RU2646853C1 - Nuclear turbo-air installation with return of cycle air part from compressor to the last stages of turbine - Google Patents
Nuclear turbo-air installation with return of cycle air part from compressor to the last stages of turbine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2646853C1 RU2646853C1 RU2017107443A RU2017107443A RU2646853C1 RU 2646853 C1 RU2646853 C1 RU 2646853C1 RU 2017107443 A RU2017107443 A RU 2017107443A RU 2017107443 A RU2017107443 A RU 2017107443A RU 2646853 C1 RU2646853 C1 RU 2646853C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compressor
- turbine
- air
- nuclear
- power
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21D—NUCLEAR POWER PLANT
- G21D5/00—Arrangements of reactor and engine in which reactor-produced heat is converted into mechanical energy
-
- 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
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики, в частности к атомной турбовоздушной установке с перебросом части циклового воздуха от компрессора к последним ступеням турбины.The invention relates to the field of energy, in particular to a nuclear turbo-air installation with the transfer of part of the cyclic air from the compressor to the last stages of the turbine.
Известна АЭС, содержащая реактор, испарительные каналы, сепаратор, циркуляционный насос, пароперегревательные каналы, паровую турбину, схему регенерации тепла, конденсатор, циркуляционный насос, конденсатный насос, деаэратор, питательный насос, градирню.Known nuclear power plants containing a reactor, evaporation channels, a separator, a circulation pump, superheater channels, a steam turbine, a heat recovery circuit, a condenser, a circulation pump, a condensate pump, a deaerator, a feed pump, a cooling tower.
Недостатком известной АЭС является низкий КПД не достигающей и 40% из-за большой потери теплоты парообразования в конденсаторе турбины, которая сбрасывает через градирню в атмосферу, причем АЭС работает с большим расходом электроэнергии на собственные нужды и хим. очищенной воды, при этом энергоблоки АЭС представляют из себя громоздкие сооружения с большим количеством элементов в их конструкции, что удорожает электростанцию, усложняет эксплуатацию, ремонт, снижает степень надежности, причем АЭС работает с большой нагрузкой на экологию за счет огромного количества тепла, сбрасываемого через градирню в атмосферу.A disadvantage of the known nuclear power plant is its low efficiency, which does not reach 40%, due to the large loss of heat of vaporization in the turbine condenser, which discharges through the cooling tower into the atmosphere, and the nuclear power plant operates with a high energy consumption for its own needs and chemical. purified water, while the nuclear power units are bulky structures with a large number of elements in their design, which increases the cost of the power plant, complicates operation, repairs, and reduces the degree of reliability, and the nuclear power plant operates with a high environmental load due to the huge amount of heat discharged through the cooling tower in atmosphere.
Известна атомная турбовоздушная установка (см. патент US 3936652А, 03.02.1976), содержащая вертикальную опору башенного типа с центральным каналом, а также горизонтальные проходы, каждый из которых содержит турбину и электрогенератор, причем рабочее тело для турбины - воздух нагревается теплоносителем-водой от атомного реактора, причем центральный канал вертикальной опоры башенного типа обеспечивает тягу и расход воздуха через турбину.Known nuclear turbo-air installation (see patent US 3936652A, 02/03/1976), containing a vertical tower-type support with a central channel, as well as horizontal passages, each of which contains a turbine and an electric generator, and the working fluid for the turbine - the air is heated by heat carrier-water from nuclear reactor, and the Central channel of the vertical tower-type supports provides traction and air flow through the turbine.
Недостатком известной электростанции является необходимость содержать достаточно высокую (не менее 100 м) опору башенного типа с центральным каналом, во-вторых, несмотря на столь высокую опору башенного типа с центральным каналом давление воздуха перед турбиной являет низким, что не позволяет турбине развивать большую мощность, в результате, единичные мощности таких электростанций недостаточно высоки, причем из-за небольших оборотов ротора турбины и электрогенератора установки такого рода являются громоздкими и с большими габаритами, что удорожает стоимость известных электростанций, при этом данная электростанция имеет достаточно высокий КПД и принимается в качестве прототипа.A disadvantage of the known power plant is the need to contain a sufficiently high (at least 100 m) tower support with a central channel, and secondly, despite such a high tower support with a central channel, the air pressure in front of the turbine is low, which does not allow the turbine to develop high power, as a result, the unit capacities of such power plants are not high enough, and due to the small revolutions of the turbine rotor and electric generator, plants of this kind are bulky and large in size, it increases the cost of the known plants, with this power has a fairly high efficiency and is taken as a prototype.
Задачей изобретения является повышение единичных мощностей и КПД, удешевление строительства, повышение надежности работы, исключение использования для собственных нужд электроэнергии и хим. очищенной воды, снижение нагрузки на экологию.The objective of the invention is to increase unit capacities and efficiency, cheaper construction, increased reliability, the exclusion of the use of electric power and chemical for their own needs. purified water, reducing the burden on the environment.
Указанная выше задача достигается путем ввода в тепловую схему ГТУ обводной магистрали переброса части циклового воздуха от компрессора к последним ступеням турбины.The above task is achieved by introducing into the thermal circuit of a gas turbine by-pass line transferring part of the cyclic air from the compressor to the last stages of the turbine.
Рабочий процесс ГТУ с перебросом части циклового воздуха от компрессора к последним ступеням турбины.The work process of a gas turbine with the transfer of part of the cyclic air from the compressor to the last stages of the turbine.
Цикловой воздух вскоре после начала процесса сжатия делится на части, одна из которых (большая) сжимается в компрессоре, а другая (меньшая) выводится из компрессора после третьей ступени и поступает через магистраль переброса от компрессора к последним ступеням турбины, причем резко уменьшается потребляемая мощность компрессора и увеличиваются его степень сжатия и КПД, при этом повышается мощность турбины, и, что важно, происходит разворот мощностей между компрессорам и турбиной, причем давление и перепад тепла увеличиваются не за счет сверхвысокой температуры перед турбиной, а за счет снижения потребляемой мощности компрессора и высокой степени сжатия при перебросе части циклового воздуха к последним ступеням турбины, усиленные по мощности, при этом проточная часть турбины увеличивается по длине, что способствует более полному срабатыванию потенциала тепла и увеличению мощности и КПД установки при сниженной нагрузке на экологию, причем турбина работает с умеренными параметрами по температуре на входе и сниженными на выходе, при этом стоимость турбины существенно снижается, так как ее проточная часть строится из обычной низколегированной стали.Cycle air shortly after the start of the compression process is divided into parts, one of which (large) is compressed in the compressor, and the other (smaller) is discharged from the compressor after the third stage and enters through the transfer line from the compressor to the last stages of the turbine, and the compressor power consumption is sharply reduced and its compression ratio and efficiency increase, while the turbine power increases, and, importantly, the power turns between the compressors and the turbine, and the pressure and heat difference do not increase due to high temperature in front of the turbine, and due to a decrease in compressor power consumption and a high degree of compression when transferring part of the cyclic air to the last stages of the turbine, they are reinforced in power, while the turbine flow part increases in length, which contributes to a more complete actuation of the heat potential and an increase in power and The efficiency of the installation with a reduced load on the environment, and the turbine works with moderate parameters for inlet temperature and reduced output, while the cost of the turbine is significantly lower shrinks, since its flow part is constructed of ordinary low alloy steel.
Внедрение в промышленность предлагаемой АЭС более удешевленной повышенной надежности, работающей без электроэнергии и хим. очищенной воды на собственные нужды, а также уменьшенной нагрузки на экологию, может вытеснить из эксплуатации дорогие АЭС с высокий нагрузкой на экологию.Introduction into the industry of the proposed NPP more cheapened increased reliability, working without electricity and chemicals. purified water for own needs, as well as a reduced environmental burden, can displace expensive nuclear power plants with a high environmental burden.
На фиг. 1 представлена тепловая схема атомной турбовоздушной установки с перебросом части циклового воздуха от компрессора к последним ступеням турбины, содержащая компрессор 1, магистраль переброса 2, реактор 3, турбину компрессора 4, силовую турбину 5, выхлопную трубу 6, электрогенератор 7.In FIG. 1 shows a thermal diagram of a nuclear turbo-air installation with the transfer of part of the cyclic air from the compressor to the last stages of the turbine, comprising a compressor 1, transfer line 2, reactor 3, compressor turbine 4, power turbine 5, exhaust pipe 6, generator 7.
Расчет эффективности прилагается.Performance calculation attached.
Источник информацииThe source of information
1. П.Н. Шляхин. Паровые и газовые турбины (раздел АЭС), «Энергия» Москва, 1974.1. P.N. Shlyakhin. Steam and gas turbines (NPP section), Energia Moscow, 1974.
Расчет эффективности АЭС с перебросом части циклового воздуха от компрессора к последним ступеням турбины для тепловых электростанций.Calculation of the efficiency of nuclear power plants with the transfer of part of the cyclic air from the compressor to the last stages of the turbine for thermal power plants.
Степень повышения давления в компрессоре 15; температура воздуха за компрессором 355°С; расход условного топлива в переводе на органическое кВт⋅час 223 г (5890 кДж⋅кВт час); КПД компрессора 85%; КПД турбины 90%; эффективный КПД 55%; средневзвешенная температура окружающего воздуха 15°С - все температуры в °С.The degree of pressure increase in the compressor 15; air temperature behind the compressor 355 ° С; equivalent fuel consumption in terms of organic kWh 223 g (5890 kJ kW kW); Compressor efficiency 85%; Turbine efficiency 90%; effective efficiency of 55%; weighted average ambient temperature 15 ° С - all temperatures in ° С.
Мощность реактораReactor power
300000 кВт*223 Г=66900000 Г=66900 кг*7000 ккл/кг(ут)=468300000 ккл/860=544,6 мВт300000 kW * 223 G = 66900000 G = 66900 kg * 7000 kl / kg (ut) = 468 300 000 kl / 860 = 544.6 mW
Мощность компрессораCompressor power
2550/3,6(15+355)708*370*085=222,6 мВт2550 / 3.6 (15 + 355) 708 * 370 * 085 = 222.6 mW
Мощность турбиныTurbine power
3400/3,6(900-250)944,6*650*0,9=552 мВг3400 / 3.6 (900-250) 944.6 * 650 * 0.9 = 552 mVg
Мощность на привод компрессора 252,0 мВгPower on compressor drive 252.0 mVg
Мощность силовой турбиныPower turbine power
552,0 мВт-252,0 мВт=300,мВт552.0 mW-252.0 mW = 300, mW
Эффективный КПДEffective efficiency
300,0 мВт/544,4 мВт=55%300.0 mW / 544.4 mW = 55%
Расход условного топлива на кВт/ часConditional fuel consumption per kWh
66900000 Г/300000 кВт=223 г.66900000 G / 300000 kW = 223 g.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017107443A RU2646853C1 (en) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | Nuclear turbo-air installation with return of cycle air part from compressor to the last stages of turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017107443A RU2646853C1 (en) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | Nuclear turbo-air installation with return of cycle air part from compressor to the last stages of turbine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2646853C1 true RU2646853C1 (en) | 2018-03-12 |
Family
ID=61627527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017107443A RU2646853C1 (en) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | Nuclear turbo-air installation with return of cycle air part from compressor to the last stages of turbine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2646853C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3936652A (en) * | 1974-03-18 | 1976-02-03 | Levine Steven K | Power system |
US5267434A (en) * | 1992-04-14 | 1993-12-07 | Siemens Power Corporation | Gas turbine topped steam plant |
RU2000105158A (en) * | 2000-03-02 | 2002-01-20 | Николай Павлович Иванников | STEAM-GAS-TURBINE INSTALLATION |
RU2002126530A (en) * | 2002-10-07 | 2004-05-10 | Николай Павлович Иванников | COMBINED HEAT POWER PLANT |
-
2017
- 2017-03-06 RU RU2017107443A patent/RU2646853C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3936652A (en) * | 1974-03-18 | 1976-02-03 | Levine Steven K | Power system |
US5267434A (en) * | 1992-04-14 | 1993-12-07 | Siemens Power Corporation | Gas turbine topped steam plant |
RU2000105158A (en) * | 2000-03-02 | 2002-01-20 | Николай Павлович Иванников | STEAM-GAS-TURBINE INSTALLATION |
RU2002126530A (en) * | 2002-10-07 | 2004-05-10 | Николай Павлович Иванников | COMBINED HEAT POWER PLANT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20110314818A1 (en) | Cascaded condenser for multi-unit geothermal orc | |
US9534509B2 (en) | Cogeneration device including hydrocondenser | |
AU2011201549B2 (en) | Steam turbine plant | |
JP2011106459A (en) | Combined cycle power plant with integrated organic rankine cycle device | |
JP4898854B2 (en) | Power plant | |
Habl et al. | Exergoeconomic comparison of wet and dry cooling technologies for the Rankine cycle of a solar thermal power plant | |
RU2722436C2 (en) | Cascade cycle and method of regenerating waste heat | |
RU2646853C1 (en) | Nuclear turbo-air installation with return of cycle air part from compressor to the last stages of turbine | |
JP4972708B2 (en) | Steam-utilizing plant, operation method of the plant, steam supply device, and steam supply method | |
RU2555917C2 (en) | Thermodynamic cycle of saturated steam for turbine and related unit | |
AU2015413548B2 (en) | A system for high efficiency energy conversion cycle by recycling latent heat of vaporization | |
Ibrahim et al. | Steam Power Plant Design Upgrading (Case Study: Khoms Steam Power Plant) | |
Rajesh et al. | Thermal efficiency of combined cycle power plant | |
Knox et al. | Megawatt-scale application of thermoelectric devices in thermal power plants | |
RU2328045C2 (en) | Method of operating atomic steam-turbine power generating system and equipment for implementing method | |
DE102012013128A1 (en) | Steam- or work process for generating electrical energy, involves heating fluid water vapor during increase in pressure in diffuser, and conveying water vapor along dew line to save compressor driving power represented in relaxation curve | |
RU2643510C1 (en) | Thermal system of gas-cooled reactor of nuclear power plant | |
CZ35330U1 (en) | Equipment for using waste heat from a compressor for producing electricity | |
Zaryankin et al. | Thermodynamical aspects of the passage to hybrid nuclear power plants | |
ZHANG et al. | The Influence of Different Arrangements of Steam Cooler on Steam Turbine Thermal Efficiency | |
BG113560A (en) | CRYOGENIC ELECTRICAL ENERGY STORAGE SYSTEM | |
RU140400U1 (en) | HEAT ELECTRIC STATION | |
RU2505682C1 (en) | Power plant | |
KR20140079744A (en) | Power generation system that combines a heat pump and heat engine | |
Shukla et al. | A heat recovery study: Application of intercooler as a feed-water heater of heat recovery steam generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200307 |