RU2745470C1 - Cogeneration combined cycle plant - Google Patents

Cogeneration combined cycle plant Download PDF

Info

Publication number
RU2745470C1
RU2745470C1 RU2020129209A RU2020129209A RU2745470C1 RU 2745470 C1 RU2745470 C1 RU 2745470C1 RU 2020129209 A RU2020129209 A RU 2020129209A RU 2020129209 A RU2020129209 A RU 2020129209A RU 2745470 C1 RU2745470 C1 RU 2745470C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
working fluid
heat exchanger
heat
steam
turbine
Prior art date
Application number
RU2020129209A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Борисович Перов
Олег Ошеревич Мильман
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ТЕРМОКОН"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ТЕРМОКОН" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ТЕРМОКОН"
Priority to RU2020129209A priority Critical patent/RU2745470C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2745470C1 publication Critical patent/RU2745470C1/en

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
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
    • 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)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: cogeneration combined cycle plants.SUBSTANCE: cogeneration combined cycle plant, which is characterized by the fact that it includes: a compressor for compressing atmospheric air; a combustion chamber in which the fuel is burned in compressed air from the compressor; a gas turbine, in which the hot gases coming from the combustion chamber expand to generate mechanical power, which is spent on compressing air in the compressor and driving equipment that consumes mechanical power; a utilizer for heating the working fluid of the organic Rankine cycle due to the heat of the gases leaving the gas turbine; the main exhaust pipe through which the gases cooled in the heat recovery unit are released into the atmosphere; a reserve exhaust pipe for exhausting gases from the gas turbine into the atmosphere into the bypass of the heat exchanger; gas valves regulating the direction of gases into the heat exchanger and the back-up exhaust pipe; condensate pump of the working medium of the organic Rankine cycle, pumping the liquid working medium from the condensate collector of the condenser to the suction of the feed pump; a feed pump for the working medium of the organic Rankine cycle, pumping the liquid working medium through a series-installed heat exchanger-cooler and a heat exchanger-recuperator into a utilizer; a working fluid turbine that drives equipment that consumes mechanical power due to the mechanical power generated during the expansion of the working fluid heated in the heat exchanger, which has an intermediate extraction of the working fluid steam from the flow path, which is fed to the heat-consuming device and to the air heater at the compressor inlet; a bypass line with an upstream pressure regulator installed on it, through which steam of the working fluid is bypassed into the bypass of the working fluid turbine when regulating the turbine rotor speed; a heat exchanger-recuperator, in which the liquid working fluid, pumped by the feed pump, is heated by the steam of the working fluid from the exhaust of the working fluid turbine, the steam of the working fluid coming through the bypass line, as well as steam from the heat-consuming device and steam from the air heater; a condenser, which is a heat exchanger, in which the vapor of the working fluid after the heat exchanger-recuperator is cooled and condensed when cooled by the heat carrier supplied from the external environment; a line for removing non-condensed steam from a heat-consuming device and an air heater with an upstream pressure regulator installed on it, connected from the side of the steam outlet to the steam line in front of the heat exchanger-recuperator; a line for draining the condensate of the working fluid from the heat-consuming device and the air heater with an upstream pressure regulator installed on it, connected to the inlet of the heat exchanger-cooler; heat exchanger-cooler, through which the liquid working fluid from the condensate drain line of the working fluid from the heat-consuming device and the air heater is supplied to the suction of the feed pump.EFFECT: reduced size and cost of equipment, increased efficiency of fuel use in the production of thermal and mechanical energy, as well as increased reliability.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию, применяемому в блочно-модульных электростанциях по технологии органического цикла Ренкина, газотурбинных и парогазовых установках, газоперекачивающих агрегатах на магистральных газопроводах, установках по сжижению природного газа и других установках с приводом от тепловых двигателей. Теплофикационная парогазовая установка предназначена для сжигания топлива с выработкой тепловой энергии для собственных нужд и сторонних потребителей, а также для выработки механической мощности, которая может использоваться для привода технологического оборудования и электрогенераторов.The invention relates to equipment used in modular power plants using the organic Rankine cycle technology, gas turbine and combined cycle plants, gas pumping units on main gas pipelines, natural gas liquefaction plants and other installations driven by heat engines. The combined heat and power plant is designed to burn fuel with the generation of thermal energy for own needs and third-party consumers, as well as for the generation of mechanical power, which can be used to drive technological equipment and electric generators.

Из существующего уровня техники известна тепловая электростанция, содержащая газотурбинную установку (ГТУ), соединенную с электрогенератором, котел-утилизатор (КУ), подключенный к выходу газовой турбины газотурбинной установки и паровую турбину, подключенную входом к выходу пара котла-утилизатора и выходом отработавшего пара к конденсатору, который выходом подключен к конденсационному насосу для подачи конденсата в котел-утилизатор (см. книгу Цанев С.В. и др., Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций, М., МЭИ, 2002, с. 272).From the existing prior art, a thermal power plant is known containing a gas turbine unit (GTU) connected to an electric generator, a waste heat boiler (HU) connected to the outlet of the gas turbine of the gas turbine unit and a steam turbine connected by the inlet to the steam outlet of the waste heat boiler and the exhaust steam outlet to the condenser, which is connected by the output to the condensation pump for supplying condensate to the waste heat boiler (see the book Tsanev S.V. et al., Gas turbine and steam-gas installations of thermal power plants, M., MPEI, 2002, p. 272).

Применение указанной выше классической схемы парогазовой установки, использующей в паровом цикле воду, требует размещения оборудования в отапливаемых зданиях, имеющих резервные источники тепла. Для объектов, расположенных в зонах холодного климата, это значительно повышает капитальные и эксплуатационные затраты.The use of the above-mentioned classical scheme of a combined cycle plant using water in the steam cycle requires the placement of equipment in heated buildings with backup heat sources. For facilities located in cold climate zones, this significantly increases capital and operating costs.

Из опыта эксплуатации газотурбинных агрегатов, используемых в парогазовых установках, известно, что при температурах атмосферного воздуха в диапазоне -5…+5°С создаются условия для обледенения входной части воздушного тракта компрессора, также известно, что недостаточная защита воздушных фильтров от осадков приводит к снижению ресурса фильтрующих элементов и росту аэродинамического сопротивления воздухоочистительных устройств, что в свою очередь приводит к снижению КПД парогазовых установок и перерасходу топлива.From the experience of operating gas turbine units used in combined cycle plants, it is known that at ambient temperatures in the range of -5 ... + 5 ° C conditions are created for icing the inlet part of the compressor air duct, it is also known that insufficient protection of air filters from precipitation leads to a decrease in resource of filter elements and an increase in the aerodynamic resistance of air cleaning devices, which in turn leads to a decrease in the efficiency of combined cycle plants and excessive fuel consumption.

Для предотвращения обледенения проточной части применяют системы подогрева воздуха на входе в установку за счет подмешивания горячего воздуха, отбираемого за ступенями компрессора. Указанное техническое решение снижает КПД парогазовой установки в период работы антиобледенительной системы и не обеспечивает защиту от сильных (залповых) снегопадов.To prevent icing of the flow path, air heating systems are used at the inlet to the unit by mixing in hot air taken off the compressor stages. This technical solution reduces the efficiency of the combined cycle plant during the operation of the anti-icing system and does not provide protection against heavy (salvo) snowfalls.

Использование для антиобледенительной системы тепловой энергии отработавшего водяного пара из парогазовой установки требует применения промежуточных теплоносителей, не замерзающих при низких температурах воздуха. Примером такого решения, известного из существующего уровня техники, является подогреватель-каплеуловитель, характеризующийся тем, что он включает: обогреваемый жидким теплоносителем парогенератор, представляющий собой кожухотрубчатый теплообменник с кипением органического рабочего тела внутри корпуса на поверхности теплообменных труб, по которым циркулирует горячий жидкий теплоноситель, проток которого регулируется клапаном теплоносителя, приваренным к вваренному в крышку входной камеры жидкого теплоносителя патрубку входа теплоносителя в парогенератор с одной стороны и к подающему трубопроводу теплоносителя с другой стороны; запорный клапан теплоносителя, приваренный к обратному трубопроводу теплоносителя с одной стороны и к вваренному в крышку выходной камеры жидкого теплоносителя патрубку выхода теплоносителя из парогенератора с другой стороны; приваренный к верхней части парогенератора патрубок отвода пара органического рабочего тела, к которому приварен запорный паровой клапан; приваренный к запорному паровому клапану паропровод, по которому пар органического рабочего тела поднимается к раздающему паровому коллектору, в который вварен второй конец указанного паропровода; раздающий паровой коллектор, в который вварены патрубки ввода пара в верхние коллекторы теплообменников; теплообменники подогрева воздуха, каждый из которых состоит из вертикального пучка оребренных труб, вваренных в верхний коллектор, в который подводится пар органического рабочего тела, с одной стороны и в нижний коллектор, в который стекает жидкое органическое рабочее тело, с другой стороны; опорные рамы, вставленные в проем канала подвода воздуха, в которых закреплены теплообменники подогрева воздуха и установленные после указанных теплообменников по ходу воздуха жалюзийные каплеуловители с вертикальным расположением жалюзи; патрубки отвода жидкого органического рабочего тела, вваренные в нижние коллекторы теплообменников с одной стороны, и в сборный коллектор жидкого органического рабочего тела с другой стороны; трубопровод жидкого органического рабочего тела, приваренный к сборному коллектору жидкого органического рабочего тела, с одной стороны и к запорному клапану жидкого органического рабочего тела с другой стороны; приваренный к запорному клапану жидкого органического рабочего тела патрубок ввода жидкого органического рабочего тела, который с другой стороны вварен в корпус парогенератора (RU 195474 U1 опубликовано 29.01.2020 г.).The use of the thermal energy of the spent water vapor from the steam-gas plant for the deicing system requires the use of intermediate heat carriers that do not freeze at low air temperatures. An example of such a solution, known from the prior art, is a heater-droplet separator, characterized in that it includes: a steam generator heated by a liquid heat carrier, which is a shell-and-tube heat exchanger with boiling of an organic working fluid inside a housing on the surface of heat exchange tubes through which a hot liquid heat carrier circulates, the flow of which is regulated by a coolant valve welded to the coolant inlet pipe to the steam generator welded into the cover of the inlet chamber of the coolant and to the coolant supply pipe on the other side; a coolant shut-off valve welded to the coolant return pipe on one side and to the coolant outlet pipe from the steam generator welded into the cover of the coolant outlet chamber on the other side; a branch pipe for removing steam from an organic working fluid welded to the upper part of the steam generator, to which a shut-off steam valve is welded; a steam line welded to the shut-off steam valve, through which the steam of the organic working fluid rises to the distributing steam manifold, into which the second end of the specified steam line is welded; distributing steam header, into which the steam inlet pipes are welded into the upper headers of the heat exchangers; heat exchangers for heating the air, each of which consists of a vertical bundle of finned tubes welded into the upper collector, into which the steam of the organic working fluid is supplied, on the one hand, and into the lower collector, into which the liquid organic working fluid flows, on the other side; support frames inserted into the aperture of the air supply channel, in which heat exchangers for heating the air are fixed and louvered droplet separators with vertical louvers installed downstream of the said heat exchangers; branch pipes for removing the liquid organic working fluid welded into the lower collectors of the heat exchangers on the one hand, and into the collecting collector of the liquid organic working fluid on the other side; a pipeline of the liquid organic working fluid welded to the collection header of the liquid organic working fluid, on the one hand, and to the shut-off valve of the liquid organic working fluid, on the other side; a branch pipe for the inlet of a liquid organic working medium welded to the shut-off valve of the liquid organic working medium, which, on the other hand, is welded into the body of the steam generator (RU 195474 U1 published on January 29, 2020).

Недостатком указанного решения является наличие промежуточного теплообменника в виде парогенератора, что ограничивает температурный напор подогревателя воздуха и требует увеличения площади теплообмена указанного теплообменника. Рост площади теплообмена, в свою очередь, приводит к росту аэродинамического сопротивления на входе компрессора и, как следствие, к снижению мощности и КПД газотурбинного агрегата.The disadvantage of this solution is the presence of an intermediate heat exchanger in the form of a steam generator, which limits the temperature head of the air heater and requires an increase in the heat exchange area of the specified heat exchanger. An increase in the heat exchange area, in turn, leads to an increase in aerodynamic resistance at the compressor inlet and, as a consequence, to a decrease in the power and efficiency of the gas turbine unit.

Задачей, для решения которой предназначено заявляемое изобретение является создание надежной, эффективной и компактной парогазовой установки, позволяющей вырабатывать тепловую и механическую мощность за счет сжигания топлива.The task for the solution of which the claimed invention is intended is to create a reliable, efficient and compact steam-gas plant that allows you to generate thermal and mechanical power by burning fuel.

Данная, задача решается за счет того, что теплофикационная парогазовая установка включает: компрессор для сжатия атмосферного воздуха; камеру сгорания, в которой осуществляется процесс горения топлива в среде сжатого воздуха, поступающего из компрессора; газовую турбину, в которой горячие газы, поступающие из камеры сгорания, расширяются, вырабатывая механическую мощность, которая расходуется на сжатие воздуха в компрессоре и привод оборудования, потребляющего механическую мощность; утилизатор для нагрева рабочего тела органического цикла Ренкина за счет тепла газов, выходящих из газовой турбины; основную выхлопную трубу, через которую газы, охлажденные в утилизаторе, выпускаются в атмосферу; резервную выхлопную трубу, для выпуска в атмосферу газов из газовой турбины в обвод утилизатора; газовые клапаны, регулирующие направление газов в утилизатор и резервную выхлопную трубу; конденсатный насос рабочего тела органического цикла Ренкина, нагнетающий жидкое рабочее тело из конденсатного коллектора конденсатора на всас питательного насоса; питательный насос рабочего тела органического цикла Ренкина, нагнетающий жидкое рабочее тело через последовательно установленные теплообменник-охладитель и теплообменник-рекуператор в утилизатор; турбину рабочего тела, осуществляющую привод оборудования, потребляющего механическую мощность, за счет механической мощности, вырабатываемой при расширении нагретого в утилизаторе рабочего тела, имеющую промежуточный отбор пара рабочего тела из проточной части, который подают в теплопотребляющее устройство и в подогреватель воздуха на входе в компрессор; байпасную линию с установленным на ней регулятором давления «до себя», по которой пар рабочего тела перепускается в обвод турбины рабочего тела при регулировании частоты вращения ротора турбины; теплообменник-рекуператор, в котором жидкое рабочее тело, нагнетаемое питательным насосом нагревается паром рабочего тела с выхлопа турбины рабочего тела, паром рабочего тела, поступающим по байпасной линии, а также паром из теплопотребляющего устройства и паром из подогревателя воздуха; конденсатор, представляющий из себя теплообменный аппарат, в котором пар рабочего тела после теплообменника-рекуператора охлаждается и конденсируется, при охлаждении теплоносителем, подаваемым из внешней среды; линию отвода несконденсированного пара из теплопотребляющего устройства и подогревателя воздуха с установленным на ней регулятором давления «до себя», подключенную со стороны выхода пара к паровой линии перед теплообменником-рекуператором; линию отвода конденсата рабочего тела из теплопотребляющего устройства и подогревателя воздуха с установленным на ней регулятором давления «до себя», подключенную к входу в теплообменник-охладитель; теплообменник-охладитель, через который жидкое рабочее тело из линии отвода конденсата рабочего тела из теплопотребляющего устройства и подогревателя воздуха подается на всас питательного насоса.This problem is solved due to the fact that the combined heat and power plant includes: a compressor for compressing atmospheric air; a combustion chamber in which the fuel is burned in compressed air from the compressor; a gas turbine, in which the hot gases coming from the combustion chamber expand to generate mechanical power, which is spent on compressing air in the compressor and driving equipment that consumes mechanical power; a waste heat exchanger for heating the working fluid of the organic Rankine cycle due to the heat of the gases leaving the gas turbine; the main exhaust pipe through which the gases cooled in the heat recovery unit are released into the atmosphere; a reserve exhaust pipe for exhausting gases from the gas turbine into the atmosphere into the bypass of the heat exchanger; gas valves regulating the direction of gases into the heat exchanger and the back-up exhaust pipe; condensate pump of the working medium of the organic Rankine cycle, pumping the liquid working medium from the condensate collector of the condenser to the suction of the feed pump; a feed pump for the working medium of the organic Rankine cycle, pumping the liquid working medium through a series-installed heat exchanger-cooler and a heat exchanger-recuperator into a utilizer; a working fluid turbine that drives equipment that consumes mechanical power due to the mechanical power generated during the expansion of the working fluid heated in the heat exchanger, which has an intermediate extraction of the working fluid vapor from the flow path, which is fed to the heat-consuming device and to the air heater at the compressor inlet; a bypass line with an upstream pressure regulator installed on it, through which the steam of the working fluid is bypassed into the bypass of the working fluid turbine when adjusting the turbine rotor speed; a heat exchanger-recuperator, in which the liquid working fluid pumped by the feed pump is heated by the steam of the working fluid from the exhaust of the turbine of the working fluid, the steam of the working fluid coming through the bypass line, as well as steam from the heat-consuming device and steam from the air heater; a condenser, which is a heat exchanger, in which the vapor of the working fluid after the heat exchanger-recuperator is cooled and condensed when cooled by the heat carrier supplied from the external environment; a line for removing non-condensed steam from a heat-consuming device and an air heater with a pressure regulator installed on it "upstream", connected from the side of the steam outlet to the steam line in front of the heat exchanger-recuperator; a line for draining the condensate of the working fluid from the heat-consuming device and the air heater with a pressure regulator "upstream" installed on it, connected to the input to the heat exchanger-cooler; heat exchanger-cooler, through which the liquid working fluid from the condensate drain line of the working fluid from the heat-consuming device and the air heater is supplied to the suction of the feed pump.

Техническими результатами, обеспечиваемыми приведенной совокупностью признаков являются: снижение габаритов и стоимости оборудования, повышение коэффициента полезного использования топлива при производстве тепловой и механической энергии, а также повышение надежности теплофикационной парогазовой установки.The technical results provided by the above set of features are: reducing the size and cost of equipment, increasing the efficiency of fuel in the production of thermal and mechanical energy, as well as increasing the reliability of the combined heat and power plant.

Сущность изобретения поясняется чертежом (Фигура 1), на котором изображена теплофикационная парогазовая установка со следующими позициями:The essence of the invention is illustrated by a drawing (Figure 1), which shows a cogeneration combined cycle plant with the following positions:

Компрессор 1;Compressor 1;

Камера сгорания 2;Combustion chamber 2;

Газовая турбина 3;Gas turbine 3;

Оборудование, потребляющее механическую мощность 4;Equipment consuming mechanical power 4;

Утилизатор 5;Utilizer 5;

Основная выхлопная труба 6;Main exhaust pipe 6;

Резервная выхлопная труба 7;Reserve exhaust pipe 7;

Газовые клапаны 8, 9;Gas valves 8, 9;

Питательный насос 10;Feed pump 10;

Конденсатный насос 11;Condensate pump 11;

Конденсатор 12;Condenser 12;

Теплообменник-охладитель 13;Heat exchanger-cooler 13;

Теплообменник-рекуператор 14;Heat exchanger-recuperator 14;

Теплопотребляющее устройство 15;Heat consuming device 15;

Подогреватель воздуха 16;Air heater 16;

Турбина рабочего тела 17;Working fluid turbine 17;

Байпасная линия 18;Bypass line 18;

Оборудование, потребляющее механическую мощность 19;Equipment consuming mechanical power 19;

Линия отвода несконденсированного пара 20;Uncondensed steam outlet line 20;

Линия отвода конденсата 21.Condensate drain line 21.

Теплофикационная парогазовая установка работает следующим образом.Cogeneration combined cycle plant operates as follows.

Компрессор 1 сжимает атмосферный воздух, который далее поступает в камеру сгорания 2 (КС), в которой осуществляется процесс горения топлива. Горячие газы после КС поступают в газовую турбину 3 (ГТ), в которой расширяются, вырабатывая механическую мощность, которая расходуется на сжатие воздуха в компрессоре 1 и привод оборудования 4, потребляющего механическую мощность (компрессоры, насосы, электрогенераторы и прочее технологическое оборудование). После ГТ газы поступают в утилизатор 5, где отдают свое тепло рабочему телу (РТ) органического цикла Ренкина (ОЦР), и далее в основную выхлопную трубу 6, через которую выпускаются в атмосферу. Установка может работать без выработки механической мощности в ОЦР. В этом случае горячие газы частично или полностью могут быть направлены в резервную выхлопную трубу 7. Регулирование направления потоков уходящих газов осуществляется газовыми клапанами 8, 9. РТ ОЦР прокачивается по контуру питательным насосом 10, на вход которого РТ подается конденсатным насосом 11, откачивающим РТ из конденсатосборника конденсатора 12. С выхода питательного насоса 10 РТ прокачивается через последовательно установленные теплообменник-охладитель 13, теплообменник-рекуператор 14 и подается в утилизатор 5. В указанных теплообменниках РТ последовательно нагревается конденсатом РТ из теплопотребляющего устройства 15 и подогревателя воздуха 16, паром рабочего тела с выхлопа турбины рабочего тела 17 и паром рабочего тела, поступающим по байпасной линии 18, а также несконденсировавшимся паром из теплопотребляющего устройства 15 и подогревателя воздуха 16, с финальным нагревом выхлопными газами ГТ 3. Нагретое РТ расширяется в турбине рабочего тела 17, осуществляющей привод оборудования 19. Из проточной части турбины 17 часть пара РТ направляется в теплопотребляющее устройство 15, в котором тепло конденсации пара РТ используется на отопительные и технологические нужды и в подогреватель воздуха на входе в компрессор 16, в котором тепло конденсации РТ используется для антиобледенительного нагрева атмосферного воздуха, поступающего в компрессор 1. Регулирование частоты вращения ротора турбины 17 осуществляется перепуском части расхода РТ через байпасную линию 18 с установленным на ней регулятором давления «до себя». Пар с выхлопа турбины 17, пар из байпасной линии 18, а также пар из теплопотребляющего устройства 15 и подогревателя воздуха 16 обогревают теплообменник-рекуператор 14. Охлажденный в теплообменнике-рекуператоре 14 пар РТ поступает в конденсатор 12 где охлаждается и конденсируется, отдавая тепло теплоносителю, поступающему из внешней среды. Несконденсированный пар с выхода теплопотребляющего устройства 15 и подогревателя воздуха 16 по линии отвода несконденсированного пара 20 с установленным на ней регулятором давления «до себя» подается в паровую линию до теплообменника-рекуператора 14. Конденсат рабочего тела из теплопотребляющего устройства 14 и подогревателя воздуха 15 по линии отвода конденсата 21 с установленным на ней регулятором давления «до себя» подается через теплообменник-охладитель 13 на всас питательного насоса 10. Регуляторы давления «до себя» на указанных линиях обеспечивают поддержание заданного по условиям теплоснабжения потребителей уровня давления и температуры конденсации РТ в теплопотребляющем устройстве 15 и подогревателе воздуха 16. Применение теплообменника-охладителя 13 обеспечивает переохлаждение конденсата РТ и, как следствие, поддержание кавитационного запаса питательного насоса 10. Подача пара РТ на турбину 17 может быть перекрыта с сохранением циркуляции РТ через теплопотребляющее устройство 15 и подогреватель воздуха 16.Compressor 1 compresses atmospheric air, which then enters the combustion chamber 2 (CC), in which the fuel combustion process is carried out. Hot gases after the combustion chamber enter the gas turbine 3 (GT), in which they expand, generating mechanical power, which is spent on compressing air in compressor 1 and driving equipment 4 that consumes mechanical power (compressors, pumps, electric generators and other technological equipment). After the GT, the gases enter the utilizer 5, where they give their heat to the working fluid (RT) of the organic Rankine cycle (ORC), and then to the main exhaust pipe 6, through which they are released into the atmosphere. The installation can operate without generating mechanical power in the ORC. In this case, hot gases can be partially or completely directed into the backup exhaust pipe 7. The direction of the flue gas flows is controlled by gas valves 8, 9. The RT ORC is pumped through the circuit by a feed pump 10, to the input of which RT is supplied by a condensate pump 11, which pumps RT from condensate collector of the condenser 12. From the outlet of the feed pump 10, the RT is pumped through the series-installed heat exchanger-cooler 13, the heat exchanger-recuperator 14 and fed to the heat exchanger 5. In these heat exchangers, the RT is sequentially heated by the condensate RT from the heat-consuming device 15 and the air heater 16, by the steam of the working fluid with the exhaust of the turbine of the working fluid 17 and the steam of the working fluid coming through the bypass line 18, as well as non-condensed steam from the heat-consuming device 15 and the air heater 16, with final heating by the exhaust gases of the GT 3. The heated RT expands in the turbine of the working fluid 17, which drives the Processing 19. From the flow path of the turbine 17, part of the steam RT is directed to the heat-consuming device 15, in which the heat of condensation of the steam RT is used for heating and technological needs, and to the air heater at the inlet to the compressor 16, in which the heat of condensation RT is used for deicing heating of atmospheric air entering the compressor 1. Regulation of the rotor speed of the turbine 17 is carried out by bypassing part of the flow rate RT through the bypass line 18 with a pressure regulator installed on it "upstream". The steam from the exhaust of the turbine 17, the steam from the bypass line 18, as well as the steam from the heat-consuming device 15 and the air heater 16 heat the heat exchanger-recuperator 14. Cooled in the heat exchanger-recuperator 14, the steam RT enters the condenser 12 where it is cooled and condensed, giving heat to the coolant, coming from the external environment. Uncondensed steam from the outlet of the heat-consuming device 15 and the air heater 16 through the non-condensed steam outlet line 20 with a pressure regulator installed on it is fed into the steam line up to the heat exchanger-recuperator 14. Condensate of the working fluid from the heat consuming device 14 and the air heater 15 along the line condensate drain 21 with a pressure regulator installed on it "to itself" is fed through the heat exchanger-cooler 13 to the suction of the feed pump 10. Pressure regulators "to itself" on these lines ensure the maintenance of the pressure level and condensation temperature RT in the heat-consuming device set according to the conditions of heat supply to consumers 15 and air heater 16. The use of heat exchanger-cooler 13 provides overcooling of the condensate RT and, as a consequence, maintaining the cavitation reserve of the feed pump 10. The supply of steam RT to the turbine 17 can be shut off while maintaining the circulation of RT through the heat-consuming device 15 and air heater 16.

Claims (1)

Теплофикационная парогазовая установка, которая характеризуется тем, что она включает: компрессор для сжатия атмосферного воздуха; камеру сгорания, в которой осуществляется процесс горения топлива в среде сжатого воздуха, поступающего из компрессора; газовую турбину, в которой горячие газы, поступающие из камеры сгорания, расширяются, вырабатывая механическую мощность, которая расходуется на сжатие воздуха в компрессоре и привод оборудования, потребляющего механическую мощность; утилизатор для нагрева рабочего тела органического цикла Ренкина за счет тепла газов, выходящих из газовой турбины; основную выхлопную трубу, через которую газы, охлажденные в утилизаторе, выпускаются в атмосферу; резервную выхлопную трубу для выпуска в атмосферу газов из газовой турбины в обвод утилизатора; газовые клапаны, регулирующие направление газов в утилизатор и резервную выхлопную трубу; конденсатный насос рабочего тела органического цикла Ренкина, нагнетающий жидкое рабочее тело из конденсатного коллектора конденсатора на всас питательного насоса; питательный насос рабочего тела органического цикла Ренкина, нагнетающий жидкое рабочее тело через последовательно установленные теплообменник-охладитель и теплообменник-рекуператор в утилизатор; турбину рабочего тела, осуществляющую привод оборудования, потребляющего механическую мощность, за счет механической мощности, вырабатываемой при расширении нагретого в утилизаторе рабочего тела, имеющую промежуточный отбор пара рабочего тела из проточной части, который подают в теплопотребляющее устройство и в подогреватель воздуха на входе в компрессор; байпасную линию с установленным на ней регулятором давления «до себя», по которой пар рабочего тела перепускается в обвод турбины рабочего тела при регулировании частоты вращения ротора турбины; теплообменник-рекуператор, в котором жидкое рабочее тело, нагнетаемое питательным насосом, нагревается паром рабочего тела с выхлопа турбины рабочего тела, паром рабочего тела, поступающим по байпасной линии, а также паром из теплопотребляющего устройства и паром из подогревателя воздуха; конденсатор, представляющий из себя теплообменный аппарат, в котором пар рабочего тела после теплообменника-рекуператора охлаждается и конденсируется при охлаждении теплоносителем, подаваемым из внешней среды; линию отвода несконденсированного пара из теплопотребляющего устройства и подогревателя воздуха с установленным на ней регулятором давления «до себя», подключенную со стороны выхода пара к паровой линии перед теплообменником-рекуператором; линию отвода конденсата рабочего тела из теплопотребляющего устройства и подогревателя воздуха с установленным на ней регулятором давления «до себя», подключенную к входу в теплообменник-охладитель; теплообменник-охладитель, через который жидкое рабочее тело из линии отвода конденсата рабочего тела из теплопотребляющего устройства и подогревателя воздуха подается на всас питательного насоса. Cogeneration combined cycle plant, which is characterized by the fact that it includes: a compressor for compressing atmospheric air; a combustion chamber in which the fuel is burned in compressed air from the compressor; a gas turbine, in which the hot gases coming from the combustion chamber expand to generate mechanical power, which is spent on compressing air in the compressor and driving equipment that consumes mechanical power; a waste heat exchanger for heating the working fluid of the organic Rankine cycle due to the heat of the gases leaving the gas turbine; the main exhaust pipe through which the gases cooled in the heat recovery unit are released into the atmosphere; a reserve exhaust pipe for exhausting gases from the gas turbine into the atmosphere into the bypass of the heat exchanger; gas valves regulating the direction of gases into the heat exchanger and the back-up exhaust pipe; condensate pump of the working medium of the organic Rankine cycle, pumping the liquid working medium from the condensate collector of the condenser to the suction of the feed pump; a feed pump for the working medium of the organic Rankine cycle, pumping the liquid working medium through a series-installed heat exchanger-cooler and a heat exchanger-recuperator into a utilizer; a working fluid turbine that drives equipment that consumes mechanical power due to the mechanical power generated during the expansion of the working fluid heated in the heat exchanger, which has an intermediate extraction of the working fluid vapor from the flow path, which is fed to the heat-consuming device and to the air heater at the compressor inlet; a bypass line with an upstream pressure regulator installed on it, through which the steam of the working fluid is bypassed into the bypass of the working fluid turbine when adjusting the turbine rotor speed; a heat exchanger-recuperator, in which the liquid working fluid, pumped by the feed pump, is heated by the steam of the working fluid from the exhaust of the turbine of the working fluid, the steam of the working fluid coming through the bypass line, as well as steam from the heat-consuming device and steam from the air heater; a condenser, which is a heat exchanger, in which the vapor of the working fluid after the heat exchanger-recuperator is cooled and condensed when cooled by the heat carrier supplied from the external environment; a line for removing non-condensed steam from a heat-consuming device and an air heater with a pressure regulator installed on it "upstream", connected from the side of the steam outlet to the steam line in front of the heat exchanger-recuperator; a line for draining the condensate of the working fluid from the heat-consuming device and the air heater with a pressure regulator “upstream” installed on it, connected to the inlet to the heat exchanger-cooler; heat exchanger-cooler, through which the liquid working fluid from the condensate drain line of the working fluid from the heat-consuming device and the air heater is supplied to the suction of the feed pump.
RU2020129209A 2020-09-03 2020-09-03 Cogeneration combined cycle plant RU2745470C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129209A RU2745470C1 (en) 2020-09-03 2020-09-03 Cogeneration combined cycle plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129209A RU2745470C1 (en) 2020-09-03 2020-09-03 Cogeneration combined cycle plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2745470C1 true RU2745470C1 (en) 2021-03-25

Family

ID=75159190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020129209A RU2745470C1 (en) 2020-09-03 2020-09-03 Cogeneration combined cycle plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2745470C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1148511A (en) * 1965-06-23 1969-04-16 Asea Ab Improved propulsion machinery for a submarine
US7178339B2 (en) * 2004-04-07 2007-02-20 Lockheed Martin Corporation Closed-loop cooling system for a hydrogen/oxygen based combustor
RU133204U1 (en) * 2013-05-13 2013-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") COMBINED GAS TURBINE INSTALLATION OF GAS DISTRIBUTION SYSTEM
RU2573540C1 (en) * 2014-07-02 2016-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" Steam power plant for underwater technical facility
RU2613756C1 (en) * 2015-11-13 2017-03-21 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" Ship gas turbine plant with exhaust gases heat utilization
RU2706525C1 (en) * 2019-06-13 2019-11-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Heat-power steam-gas unit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1148511A (en) * 1965-06-23 1969-04-16 Asea Ab Improved propulsion machinery for a submarine
US7178339B2 (en) * 2004-04-07 2007-02-20 Lockheed Martin Corporation Closed-loop cooling system for a hydrogen/oxygen based combustor
RU133204U1 (en) * 2013-05-13 2013-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") COMBINED GAS TURBINE INSTALLATION OF GAS DISTRIBUTION SYSTEM
RU2573540C1 (en) * 2014-07-02 2016-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" Steam power plant for underwater technical facility
RU2613756C1 (en) * 2015-11-13 2017-03-21 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" Ship gas turbine plant with exhaust gases heat utilization
RU2706525C1 (en) * 2019-06-13 2019-11-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Heat-power steam-gas unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2532635C2 (en) Electric energy accumulation by thermal accumulator and reverse electric energy production by thermodynamic cyclic process
RU2416729C2 (en) Compressor off gas recovery device
RU2643281C2 (en) Installation with turboexpander and drive turbomachine
US6332321B1 (en) Apparatus for augmenting power produced from gas turbines
EP2626535A2 (en) System and method for gas turbine inlet air heating
SI24856A (en) A method and a device for the use of low-temperature sources of cogeneration systems with high-temperature heat pump with a water/water concept
BR102014023072A2 (en) vacuum condensing system using evaporative condenser and air removal system coupled to thermoelectric condensing turbines
JP3961653B2 (en) Power plant
RU2745470C1 (en) Cogeneration combined cycle plant
JP2593197B2 (en) Thermal energy recovery method and thermal energy recovery device
Mishra et al. A review of literature on air cooled steam condenser (a heat exchanger used in steam power plant)
JP2011149434A (en) Gas turbine combined power generation system
JP5511429B2 (en) Heat utilization system
RU2745182C1 (en) Liquefied natural gas combined cycle plant
RU2605878C1 (en) Turbo-expansion system of heat utilization of circulating water on condensation units of steam turbines of thermal power station
RU2266414C2 (en) Method of recovery of heat of exhaust gases of gas-turbine engine and heat power-generating plant for implementing the method
RU2328045C2 (en) Method of operating atomic steam-turbine power generating system and equipment for implementing method
RU2099653C1 (en) Efficient thermal power station and method of its operation
RU2745468C1 (en) Combined-cycle plant with air condenser
RU122124U1 (en) HEAT ELECTRIC STATION WITH HEAT PUMP INSTALLATION
RU2795803C1 (en) Compressor station of the main gas pipeline with a gas turbo expander unit
RU2807373C1 (en) Method of operation of regenerative gas turbine expander power unit of combined heat and power plant and device for its implementation
RU207509U1 (en) Utilization plant for heating air in the cycle of a gas turbine engine
SU826050A1 (en) Steam gas plant
RU2544825C2 (en) Gas heat pump plant