения и в) топлива. При использовании в качестве топлива сетевого природного газа (метана) такую трехкомпонентную систему смешения представляется целесообразным создавать на основе парового эжектора. В этом случае за счет передачи кинетической энергии от быстро движущегося потока пара в сужающемся сечении эжектора можно повысить давление сетевого газа (метана) до давления в камере сгорания, избежав затрат механической энергии в предназначенном для этой цели «дожимном» компрессоре. В итоге смесь пара, жидкого активатора горения и газового топлива из системы смешения 12 поступает в средства 3 для подачи этой смеси в камеру сгорания 4.The device in figure 2 works as follows. The
Благодаря предварительному смешению пара с топливом в системе смешения 12 подаваемый пар однородно распределяется в объеме пламени, что обеспечивает равномерность снижения температуры в КС ГТУ подобно достигаемому в схеме Ченга. Кроме того, за счет тепла подаваемого пара в перемешиваемой паро-капельной смеси происходит преимущественное испарение воды, поскольку температура кипения активатора горения (при нормальном давлении 150°C) заметно выше температуры кипения воды. Вследствие этого концентрация активатора горения в микрокаплях нарастает, и одновременно усиливаются его свойства как активатора горения. В результате в камеру сгорания 4 поступает смесь пара, топлива и мелкодисперсной влаги, содержащей необходимую концентрацию активатора горения. При попадании мелкодисперсных капель с высокой концентрацией активатора горения в КС сгорание метана вблизи таких капель значительно ускоряется благодаря процессу разложения (диссоциации) перекиси водорода на гидроксильные радикалы в объеме капли и их выходу в газовую фазу. Кроме того, из-за нестабильности концентрированной перекиси водорода при высоких температурах часть ее в процессе испарения капель успевает превратиться в воду и газообразный кислород и, подобно пропелленту, дополнительно распыляет оставшиеся капли. Благодаря выделению кислорода и гидроксильных радикалов добавка активатора горения способствует полному сгоранию метана и при недостижимых в отсутствие активатора горения соотношениях пара к метану, что обеспечивает повышение эффективности работы ГТУ. Важно при этом, чтобы основная часть пероксида водорода не подверглась преждевременному высокотемпературному разложению до попадания в КС.Due to the preliminary mixing of steam with fuel in the
В заявляемом изобретении добавка активатора горения в смесь пара и топлива способствует эффективному сгоранию метана при менее тщательном перемешивании, чем это требуется в прототипе, а также при более высоких и недостижимых в отсутствие активатора соотношениях пара к метану, необходимых для повышения эффективности работы ГТУ.In the claimed invention, the addition of a combustion activator to a mixture of steam and fuel contributes to the efficient combustion of methane with less thorough mixing than is required in the prototype, as well as at higher and unattainable in the absence of an activator ratios of steam to methane necessary to increase the efficiency of gas turbine.
Таким образом, благодаря включению системы подачи 11 активатора горения и системы смешения 12 активатора горения с паро-топливной смесью может быть достигнуто: а) повышение КПД более 3%, б) повышение мощности (удельной мощности) в форсированном режиме более 3% от номинальной; в) снижение (экономия) расхода топлива в номинальном режиме установленной мощности более 2%, г) увеличение ресурса работы ГТУ в номинальном режиме установленной мощности более чем в 1,1-1,2 раза за счет снижения температурных градиентов в контуре ГТУ. Одновременно с этим достигается снижение вредных выбросов оксидов азота более чем на 10-50% за счет снижения температуры в камере сгорания ГТУ, а также снижение выбросов угарного газа более чем на 10-30% за счет активации горения.Thus, by turning on the
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012136263/06A RU2527007C2 (en) | 2012-08-24 | 2012-08-24 | Gas turbine plant with supply of steam-fuel mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012136263/06A RU2527007C2 (en) | 2012-08-24 | 2012-08-24 | Gas turbine plant with supply of steam-fuel mixture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012136263A RU2012136263A (en) | 2014-02-27 |
| RU2527007C2 true RU2527007C2 (en) | 2014-08-27 |
Family
ID=50151703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012136263/06A RU2527007C2 (en) | 2012-08-24 | 2012-08-24 | Gas turbine plant with supply of steam-fuel mixture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2527007C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU170357U1 (en) * | 2016-07-28 | 2017-04-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | GAS TURBINE INSTALLATION |
| RU2624690C1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-07-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Gaz turbine installation and method of functioning of gas turbine installation |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3898794A (en) * | 1972-04-01 | 1975-08-12 | Nissan Motor | Power plant |
| US4047380A (en) * | 1976-04-09 | 1977-09-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Combustion system using dilute hydrogen peroxide |
| SU1746012A1 (en) * | 1989-07-24 | 1992-07-07 | Камский политехнический институт | Method of, and facility for, operating gas-turbine plant |
| US5564269A (en) * | 1994-04-08 | 1996-10-15 | Westinghouse Electric Corporation | Steam injected gas turbine system with topping steam turbine |
| RU2411368C2 (en) * | 2008-12-01 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ им. А.Н. Туполева) | Operating method of power plant with gas turbine unit |
-
2012
- 2012-08-24 RU RU2012136263/06A patent/RU2527007C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3898794A (en) * | 1972-04-01 | 1975-08-12 | Nissan Motor | Power plant |
| US4047380A (en) * | 1976-04-09 | 1977-09-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Combustion system using dilute hydrogen peroxide |
| SU1746012A1 (en) * | 1989-07-24 | 1992-07-07 | Камский политехнический институт | Method of, and facility for, operating gas-turbine plant |
| US5564269A (en) * | 1994-04-08 | 1996-10-15 | Westinghouse Electric Corporation | Steam injected gas turbine system with topping steam turbine |
| RU2411368C2 (en) * | 2008-12-01 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ им. А.Н. Туполева) | Operating method of power plant with gas turbine unit |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2624690C1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-07-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Gaz turbine installation and method of functioning of gas turbine installation |
| RU170357U1 (en) * | 2016-07-28 | 2017-04-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | GAS TURBINE INSTALLATION |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012136263A (en) | 2014-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2471082C2 (en) | Operation control system of gas turbine engine, and thermal power plant containing such system | |
| US8381525B2 (en) | System and method using low emissions gas turbine cycle with partial air separation | |
| US7765810B2 (en) | Method for obtaining ultra-low NOx emissions from gas turbines operating at high turbine inlet temperatures | |
| US9523311B2 (en) | Method of operating a gas turbine, and gas turbine with water injection | |
| JP2011530034A (en) | System and method for operating a gas turbine engine with an alternative working fluid | |
| JP2011530033A (en) | System and method for operating a gas turbine engine with an alternative working fluid | |
| JP7227827B2 (en) | Combustion device | |
| CN102844544B (en) | Heat engine | |
| WO2020111114A1 (en) | Power generation apparatus and combustion apparatus | |
| RU2527007C2 (en) | Gas turbine plant with supply of steam-fuel mixture | |
| JP2008128509A (en) | Gas turbine combustor and its operation method | |
| RU2661231C1 (en) | Method of hydrogen steam overheating at npp | |
| CA2527948A1 (en) | Method for obtaining ultra-low nox emissions from gas turbines operating at high turbine inlet temperatures | |
| JP2008240731A (en) | Operating method for turbogroup | |
| KR20220153783A (en) | Internal combustion engine power generation system using mixed gas and water electrolysis gas | |
| RU2517995C2 (en) | Gas turbine plant (gtp) with fluid injection to gtp circuit | |
| RU2527010C2 (en) | Gas turbine plant with water steam injection | |
| CN203879651U (en) | Internal combustion engine fuel saving device full-automatically controlled | |
| CN107789984A (en) | The denitrating system and method for a kind of gas turbine | |
| CN102562314B (en) | Plasma catalysis based chemical heat extraction cycle gas turbine device | |
| EP0746731A1 (en) | A method of and device for producing energy | |
| RU83544U1 (en) | GAS TURBINE INSTALLATION | |
| CN103993988B (en) | Petroleum economizer and application process thereof for internal combustion engine Automatic Control | |
| RU2573857C2 (en) | Method of start and gas supply to electrical green gas turbine plant and device for its realisation | |
| KR102658110B1 (en) | An internal combustion engine power generation system using functional water electrolytic gas and fossil fuel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190825 |