EA001062B1 - Method for converting energy of pressurized gas into useful energy and gas turbine (steam gas) installation therefor - Google Patents
Method for converting energy of pressurized gas into useful energy and gas turbine (steam gas) installation therefor Download PDFInfo
- Publication number
- EA001062B1 EA001062B1 EA199800440A EA199800440A EA001062B1 EA 001062 B1 EA001062 B1 EA 001062B1 EA 199800440 A EA199800440 A EA 199800440A EA 199800440 A EA199800440 A EA 199800440A EA 001062 B1 EA001062 B1 EA 001062B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- gas
- turbine
- gas turbine
- steam
- outlet
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 176
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 102
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 87
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 51
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 4
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract 4
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 abstract 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000001698 pyrogenic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 241001572175 Gaza Species 0.000 description 1
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;molecular oxygen Chemical compound O=O.O=C=O UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000005654 stationary process Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике, более точно, касается способа преобразования энергии сжатого газа в полезную работу и газотурбинной (парогазовой) установки для применения этого способа. Изобретение с успехом может быть использовано в силовых энергетических установках с целью получения электрической, механической и тепловой энергии.The invention relates to energy, more precisely, relates to a method of converting the energy of compressed gas into useful work and gas turbine (steam-gas) installation for the application of this method. The invention can be successfully used in power power plants in order to obtain electrical, mechanical and thermal energy.
Известен способ преобразования энергии сжатого газа в полезную работу с использованием газотурбинной или парогазовой установки, состоящий в том, что в камеру сгорания установки подают топливо и сжатый газообразный окислитель, обеспечивают сжигание топлива в камере сгорания при одновременной подаче в нее вторичных газов для охлаждения продуктов сгорания, последние направляют на лопатки газовой турбины, механическую энергию вращения вала которой преобразуют в полезную работу.A known method of converting the energy of compressed gas into useful work using a gas turbine or steam-gas installation, consisting in that fuel is supplied to the combustion chamber of the installation and compressed oxidant gas, which ensure combustion of the fuel in the combustion chamber while simultaneously supplying secondary gases to it, for cooling the combustion products, the latter are sent to the blades of a gas turbine, the mechanical energy of the rotation of the shaft which is converted into useful work.
Известна также газотурбинная установка (ГТУ), реализующая вышеописанный способ преобразования энергии сжатого газа в полезную работу, содержащая камеру сгорания, имеющую вход подачи топлива, вход подачи окислителя и выход продуктов сгорания, компрессор, подключенный по стороне высокого давления к входу подачи окислителя, газовую турбину, расположенную за камерой сгорания по ходу потока продуктов сгорания и находящуюся на одном валу с компрессором, и средство охлаждения отработавших газов турбины. (См., например, Паровые и газовые турбины, под ред. А.Г. Костюка и В.В. Фролова, М., Энергомашиздат, 1985).Also known gas turbine installation (GTU), which implements the above-described method of converting energy of compressed gas into useful work, comprising a combustion chamber having a fuel supply input, an oxidant supply input and a combustion product outlet, a compressor connected on the high pressure side to the oxidant supply input, a gas turbine located behind the combustion chamber along the flow of products of combustion and located on the same shaft with the compressor, and a means of cooling the exhaust gases of the turbine. (See, for example, Steam and gas turbines, under the editorship of AG Kostyuk and VV Frolov, M., Energomashizdat, 1985).
При осуществлении известного способа в качестве окислителя, а также в качестве вторичного охлаждающего газа в камеру сгорания с помощью компрессора нагнетают воздух. Высокотемпературные продукты сгорания, включающие азот, кислород, диоксид углерода и водяные пары, с выхода камеры сгорания подаются под давлением непосредственно на лопатки газовой турбины.In the implementation of the known method as an oxidizing agent, as well as a secondary cooling gas, air is injected into the combustion chamber with the help of a compressor. High-temperature products of combustion, including nitrogen, oxygen, carbon dioxide and water vapor, from the outlet of the combustion chamber are fed under pressure directly to the blades of a gas turbine.
Теоретическая температура горения газотурбинных топлив (природный или попутный газ, легкие фракции жидких топлив) достигает 2000°С. Между тем, даже самые дорогие жаропрочные металлы и сплавы допускают применение температур не более 900°С. На практике температура газов, поступающих на рабочие лопатки газовых турбин, находится в пределах 600-750°С.The theoretical combustion temperature of gas turbine fuels (natural or associated gas, light fractions of liquid fuels) reaches 2000 ° C. Meanwhile, even the most expensive heat-resistant metals and alloys allow the use of temperatures not exceeding 900 ° C. In practice, the temperature of the gases entering the working blades of gas turbines is in the range of 600-750 ° C.
С целью снижения температуры продуктов сгорания на выходе их из камеры сгорания применяют чрезвычайно высокий коэффициент избытка окислителя (воздуха), который с учетом вторичного охлаждающего воздуха достигает 48.In order to reduce the temperature of the combustion products at the exit from the combustion chamber, an extremely high oxidizer (air) excess ratio is used, which, taking into account the secondary cooling air, reaches 48.
Следствием этого является резкое повышение на выходе из камеры сгорания содержания химически высокоактивного и агрессивного при высоких температурах избыточного кислорода (до ~12,8 м3/кг у.т.) и азота (до ~55 м3/кг у.т.), а также резкое снижение концентрации диоксида углерода из-за разбавления избыточным количеством окислителя.The consequence of this is a sharp increase at the exit from the combustion chamber content of chemically highly active and aggressive at high temperatures excess oxygen (up to ~ 12.8 m 3 / kg ff) and nitrogen (up to ~ 55 m 3 / kg ff) , as well as a sharp decrease in the concentration of carbon dioxide due to dilution with an excess amount of oxidizing agent.
Высокое содержание избыточных количеств кислорода и азота в высокотемпературной среде продуктов сгорания способствует интенсивному образованию вредных для окружающей среды оксидов азота (ΝΟΧ).The high content of excess amounts of oxygen and nitrogen in the high-temperature environment of the combustion products contributes to the intensive formation of environmentally harmful nitrogen oxides (ΝΟ Χ ).
Существующая в мире тенденция к дальнейшему повышению температуры продуктов сгорания до 1300°С и выше за счет охлаждения проточной водой рабочих лопаток и дисков газовых турбин с целью повышения термического КПД приведет в этих условиях к дальнейшему росту выбросов ΝΟΧ с продуктами сгорания.The current world tendency to further increase the temperature of combustion products to 1,300 ° C and higher due to cooling of working blades and disks of gas turbines with flowing water in order to increase thermal efficiency will lead to a further increase in emissions of ΝΟ Χ with combustion products under these conditions.
Резкое снижение в продуктах сгорания концентрации СО2 с 10-12% до 1,5-3,0% при неизменном их общем количестве полностью исключает возможность извлечения этого опасного для климата Земли парникового газа экономически доступными средствами.The sharp decrease in CO 2 concentrations from 10–12% to 1.5–3.0% in products with their total number unchanged completely excludes the possibility of extracting this dangerous for the Earth’s climate greenhouse gas by economically accessible means.
В ГТУ, используемых для осуществления известного способа, продукты сгорания выполняют функцию рабочего тела и вступают в непосредственный контакт с высоконапряженными конструкционными материалами.In gas turbines, used for the implementation of this method, the combustion products perform the function of the working fluid and come into direct contact with highly stressed structural materials.
В отличие от паровых турбин, где рабочим телом является инертный пар с температурой не выше 560°С, в ГТУ температура агрессивных газов с чрезвычайно высоким содержанием кислорода достигает 800-900°С и имеет тенденцию к дальнейшему повышению.Unlike steam turbines, where the working fluid is inert steam with a temperature not higher than 560 ° С, the temperature of aggressive gases with extremely high oxygen content in the gas turbine plant reaches 800-900 ° С and tends to further increase.
В этих условиях с одной стороны резко снижаются эксплуатационный ресурс и надежность известных газотурбинных установок, а с другой стороны возрастают требования к применению дорогостоящих жаропрочных и коррозионно-стойких металлов и сплавов.Under these conditions, on the one hand, the operational life and reliability of well-known gas turbine installations are sharply reduced, and on the other hand, the requirements for the use of expensive heat-resistant and corrosion-resistant metals and alloys are increasing.
Поскольку используемые в качестве рабочего тела продукты сгорания состоят в основном из практически несжимаемого азота, коэффициент расширения газов в газовой турбине крайне низок и обычно находится в пределах всего лишь 1,5-5, в то время как в паровых турбинах этот показатель для пара достигает 1 0002500. Это приводит к снижению термодинамической эффективности ГТУ.Since the combustion products used as working medium consist mainly of practically incompressible nitrogen, the coefficient of expansion of gases in a gas turbine is extremely low and is usually in the range of only 1.5–5, while in steam turbines this figure for steam reaches 1 0002500. This leads to a decrease in the thermodynamic efficiency of gas turbines.
Реально используемый теплоперепад АТ продуктов сгорания в газовой турбине составляет разницу между средним значением температур газов на выходе из камеры сгорания около Т1 = 700°С и Т2 = 400°С - на выходе из последней ступени газовой турбины (ΔΤ = Т1 - Т2 = 300°С).Actually used AT of the combustion products in a gas turbine is the difference between the average gas temperature at the outlet of the combustion chamber about T 1 = 700 ° C and T 2 = 400 ° C - at the exit from the last stage of the gas turbine (ΔΤ = T 1 - T 2 = 300 ° C).
В то же время теплоперепад продуктов сгорания в парогенераторе (ПТУ) составляет разницу между средней температурой газов на выходе из топки парогенератора около Т1 = 1600°С и температурой газов на выходе из газо3 ходов после конвективных поверхностей нагрева Т2 = 160°С (ΔΤ = Τι - Т2 = 1440°С), т.е. в 4,8 раза больше. Низкий теплоперепад приводит к снижению термического КПД ГТУ.At the same time, the heat difference of the combustion products in the steam generator (PTU) is the difference between the average gas temperature at the outlet of the steam generator furnace about T 1 = 1600 ° C and the gas temperature at the exit of the gas 3 strokes after convective heating surfaces T 2 = 160 ° C (ΔΤ = Τι - T 2 = 1440 ° C), i.e. 4.8 times more. Low thermal differential leads to a decrease in thermal efficiency of gas turbines.
Известные способы преобразования энергии сжатого газа в полезную работу с использованием современных ГТУ рассчитаны на сжигание только высококачественных топлив с высокой теплотой сгорания. Использование в них низкокалорийных сильно забалластированных газов весьма проблематично.Known methods of converting the energy of compressed gas into useful work using modern gas turbines are designed to burn only high-quality fuels with high calorific value. The use of low-calorie heavily ballated gases in them is very problematic.
Так, например, в мире, и особенно в США, широко используется практика закачки СО2 в нефтяные пласты с целью повышения нефтеотдачи. При этом в попутных нефтяных газах увеличивается содержание СО2, и теплота сгорания такого газа постепенно снижается. При снижении теплоты сгорания ниже определенных значений попутные газы, все еще представляющие энергетическую ценность, не могут быть использованы в ГТУ.For example, in the world, and especially in the USA, the practice of CO 2 injection into oil reservoirs with the aim of enhanced oil recovery is widely used. At the same time, the content of CO2 in the associated petroleum gas increases, and the heat of combustion of this gas gradually decreases. With a decrease in the heat of combustion below certain values, the associated gases, which are still of energy value, cannot be used in gas turbines.
При сжигании газотурбинных углеводородных топлив образуется значительное количество водяных паров (пирогенетическая влага).During the combustion of gas turbine hydrocarbon fuels a significant amount of water vapor is formed (pyrogenic moisture).
При этом полезно не используется ни сама опресненная вода, ни теплота их конденсации, что снижает тепловую экономичность.At the same time, neither the desalinated water itself nor the heat of their condensation is useful, which reduces the thermal efficiency.
В процессе эксплуатации ГТУ ни один из таких ценных компонентов продуктов сгорания, как диоксид углерода (СО2), азот (Ν2) и пресная пирогенетическая влага (Н2О) не используются в народнохозяйственных целях.During the operation of gas turbines, none of these valuable components of combustion products such as carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen ( 2 ) and fresh pyrogenic moisture (H 2 O) are not used for national economic purposes.
В основу изобретения поставлена задача создать способ преобразования энергии сжатого газа в полезную работу, который позволял бы при обеспечении высокой термодинамической эффективности существенно снизить образование вредных для окружающей среды оксидов азота, повысить концентрацию в продуктах сгорания диоксида углерода с обеспечением экономически выгодной возможности его извлечения, а также создать турбинную (парогазовую) установку для осуществления такого способа, которая характеризовалась бы высокой надежностью и рентабельностью в эксплуатации.The basis of the invention is the task of creating a method of converting compressed gas energy into useful work, which would, while ensuring high thermodynamic efficiency, significantly reduce the formation of environmentally harmful nitrogen oxides, increase the concentration of carbon dioxide in the combustion products, while ensuring the economically viable possibility of its extraction, as well as create a turbine (steam-gas) installation for the implementation of this method, which would be characterized by high reliability and cost-effective Tew in operation.
Поставленная задача решается тем, что в способе преобразования энергии сжатого газа в полезную работу с использованием газотурбинной (парогазовой) установки, состоящем в том, что в камеру сгорания подают топливо и сжатый газообразный окислитель, обеспечивают сжигание топлива в камере сгорания при одновременной подаче в нее вторичных газов для охлаждения продуктов сгорания, последние направляют на лопатки газовой турбины, механическую энергию вращения вала которой преобразуют в полезную работу, согласно изобретению, в камеру сгорания в качестве газообразного окислителя подают смесь кислорода с диоксидом углерода при концентрации кислорода в смеси, равной, по существу, 21%, сжигание топлива осуществляют при поддержании коэффициента избытка окислителя в зоне горения в пределах 1,05-1,15, причем кислород получают путем разделения воздуха на кислород и азот, а диоксид углерода отбирают из отработавших газов турбины после их охлаждения.The task is solved by the fact that in the method of converting energy of compressed gas into useful work using a gas turbine (combined-cycle) installation, consisting in that fuel and compressed gaseous oxidizer are supplied to the combustion chamber, fuel is burned in the combustion chamber while simultaneously feeding secondary gases into it. gases for cooling the combustion products, the latter are sent to the blades of a gas turbine, the mechanical energy of rotation of the shaft which is converted into useful work, according to the invention, into the combustion chamber as a gaseous oxidizing agent, a mixture of oxygen with carbon dioxide is supplied at an oxygen concentration in the mixture equal to essentially 21%; for oxygen and nitrogen, and carbon dioxide is taken from the exhaust gases of the turbine after they are cooled.
Целесообразно отработавшие газы турбины охлаждать до температуры ниже точки росы, при этом выделяющуюся в виде конденсата пресную воду отводить в накопитель.It is advisable to cool the exhaust gases of the turbine to a temperature below the dew point, while releasing fresh water in the form of condensate to the storage tank.
Кроме того, целесообразно охлажденные отработавшие газы подавать в камеру сгорания в качестве вторичных газов.In addition, it is advisable to cool the exhaust gases to the combustion chamber as secondary gases.
Возможно избыточный диоксид углерода направлять в газгольдер для получения товарной продукции как в виде газа с чистотой до 99,5%, так и в сжиженном виде.It is possible to send excess carbon dioxide to the gas tank to obtain marketable products in the form of gas with a purity of up to 99.5%, and in liquefied form.
Поставленная задача решается также и тем, что газотурбинная (парогазовая) установка, содержащая камеру сгорания, имеющую вход подачи топлива, вход подачи окислителя и выход продуктов сгорания, компрессор, подключенный по стороне высокого давления к входу подачи окислителя, газовую турбину, расположенную за камерой сгорания по ходу потока продуктов сгорания и находящуюся на одном валу с компрессором, и средство охлаждения отработавших газов турбины, согласно изобретению, снабжена воздухоразделительным устройством, имеющим выходы по кислороду и по азоту, и смесительной камерой, подключенной одним входом к выходу по кислороду воздухоразделительного устройства, вторым входом - к выходу средства охлаждения, а выходом - к компрессору по стороне низкого давления.The task is also solved by the fact that a gas turbine (steam-gas) installation containing a combustion chamber, having a fuel supply input, an oxidant supply input and a combustion product outlet, a compressor connected on the high pressure side to the oxidant supply input, a gas turbine located behind the combustion chamber along the flow of combustion products and located on the same shaft with the compressor, and the means of cooling the exhaust gases of the turbine, according to the invention, is equipped with an air separation device having exits on ay Lorod and nitrogen, and a mixing chamber connected by one inlet to the oxygen outlet of the air separation device, the second inlet to the outlet of the cooling means, and the outlet to the compressor on the low pressure side.
Предпочтительно, чтобы средство охлаждения отработавших газов было выполнено в виде расположенных последовательно по ходу потока газов парогенератора или котлаутилизатора с получением пара энергетических параметров или горячей воды с температурой до 250°С и контактного экономайзера с охлаждением до температуры ниже точки росы, оснащенного линией отбора пресной воды с температурой 50-60°С и выходом охлажденных продуктов сгорания.Preferably, the exhaust gas cooling means is made in the form of a steam generator or a boiler utilizer arranged in series along the flow to obtain steam energy parameters or hot water with a temperature of up to 250 ° C and a contact economizer cooled to a temperature below the dew point equipped with a fresh water extraction line with a temperature of 50-60 ° C and the output of the cooled products of combustion.
Возможно к выходу охлажденных продуктов сгорания экономайзера подключить последовательно по ходу потока газов сушильную камеру, дополнительный компрессор и газгольдер для сбора диоксида углерода.It is possible to connect a drying chamber, an additional compressor and a gas tank to collect carbon dioxide in series along the gas flow to the output of the cooled combustion products of the economizer.
Желательно в линии соединения средства охлаждения со смесительной камерой за экономайзером установить рециркуляционный дымосос.It is advisable to install a recirculation fan in the line connecting the cooling means to the mixing chamber behind the economizer.
Целесообразно выход экономайзера подключить ко второму дополнительному компрессору, расположенному на валу турбины, по стороне низкого давления, при этом по стороне высокого давления этот компрессор должен быть подключен к входу подачи вторичных газов камеры сгорания. Возможно также выход газгольдера подключить через вентиль и дрос5 сельный клапан к линии соединения экономайзера с дополнительным компрессором.It is advisable to connect the economizer output to the second additional compressor located on the turbine shaft on the low pressure side, while on the high pressure side this compressor should be connected to the input of the secondary gases of the combustion chamber. It is also possible to connect the output of the gas-holder through a valve and a throttle valve to the line of connection of the economizer with an additional compressor.
Кроме того, целесообразно выход газгольдера соединить через другой вентиль со входом дымососа.In addition, it is advisable to connect the gas tank outlet through another valve to the inlet of the exhauster.
Способ преобразования энергии сжатого газа в полезную работу с использованием газотурбинной (парогазовой) установки, согласно изобретению, позволяет получить следующие преимущества:The method of converting energy of compressed gas into useful work using a gas turbine (steam-gas) installation, according to the invention, provides the following advantages:
1. Резко сокращается в продуктах сгорания количество азота (Ν2) с 27,4-54,8 до 0,1-0,36 м3/кг у.т. (в 270-2000 раз), а также кислорода (О2) с 6,27-14,63 до 0,07 м3/кг у.т. (в 78-180 раз).1. The amount of nitrogen (Ν 2 ) in the combustion products decreases sharply from 27.4-54.8 to 0.1-0.36 m 3 / kg ff. (270-2000 times), as well as oxygen (O 2 ) from 6.27-14.63 to 0.07 m 3 / kg ff. (78-180 times).
Это обеспечивает радикальное сокращение выбросов в атмосферу такого опасного соединения как оксиды азота (ΝΟΧ).This provides a radical reduction in atmospheric emissions of such hazardous compounds as nitrogen oxides (ΝΟ Χ ).
2. Рост концентрации диоксида углерода (СО2) в продуктах сгорания с 1,5-3% до 95,099,5%, а при сжижении и до 100% обеспечивает реальную возможность для извлечения этого опасного для климата Земли парникового газа для захоронения или полезного использования в экологически безопасных технологиях в качестве товарной продукции.2. The increase in the concentration of carbon dioxide (CO 2 ) in the combustion products from 1.5–3% to 95.099.5%, and during liquefaction to 100%, provides a real opportunity to extract this greenhouse gas, which is dangerous for the Earth’s climate, for disposal or beneficial use in environmentally friendly technologies in the quality of commercial products.
Известно, что СО2 является ценнейшим сырьем органической химии, а его стоимость весьма велика. Средняя стоимость СО2 в мире составляет 1900 $/т [Мои1теа1 Ρτοΐοοοί. Ικΐ Итай Верой Сошшйее, Мау 1995, р. 51].It is known that CO 2 is the most valuable raw material of organic chemistry, and its cost is very high. The average cost of CO2 in the world is $ 1900 / t [My1tea1 Ρτοΐοοοί. Ϊ́κΐ Itai Vera Soshshye, Mau 1995, p. 51].
3. В проточной части камеры сгорания в отличие от агрессивной высокотемпературной газовой среды с чрезвычайно высоким содержанием кислорода создается защитная среда с большим содержанием диоксида углерода (СО2) высокой концентрации и крайне низким содержанием примесей кислорода (Ο2).3. In the flow part of the combustion chamber, in contrast to the aggressive high-temperature gaseous environment with an extremely high oxygen content, a protective medium is created with a high content of carbon dioxide (CO 2 ) of high concentration and an extremely low content of oxygen impurities (2).
Как известно, диоксид углерода издавна применяется в качестве эффективной защитной среды при плавке и термообработке металлов и сплавов.As is known, carbon dioxide has long been used as an effective protective environment during the smelting and heat treatment of metals and alloys.
Таким образом, получаемая газовая среда позволяет весьма существенно повысить надежность конструкционных деталей проточной части и увеличить эксплуатационный ресурс газотурбинной установки (ГТУ).Thus, the resulting gas environment can significantly increase the reliability of the structural parts of the flow part and increase the operational life of the gas turbine unit (GTU).
Кроме того, в этих условиях возможно либо существенное повышение температуры газов в камере сгорания за счет снижения коэффициента рециркуляции продуктов сгорания или обогащения дутья кислородом, либо создавать ГТУ с применением менее дорогих металлов и сплавов.In addition, under these conditions, it is possible to either significantly increase the temperature of the gases in the combustion chamber by reducing the recirculation coefficient of the combustion products or enriching the blast with oxygen, or create GTUs using less expensive metals and alloys.
4. Глубокое охлаждение продуктов горения ниже точки росы позволяет эффективно использовать теплоту конденсации водяных паров, которая составляет примерно 600 ккал/кг.4. Deep cooling of the combustion products below the dew point allows efficient use of the heat of condensation of water vapor, which is approximately 600 kcal / kg.
5. Поскольку в отличие от азота (Ν2) коэффициент сжимаемости диоксида углерода (СО2) весьма высок, коэффициент расширения газов в проточной части газовой турбины возрастает, по крайней мере, на порядок.5. Since, unlike nitrogen (Ν 2 ), the compressibility coefficient of carbon dioxide (CO 2 ) is very high, the expansion coefficient of gases in the flow part of a gas turbine increases by at least an order of magnitude.
Если в обычных газовых турбинах степень повышения давления газов находится в пределах 6-18, то в газовой турбине, согласно изобретению, она может достигать 50-60.If in conventional gas turbines the degree of gas pressure increase is within 6-18, then in a gas turbine, according to the invention, it can reach 50-60.
При этом существенно улучшаются и условия работы компрессора, на работу которого обычно расходуется около 70% энергии.At the same time, the operating conditions of the compressor are significantly improved, and the work of which usually consumes about 70% of the energy.
В результате весьма существенно повышается общая термодинамическая эффективность работы ГТУ.As a result, the overall thermodynamic efficiency of the GTU operation increases significantly.
В качестве рабочего тела диоксид углерода по сравнению с другими газами имеет весьма серьезные преимущества, в том числе:Carbon dioxide as a working medium in comparison with other gases has very serious advantages, including:
- высокая плотность, которая в 1,58 раза выше, чем у азота. Это позволяет при одинаковом расходе газов через проточную часть ГТУ соответственно повысить ее мощность.- high density, which is 1.58 times higher than that of nitrogen. This allows for the same gas flow rate through the flow path of the gas turbine unit, respectively, to increase its power.
При одинаковой мощности конструкция ГТУ становится более компактной и менее металлоемкой;With the same power, the design of a gas turbine plant becomes more compact and less metal consuming;
- важным преимуществом является практически постоянная теплоемкость диоксида углерода при изменениях нагрузки ГТУ.- An important advantage is the almost constant heat capacity of carbon dioxide with changes in the load of gas turbines.
Так, например, в широком диапазоне изменения давлений от 1 0 до 40 кгс/см2 теплоемкость, измеряемая в кДж/(кг-К), изменяется не более, чем на 1 0%.For example, in a wide range of pressure changes from 1 0 to 40 kgf / cm 2, the heat capacity, measured in kJ / (kg-K), does not change by more than 1 0%.
Указанные свойства существенно улучшают маневренные качества ГТУ.These properties significantly improve the maneuverability of GTU.
- важной характеристикой любого рабочего тела является коэффициент сжатия, представляющий собой отношение затрат энергии на сжатие рабочего тела в компрессоре к общему количеству энергии, произведенной газотурбинной установкой.- an important characteristic of any working fluid is the compression ratio, which is the ratio of energy costs for compressing the working fluid in the compressor to the total amount of energy produced by the gas turbine installation.
Чем ниже значение этого коэффициента, тем выше КПД установки.The lower the value of this coefficient, the higher the efficiency of the installation.
В современных ГТУ коэффициент сжатия находится в пределах 0,4-0,7. При использовании углекислотного цикла этот коэффициент составляет всего лишь 0,234 (в 1,7-3 раза ниже). При этом КПД углекислотного цикла может быть повышен до 45,9%, что намного выше, чем у обычных ГТУ (20-31%).In modern GTU, the compression ratio is in the range of 0.4-0.7. When using the carbon dioxide cycle, this coefficient is only 0.234 (1.7-3 times lower). At the same time, the efficiency of the carbon dioxide cycle can be increased to 45.9%, which is much higher than that of conventional gas turbines (20-31%).
Были исследованы следующие варианты углекислотных ГТУ с подогревом СО2 в атомном реакторе.The following options for carbon dioxide gas turbines with heated CO 2 in an atomic reactor were investigated.
Несмотря на крайне низкую начальную температуру, что обусловлено возможностями атомного реактора, результирующий КПД углекислотного цикла в газовой турбине достаточно высок и для исследованных вариантов находится в пределах 34,9-40% [Е.Ф. Ратников, С.Д. Тетельбаум Газы, как теплоносители и рабочие тела ядерных энергетических установок. М, Атомиздат, 1978].Despite the extremely low initial temperature, due to the capabilities of the atomic reactor, the resulting efficiency of the carbon dioxide cycle in the gas turbine is quite high and for the studied variants is within 34.9-40% [EF Ratnikov, S.D. Tetelbaum Gaza, as coolants and working bodies of nuclear power plants. M, Atomizdat, 1978].
6. В отличие от обычных ГТУ, в предлагаемом варианте можно сжигать и сильно забалластированные виды горючих газов, в которых содержание диоксида углерода достигает 90-95% а теплота сгорания составляет всего 400-600 ккал/м3.6. Unlike conventional gas turbines, in the proposed embodiment, it is possible to burn and highly bulked types of combustible gases, in which the content of carbon dioxide reaches 90-95% and the heat of combustion is only 400-600 kcal / m 3 .
Это достигается за счет снижения коэффициента рециркуляции продуктов горения и/или обогащения окислителя кислородом.This is achieved by reducing the recycle rate of the combustion products and / or enriching the oxidant with oxygen.
7. В процессе эксплуатации ГТУ можно получить такие ценные и полезные продукты, как диоксид углерода (СО2), азот (Ν2) и опресненная вода (Н2О), которые могут найти применение в качестве товарной продукции.7. During the operation of gas turbines it is possible to obtain such valuable and useful products as carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (Ν 2 ) and desalinated water (H 2 O), which can be used as marketable products.
Удельное производство этих видов продукции достаточно велико и, например, при сжигании природного газа составляет для азота 34-68 т/т у.т., для диоксида углерода 1,65 т/т у.т. и для опресненной воды 1,3 т/т у.т.The specific production of these types of products is quite large and, for example, when burning natural gas, it amounts to 34-68 t / t cf for nitrogen, and 1.65 t / t cf for carbon dioxide. and for desalinated water, 1.3 t / t UT
Совокупные балансовые энергозатраты на производство всех этих видов продукции для природного газа составляют не более 0,17 т у.т. на одну тонну продукции. Для сравнения можно указать, что для производства только диоксида углерода (СО2) одним из наиболее эффективных промышленных способов на основе применения известного способа на основе моноэтаноламина (способ МЭА) удельные энергозатраты достигают 1,2 т у.т./т СО2, т.е. в 7 раз больше.The aggregate balance energy consumption for the production of all these types of products for natural gas is not more than 0.17 tons of fuel equivalent. for one ton of products. For comparison, you can specify that for the production of carbon dioxide (CO2) only one of the most efficient industrial methods based on the application of the known method based on monoethanolamine (MEA method), the specific energy consumption reaches 1.2 tons W / tCO 2 , t. e. 7 times more.
Поскольку азот и вода экологически безопасны, то, прежде всего, необходима утилизация извлеченного диоксида углерода. Разумеется, при этом, что экономическая эффективность будет существенно выше, если рационально использовать не только СО2, но также азот и воду. Тем более, что все эти виды продукции находят весьма широкое применение в народном хозяйстве.Since nitrogen and water are environmentally safe, first of all, the utilization of recovered carbon dioxide is necessary. Of course, at the same time, economic efficiency will be significantly higher if it is rational to use not only CO2, but also nitrogen and water. Moreover, all these types of products are widely used in the national economy.
Поскольку стационарные ГТУ находят широкое применение в нефтяной и газовой промышленности, можно отметить наиболее перспективные направления использования этих видов продукции.Since stationary gas turbines are widely used in the oil and gas industry, the most promising areas for the use of these products can be noted.
Так, например, в нефтегазовой промышленности диоксид углерода и карбонизированная вода находят широкое применение (особенно в США) для закачки в пласты с целью весьма существенного повышения нефтеотдачи [Применение углекислого газа в добыче нефти. М., Недра, 1977].For example, in the oil and gas industry, carbon dioxide and carbonated water are widely used (especially in the United States) for injection into reservoirs with a view to a very significant increase in oil recovery [Use of carbon dioxide in oil production. M., Nedra, 1977].
Азот достаточно широко применяется для поддержания высокого пластового давления на нефтяных месторождениях и имеет серьезные преимущества перед их заводнением. Широко используется азот и для создания газовой подушки с целью вытеснения и интенсификации добычи газа на истощенных газовых месторождениях, а также для повышения эффективности эксплуатации подземных газовых хранилищ.Nitrogen is widely used to maintain high reservoir pressure in oil fields and has significant advantages over their flooding. Nitrogen is also widely used to create a gas cushion in order to displace and intensify gas production at depleted gas fields, as well as to increase the efficiency of operation of underground gas storage facilities.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретного варианта его осуществления и прилагаемым чертежом, на котором схематически изображена газотурбинная установка, согласно изобретению.The invention is further explained in the description of a specific variant of its implementation and the attached drawing, which schematically shows a gas turbine installation, according to the invention.
Представленная на чертеже газотурбинная установка включает в себя воздухоразделительное устройство 1, имеющее вход 2 для подачи воздуха и выходы 3, 4 по азоту и кислороду соответственно, смесительную камеру 5, подключенную первым входом к выходу 4 по кислороду, имеющую второй вход и выход, компрессор 6, подключенный по стороне низкого давления к выходу смесительной камеры 5 и по стороне высокого давления к входу 7 подачи окислителя в горелочное устройство 8 камеры 9 сгорания. Горелочное устройство 8 имеет, кроме того, вход 1 0 подачи топлива. Непосредственно за камерой 9 сгорания, на пути потока продуктов сгорания расположена газовая турбина 11, на валу 1 2 которой установлена силовая установка 1 3, например, электрогенератор, а также компрессор 6. За турбиной 11 по ходу потока отработавших газов, в данном случае газообразных продуктов сгорания, предусмотрено средство охлаждения продуктов сгорания, включающее в себя установленные последовательно по ходу потока газов парогенератор 1 4 и контактный экономайзер 1 5 с охлаждением до температуры ниже точки росы, оснащенный линией 1 6 отбора пресной воды, входом 1 7 подачи воды для орошения и выходом 18 охлажденных продуктов сгорания.The gas-turbine installation shown in the drawing includes an air separation device 1 having an inlet 2 for supplying air and exits 3, 4 for nitrogen and oxygen, respectively, a mixing chamber 5 connected by a first inlet to outlet 4 for oxygen, having a second inlet and outlet, a compressor 6 connected on the low pressure side to the outlet of the mixing chamber 5 and on the high pressure side to the inlet 7 of the oxidant supply to the burner 8 of the combustion chamber 9. The burner 8 has, in addition, the input 1 0 of the fuel supply. Directly behind the combustion chamber 9, there is a gas turbine 11 in the path of the combustion product stream, on the shaft 1 2 of which a power plant 1 3 is installed, for example, an electric generator and a compressor 6. After the turbine 11 along the exhaust gas flow, in this case gaseous products combustion, a means of cooling the combustion products is provided, which includes a steam generator 1 4 installed in series along the gas flow and a contact economizer 1 5 with cooling to a temperature below the dew point, equipped with a line 1 6 a fresh water inlet 1 July supplying water for irrigation and the outlet 18 of cooled combustion products.
К топочной части парогенератора 14 подключены линия 1 9 подачи окислителя, оснащенная дутьевым вентилятором 20, и линия 21 подачи топлива, в качестве которого может быть использовано органическое топливо любого вида.To the furnace part of the steam generator 14 connected line 1 9 supply of oxidant, equipped with a blower fan 20, and the line 21 of the fuel supply, which can be used fossil fuels of any kind.
Вместо парогенератора 1 4 может быть установлен котел-утилизатор (на чертеже не показан). В этом случае необходимость в линиях 1 9 и 21 отпадает.Instead of a steam generator 1 4, a waste heat boiler can be installed (not shown in the drawing). In this case, the need for lines 1 9 and 21 disappears.
Выход 1 8 экономайзера 1 5 соединен линией 22, в которую включен рециркулярный дымосос 23, со вторым входом смесительной камеры 5 и линией 24 с дополнительным компрессором 25 по стороне низкого давления, расположенным на валу 1 2 турбины 11, при этом по стороне высокого давления компрессор 25 подключен к входу 26 подачи вторичных газов камеры 9 сгорания.The output 1 8 economizer 1 5 connected by line 22, which includes a recirculating exhaust fan 23, with the second input of the mixing chamber 5 and line 24 with an additional compressor 25 on the low pressure side, located on the shaft 1 2 of the turbine 11, while on the high pressure side compressor 25 is connected to the inlet 26 for supplying secondary gases to the combustion chamber 9.
Кроме того, к выходу 1 8 экономайзера 1 5 подключены последовательно сушильная камера 27 с абсорбционным поглотителем любого известного типа, например, на основе цеолитов, дополнительный компрессор 28 и газгольдер 29 для сбора диоксида углерода. Газгольдер 29 оснащен линией 30 отбора жидкого диоксида углерода для внешних потребителей, свечой 31 для сброса в атмосферу неконденсируемых газов. Выходом 32 газгольдер подключен линиейIn addition, the drying chamber 27 is connected in series to the output of the economizer 1 5 in series with an absorption absorber of any known type, for example, based on zeolites, an additional compressor 28 and a gas tank 29 for collecting carbon dioxide. The gas tank 29 is equipped with a line 30 for the selection of liquid carbon dioxide for external consumers, a candle 31 for discharging non-condensable gases into the atmosphere. Output 32 gas tank connected by line
33, снабженной вентилем 34 и дроссельным клапаном 35, к линии 24 соединения экономайзера 15 с дополнительным компрессором 25 и выходом 36 подключен линией 37, оснащенной вентилем 38, к линии 22 на участке от выхода 18 экономайзера 15 до входа дымососа.33, equipped with a valve 34 and a throttle valve 35, to the line 24 connecting the economizer 15 with an additional compressor 25 and the outlet 36 is connected by a line 37, equipped with a valve 38, to the line 22 in the area from the outlet 18 of the economizer 15 to the inlet of the exhauster.
Газотурбинная установка, согласно изобретению, работает следующим образом.Gas turbine installation according to the invention, works as follows.
Воздух из окружающей среды поступает на вход 2 воздухоразделительного устройства 1, в котором разделяется на азот и технологический кислород.The air from the environment enters the inlet 2 of the air separation device 1, which is divided into nitrogen and process oxygen.
Кислород с выхода 4 поступает в смесительную камеру 5, где перемешивается с поступающими от рециркуляционного дымососа 23 по линии 22 охлажденными продуктами сгорания, состоящими в основном из диоксида углерода (СО2).Oxygen from exit 4 enters the mixing chamber 5, where it mixes with cooled combustion products coming mainly from carbon dioxide (CO2) coming from the recirculation exhaust fan 23 through line 22.
Искусственный окислитель, состоящий из смеси кислорода (О2) и диоксида углерода (СО2) поступает в компрессор 6, приводимый во вращение от вала 1 2 турбины 11.Artificial oxidizer consisting of a mixture of oxygen (O 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) enters the compressor 6, driven in rotation from the shaft 1 2 of the turbine 11.
Сжатый в компрессоре 6 окислитель последовательно подается на вход 7 горелочного устройства 8, на вход 10 которого подается топливо.Compressed in the compressor 6, the oxidizer is successively fed to the inlet 7 of the burner 8, to the input 10 of which fuel is supplied.
Продукты сгорания топлива образуются в камере сгорания, где они с целью охлаждения ниже предельно допустимых температур по условиям прочности материалов дополнительно перемешиваются с охлажденным диоксидом углерода (СО2), который подается на вход 26 из дополнительного компрессора 25, расположенного на валу 12, в камеру 9 сгорания.The products of fuel combustion are formed in the combustion chamber, where they are cooled to below the maximum permissible temperatures, according to the strength conditions of the materials, are additionally mixed with cooled carbon dioxide (CO2), which is fed to the inlet 26 from an additional compressor 25 located on the shaft 12 into the combustion chamber 9 .
Продукты сгорания, состоящие в основном из диоксида углерода (СО2) и водяных паров (Н2О), поступают в проточную часть газовой турбины 11, которая приводит во вращение электрогенератор или иную силовую установку 13.The combustion products, consisting mainly of carbon dioxide (CO 2 ) and water vapor (H 2 O), enter the flow part of the gas turbine 11, which drives an electric generator or other propulsion unit 13.
Рабочее тело (продукты сгорания) после расширения на лопатках турбины 11 поступают в парогенератор 1 4, в топку которого подается окислитель с помощью дутьевого вентилятора 20 по линии 19, а топливо подается по линии 21.The working fluid (combustion products), after expansion on the blades of the turbine 11, enters the steam generator 1 4, into the furnace of which the oxidant is fed using a blower fan 20 through line 19, and fuel is fed through line 21.
Независимо от того, установлен парогенератор или котел-утилизатор, температура продуктов сгорания после парогенератора или котла-утилизатора снижается до 150-170°С.Regardless of whether the steam generator or the waste heat boiler is installed, the temperature of the combustion products after the steam generator or the heat recovery boiler is reduced to 150-170 ° C.
Далее эти газы последовательно подаются в контактный экономайзер 15, где орошаются водой по линии 1 7 и дополнительно охлаждаются ниже точки росы с конденсацией водяных паров и отбором пресной воды по линии 1 6. При этом температура продуктов сгорания будет дополнительно снижена с 150-170°С до 50-60°С.Further, these gases are successively fed to contact economizer 15, where they are irrigated with water through line 1 7 and further cooled below the dew point with condensation of water vapor and fresh water taken through line 1 6. At the same time, the temperature of the combustion products will be further reduced from 150-170 ° С up to 50-60 ° C.
Охлажденные продукты сгорания после контактного экономайзера 1 5 отличаются не только высоким содержанием диоксида углерода до 95-99,5%, но и крайне низким содержанием водяных паров. Эти газы по линии 24 поступают в дополнительный компрессор 25.The cooled combustion products after the contact economizer 1 5 are distinguished not only by a high content of carbon dioxide up to 95-99.5%, but also by an extremely low content of water vapor. These gases through line 24 enter the additional compressor 25.
Для более глубокой осушки этих газов последовательно за контактным экономайзером 1 7 может быть установлен дополнительный сепаратор (на чертеже не показан) и/или сушильная камера. В данном случае использована сушильная камера 27 с адсорбционным поглотителем любого известного типа, например, на основе цеолитов.For deeper drying of these gases, an additional separator (not shown) and / or a drying chamber can be installed in series with the contact economizer 1 7. In this case, a drying chamber 27 with an adsorption absorber of any known type, for example, based on zeolites, is used.
Затем осушенные продукты сгорания нагнетаются с помощью дополнительного компрессора 28 в герметичную емкость-газгольдер 29 для сбора диоксида углерода (СО2). На чертеже показана емкость, рассчитанная на критическое давление (около 6 МПа), при котором СО2 переходит в жидкое состояние.Then the dried combustion products are injected using an additional compressor 28 in a sealed tank-gasholder 29 for collecting carbon dioxide (CO 2 ). The drawing shows a tank designed for critical pressure (about 6 MPa) at which CO2 goes into a liquid state.
Отбор жидкого 100%-ного диоксида углерода для внешних потребителей осуществляется с выхода 30.The selection of liquid 100% carbon dioxide for external consumers is carried out from exit 30.
Возможные небольшие примеси неконденсируемых газов, в основном азота, могут периодически из верхней газовой подушки сбрасываться в атмосферу через свечу 31. В случае обнаружения предельно допустимых концентраций примесей вредных газов они через свечу 3 1 могут направляться на предварительное термическое или химическое обезвреживание любым из известных способов.Possible small impurities of non-condensable gases, mainly nitrogen, can periodically be discharged from the upper gas cushion into the atmosphere through the candle 31. In case of detection of the maximum permissible concentrations of impurities of harmful gases, they can be directed through the candle 3 3 to preliminary thermal or chemical neutralization by any known method.
В тех довольно распространенных случаях, когда потребителя вполне удовлетворяет СО2 высокой концентрации в газообразном виде, газы могут подаваться на вход газгольдера 29 с помощью компрессора 28 при давлениях ниже 6 МПа.In those fairly common cases where the consumer is completely satisfied with CO 2 of a high concentration in the gaseous form, gases can be supplied to the inlet of the gas-holder 29 by means of a compressor 28 at pressures below 6 MPa.
Часть газов, необходимая для создания окислительной смеси, отбирается по линии 22 и с помощью рециркуляционного дымососа 23 направляется в смесительную камеру 5, где осуществляется перемешивание СО2 и О2.Some of the gases needed to create an oxidizing mixture are taken along line 22 and using the recirculation exhaust fan 23 is sent to the mixing chamber 5, where the mixing of CO 2 and O 2 is carried out.
Основное количество СО2, образуемое в процессе сжигания топлива, накапливается в газгольдере 29 и используется для снабжения внешних потребителей.The main amount of CO2 generated in the process of fuel combustion is accumulated in the gas tank 29 and is used to supply external consumers.
При кратковременных нестационарных процессах, связанных с пуском и набором нагрузки ГТУ часть накопленного СО2 может использоваться для подачи в систему рециркуляции из газгольдера 29 по линиям 33 и 37 (линии показаны пунктиром).In case of short-term non-stationary processes related to the start-up and set-up of the GTU load, part of the accumulated CO 2 can be used to feed the recirculation system from the gas tank 29 along lines 33 and 37 (the lines are shown by dotted lines).
При необходимости дополнительного охлаждения газов, поступающих в дополнительный компрессор 25 по линии 24, можно подавать некоторое количество СО2 из газгольдера 29 по линии 33 в линию 24. Предварительно пропуская подаваемый диоксид углерода через дроссельный клапан 35, благодаря использованию эффекта Джоуля-Томпсона можно получить не только очень низкие, но и отрицательные температуры.If necessary, additional cooling of gases entering the additional compressor 25 via line 24, it is possible to supply a certain amount of CO2 from the gas tank 29 through line 33 to line 24. By first passing the carbon dioxide supplied through the throttle valve 35, using the Joule-Thompson effect, one can get not only very low, but also negative temperatures.
Claims (9)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA199800440A EA001062B1 (en) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | Method for converting energy of pressurized gas into useful energy and gas turbine (steam gas) installation therefor |
| CA 2265312 CA2265312A1 (en) | 1998-06-08 | 1999-03-12 | Method for converting the energy of compressed gas into useful work and gas turbine (combined cycle) power plant for implementing the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA199800440A EA001062B1 (en) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | Method for converting energy of pressurized gas into useful energy and gas turbine (steam gas) installation therefor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA199800440A1 EA199800440A1 (en) | 1999-12-29 |
| EA001062B1 true EA001062B1 (en) | 2000-10-30 |
Family
ID=8161447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA199800440A EA001062B1 (en) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | Method for converting energy of pressurized gas into useful energy and gas turbine (steam gas) installation therefor |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA2265312A1 (en) |
| EA (1) | EA001062B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013075548A1 (en) * | 2011-11-24 | 2013-05-30 | 中联重科股份有限公司 | Apparatus for airstream energy recovery and utilization and sweeper truck |
| RU2743480C1 (en) * | 2020-10-06 | 2021-02-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Oxygen-fuel power plant |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8752391B2 (en) | 2010-11-08 | 2014-06-17 | General Electric Company | Integrated turbomachine oxygen plant |
| CN109826709A (en) * | 2019-03-06 | 2019-05-31 | 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 | A thermal power generation system and method suitable for low temperature environment |
| CN114991897B (en) * | 2022-06-09 | 2024-01-19 | 西安热工研究院有限公司 | Multistage expanded liquid carbon dioxide mixture energy storage system and pressure regulating method |
| CN115419476B (en) * | 2022-08-23 | 2025-11-14 | 西安交通大学 | Power generation system with optimized inlet conditions for supercritical carbon dioxide compressor and its operating method |
-
1998
- 1998-06-08 EA EA199800440A patent/EA001062B1/en not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-03-12 CA CA 2265312 patent/CA2265312A1/en not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013075548A1 (en) * | 2011-11-24 | 2013-05-30 | 中联重科股份有限公司 | Apparatus for airstream energy recovery and utilization and sweeper truck |
| RU2743480C1 (en) * | 2020-10-06 | 2021-02-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Oxygen-fuel power plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2265312A1 (en) | 1999-12-08 |
| EA199800440A1 (en) | 1999-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2700746C (en) | Methods and systems for sulphur combustion | |
| US6282901B1 (en) | Integrated air separation process | |
| US6343462B1 (en) | Gas turbine power augmentation by the addition of nitrogen and moisture to the fuel gas | |
| US3628332A (en) | Nonpolluting constant output electric power plant | |
| US20030097840A1 (en) | Koh flue gas recirculation power plant with waste heat and byproduct recovery | |
| EA023988B1 (en) | System and method for high efficiency power generation using a nitrogen gas working fluid | |
| US9273607B2 (en) | Generating power using an ion transport membrane | |
| JPH08501605A (en) | Energy recovery method from combustible gas | |
| US4542621A (en) | Method of and plant for combustion of water-vapor generating fuels | |
| RU2559467C2 (en) | Method for decreasing of co2 emissions in combustion gaseous products and industrial plants to this end | |
| US20080115483A1 (en) | System and method for separation and control of entrained gas mixture | |
| EA001062B1 (en) | Method for converting energy of pressurized gas into useful energy and gas turbine (steam gas) installation therefor | |
| US8850825B2 (en) | Generating power using an ion transport membrane | |
| US20100035193A1 (en) | Method and system for fuel gas combustion, and burner for use therein | |
| CN208845240U (en) | A kind of coal generating system of the part oxygen-enriched combusting of Combined with Calcium base chemical chain | |
| KR101513057B1 (en) | Coal Drying Process and Facilities Using the Same | |
| EP0216815A1 (en) | Hybrid steam/gas turbine machine | |
| RU2277638C1 (en) | Method of and device for producing electric energy from condensed fuels | |
| RU2826848C1 (en) | Method of generating electric energy in gas turbine based on use of solid fuel gasification products | |
| RU2588294C2 (en) | Generating power using ion transport membrane | |
| CN120332740A (en) | A skid-mounted low-concentration gas flameless oxidation power generation system and method | |
| WO2022031185A1 (en) | Power plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM |
|
| MK4A | Patent expired |
Designated state(s): RU |