RU2094637C1 - Method and device for operating gas-turbine plant of cogeneration station - Google Patents
Method and device for operating gas-turbine plant of cogeneration station Download PDFInfo
- Publication number
- RU2094637C1 RU2094637C1 RU96110427/06A RU96110427A RU2094637C1 RU 2094637 C1 RU2094637 C1 RU 2094637C1 RU 96110427/06 A RU96110427/06 A RU 96110427/06A RU 96110427 A RU96110427 A RU 96110427A RU 2094637 C1 RU2094637 C1 RU 2094637C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- installation
- water
- steam generator
- fuel
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 67
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 23
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- XUKUURHRXDUEBC-KAYWLYCHSA-N Atorvastatin Chemical compound C=1C=CC=CC=1C1=C(C=2C=CC(F)=CC=2)N(CC[C@@H](O)C[C@@H](O)CC(O)=O)C(C(C)C)=C1C(=O)NC1=CC=CC=C1 XUKUURHRXDUEBC-KAYWLYCHSA-N 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O thiamine pyrophosphate Chemical compound CC1=C(CCOP(O)(=O)OP(O)(O)=O)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики и, в частности к стационарным и передвижным газотурбинным теплоэлектроцентралям,
Широко известны способы работы газотурбинных установок, заключающиеся в сжатии воздуха в компрессоре, сжигании органического топлива в камере сгорания, расширении продуктов сгорания в турбине с получением работы [1]
Недостатком аналога является низкий КПД использования топлива в установке.The invention relates to the field of energy and, in particular, to stationary and mobile gas-turbine cogeneration plants,
Widely known are the methods of operation of gas turbine units, which include compressing air in a compressor, burning fossil fuels in a combustion chamber, expanding combustion products in a turbine to obtain work [1]
The disadvantage of the analogue is the low efficiency of fuel use in the installation.
Известен способ работы теплоэлектроцентрали, выбранный в качестве прототипа, заключающийся в сжатии воздуха в компрессоре, сжигании топлива в камере сгорания, охлаждении продуктов сгорания в высоконапорной части парогенератора, расширении продуктов сгорания в газовой турбине, дальнейшем охлаждении их в низконапорной части парогенератора и поверхностях нагрева питательной воды, выбросом продуктов сгорания в окружающую среду, получением тепла и электроэнергии, отпускаемых потребителю [2]
Недостаток прототипа заключается в том, что газотурбинный агрегат работает не в номинальном режиме при изменении тепловой и электрической нагрузки с ухудшением КПД, а также затрудняет пуск установки и увеличивает время выхода на требуемый режим.There is a known method of operation of a cogeneration plant selected as a prototype, which consists in compressing air in a compressor, burning fuel in a combustion chamber, cooling combustion products in a high-pressure part of a steam generator, expanding combustion products in a gas turbine, further cooling them in a low-pressure part of a steam generator and heating surfaces of feed water , the emission of combustion products into the environment, heat and electricity generated by the consumer [2]
The disadvantage of the prototype is that the gas turbine unit does not work in the nominal mode when the heat and electric load change with a deterioration in efficiency, and also makes it difficult to start the installation and increases the time to reach the required mode.
Предлагаемый способ работы газотурбинной установки для теплоэлектроцентрали (ГТУ ТЭЦ) и устройство для его реализации решает задачу повышенной маневренности установки и устраняет указанные недостатки. The proposed method of operation of a gas turbine installation for a cogeneration plant (GTU TPP) and a device for its implementation solves the problem of increased maneuverability of the installation and eliminates these disadvantages.
В части способа цель достигается организацией работы газотурбинного агрегата (турбокомпрессора-ТК) в номинальном режиме на всех переменных режимах отпуска тепла в виде пара (горячей воды) и электроэнергии потребителю путем поддерживания постоянного расхода продуктов сгорания и их температуры перед газовой турбиной (ГТ) за счет регулирования подачи воздуха и топлива во вспомогательную камеру сгорания (КС2), расположенную между высоконапорной частью (ВЧ) парогенератора и газовой турбиной, а также путем регулирования режима работы основной камеры сгорания (КС1) от номинальной нагрузки до нулевой уменьшением расхода топлива или расходов топлива и воздуха. In terms of the method, the goal is achieved by organizing the operation of the gas turbine unit (turbocharger-TC) in the nominal mode for all variable modes of heat release in the form of steam (hot water) and electricity to the consumer by maintaining a constant flow of combustion products and their temperature in front of the gas turbine (GT) due to regulating the supply of air and fuel to the auxiliary combustion chamber (KC2) located between the high-pressure part (HF) of the steam generator and the gas turbine, as well as by regulating the main th combustor (KC1) of the load to zero or decrease the fuel consumption of fuel and air flows.
Тепловая и электрическая мощь ГТУ ТЭЦ изменяется также и путем регулирования режимов работы основной и вспомогательной камер сгорания за счет дополнительного впрыска воды и/или водяного пара в огневую часть или во вторичный воздух одной или обеих камер сгорания, при этом пуск ГТУ ТЭЦ осуществляется посредством вспомогательной камеры сгорания, а выход на режим - включением основной камеры сгорания. The heat and electric power of a gas turbine thermal power station also changes by regulating the operating modes of the main and auxiliary combustion chambers due to the additional injection of water and / or water vapor into the fire part or into the secondary air of one or both combustion chambers, while the gas turbine power station is launched using an auxiliary chamber combustion, and access to the mode by turning on the main combustion chamber.
В части устройства задача решается за счет дополнительной вспомогательной камеры сгорания, установленной на газоходе продуктов сгорания между высоконапорной частью парогенератора и газовой турбиной, соединенной воздуховодом с выходом компрессора (К) и подключенной к топливной магистрали, а также установкой в камерах сгорания дополнительных форсунок для впрыска воды и/или водяного пара, подключенных к водопроводу и паропроводу, и установкой регулирующей арматуры на подводящих к камерам сгорания воздуховодах, топливных магистралях, водопроводах и паропроводах. In terms of the device, the problem is solved by an additional auxiliary combustion chamber installed on the gas duct of the combustion products between the high-pressure part of the steam generator and a gas turbine connected by an air duct to the compressor outlet (K) and connected to the fuel line, as well as by installing additional nozzles for injecting water in the combustion chambers and / or water vapor connected to the water supply and steam pipes, and the installation of control valves on the air ducts leading to the combustion chambers, fuel lines, in doprovodah and steam lines.
На чертеже изображена схема газотурбинной теплоэлектроцентрали, в которой реализуется предложенный способ. The drawing shows a diagram of a gas turbine cogeneration plant, in which the proposed method is implemented.
Газотурбиная теплоэлектроцентраль включает компрессор 1, основную камеру сгорания 2, высоконапорную часть парогенератора 3, вспомогательную камеру сгорания 4, газовую турбину 5, сидящую на одном валу с компрессором (турбокомпрессор), низконапорную часть парогенератора 6, воздуховод 7, газоход 8, топливопровод 9, регулирующую арматуру 10, водопровод 11, паропровод 12, трубопровод 13. The gas turbine cogeneration plant includes a compressor 1, a main combustion chamber 2, a high-pressure part of a steam generator 3, an auxiliary combustion chamber 4, a gas turbine 5 sitting on the same shaft with a compressor (turbocompressor), a low-pressure part of a steam generator 6, an air duct 7, a gas duct 8, a fuel pipe 9, which controls fittings 10, water supply 11, steam pipe 12, pipe 13.
Способ осуществляется следующим способом. The method is carried out in the following way.
Начальный импульс вращения турбокомпрессора (ТК) дается стартером, внешним источником сжатого воздуха или иным способом. Воздух из компрессора 1 и топливо по топливопроводу 9 подаются во вспомогательную камеру сгорания 4 (КС2). При достижении номинальных оборотов ТК открывается постепенная подача воздуха и топлива в основную камеру сгорания 2 (КС1) с одновременным регулированием подачи воздуха и топлива в камеру сгорания 4 таким образом, чтобы расход и температура продуктов сгорания перед газовой турбиной 5 остались постоянными, соответствующими номинальному режиму работы ТК. Наконец, весь воздух из компрессора 1 будет поступать в основную камеру сгорания 2, в которой происходит сгорание топлива при заданном коэффициенте избытка воздуха (обычно близким к единице). Продукты сгорания топлива из камеры сгорания 2 проходят последовательно высоконапорную часть парогенератора 3, поступают в камеру сгорания 4, где корректируется температура продуктов сгорания, затем в газовую турбину 5 и далее после расширения в турбине поступают в низконапорную часть парогенератора 6 и затем выбрасываются в атмосферу. The initial impulse of rotation of the turbocompressor (TC) is given by a starter, an external source of compressed air, or in another way. Air from the compressor 1 and fuel through the fuel line 9 are supplied to the auxiliary combustion chamber 4 (KC2). Upon reaching the nominal revolutions of the fuel cell, a gradual supply of air and fuel to the main combustion chamber 2 (KC1) opens, while simultaneously regulating the supply of air and fuel to the combustion chamber 4 so that the flow rate and temperature of the combustion products in front of the gas turbine 5 remain constant, corresponding to the nominal operating mode TC. Finally, all the air from the compressor 1 will enter the main combustion chamber 2, in which the fuel is burned at a given coefficient of excess air (usually close to unity). The products of fuel combustion from the combustion chamber 2 pass sequentially the high-pressure part of the steam generator 3, enter the combustion chamber 4, where the temperature of the combustion products is adjusted, then to the gas turbine 5 and then after expansion in the turbine they enter the low-pressure part of the steam generator 6 and then are released into the atmosphere.
Питательная вода поступает в низконапорную часть парогенератора 6, затем в высоконапорную часть парогенератора 3 (или в иной последовательности) воспринимает тепло продуктов сгорания и в виде пара (или горячей воды) подается потребителю или направляется в паровую турбину с получением механической (электрической) энергии и после расширения в турбине направляется потребителю или в теплообменник-конденсатор, где отдает тепло нагреваемой сетевой воде, конденсируется, и конденсат опять поступает с помощью циркуляционного насоса в парогенератор. Избыточная мощность газовой турбины используется также для получения электроэнергии. Feed water enters the low-pressure part of the steam generator 6, then it receives heat of the combustion products in the high-pressure part of the steam generator 3 (or in a different sequence) and is supplied to the consumer in the form of steam (or hot water) or sent to a steam turbine to receive mechanical (electrical) energy and after expansion in the turbine is sent to the consumer or to the heat exchanger-condenser, where it gives off heat to the heated mains water, condenses, and the condensate again enters with the help of a circulation pump ator. The excess power of a gas turbine is also used to generate electricity.
Изменение тепловой и электрической мощности ГТУ ТЭЦ можно проводить и за счет дополнительного впрыска воды и/или водяного пара в одну или обе камеры сгорания. При этом можно увеличить механическую мощность газовой турбины и, тем самым, снизить большее количество электрической энергии с электрогенератора. Таким образом, впрыск воды или водяного пара существенно расширяет диапазон регулирования тепловой и электрической мощности ГТУ ТЭЦ. The change in the thermal and electric power of a gas turbine power station can also be carried out by additional injection of water and / or water vapor into one or both combustion chambers. In this case, it is possible to increase the mechanical power of the gas turbine and, thereby, reduce a greater amount of electrical energy from the generator. Thus, the injection of water or water vapor significantly expands the range of regulation of thermal and electric power of a gas turbine power station.
Пуск установки и выход на заданный режим можно осуществить и другим способом. При начальной раскрутке турбокомпрессора стартером или иным путем воздух подается в основную камеру сгорания 2, а топливо во вспомогательную камеру сгорания 4. По мере увеличения числа оборотов ТК открывается подача топлива в основную камеру сгорания 2 (КС1), и установка выводится на заданный режим. В дальнейшем вспомогательная камера сгорания 2 служит лишь для поддержания постоянства температуры продуктов сгорания перед газовой турбиной на любом режиме работы ГТУ ТЭЦ. Start of installation and exit to a given mode can be done in another way. During the initial spin-up of the turbocharger by a starter or in another way, air is supplied to the main combustion chamber 2, and fuel to the auxiliary combustion chamber 4. As the RPM increases, the fuel supply to the main combustion chamber 2 (KC1) opens, and the unit is brought back to the specified mode. In the future, the auxiliary combustion chamber 2 serves only to maintain a constant temperature of the combustion products in front of the gas turbine at any operating mode of the gas turbine power station.
Таким образом. ГТУ ТЭЦ может работать в режиме тепловой нагрузки от максимальной, когда включены в работу высоконапорная и низконапорная части парогенератора, до минимальной, когда в работе используется только низконапорная часть парогенератора. При этом турбокомпрессор всегда работает в номинальном режиме,
Изменение тепловой мощности ГТУ ТЭЦ от максимальной до минимальной происходит: или за счет уменьшения расхода топлива в основную камеру сгорания от максимума, соответствующего коэффициенту избытка воздуха, чуть больше 1 ((α ≈ 1,05),), до полного прекращения подачи топлива; или путем уменьшения расхода воздуха и топлива в основную камеру сгорания до полного отключения ее от работы.Thus. The GTU CHPP can operate in the heat load mode from maximum when the high-pressure and low-pressure parts of the steam generator are included in the operation, to the minimum when only the low-pressure part of the steam generator is used in the work. In this case, the turbocharger always works in nominal mode,
A change in the thermal power of a gas turbine power plant from maximum to minimum occurs: either by reducing the fuel consumption in the main combustion chamber from the maximum corresponding to the excess air coefficient, a little more than 1 ((α ≈ 1.05),) until the fuel is completely cut off; or by reducing the flow of air and fuel into the main combustion chamber until it is completely disconnected from work.
Изменение электрической мощности от минимальной до максимальной происходит также и за счет количества впрыскиваемой воды и/или водяного пара в дополнительную камеру сгорания, т. е. за счет увеличения расхода рабочего тела в газовой турбине при сохранении его начальной температуры. The change in electric power from minimum to maximum also occurs due to the amount of injected water and / or water vapor into the additional combustion chamber, i.e., due to an increase in the flow rate of the working fluid in a gas turbine while maintaining its initial temperature.
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96110427/06A RU2094637C1 (en) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | Method and device for operating gas-turbine plant of cogeneration station |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96110427/06A RU2094637C1 (en) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | Method and device for operating gas-turbine plant of cogeneration station |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2094637C1 true RU2094637C1 (en) | 1997-10-27 |
| RU96110427A RU96110427A (en) | 1997-11-10 |
Family
ID=20180995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96110427/06A RU2094637C1 (en) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | Method and device for operating gas-turbine plant of cogeneration station |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2094637C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2399776C2 (en) * | 2008-10-21 | 2010-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НПО ТЕПЛОЭНЕРГОМАШ" | Procedure for operation of steam-gas one-module mini-heat station on base of compact cylinder steam generator |
-
1996
- 1996-05-29 RU RU96110427/06A patent/RU2094637C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Манушин Э.А. Газовые турбины: Проблемы и перспективы. - М.: Энергоатомиздат, 1986, с.22. 2. Андрющенко А.И., Лапшов В.Н. Парогазовые установки электростанций. - М.- Л.: Энергия, 1965, с.194. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2399776C2 (en) * | 2008-10-21 | 2010-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НПО ТЕПЛОЭНЕРГОМАШ" | Procedure for operation of steam-gas one-module mini-heat station on base of compact cylinder steam generator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4282708A (en) | Method for the shutdown and restarting of combined power plant | |
| RU2562686C2 (en) | Operating method of power plant in standby mode (versions), and power plant | |
| US7621133B2 (en) | Methods and apparatus for starting up combined cycle power systems | |
| US8484975B2 (en) | Apparatus and method for start-up of a power plant | |
| JP2898290B2 (en) | Mechanical energy generator | |
| CN108316981B (en) | Natural gas residual pressure and gas turbine coupling and supplying system, pipe network system and method | |
| EP3129621A2 (en) | Gas turbine air injection system control and method of operation | |
| WO2002025083A1 (en) | Two stage expansion and single stage combustion compressed air storage power plant | |
| CN106351744B (en) | Power augmentation system for gas turbine | |
| US9777630B2 (en) | Gas turbine fast regulation and power augmentation using stored air | |
| RU2199020C2 (en) | Method of operation and design of combination gas turbine plant of gas distributing system | |
| JPH04234534A (en) | Gas turbine device and method for driving same | |
| US9404395B2 (en) | Selective pressure kettle boiler for rotor air cooling applications | |
| RU2094637C1 (en) | Method and device for operating gas-turbine plant of cogeneration station | |
| CA1091044A (en) | Combined cycle electric power generating system with improvement | |
| RU2463462C1 (en) | Combined gas turbo expander plant to run on natural gas | |
| RU2747704C1 (en) | Cogeneration gas turbine power plant | |
| US12498116B2 (en) | Burner with gas turbine for producing a flame for a heat generation system | |
| CN116816499A (en) | A distributed energy power generation system and its control method | |
| CN212656863U (en) | A quick start control system for air preheating of steam turbine unit | |
| RU2656769C1 (en) | Thermal power plant gas turboexpander power unit operation method | |
| US11776702B2 (en) | System for control of externally heated turbine engine | |
| RU96110427A (en) | METHOD FOR WORKING A GAS-TURBINE INSTALLATION FOR HEAT AND CENTERS AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| JP6877216B2 (en) | Power generation system | |
| Takano et al. | Design for the 145-MW blast furnace gas firing gas turbine combined cycle plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QZ4A | Changes in the licence of a patent |
Effective date: 20021023 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20060613 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130530 |