SU1368455A1

SU1368455A1 - Steam-gas unit complex

Info

Publication number: SU1368455A1
Application number: SU864031103A
Authority: SU
Inventors: Евгений Яковлевич Борочин; Михаил Вениаминович Вяткин; Виталий Иванович Гриценко; Сергей Викторович Растворов
Original assignee: Омский политехнический институт
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1988-01-23

Abstract

Изобретение м.б. использовано в энергетической, химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Сосйз Цель изобретени - повышение эффективности путем расширени функциональных возможностей. Установка снабжена газотурбинным блоком, генератором 10 ацетилена и генератором 12 водорода, трубными пучками 18 и 19, размещенными в камерах сгорани 2 и 13, и аппаратами дл получени диоксида углерода и карбида кальци . Такое выполнение установки .позвол ет получать,кроме газообразного диоксида углерода,газообразный водород, вл ющийс ценным энергетическим продуктом , который м.б. использован как самое экологически чистое топливо. 1 ил. «г г (Л 00 as 00 ел СЛInvention m. used in the energy, chemical and petrochemical industries. The purpose of the invention is to increase efficiency by extending functionality. The plant is equipped with a gas turbine unit, an acetylene generator 10 and a hydrogen generator 12, tube bundles 18 and 19 located in combustion chambers 2 and 13, and apparatus for producing carbon dioxide and calcium carbide. Such an installation allows, in addition to carbon dioxide gas, to produce hydrogen gas, which is a valuable energy product, which can be used. used as the most environmentally friendly fuel. 1 il. "G g (L 00 as 00 ate SL

Description

; Изобретение относитс к теплотехнике , а именно к комбинированным ус- |тановкам, позвол ющим получать теп- |лоту, энергию и чистый диоксид угле- |рода и может быть использовано в энергетической, химической и нефтепе- рерабатываю1цей промышленности. I Цель изобретени - повьшение эффективности установки путем расшире- ни функ;1 ;иональных возможностей за счет производства водорода.; The invention relates to heat engineering, in particular, to combined plants, which allow to obtain heat, energy and pure carbon dioxide and can be used in the energy, chemical and oil refining industries. I The purpose of the invention is to increase the efficiency of the installation by expanding the functions; 1; ional possibilities due to the production of hydrogen.

На чертеже изображена схема комплексной парогазовой установки.The drawing shows a diagram of an integrated combined-cycle plant.

Установка содержит основной газо- турбинный блок с компрессором 1, камерой 2 сгорани и турбиной 3, размещенной на одном валу с компрессором 1. В тракт выхлопных газов турбины 3 последовательно включены экономайзер 4, аппараты 5 очистки (на чертеже изображен только один, остальные включены ему параллельно) и гидроциклон .6 . Гидроциклон 6 по воде соедине через трехходовой вентиль 7 и насос 8 с экономайзером 4. Установка снабжена также соединенным с гидроциклоном 6 через насос 9 генератором Ю, ацетилена, к выходному патрубку ко- торого подключен компрессор 11, и I дополнительным газотурбинным блоком с компрессором 12, камерой 13 сгорани и турбиной 14, к выхлопу которой подсоединен генератор 15 водорода.The installation contains a main gas-turbine unit with compressor 1, combustion chamber 2 and turbine 3 placed on the same shaft with compressor 1. Economizer 4 is connected in series to turbine exhaust line 3, cleaning devices 5 (only one is shown in the drawing parallel) and hydrocyclone .6. A hydrocyclone 6 is connected through the water through a three-way valve 7 and a pump 8 with an economizer 4. The plant is also equipped with a generator 11, acetylene, connected to a hydrocyclone 6 through a pump 9, to the outlet of which compressor 11 is connected, and I with an additional gas turbine unit with compressor 12 a combustion chamber 13 and a turbine 14, to the exhaust of which a hydrogen generator 15 is connected.

Электрогенератор 16 установлен на одном валу с компрессором 1 и турбиной 3, а электрогенератор 17 - с ком I прессором 12 и турбиной 14. Установк I имеет также размещенные в камерах 2 и 13 сгорани трубные пучки 18 и 19 и аппараты дл получени диоксида углерода и карбида кальци , первый из которых помещен в межтрубное пространство 20 камеры 2 сгорани , а второй - в межтрубное пространство 21 камеры 13 сгорани . Межтрубные пространства 20 и 21 соединены между собой По оксиду кальци . Генератор 10 ацетилена подключен на входе к межтрубному пространству 21, а на выходе через компрессор 11 - к труб- ньм пучкам 18 и 19 камер 2 и;13 сгорани . Генератор 15 водорода выполнен в виде поверхностного теплообменника , который может иметь несколько параллельно включенных секций (показана одна). Трубное пространство генератора 15 водорода включено между выхлопом турбины 14 и аппаратами 5The generator 16 is installed on the same shaft with compressor 1 and turbine 3, and generator 17 - with com I compressor 12 and turbine 14. Installation I also has tube bundles 18 and 19 located in chambers 2 and 13 and apparatus for producing carbon dioxide and carbide calcium, the first of which is placed in the annular space 20 of the combustion chamber 2, and the second in the annular space 21 of the combustion chamber 13. The intertube spaces 20 and 21 are interconnected by calcium oxide. The acetylene generator 10 is connected at the inlet to the annular space 21, and at the outlet through compressor 11 to the tube bundles 18 and 19 of chambers 2 and; 13 of the combustion. The hydrogen generator 15 is made in the form of a surface heat exchanger, which may have several sections connected in parallel (one is shown). The tube space of the hydrogen generator 15 is connected between the exhaust of the turbine 14 and the apparatus 5

очистки, а межтрубное на входе соединено с экономайзером 4 и межтрубным пространством 21. cleaning, and the inlet pipe is connected to the economizer 4 and the annular space 21.

Установка работает следующим обг разом.The installation works as follows.

Воздух, сжатый в компрессоре 1, подают в трубный пучок 12 камеры 2 сгорани , куда поступает также ацетилен , полученный в генераторе 10 ацетилена . При сгорании ацетилена в воздухе получают диоксид углерода (СО) и пары воды. Полученна смесь поступает в турбину 3. Выхлопные газы турбины 3 охлаждают в экономайзере 4 и подают в аппараты 5 очистки, заполненные водным раствором гидрооксида кальци . Очищенные вьпслопные газы выбрасывают в атмосферу, а карбонат кальци , образовавшийс в результате взаимодействи гидроокиси, кальци с COj, отвод т в гидроциклон 6. Воду, отделенную в гидроциклоне 6, направл ют через вентиль 7 на подогрев в экономайзер 4 и далее полученный пар - в генератор 15 водорода, а также в генератор 10 ацетилена. Карбонат кальци СаСОд, отделенный в гидроциклоне , транспортируют в твердом виде в межтрубное пространство 20 камеры 2 сгорани .Air compressed in compressor 1 is fed to tube bundle 12 of combustion chamber 2, where acetylene received in acetylene generator 10 also flows. When acetylene is burned in the air, carbon dioxide (CO) and water vapor are produced. The resulting mixture enters the turbine 3. The exhaust gases of the turbine 3 are cooled in economizer 4 and fed to purification apparatus 5 filled with an aqueous solution of calcium hydroxide. The purified effluent gases are emitted into the atmosphere, and the calcium carbonate formed as a result of the interaction of hydroxide, calcium with COj, is diverted to hydrocyclone 6. Water separated in hydrocyclone 6 is directed through heating valve 7 to preheat economizer 4 and then the steam in hydrogen generator 15, as well as acetylene generator 10. Calcium carbonate CaCl2 separated in a hydrocyclone is transported in solid form to the annular space 20 of the combustion chamber 2.

Под возд ействием теплоты, вьщел ю- щейс при сго&ании ацетилена в воздухе, в межтрубном пространствеUnder the influence of heat, formed during the co-operation of acetylene in air, in the annular space

.20 происходит разложение карбоната.20 carbonate decomposition occurs

ii

кальци : СаСО CaO+COi.Calcium: CaCO CaO + COi.

Образовавшийс диоксид углерода CO.jj отвод т потребителю в газообразном виде или на охлаждение с целью получени твердого СО,, , а оксид кальци СаО подают в межтрубное пространство 21 камеры 13 сгорани дополнительного газотурбинного блока.The formed carbon dioxide CO.jj is withdrawn to the consumer in gaseous form or for cooling in order to obtain solid CO ,, and calcium oxide CaO is fed into the annular space 21 of the combustion chamber 13 of the additional gas turbine unit.

В трубном пространстве 19 камеры 13 сгорани сжигают ацетилен , подаваемый из генератора 10 ацетилена в потоке воздуха, сжатого компрессором 12. Под воздействием вьщеленной от сжигани теплоты в межтрубном пространстве 21, которое представл ет собой аппарат дл получени карбида кальци и заполнено углеродом С, происходит взаимодействие углерода С с оксидом кальци СаО с образованием карбида кальци СаС2 и окиси углерода . СО: CaO+3C CaCj+CO.In tube space 19, combustion chamber 13 burns acetylene supplied from acetylene generator 10 in a stream of air compressed by compressor 12. Under the influence of heat generated from burning in the annular space 21, which is an apparatus for producing calcium carbide and filled with carbon C, interaction occurs carbon C with calcium oxide CaO to form calcium carbide CaC2 and carbon monoxide. CO: CaO + 3C CaCj + CO.

В межтрубное пространство генератора 15 водорода подают образовавшийс в межтрубном пространстве 20 каме20 chambers formed in the annular space are fed into the annular space of the hydrogen generator 15

ры 2 сгорани оксид кальци СаО, образовавшуюс в межтрубном пространстве 21 камеры 13 сгорани окись углерода СО и полученный в экономайзере 4 пар. В генераторе 15 водорода, в его межтрубном пространстве, в.присутствии железа в качестве катализатора протекает следующа реакци : CaO+CO+Hj 0 СаСОз+Н J,.2 combustion calcium oxide CaO, formed in annulus 21 of combustion chamber 13 carbon monoxide CO and 4 pairs obtained in economizer. In the hydrogen generator 15, in its annular space, in the presence of iron as a catalyst, the following reaction proceeds: CaO + CO + Hj 0 CAS02 + HJ ,.

Реакци идет при Поглощении теплоты ,, отдаваемой газами, проход щими через трубное пространство генератор 15 водорода и поступающими затем в аппараты 5 очистки.The reaction proceeds with the absorption of heat, given away by gases passing through the tube space of the hydrogen generator 15 and then flowing into the cleaning apparatus 5.

Образовавшийс в межтрубном, пространстве генератора 15 водород и в блоке очистки дымовых газов СаСОз подают в межтрубное пространство 19 камеры 2 сгорани . Газообразный Н отвод т из отключенной от магистрали секции теплообменника после полного реагировани СО и вод ного пара, после подтверждени этого с помощью соответствующего газоанализатора, кото- рыми снабжена кажда секци генератора 15 водорода. .The hydrogen formed in the annular space of the generator 15 and in the flue gas cleaning unit CaCO3 are supplied to the annular space 19 of the combustion chamber 2. Gaseous H is withdrawn from the section of the heat exchanger disconnected from the main line after full reaction of the CO and water vapor, after confirming this with an appropriate gas analyzer, which is equipped with each section of the hydrogen generator 15. .

Карбид кальци СаСд., . образованный в межтрубном пространстве 21 камеры 13 сгорани , подают в генератор 10Calcium carbide Sasd.,. formed in the annular space 21 of the combustion chamber 13, is fed to the generator 10

ацетилена, где происходит его реакци с водой с образованием ацетилена и гидроксида кальци Ca(OH)j : (OH),j+C4Hj.acetylene, where it reacts with water to form acetylene and calcium hydroxide Ca (OH) j: (OH), j + C4Hj.

Ацетилен подают на.сжигание, а Са(ОН), отвод т в аппараты 5 очистки. : Таким образом, предлагаема схема комплексной установки позвол ет, получать , кроме газообразного диоксида углерода , газообразный водород, вл ющийс ценным энергетическим продук- .том, который может быть использован различных отрасл х науки и техни0Acetylene is fed for burning and Ca (OH) is diverted to cleaning devices 5. : Thus, the proposed complex installation scheme makes it possible, in addition to carbon dioxide gas, to produce hydrogen gas, which is a valuable energy product that can be used in various fields of science and technology.

5five

5 five

00

5five

00

ки, в частности как самое экологически чистое топливо.in particular, as the most environmentally friendly fuel.

Claims

Invention Formula

A combined-cycle gas turbine unit containing a main gas-turbine unit with a compressor, a combustion chamber and a turbine, an apparatus for producing carbon dioxide and an economizer included in the turbine exhaust gas path, economizer, cleaning apparatus and hydrocyclone, reported in carbon dioxide separated therefrom so that, in order to improve efficiency by expanding the functionality of hydrogen production, the installation is equipped with an additional gas turbine unit, the generator acetylene and hydrogen tori, apparatus for producing calcium carbide and tube bundles placed in combustion chambers, apparatus for producing carbon dioxide and calcium carbide are interconnected by calcium oxide and placed in annular spaces of combustion chambers of main and additional units, respectively, the acetylene generator is connected at the inlet to the annular space of the combustion chamber of an additional block, and at the outlet to the tube bundles of both chambers, the hydrogen generator is made in the form of a surface heat transfer nick tube space is connected between the turbine exhaust complementary box and cleaning apparatus, and the shell side is connected with the inlet. economizer and annular space of the combustion chamber of the additional unit.