RU2168041C2

RU2168041C2 - Gas turbine plant

Info

Publication number: RU2168041C2
Application number: RU95121614A
Authority: RU
Inventors: Б.Д. Фишбейн
Original assignee: Акционерное общество открытого типа Самарский научно-технический комплекс им.Н.Д.Кузнецова
Priority date: 1995-12-19
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: gas turbine plant has turbocompressor gas generator with gas turbine, exhaust channel with fitted-in recovery boiler, steam turbine connected to recovery boiler output, and blower. Blower is made in form of additional gas compressor mechanically coupled with steam turbine. Input of additional gas compressor is connected with exhaust channel behind or before recovery boiler, and output, with input to one or several stages of gas turbine. EFFECT: increased power output of gas turbine plant. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к газотурбинным установкам (ГТУ), в частности, реализующим полузамкнутую схему рабочего процесса и утилизацию тепла выхлопных газов. The invention relates to gas turbine units (GTU), in particular, which implements a semi-closed scheme of the working process and heat recovery of exhaust gases.

Известно устройство ГТУ (см. книгу: В.А.Динков и др. "Повышение эффективности использования газа на компрессорных станциях". М., Недра, 1981 г., с. 52), содержащей открытый газотурбинный контур для привода газового нагнетателя и замкнутый паровой контур для привода дополнительного электрогенератора. Паровой контур работает благодаря утилизации тепла выхлопных газов газотурбинного контура. A GTU device is known (see the book: V.A.Dinkov et al. "Improving the Efficiency of Using Gas at Compressor Stations". M., Nedra, 1981, p. 52), containing an open gas-turbine circuit for driving a gas supercharger and closed steam circuit for driving an additional electric generator. The steam circuit works by utilizing heat from the exhaust gas of the gas turbine circuit.

Недостатком такого устройства является необходимость затрат на приобретение и обслуживание оборудования, связанного с эксплуатацией дополнительного электрогенератора для повышения общей мощности ГТУ. При этом единичная мощность газотурбинного контура не увеличивается. The disadvantage of this device is the need for costs for the acquisition and maintenance of equipment associated with the operation of an additional electric generator to increase the total capacity of gas turbines. In this case, the unit capacity of the gas turbine circuit does not increase.

Известно устройство ГТУ (см. книгу: Ю. Н. Ванюшин, В. И.Глушков . "Утилизация тепла на компрессорных станциях магистральных газопроводов". М., Недра, 1978 г., с.81), содержащей открытый газотурбинный контур для привода нагнетателя, систему утилизации тепла выхлопных газов газотурбинного контура, замкнутый паровой контур для привода дополнительного электрогенератора либо для дополнительного привода основного нагнетателя природного газа. В последнем случае обеспечивается повышение единичной мощности ГТУ. A GTU device is known (see the book: Yu. N. Vanyushin, V. I. Glushkov. "Heat Utilization at Compressor Stations of Gas Pipelines." M., Nedra, 1978, p. 81), containing an open gas-turbine circuit for a drive a supercharger, a system for utilizing heat from the exhaust gases of a gas turbine circuit, a closed steam circuit for driving an additional electric generator or for additional driving a main supercharger of natural gas. In the latter case, an increase in the unit capacity of gas turbines is provided.

Известна газотурбинная установка, содержащая турбокомпрессорный газогенератор с газовой турбиной, выхлопной канал с установленным в нем котлом-утилизатором, паровую турбину, подсоединенную к выходу из котла утилизатора, и нагнетатель (см. книгу А.В.Арсеньева, В.Г.Тырышкина "Комбинированные установки с газовыми турбинами". Л., Машиностроение, 1982 г., стр. 59, рис. II, I). A known gas turbine installation comprising a turbocompressor gas generator with a gas turbine, an exhaust channel with a recovery boiler installed in it, a steam turbine connected to the outlet of the recovery boiler, and a supercharger (see book A.V. Arsenyev, V.G. Tyryshkin "Combined installations with gas turbines. "L., Mechanical Engineering, 1982, p. 59, Fig. II, I).

Недостатком известной газотурбинной установки является сложность конструкции, обусловленная применением двух отдельных электрогенераторов. A disadvantage of the known gas turbine installation is the design complexity due to the use of two separate electric generators.

Цель изобретения - упрощение конструкции газотурбинной установки. The purpose of the invention is to simplify the design of a gas turbine installation.

Поставленная задача решается за счет того, что в газотурбинной установке, содержащей турбокомпрессорный газогенератор с газовой турбиной, в выхлопном канале которой установлен котел-утилизатор, паровую турбину, подсоединенную к выходу из котла-утилизатора, нагнетатель выполнен в виде дополнительного газового компрессора, механически связанного с паровой турбиной, вход которого соединен с выхлопным каналом, а выход - со входом в одну или несколько ступеней газовой турбины. The problem is solved due to the fact that in a gas turbine installation containing a turbocompressor gas generator with a gas turbine, in the exhaust channel of which there is a recovery boiler, a steam turbine connected to the outlet of the recovery boiler, the supercharger is made in the form of an additional gas compressor mechanically connected to a steam turbine, the inlet of which is connected to the exhaust channel, and the outlet - with the entrance to one or more stages of the gas turbine.

Вход вспомогательного газового компрессора может быть соединен с выхлопным каналом как за котлом-утилизатором, так и перед котлом-утилизатором. The input of the auxiliary gas compressor can be connected to the exhaust channel both behind the recovery boiler and in front of the recovery boiler.

На фиг. 1 изображена схема газотурбинной установки, в которой вход во вспомогательный газовый компрессор соединен с выхлопным каналом перед котлом-утилизатором. In FIG. 1 shows a diagram of a gas turbine installation in which the inlet to the auxiliary gas compressor is connected to the exhaust channel in front of the recovery boiler.

На фиг. 2 изображена газотурбинная установка, в которой вход во вспомогательный газовый компрессор соединен с выхлопным каналом за котлом-утилизатором. In FIG. 2 shows a gas turbine installation in which the inlet to the auxiliary gas compressor is connected to the exhaust channel behind the recovery boiler.

Газотурбинная установка содержит турбокомпрессорный газогенератор 1 с газовой турбиной 2, которая валом соединена с электрогенератором 3. The gas turbine installation comprises a turbocompressor gas generator 1 with a gas turbine 2, which is connected by a shaft to the electric generator 3.

В выхлопном канале 4 турбины 2 установлен котел-утилизатор 5. К выходу из котла-утилизатора 5 подсоединена паровая турбина 6. Дополнительный газовый компрессор 7 механически связан с паровой турбиной 6, его вход соединен с выхлопным каналом 4, а выход - со входом в одну или несколько ступеней газовой турбины 2. A recovery boiler 5 is installed in the exhaust channel 4 of the turbine 2. A steam turbine 6 is connected to the outlet of the recovery boiler 5. An additional gas compressor 7 is mechanically connected to the steam turbine 6, its input is connected to the exhaust channel 4, and the output is connected to one or several stages of a gas turbine 2.

Вход вспомогательного газового компрессора 7 может быть соединен с выхлопным каналом 4 турбины 2 как перед котлом-утилизатором 5, так и за ним. The input of the auxiliary gas compressor 7 can be connected to the exhaust channel 4 of the turbine 2 both in front of and behind the recovery boiler 5.

Работает газотурбинная установка следующим образом. Works gas turbine as follows.

Воздух из атмосферы поступает в турбокомпрессорный газогенератор 1, где при сжигании топлива образуются продукты сгорания, которые совершают работу в газовой турбине 2, осуществляя привод внешней нагрузки-электрогенератора 3. Из газовой турбины 2 газ поступает в выхлопной канал 4, обтекает установленный в нем котел-утилизатор 5 и выбрасывается в атмосферу. Часть газа из выхлопного канала 4 поступает на вход во вспомогательный газовый компрессор 7, где повышается давление и температура газа. Из вспомогательного газового компрессора 7 газ поступает в одну или несколько ступеней газовой турбины 2. Вспомогательный газовый компрессор 7 приводится во вращение паровой турбиной 6, на вход в которую поступает водяной пар из котла-утилизатора 5. Отработанный пар из турбины 6 поступает в конденсатор (не показан), а затем вода подается на вход в котел-утилизатор. Air from the atmosphere enters the turbocharger gas generator 1, where, when burning fuel, combustion products are formed that work in the gas turbine 2, driving an external load-generator 3. From the gas turbine 2, gas enters the exhaust channel 4, flows around the installed boiler utilizer 5 and is released into the atmosphere. Part of the gas from the exhaust channel 4 enters the inlet to the auxiliary gas compressor 7, where the pressure and temperature of the gas increase. From the auxiliary gas compressor 7, the gas enters one or more stages of the gas turbine 2. The auxiliary gas compressor 7 is driven by a steam turbine 6, to the input of which water vapor comes from the recovery boiler 5. The exhaust steam from the turbine 6 enters the condenser (not shown), and then water is supplied to the entrance to the recovery boiler.

Благодаря дополнительному расходу газа через газовую турбину увеличивается мощность, передаваемая внешней нагрузке. Due to the additional gas flow through the gas turbine, the power transmitted to the external load increases.

Использование изобретения позволяет увеличить единичную мощность газотурбинной установки на 13-16% при неизменном расходе топлива. Using the invention allows to increase the unit power of a gas turbine plant by 13-16% with a constant fuel consumption.

Claims

1. A gas turbine installation comprising a turbocompressor gas generator with a gas turbine, an exhaust channel with a recovery boiler installed in it, a steam turbine connected to the outlet of the recovery boiler, and a supercharger, characterized in that the supercharger is made in the form of an additional gas compressor, mechanically connected with a steam turbine, the input of which is connected to the exhaust channel, and the output is with the entrance to one or more stages of the gas turbine.

2. The gas turbine installation according to claim 1, characterized in that the input of the auxiliary gas compressor is connected to the exhaust channel behind the waste heat boiler.

3. The gas turbine installation according to claim 1, characterized in that the input of the auxiliary gas compressor is connected to the exhaust channel in front of the recovery boiler.