RU2605879C2 - Power plant combined-cycle plant - Google Patents
Power plant combined-cycle plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2605879C2 RU2605879C2 RU2015104681/06A RU2015104681A RU2605879C2 RU 2605879 C2 RU2605879 C2 RU 2605879C2 RU 2015104681/06 A RU2015104681/06 A RU 2015104681/06A RU 2015104681 A RU2015104681 A RU 2015104681A RU 2605879 C2 RU2605879 C2 RU 2605879C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- steam turbine
- plant
- turbine
- gas turbine
- Prior art date
Links
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
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях.The invention relates to energy and can be used at thermal power plants.
Известен аналог - парогазовая установка электростанции (см. Буров В.Д., Дорохов Е.В., Елизаров Д.П. и др. Тепловые электрические станции. М.: Издательство МЭИ, 2005. С. 380), содержащая газотурбинную установку, состоящую из газовой турбины, турбокомпрессора, камеры сгорания и электрогенератора, котел-утилизатор, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины с конденсатором, электрического генератора и питательного насоса, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины и сливной напорный трубопровод к градирне, состоящей из вытяжной башни и водосборного бассейна. Данный аналог принят за прототип.A well-known analogue is a combined-cycle plant of a power plant (see Burov V.D., Dorokhov E.V., Elizarov D.P. et al. Thermal power plants. M.: MEI Publishing House, 2005. P. 380), containing a gas turbine installation, consisting of a gas turbine, a turbocharger, a combustion chamber and an electric generator, a waste heat boiler, a steam turbine installation consisting of a steam turbine with a condenser, an electric generator and a feed pump, a water recycling system including a circulation pump, a pressure pipe to the steam turbine condenser us and drain the pressure line to the tower, consisting of the stack and the Watershed. This analogue is taken as a prototype.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известной парогазовой установки электростанции, принятой за прототип, относится то, что известная парогазовая установка электростанции обладает пониженной надежностью и экономичностью работы, так как не производится промежуточный перегрев водяного пара, отработавшего в цилиндре высокого давления и поступающего в цилиндр низкого давления паровой турбины. При отсутствии промежуточного перегрева водяного пара, отработавшего в цилиндре высокого давления, повышается влажность пара на выходе из паровой турбины, что снижает надежность паровой турбины за счет эрозионного износа лопаток последних ступеней цилиндра низкого давления. При этом снижается экономичность работы паровой турбины, так как не производится подвод теплоты к пару перед подачей его в цилиндр низкого давления. Таким образом, при отсутствии промежуточного перегрева водяного пара, отработавшего в цилиндре высокого давления, снижаются надежность и экономичность работы паровой турбины и парогазовой установки электростанции.For the reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the well-known combined-cycle plant of a power plant adopted as a prototype, the well-known combined-cycle plant of a power plant has a reduced reliability and economy of operation, since there is no intermediate overheating of water vapor spent in a high-pressure cylinder and entering the low pressure cylinder of a steam turbine. In the absence of intermediate overheating of the water vapor spent in the high pressure cylinder, the humidity of the steam at the outlet of the steam turbine increases, which reduces the reliability of the steam turbine due to erosive wear of the blades of the last stages of the low pressure cylinder. This reduces the efficiency of the steam turbine, since it does not supply heat to the steam before it is fed into the low-pressure cylinder. Thus, in the absence of an intermediate overheating of the water vapor spent in the high-pressure cylinder, the reliability and efficiency of the steam turbine and the combined cycle plant of a power plant are reduced.
Сущность изобретения заключается в следующем. Для повышения надежности и экономичности работы парогазовой установки электростанции предлагается с наружной стороны камеры сгорания газотурбинной установки разместить кольцевой канал для промежуточного перегрева водяного пара. Промежуточный перегрев водяного пара позволяет повысить располагаемый теплоперепад пара в части низкого давления паровой турбины за счет подвода к нему дополнительной теплоты, что увеличивает мощность паровой турбины. При этом повышается степень сухости водяного пара на выходе из паровой турбины, что повышает надежность работы турбины за счет снижения эрозионного износа лопаток последних ступеней паровой турбины.The invention consists in the following. To increase the reliability and efficiency of the combined cycle plant of the power plant, it is proposed to place an annular channel for the intermediate overheating of water vapor from the outside of the combustion chamber of a gas turbine plant. Intermediate overheating of water vapor allows to increase the available heat transfer of steam in the low pressure part of the steam turbine due to the supply of additional heat to it, which increases the power of the steam turbine. This increases the degree of dryness of water vapor at the outlet of the steam turbine, which increases the reliability of the turbine by reducing erosion wear of the blades of the last stages of the steam turbine.
Кроме того, размещение с наружной стороны камеры сгорания газотурбинной установки кольцевого канала позволяет снизить температуру газов на входе в газовую турбину за счет передачи части теплоты от продуктов сгорания к водяному пару, протекающему внутри канала, что обусловливает снижение расхода вторичного воздуха, подмешиваемого к продуктам сгорания, по условиям обеспечения надежности и долговечности работы лопаточного аппарата газовой турбины. Снижение расхода вторичного воздуха обусловливает снижение работы сжатия в турбокомпрессоре за счет уменьшения расхода атмосферного воздуха, поступающего в турбокомпрессор, что приводит к снижению его потребляемой мощности, повышению полезной работы газовой турбины и коэффициента полезного действия газотурбинной установки.In addition, the placement of the annular channel on the outside of the combustion chamber of the gas turbine plant allows the temperature of the gases at the inlet of the gas turbine to be reduced by transferring part of the heat from the combustion products to water vapor flowing inside the channel, which reduces the consumption of secondary air mixed with the combustion products, under the terms of ensuring the reliability and durability of the gas turbine blade apparatus. A decrease in the secondary air flow rate leads to a decrease in the compression work in the turbocompressor due to a decrease in the flow rate of atmospheric air entering the turbocompressor, which leads to a decrease in its power consumption, an increase in the efficiency of the gas turbine and the efficiency of the gas turbine unit.
Технический результат - повышение надежности и экономичности работы парогазовой установки электростанции путем повышения степени сухости и располагаемого теплоперепада водяного пара в части низкого давления паровой турбины и снижения работы сжатия в турбокомпрессоре за счет подвода к пару дополнительной теплоты в кольцевом канале, размещенном с наружной стороны камеры сгорания газотурбинной установки.EFFECT: increased reliability and economy of operation of a combined cycle plant of a power plant by increasing the degree of dryness and available heat transfer of water vapor in terms of low pressure of a steam turbine and reducing the compression work in a turbocompressor by supplying additional heat to the steam in an annular channel located on the outside of the gas turbine combustion chamber installation.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известная парогазовая установка электростанции содержит газотурбинную установку, состоящую из газовой турбины, турбокомпрессора, камеры сгорания и электрогенератора, котел-утилизатор, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины с конденсатором, электрического генератора и питательного насоса, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос, напорный трубопровод к конденсатору паровой турбины и сливной напорный трубопровод к градирне, состоящей из вытяжной башни и водосборного бассейна. Особенность парогазовой установки электростанции заключается в том, что парогазовая установка электростанции дополнительно снабжена размещенным с наружной стороны камеры сгорания газотурбинной установки кольцевым каналом, входной коллектор которого соединен трубопроводом с патрубком отбора отработавшего в цилиндре высокого давления паровой турбины водяного пара, а его выходной коллектор соединен трубопроводом с патрубком подачи пара в цилиндр низкого давления паровой турбины.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the well-known combined-cycle plant of a power plant comprises a gas turbine installation consisting of a gas turbine, a turbocompressor, a combustion chamber and an electric generator, a waste heat boiler, a steam turbine installation consisting of a steam turbine with a condenser, an electric generator and a feed pump, water recycling system, including a circulation pump, a pressure pipe to the steam turbine condenser and a discharge pressure pipe water to the cooling tower, consisting of an exhaust tower and a drainage basin. A feature of the combined cycle plant of a power plant is that the combined cycle plant of the power plant is additionally provided with an annular channel located on the outside of the combustion chamber of the gas turbine installation, the inlet manifold of which is connected by a pipe to the sampling pipe of a steam turbine that has spent steam in a high pressure cylinder, and its outlet manifold is connected by a pipe to steam supply pipe to the low pressure cylinder of a steam turbine.
На чертеже представлена схема парогазовой установки электростанции.The drawing shows a diagram of a combined cycle plant of a power plant.
Парогазовая установка электростанции содержит газотурбинную установку, состоящую из газовой турбины 1, турбокомпрессора 2, камеры сгорания 3 и электрогенератора 4, котел-утилизатор 5, паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины 6 с конденсатором 7, электрического генератора 8 и питательного насоса 9, систему оборотного водоснабжения, включающую циркуляционный насос 10, напорный трубопровод 11 к конденсатору 7 паровой турбины 6, сливной напорный трубопровод 12 к градирне, состоящей из вытяжной башни 13 и водосборного бассейна 14, кольцевой канал 15, расположенный с наружной стороны камеры сгорания 3 газотурбинной установки, трубопровод 16, соединяющий кольцевой канал 15 с патрубком отбора отработавшего в цилиндре высокого давления (ЦВД) паровой турбины 6 водяного пара, трубопровод 17, соединяющий кольцевой канал 15 с цилиндром низкого давления (ЦНД) паровой турбины 6.The combined cycle plant of a power plant contains a gas turbine installation consisting of a gas turbine 1, a
Парогазовая установка электростанции работает следующим образом.Combined cycle power plant works as follows.
Во всасывающий короб турбокомпрессора 2 поступает атмосферный воздух, где сжимается до необходимого давления, после чего поступает в камеру сгорания 3, куда также подается органическое топливо. В камере сгорания происходит сгорание органического топлива с образованием нагретых до высокой температуры продуктов сгорания. При этом в камере сгорания происходит снижение температуры продуктов сгорания за счет передачи части теплоты от высокотемпературного потока продуктов сгорания к водяному пару, протекающему по кольцевому каналу 15, расположенному с наружной стороны камеры сгорания 3. Понижение температуры газов в камере сгорания приводит к снижению работы, затрачиваемой на сжатие воздуха в турбокомпрессоре 2, за счет уменьшения количества вторичного воздуха, подаваемого в газотурбинную установку из условия обеспечения заданной температуры газов перед газовой турбиной 1.Atmospheric air enters the suction duct of the
Образовавшиеся в камере сгорания 3 продукты сгорания смешиваются с вторичным воздухом. Смесь продуктов сгорания с вторичным воздухом (газы) поступает в газовую турбину 1, в которой совершается полезная работа газотурбинного цикла, затрачиваемая на привод турбокомпрессора 2 и электрогенератора 4. Отработавшие в газовой турбине газы поступают в котел-утилизатор 5, где охлаждаются и отводятся в атмосферу.The combustion products formed in the
В котле-утилизаторе 5 генерируется водяной пар высокого давления, который направляется в цилиндр высокого давления паровой турбины 6. В цилиндре высокого давления паровой турбины 6 происходит процесс расширения пара, после чего отработавший пар с пониженными значениями температуры и давления поступает по паропроводу 16 в расположенный с наружной стороны камеры сгорания 3 газотурбинной установки кольцевой канал 15, где перегревается до заданной температуры. Затем по трубопроводу 17 вторично перегретый пар направляется в цилиндр низкого давления паровой турбины 6, в котором совершает полезную работу паротурбинного цикла, затрачиваемую на привод электрического генератора 8.In the
Отработавший в паровой турбине 6 пар поступает в конденсатор 7, в котором конденсируется за счет подачи в конденсатор циркуляционной воды по напорному трубопроводу 11 циркуляционный насосом 10 из водосборного бассейна 14 градирни. Подогретая в конденсаторе 7 циркуляционная вода по сливному напорному трубопроводу 12 подается в вытяжную башню 13 градирни, где охлаждается атмосферным воздухом в процессе тепло- и массообмена при непосредственном контакте и стекает в водосборный бассейн 14.The steam spent in the steam turbine 6 enters the condenser 7, in which it is condensed by supplying circulating water to the condenser through the
Размещение с наружной стороны камеры сгорания газотурбинной установки кольцевого канала, предназначенного для промежуточного перегрева водяного пара, повышает надежность и экономичность работы парогазовой установки электростанции за счет повышения степени сухости водяного пара на выходе из паровой турбины и подвода к водяному пару дополнительной теплоты. При этом снижается температура газов на входе в газовую турбину за счет передачи части теплоты водяному пару в кольцевом канале камеры сгорания, что приводит к снижению расхода вторичного воздуха, подмешиваемого к продуктам сгорания, по условиям обеспечения надежности и долговечности работы лопаточного аппарата газовой турбины и обусловливает снижение работы сжатия в турбокомпрессоре за счет уменьшения расхода атмосферного воздуха, поступающего в турбокомпрессор, что приводит к снижению его потребляемой мощности, повышению полезной работы газовой турбины и коэффициента полезного действия газотурбинной установки.Placing an annular channel for the intermediate overheating of water vapor on the outside of the combustion chamber of a gas turbine plant increases the reliability and efficiency of the combined cycle plant of the power plant by increasing the degree of dryness of the water vapor at the outlet of the steam turbine and supplying additional heat to the water vapor. In this case, the temperature of the gases at the entrance to the gas turbine decreases due to the transfer of part of the heat to the water vapor in the annular channel of the combustion chamber, which leads to a decrease in the consumption of secondary air mixed with the combustion products, under conditions of ensuring the reliability and durability of the gas turbine blade apparatus and causes a decrease compression work in a turbocompressor by reducing the flow of atmospheric air entering the turbocompressor, which leads to a decrease in its power consumption, increase in useful the operation of a gas turbine and the efficiency of a gas turbine installation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015104681/06A RU2605879C2 (en) | 2015-02-11 | 2015-02-11 | Power plant combined-cycle plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015104681/06A RU2605879C2 (en) | 2015-02-11 | 2015-02-11 | Power plant combined-cycle plant |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015104681A RU2015104681A (en) | 2016-08-27 |
RU2605879C2 true RU2605879C2 (en) | 2016-12-27 |
Family
ID=56851864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015104681/06A RU2605879C2 (en) | 2015-02-11 | 2015-02-11 | Power plant combined-cycle plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2605879C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2738792C1 (en) * | 2019-12-31 | 2020-12-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Combined cycle power plant |
RU2777999C1 (en) * | 2021-11-22 | 2022-08-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Combined-cycle power plant |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5329758A (en) * | 1993-05-21 | 1994-07-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Steam-augmented gas turbine |
GB2311824A (en) * | 1996-04-01 | 1997-10-08 | Asea Brown Boveri | Gas turbine power plant |
RU2373403C1 (en) * | 2008-03-11 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Electric power station steam-gas unit |
RU2482292C2 (en) * | 2011-05-04 | 2013-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Power plant steam-gas unit |
RU2525569C2 (en) * | 2012-09-10 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный университет | Combined-cycle topping plant for steam power plant with subcritical steam parameters |
RU2533601C2 (en) * | 2012-12-04 | 2014-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Power plant with combined-cycle plant |
-
2015
- 2015-02-11 RU RU2015104681/06A patent/RU2605879C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5329758A (en) * | 1993-05-21 | 1994-07-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Steam-augmented gas turbine |
GB2311824A (en) * | 1996-04-01 | 1997-10-08 | Asea Brown Boveri | Gas turbine power plant |
RU2373403C1 (en) * | 2008-03-11 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Electric power station steam-gas unit |
RU2482292C2 (en) * | 2011-05-04 | 2013-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Power plant steam-gas unit |
RU2525569C2 (en) * | 2012-09-10 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный университет | Combined-cycle topping plant for steam power plant with subcritical steam parameters |
RU2533601C2 (en) * | 2012-12-04 | 2014-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Power plant with combined-cycle plant |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
В.Д. БУРОВ, Е.В. ДОРОХОВ, Д.П. ЕЛИЗАРОВ и др., Тепловые электрические станции. - М.: Издательство МЭИ, 2005, с. 380. В.Я. РЫЖКИН, Тепловые электрические станции. - М.: Энергоатомиздат, 1987, с. 297-298, рис. 20.8. Ю.Л. КУРБАТОВ, Н.С. МАСС, В.В. КРАВЦОВ, Нагнетатели и тепловые двигатели в теплотехнике. -; Донецк: НОРД-ПРЕСС, 2011, с. 218-220, рис. 8.10. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2738792C1 (en) * | 2019-12-31 | 2020-12-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Combined cycle power plant |
RU2777999C1 (en) * | 2021-11-22 | 2022-08-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Combined-cycle power plant |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015104681A (en) | 2016-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2373403C1 (en) | Electric power station steam-gas unit | |
RU2273741C1 (en) | Gas-steam plant | |
RU2335641C2 (en) | Method of enhancing efficiency and output of two-loop nuclear power station | |
RU2605879C2 (en) | Power plant combined-cycle plant | |
RU2409746C2 (en) | Steam-gas plant with steam turbine drive of compressor and regenerative gas turbine | |
KR101753526B1 (en) | Combined cycle power generation system | |
RU2611138C1 (en) | Method of operating combined-cycle power plant | |
CN205580221U (en) | Efficient waste heat power generation system for flue gas | |
RU2693567C1 (en) | Method of operation of steam-gas plant of power plant | |
RU2010135094A (en) | STEAM-GAS PLANT FOR A POWER PLANT | |
RU2476690C2 (en) | Method of combined cycle plant operation | |
RU126373U1 (en) | STEAM GAS INSTALLATION | |
RU2561770C2 (en) | Operating method of combined-cycle plant | |
RU118360U1 (en) | INSTALLATION OF ELECTRIC-HEAT-WATER SUPPLY OF ENTERPRISES OF MINING, TRANSPORT AND PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS | |
RU121863U1 (en) | STEAM GAS INSTALLATION | |
RU2272914C1 (en) | Gas-steam thermoelectric plant | |
RU2625892C1 (en) | Method of operation of steam gas plant operating with use of steam cooling | |
RU2740670C1 (en) | Method of operation of steam-gas plant of power plant | |
RU68599U1 (en) | INSTALLATION FOR DISPOSAL OF HEAT ENERGY | |
RU2620610C1 (en) | Work method of combined cycle gas turbine power plant | |
RU2211343C1 (en) | Method of and plant for recovery of heat in contact-type steam-gas plant | |
RU2756880C1 (en) | Combined gas and steam unit of a power plant with parallel operation | |
RU2803822C1 (en) | Method for operation of the combined-cycle unit of the power plant | |
RU50606U1 (en) | STEAM TURBINE ADJUSTMENT OVER THE GAS-TURBINE INSTALLATION | |
RU2261337C1 (en) | Power and heating plant with open power and heat supply system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170212 |