RU2605878C1 - Turbo-expansion system of heat utilization of circulating water on condensation units of steam turbines of thermal power station - Google Patents
Turbo-expansion system of heat utilization of circulating water on condensation units of steam turbines of thermal power station Download PDFInfo
- Publication number
- RU2605878C1 RU2605878C1 RU2015133777/06A RU2015133777A RU2605878C1 RU 2605878 C1 RU2605878 C1 RU 2605878C1 RU 2015133777/06 A RU2015133777/06 A RU 2015133777/06A RU 2015133777 A RU2015133777 A RU 2015133777A RU 2605878 C1 RU2605878 C1 RU 2605878C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- gas
- circulating water
- condenser
- turbo
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
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
Description
Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а именно к детандер-генераторным агрегатам, и может быть использовано для охлаждения циркуляционной воды, покидающей конденсатор паровой турбины с помощью турбодетандерной установки, работающей на природном газе, питающем энергетический котел паротурбинного блока.The invention relates to the field of power engineering, and in particular to expander-generator units, and can be used to cool the circulating water leaving the steam turbine condenser using a natural gas turbine expander that feeds the power boiler of the steam turbine unit.
Известна теплоэнергетическая установка, содержащая котел, паровую турбину, конденсатор, к которому подключены трубопроводы подачи и отвода циркуляционной воды, турбодетандер, включенный между трубопроводами высокого и низкого давления, и подогреватель сжигаемого в котле газа [1] (Аракелян Э.К., Аракчеев Е.П., Зайцев А.Н. Теплоэнергетическая установка АС СССР №47874, 1981 Бюл. №18, опубл. 04.01.85).Known heat power installation containing a boiler, a steam turbine, a condenser to which are connected pipelines for supplying and discharging circulating water, a turboexpander included between the pipelines of high and low pressure, and a heater for gas burned in the boiler [1] (Arakelyan E.K., Arakcheev E .P., Zaitsev A.N. Thermal power plant of the USSR AS No. 47874, 1981 Bull. No. 18, publ. 04.01.85).
Основной недостаток прототипа в данном случае состоит в том, что нагрев газа после турбодетандерной установки осуществляется водой, которая подводится к конденсатору и, соответственно, количество теплоты, отводимой из конденсатора паровой турбины в атмосферу, не меняется. Кроме того, согласно рассматриваемому прототипу циркуляционная вода используется для подогрева только части газа, идущего к котлу, а оставшаяся часть продолжает дросселироваться на дроссельном клапане. Подобное решение является следствием того, что в прототипе [1] решается задача, связанная только с повышением экономичности теплоэнергетической установки.The main disadvantage of the prototype in this case is that the gas is heated after the turboexpander installation with water, which is supplied to the condenser and, accordingly, the amount of heat removed from the condenser of the steam turbine to the atmosphere does not change. In addition, according to the prototype under consideration, circulating water is used to heat only part of the gas going to the boiler, and the remaining part continues to be throttled on the throttle valve. Such a solution is a consequence of the fact that the prototype [1] solves the problem associated only with increasing the efficiency of the heat power plant.
Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в охлаждении циркуляционной воды, покидающей тепловую электрическую станцию (ТЭС), и в этой связи нагрев газа осуществляется не подводимой, а уходящей из конденсатора нагретой циркуляционной водой, что позволяет нагревать газ перед энергетическим котлом до более высокой температуры. При решении поставленной задачи через турбодетандер должен проходить весь природный газ, подводимый к электростанции, так как эффект охлаждения циркуляционной воды прямо пропорционален расходу газа через турбодетандер.The technical task of the invention is to cool the circulating water leaving the thermal power station (TPP), and in this regard, the gas is heated not by the heated circulating water leaving the condenser, but by allowing it to heat the gas in front of the power boiler to a higher temperature. When solving this problem, all natural gas supplied to the power plant must pass through the turbo-expander, since the cooling effect of the circulation water is directly proportional to the gas flow through the turbo-expander.
Технический результат, получаемый за счет предлагаемой турбодетандерной системы утилизации теплоты циркуляционной воды, состоит в снижении тепловых выбросов ТЭС в атмосферу, при одновременной выработке дополнительной электроэнергии и достигается тем, что в известной турбодетандерной системе утилизации теплоты циркуляционной воды на конденсационных блоках паровых турбин тепловой электрической станции, идущей после конденсатора паровой турбины к градирне или брызгальному бассейну, содержащей циркуляционный насос, трубопроводы циркуляционной воды, конденсатор паровой турбины, градирни или брызгальный бассейн, теплообменник, турбодетандер, электрогенератор, согласно изобретению, теплообменник, установленный после турбодетандера, подключен по греющему теплоносителю к трубопроводу отвода циркуляционной воды из конденсатора, при этом система включает в себя газотурбинную установку, воздушный компрессор которой соединен с турбодетандером, а газовая турбина соединена с электрогенератором, подогреватель магистрального газа, подключенный по греющей среде к трубопроводу отвода уходящих газов из газотурбинной установки, и подогреватель сетевой воды, также подключенный к трубопроводу отвода уходящих газов из газотурбинной установки.The technical result obtained due to the proposed turboexpander system for utilizing the heat of circulating water is to reduce thermal emissions of thermal power plants into the atmosphere while generating additional electricity and is achieved by the fact that in the known turboexpander system for utilizing the heat of circulating water on the condensing units of steam turbines of a thermal power plant, going after the condenser of the steam turbine to the cooling tower or spray tank containing a circulation pump, circuits water, a condenser of a steam turbine, a cooling tower or a spray pool, a heat exchanger, a turboexpander, an electric generator according to the invention, a heat exchanger installed after the turbine expander is connected through a heating medium to a pipe for circulating water from the condenser, the system includes a gas turbine unit, an air compressor which is connected to a turboexpander, and a gas turbine is connected to an electric generator, a main gas heater connected to a pipe via a heating medium Gadfly removing flue gases from the gas turbine unit, and the heater heating water, also connected to the conduit outlet flue gases from the gas turbine plant.
На чертеже изображена принципиальная схема системы турбодетандерного охлаждения циркуляционной воды на базе автономной ГТУ с турбодетандерным приводом компрессора.The drawing shows a schematic diagram of a turbo-expander cooling system for circulating water based on an autonomous gas turbine with a turbo-expander compressor drive.
Предлагаемая система турбодетандерного охлаждения циркуляционной воды на базе автономной ГТУ с турбодетандерным приводом компрессора, которая содержит турбодетандер 1, электрогенератор 2, рекуперативный теплообменник 3, конденсатор паровой турбины 4, циркуляционный насос 5, конденсационный насос 6, дроссельный клапан 7, дроссельно-регулирующий клапан 8, воздушный компрессор ГТУ 9, камеру сгорания ГТУ 10, газовую турбину ГТУ 11, подогреватель магистрального газа 12 и сетевой подогреватель воды 13.The proposed system of turbo-expander cooling of circulating water based on an autonomous gas turbine with a turbo-expander compressor drive, which contains a turbo-expander 1, an electric generator 2, a regenerative heat exchanger 3, a steam turbine condenser 4, a circulation pump 5, a condensation pump 6, a throttle valve 7, a throttle-control valve 8, GTU 9 air compressor, GTU 10 combustion chamber,
Система турбодетандерного охлаждения циркуляционной воды на базе автономной ГТУ с турбодетандерным приводом компрессора работает следующим образом.The system of turbo-expander cooling of circulating water based on an autonomous gas turbine with a turbo-expander compressor drive operates as follows.
Как и по первому варианту, добавочное охлаждение циркуляционной воды после конденсатора осуществляется низкотемпературным природным газом после турбодетандера 1 в теплообменнике 3. Однако теперь высоконапорный природный газ подводится не только к турбодетандеру 1, но его некоторая часть подводится и в камеру сгорания 10 газовой турбины 11, связанной с электрогенератором 2. В рассматриваемой схеме турбодетандер 1 используется для привода воздушного компрессора 9, что позволяет реализовать газотурбинный цикл при нулевых затратах мощности газовой турбины на привод компрессора. После газовой турбины отработавшие газы используются либо для подогрева магистрального газа в теплообменнике 12 в случае выключения из работы теплообменника 3, либо для подогрева сетевой воды в подогревателе 13, при нормальной работе системы охлаждения циркуляционной воды.As in the first embodiment, the additional cooling of the circulation water after the condenser is carried out by low-temperature natural gas after the turbine expander 1 in the heat exchanger 3. However, now high-pressure natural gas is supplied not only to the turboexpander 1, but some of it is also supplied to the
В результате, оценивая КПД ГТУ в виде отношения полезной мощности газовой турбины Ne к количеству теплоты Qкс, подведенной в камере сгорания, получим, что при начальной температуре газов перед газовой турбиной ТС=503°С, КПД ГТУ достигает 64%. Заметим, что в стандартных газотурбинных установках при начальной температуре газов ТС=1500°С их КПД не превышает 40%. Необходимо отметить, что при реализации подобного решения, по сравнению с первым вариантом охлаждения циркуляционной воды, оказывается возможным в полтора раза увеличить выработку электрической энергии на базе природного газа, при сохранении неизменным его расхода через турбодетандер.As a result, evaluating the efficiency of a gas turbine in the form of the ratio of the net power of a gas turbine N e to the amount of heat Q ks supplied in the combustion chamber, we obtain that at an initial gas temperature in front of a gas turbine T C = 503 ° C, the gas turbine's efficiency reaches 64%. Note that in standard gas turbine units at an initial gas temperature T C = 1500 ° C their efficiency does not exceed 40%. It should be noted that when implementing such a solution, in comparison with the first option for cooling circulating water, it is possible to increase the generation of electric energy based on natural gas by a factor of 1.5, while maintaining its flow rate through the turboexpander.
Список литературыBibliography
1. Аракелян Э.К., Аракчеев Е.П., Зайцев А.Н. Теплоэнергетическая установка АС СССР №47874, 1981 Бюл. №18, опубл. 04.01.851. Arakelyan E.K., Arakcheev E.P., Zaitsev A.N. Thermal power plant of the USSR AS No. 47874, 1981 Bull. No. 18, publ. 1/4/.85
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015133777/06A RU2605878C1 (en) | 2015-08-12 | 2015-08-12 | Turbo-expansion system of heat utilization of circulating water on condensation units of steam turbines of thermal power station |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015133777/06A RU2605878C1 (en) | 2015-08-12 | 2015-08-12 | Turbo-expansion system of heat utilization of circulating water on condensation units of steam turbines of thermal power station |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2605878C1 true RU2605878C1 (en) | 2016-12-27 |
Family
ID=57793748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015133777/06A RU2605878C1 (en) | 2015-08-12 | 2015-08-12 | Turbo-expansion system of heat utilization of circulating water on condensation units of steam turbines of thermal power station |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2605878C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2740670C1 (en) * | 2020-03-26 | 2021-01-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method of operation of steam-gas plant of power plant |
| CN116045336A (en) * | 2023-01-29 | 2023-05-02 | 上海核工程研究设计院股份有限公司 | Nuclear power plant steam extraction and heat supply system and method based on heat drainage recovery spray cooling |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1231237A1 (en) * | 1985-01-04 | 1986-05-15 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт | Thermal power plant |
| RU6837U1 (en) * | 1997-07-02 | 1998-06-16 | Владимир Иванович Кирюхин | GAS STEAM TURBINE INSTALLATION |
| JP2002097970A (en) * | 2000-09-11 | 2002-04-05 | General Electric Co <Ge> | Compressor discharged bleed air circuit in gas turbine power generating facility and related method |
| RU57365U1 (en) * | 2006-05-24 | 2006-10-10 | ОАО "Калужский турбинный завод" | ENERGY INSTALLATION |
-
2015
- 2015-08-12 RU RU2015133777/06A patent/RU2605878C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1231237A1 (en) * | 1985-01-04 | 1986-05-15 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт | Thermal power plant |
| RU6837U1 (en) * | 1997-07-02 | 1998-06-16 | Владимир Иванович Кирюхин | GAS STEAM TURBINE INSTALLATION |
| JP2002097970A (en) * | 2000-09-11 | 2002-04-05 | General Electric Co <Ge> | Compressor discharged bleed air circuit in gas turbine power generating facility and related method |
| RU57365U1 (en) * | 2006-05-24 | 2006-10-10 | ОАО "Калужский турбинный завод" | ENERGY INSTALLATION |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БОРДЮКОВ А.П., ГИНЗБУРГ-ШИК Л.Д. ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ. — М.: Энергия, 1978, с.224. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2740670C1 (en) * | 2020-03-26 | 2021-01-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method of operation of steam-gas plant of power plant |
| CN116045336A (en) * | 2023-01-29 | 2023-05-02 | 上海核工程研究设计院股份有限公司 | Nuclear power plant steam extraction and heat supply system and method based on heat drainage recovery spray cooling |
| CN116045336B (en) * | 2023-01-29 | 2024-06-07 | 上海核工程研究设计院股份有限公司 | Nuclear power plant steam extraction and heat supply system and method based on heat drainage recovery spray cooling |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8505309B2 (en) | Systems and methods for improving the efficiency of a combined cycle power plant | |
| US20180223699A1 (en) | Gas-steam combined cycle centralized heat supply device and heat supply method | |
| US20130199202A1 (en) | System and method for gas turbine inlet air heating | |
| CN104420906B (en) | Steam turbine installation | |
| CN102213197B (en) | Steam turbine plant | |
| RU2364794C1 (en) | Centralised heat supply system and method | |
| RU2662751C2 (en) | Coal fired oxy plant with heat integration | |
| CN204404310U (en) | Air cooling unit exhaust steam waste heat plural serial stage heating system | |
| US20130199196A1 (en) | System and method for gas turbine part load efficiency improvement | |
| RU2605878C1 (en) | Turbo-expansion system of heat utilization of circulating water on condensation units of steam turbines of thermal power station | |
| JP2013160227A (en) | System and method for gas turbine nox emission improvement | |
| CN105508055B (en) | The system and method for distributed busbar protection cooling circulating water | |
| CN201202536Y (en) | A recovery device for the pressure energy of the natural gas pipeline network in the field of gas turbine work | |
| CN104271897B (en) | A turbine device and method for cooling a turbine device | |
| RU2343368C1 (en) | Geothermal power plant | |
| RU121863U1 (en) | STEAM GAS INSTALLATION | |
| CN202883026U (en) | Power station backheating type steam-driven condensate pump system | |
| RU2607437C2 (en) | Thermal power plant | |
| RU2656769C1 (en) | Thermal power plant gas turboexpander power unit operation method | |
| RU2605879C2 (en) | Power plant combined-cycle plant | |
| RU138055U1 (en) | MANEUVERED STEAM-GAS INSTALLATION WITH MULTIFUNCTIONAL VAPOR DISTRIBUTION NODES | |
| RU2330977C1 (en) | Gas turbine plant output control method | |
| RU100593U1 (en) | SYSTEM OF CENTRALIZED HEAT SUPPLY FROM HEAT POWER PLANT USING CONDENSATION HEAT OF WASTE TURBINE STEAM AND WASTE BOILER GASES | |
| Romashova et al. | Economic efficiency of a gas-turbine topping for steam reheating at heating turbo-installations | |
| RU2674089C1 (en) | Method of forcing gas turbine plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20170714 |