RU2837755C2

RU2837755C2 - Gas-steam power plant

Info

Publication number: RU2837755C2
Application number: RU2021111756A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Костюков
Original assignee: Владимир Николаевич Костюков
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2025-04-04

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to power engineering and can be used in gas turbine engines and gas-steam power plants. Gas-steam power plant is characterized by the fact that air from the gas turbine engine compressor is supplied to the low pressure working medium supply port made on one side of the rotor of the steam-gas cascade pressure exchanger, and on the opposite side of the rotor in the housing there is a low-pressure working medium discharge port, for example, water vapor, to at least one regenerative condensate heater, possibly of a mixing type, Note here that at least part of working medium may be fed to additional turbine with its outlet or outlet connected to regenerative heater of lower pressure condensate.

EFFECT: improved efficiency and ecological parameters of gas-steam power plants with minimum weight and size characteristics.

19 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может использоваться в газотурбинных двигателях и газопаровых энергетических установках.The invention relates to the field of power engineering and can be used in gas turbine engines and gas-steam power plants.

Известна «Парогазовая установка с паротурбинным приводом компрессора и регенеративной газовой турбиной» Патент RU №2409746 (13) С2. Дата публикации заявки: 27.09.2010. Бюл. №27, содержащая паровую турбину, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, регенеративный подогреватель воздуха, котел-утилизатор с пароперегревателем и другими системами парового паросилового цикла и.т.п..Known is the "Combined-cycle plant with a steam-turbine compressor drive and a regenerative gas turbine" Patent RU No. 2409746 (13) C2. Application publication date: 27.09.2010. Bulletin No. 27, containing a steam turbine, compressor, combustion chamber, gas turbine, regenerative air heater, waste heat boiler with superheater and other steam power cycle systems, etc.

Недостатком подобной конструкции является низкий КПД турбокомпрессора высокого давления ГТД и паровой турбины высокого давления особенно на частичных нагрузках, большие габариты и масса регенеративного подогревателя воздуха.The disadvantage of such a design is the low efficiency of the high-pressure turbocharger of the gas turbine engine and the high-pressure steam turbine, especially at partial loads, and the large dimensions and weight of the regenerative air heater.

Известен также каскадный обменник давлением, содержащий, корпус с выполненными портами подвода и отвода рабочего тела, а также с перепускными массообменными каналами, в корпусе, с возможностью вращения, установлен ротор с каналами открытыми с торцов. «Новые направления совершенствования рабочего процесса газотурбинных двигателей с каскадным обменником давления Крайнюка». А.И. Крайнюк. «Авиационно-космическая техника и технология». 2010 №7Also known is a cascade pressure exchanger, comprising a housing with ports for supplying and removing the working fluid, as well as with bypass mass-exchange channels, in the housing, with the possibility of rotation, a rotor with channels open from the ends is installed. "New directions for improving the working process of gas-turbine engines with a cascade pressure exchanger of Krainyuk". A.I. Krainyuk. "Aviation and space engineering and technology". 2010 No. 7

Недостатком подобной конструкции является узкая сфера применения, необходимость установки дополнительных вентиляторов, что в ряде случаев усложняет конструкцию, низкие КПД и производительность.The disadvantage of such a design is the narrow scope of application, the need to install additional fans, which in some cases complicates the design, low efficiency and productivity.

Техническим результатом, достигаемым в данном изобретении, является расширение сферы применения обменника давлением, повышение его производительности и КПД, улучшение экономичности и экологических параметров газопаровых энергетических установок при минимальных массогабаритных характеристиках, утилизация CO2.The technical result achieved in this invention is the expansion of the scope of application of the pressure exchanger, an increase in its productivity and efficiency, an improvement in the efficiency and environmental parameters of gas-steam power plants with minimal weight and size characteristics, and the utilization of CO2.

Технический результат достигается тем, что газопаровая энергетическая установка, содержащая, по крайней мере, одну газотурбинную энергетическую установку, устройства компрессии воздуха которой, по крайне мере часть из них, выполнены в виде устройства компрессии газа, например воздуха, за счет энергии пара, например водяного пара, содержит также, по крайней мере один парогенератор, например котел-утилизатора тепла с пароперегревателем, по крайней мере часть паропроводов, а возможно и газоходов оборудованы запорно-регулирующими клапанами, также содержит насосы и другие системы обеспечения паросилового и газотурбинного циклов, включая системы контроля, регулирования, управления, отличается тем, что в тракте компрессии воздуха газотурбинного двигателя, по крайней мере в части высокого давления, содержит, по крайней мере, одно устройство компрессии газа, например воздуха, за счет энергии пара, возможно водяного, например парогазовый каскадный обменник давлением, включающий корпус, в котором установлен с возможностью вращения ротор, с выполненными по окружности ротора параллельно валу (аксиально), или радиально, или диагонально, либо осерадиально каналами, со стороны впускных и выпускных отверстий каналов к торцам ротора с минимальным зазором, например с возможностью регулирования его величины, также в зазоре могут быть выполнены уплотнения, примыкают стенки корпуса, в которых образованы порты (окна) с возможностью подвода в каналы ротора и отвода из них сжимающего и сжимаемого рабочих тел, парогазовый каскадный обменник давлением интегрирован с газотурбинным двигателем, например таким образом, что рабочее тело низкого давления (сжимаемое рабочее тело), например воздух из компрессора газотурбинного двигателя, подведено к порту подвода рабочего тела низкого давления, выполненного с одной стороны ротора парогазового каскадного обменника давлением, а с противоположной стороны ротора в корпусе выполнен порт отвода рабочего тела низкого давления, например водяного пара или его смеси с воздухом, по крайней мере, в один регенеративный подогреватель конденсата, возможно смесительного типа, при этом, по крайней мере, часть рабочего тела может быть подведена к дополнительной турбине, выпуск из которой и, или выпуск из ступени которой подключен к регенеративному подогревателю конденсата меньшего давления, далее, по ходу вращения ротора, например со стороны подвода рабочего тела низкого давления, выполнен порт подвода рабочего тела высокого давления (сжимающего рабочего тела), например водяного пара из котла, возможно из котла-утилизатора, например после пароперегревателя, с противоположной стороны ротора в стенке корпуса, например с некоторым смещением в сторону вращения ротора, выполнен порт отвода рабочего тела высокого давления, например воздуха, который может быть подключен к системе охлаждения турбины высокого давления и, или к устройству подвода тепла, например в виде, по крайней мере одной камеры сгорания постоянного объема и, или постоянного давления, выход из которой соединен с газовой турбиной, или с каскадом турбин высокого, например среднего и низкого давления газотурбинного двигателя, и, по крайней мере, с одним котлом -утилизатором, при этом, по крайней мере, один котел-утилизатор может быть выполнен в газовом тракте между турбинами, например, по ходу движения газа, перед турбиной низкого давления, или каскада турбин низкого давления с возможностью отвода водного конденсата из, установленных между и за турбинами сепараторов конденсата, наружу из цикла, а также посредством питательного насоса, по крайней мере, в один регенеративный подогреватель конденсата, и далее, например после системы водоподготовки, посредством насоса, возможно высокого давления - в котел-утилизатор - парогенератор.The technical result is achieved in that a gas-steam power plant containing at least one gas-turbine power plant, the air compression devices of which, at least some of them, are made in the form of a gas compression device, for example air, due to the energy of steam, for example water vapor, also contains at least one steam generator, for example a heat recovery boiler with a superheater, at least some of the steam pipelines, and possibly the gas ducts are equipped with shut-off and control valves, also contains pumps and other systems for ensuring the steam-power and gas-turbine cycles, including monitoring, regulation, and control systems, is characterized in that in the air compression tract of the gas-turbine engine, at least in the high-pressure part, it contains at least one gas compression device, for example air, due to the energy of steam, possibly water, for example a steam-gas cascade pressure exchanger, including a housing in which a rotor is mounted with the possibility of rotation, with circumferentially rotor parallel to the shaft (axially), or radially, or diagonally, or axially-radially by channels, from the side of the inlet and outlet openings of the channels to the ends of the rotor with a minimum gap, for example with the possibility of adjusting its size, seals can also be made in the gap, adjoin the walls of the housing, in which ports (windows) are formed with the possibility of supplying and removing compressible and compressible working fluids into the rotor channels, the steam-gas cascade exchanger is integrated with the gas turbine engine by pressure, for example in such a way that the low-pressure working fluid (compressible working fluid), for example air from the compressor of the gas turbine engine, is supplied to the low-pressure working fluid supply port, made on one side of the rotor of the steam-gas cascade exchanger by pressure, and on the opposite side of the rotor, a port for removing the low-pressure working fluid, for example water vapor or its mixture with air, is made in the housing, into at least one regenerative condensate heater, possibly of the mixing type, wherein at least a portion of the working fluid can be supplied to an additional turbine, the outlet of which and, or the outlet of a stage of which is connected to a regenerative condensate heater of lower pressure, then, in the direction of rotation of the rotor, for example, on the side of the supply of the low-pressure working fluid, a port is made for supplying a high-pressure working fluid (compressing working fluid), for example, water vapor from a boiler, possibly from a waste heat boiler, for example after a superheater, on the opposite side of the rotor in the wall of the housing, for example with some offset in the direction of rotation of the rotor, a port is made for removing a high-pressure working fluid, for example air, which can be connected to the cooling system of the high-pressure turbine and, or to a heat supply device, for example in the form of at least one combustion chamber of constant volume and, or constant pressure, the outlet of which is connected to a gas turbine, or to a cascade of high, for example medium and low pressure turbines of a gas turbine engine, and to at least one waste heat boiler, wherein at least one waste heat boiler can be made in the gas path between turbines, for example, in the direction of gas movement, before a low-pressure turbine, or a cascade of low-pressure turbines with the possibility of removing water condensate from condensate separators installed between and behind the turbines, to the outside of the cycle, and also by means of a feed pump, into at least one regenerative condensate heater, and then, for example after the water treatment system, by means of a pump, possibly high pressure - into a waste heat boiler - steam generator.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что парогазовый каскадный обменник давлением содержит дополнительный порт подвода рабочего тела (продуктов сгорания), выполненный со стороны и перед портом отвода рабочего тела высокого давления, по ходу вращения ротора, либо с обеих сторон ротора, перед портами отвода и подвода рабочего тела высокого давления, либо перед портом подвода рабочего тела высокого давления, при этом дополнительный порт соединен с частью выхода из камеры сгорания, либо с выходом из отдельной камеры сгорания, например высокотемпературной, вход которой соединен с частью порта отвода рабочего тела высокого давления парогазового каскадного обменника давлением.In addition, the power plant is distinguished by the fact that the steam-gas cascade pressure exchanger contains an additional port for supplying the working fluid (combustion products), made on the side and in front of the port for removing the high-pressure working fluid, in the direction of rotation of the rotor, or on both sides of the rotor, in front of the ports for removing and supplying the high-pressure working fluid, or in front of the port for supplying the high-pressure working fluid, wherein the additional port is connected to a part of the outlet from the combustion chamber, or to the outlet from a separate combustion chamber, for example a high-temperature one, the inlet of which is connected to a part of the port for removing the high-pressure working fluid of the steam-gas cascade pressure exchanger.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что в роторе каскадного обменника давлением выполнены, например вдоль радиуса ротора, несколько рядов каналов, например со смещением каналов в одних рядах относительно каналов в других рядах, при этом стенки корпуса, расположенные между портами, выполнены с возможностью перекрытия (например, с минимальным зазором), при вращении ротора, впускных и выпускных отверстий, по крайней мере, одного из каналов в каждом из рядов каналов ротора, например поочередно.In addition, the power plant is distinguished by the fact that in the rotor of the cascade exchanger, several rows of channels are made by pressure, for example along the radius of the rotor, for example with an offset of the channels in some rows relative to the channels in other rows, while the walls of the housing located between the ports are made with the possibility of overlapping (for example, with a minimum gap), when the rotor rotates, the inlet and outlet openings of at least one of the channels in each of the rows of rotor channels, for example alternately.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что газотурбинный двигатель содержит, по крайней мере, одну промежуточную камеру сгорания, при этом, например последняя, по ходу движения газа, промежуточная камера сгорания может содержать дополнительный подвод воздуха и, или выпарного газа, подключенный, например к компрессору газотурбинного двигателя и, или к выпуску выпарного газа, например через вентилятор, из регенеративного подогревателя конденсата.In addition, the power plant is distinguished by the fact that the gas turbine engine contains at least one intermediate combustion chamber, wherein, for example, the last, in the direction of gas movement, intermediate combustion chamber may contain an additional supply of air and, or evaporation gas, connected, for example, to the compressor of the gas turbine engine and, or to the outlet of evaporation gas, for example through a fan, from a regenerative condensate heater.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что порт отвода рабочего тела высокого давления парогазового каскадного обменника давлением подключен к высокотемпературному теплообменнику-нагревателю, с возможностью подвода тепла к рабочему телу от внешнего источника тепла, например концентратора солнечной энергии, реактора, котла, а выпуск из нагревателя присоединен к турбине высокого давления напрямую, или через камеру сгорания, при этом газотурбинный двигатель может быть выполнен по замкнутому циклу, а качестве рабочего тела может использоваться газ с подходящими свойствами, например инертный газ.In addition, the power plant is distinguished by the fact that the outlet port of the high-pressure working fluid of the steam-gas cascade exchanger is connected by pressure to a high-temperature heat exchanger-heater, with the possibility of supplying heat to the working fluid from an external heat source, for example, a solar energy concentrator, a reactor, a boiler, and the outlet from the heater is connected to the high-pressure turbine directly, or through a combustion chamber, while the gas turbine engine can be made in a closed cycle, and a gas with suitable properties, for example, an inert gas, can be used as the working fluid.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что парогазовый каскадный обменник давлением, по крайней мере, одна камера сгорания и, по крайней мере, турбина высокого давления, на валу которой может быть выполнен электрогенератор, выделены в отдельный блок (надстройку) высокого давления, при этом турбина низкого, а, возможно, и среднего давления может быть выполнена на валу компрессора газотурбинного двигателя, на котором также может быть установлен электрогенератор.In addition, the power plant is distinguished by the fact that the steam-gas cascade pressure exchanger, at least one combustion chamber and at least a high-pressure turbine, on the shaft of which an electric generator can be installed, are separated into a separate high-pressure block (superstructure), while the low-pressure turbine, and possibly also the medium-pressure turbine, can be installed on the shaft of the compressor of the gas turbine engine, on which an electric generator can also be installed.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что вал ротора парогазового каскадного обменника давлением подключен к приводу, например от газотурбинного или электрического двигателя, с возможностью регулирования оборотов ротора и, или ротор выполнен с возможностью самовращения, например посредством специальных сопел, выполненных в отдельных портах подвода рабочего тела в каналы ротора, например также с возможностью регулирования оборотов ротора, при этом корпус парогазового каскадного обменника давлением может быть выполнен герметичным.In addition, the power plant is distinguished by the fact that the rotor shaft of the steam-gas cascade exchanger is connected to a drive by pressure, for example from a gas turbine or electric engine, with the ability to regulate the rotor speed and, or the rotor is made with the ability to self-rotate, for example by means of special nozzles made in separate ports for supplying the working fluid to the rotor channels, for example also with the ability to regulate the rotor speed, while the body of the steam-gas cascade exchanger by pressure can be made hermetically sealed.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что содержит устройство впрыска конденсата (воды) под давлением в воздушный канал, по крайней мере, перед одним парогазовым каскадным обменником давлением, при этом устройство впрыска конденсата (воды) может быть также выполнено в воздушном канале перед компрессором и, или перед ступенями компрессора, по крайней мере перед компрессором газотурбинного двигателя, а впрыскиваемый конденсат может быть подключен к устройству впрыска конденсата через устройство подвода тепла, например к выпуску конденсата из регенеративного подогревателя конденсата и, или к промежуточному теплообменнику - охладителю сжимаемого воздуха..In addition, the power plant is distinguished by the fact that it contains a device for injecting condensate (water) under pressure into an air duct, at least before one steam-gas cascade pressure exchanger, wherein the device for injecting condensate (water) can also be implemented in the air duct before the compressor and, or before the compressor stages, at least before the compressor of the gas turbine engine, and the injected condensate can be connected to the device for injecting condensate through a heat supply device, for example to the outlet of condensate from the regenerative condensate heater and, or to the intermediate heat exchanger - the cooler of compressed air.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что содержит, по крайней мере один подвод водяного пара, с возможностью регулирования его расхода, по крайней мере в одну камеру сгорания и, или в газовый тракт, по крайней мере перед одной турбиной газотурбинного двигателя.In addition, the power plant is distinguished by the fact that it contains at least one water vapor supply, with the possibility of regulating its flow rate, into at least one combustion chamber and, or into the gas tract, at least in front of one turbine of the gas turbine engine.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что содержит паровую или смешанную паровоздушную систему охлаждения по крайней мере высокотемпературной части газотурбинного двигателя, при этом паровоздушная система охлаждения может быть образована путем впрыска под давлением воды (конденсата) в тракт воздушного охлаждения газотурбинного двигателя.In addition, the power plant is distinguished by the fact that it contains a steam or mixed steam-air cooling system for at least the high-temperature part of the gas turbine engine, wherein the steam-air cooling system can be formed by injecting water (condensate) under pressure into the air cooling tract of the gas turbine engine.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что в газовом тракте после выхода из турбины низкого давления, установлен низкотемпературный котел-утилизатор и, или конденсатор, с возможностью отвода, по крайней мере, части конденсата в насос, подключенный к регенеративному подогревателю конденсата.In addition, the power plant is distinguished by the fact that in the gas path after exiting the low-pressure turbine, a low-temperature waste heat boiler and, or condenser, is installed, with the possibility of removing at least part of the condensate into a pump connected to a regenerative condensate heater.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что выпуск охлаждаемого рабочего тела (продуктов сгорания) из котла-утилизатора подключен к детандеру или к каскаду детандеров, между которыми могут быть выполнены промежуточные сепараторы конденсата, на выходе из, по крайней мере одного детандера может быть установлено устройство сепарации углекислого газа и его отвода потребителю, а остаточное газообразное рабочее тело может быть подключено к атмосфере, к потребителю холода, либо подведено в качестве охладителя к системе промежуточного охлаждения газа между детандерами и, или к системе промежуточного охлаждения воздуха между устройствами компрессии воздуха.In addition, the power plant is distinguished by the fact that the outlet of the cooled working fluid (combustion products) from the waste heat boiler is connected to an expander or to a cascade of expanders, between which intermediate condensate separators can be installed, at the outlet of at least one expander a device for separating carbon dioxide and removing it to the consumer can be installed, and the residual gaseous working fluid can be connected to the atmosphere, to the consumer of cold, or supplied as a cooler to the intermediate gas cooling system between expanders and, or to the intermediate air cooling system between air compression devices.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что газотурбинный двигатель выполнен по полузамкнутой схеме, например таким образом, что в части низкого давления, например перед турбиной низкого давления, или перед детандером газоход с потоком продуктов сгорания, например после устройств отвода тепла (котла-утилизатора) и сепарации конденсата, разделен на две части, одна часть присоединена ко входу компрессора газотурбинного двигателя, вход которого также подключен к атмосфере, возможно, что через компрессор наддува, а другая часть газа (продуктов сгорания) подключена к турбине низкого давления и, или к детандеру или ступени детандера.In addition, the power plant is distinguished by the fact that the gas turbine engine is made according to a semi-closed circuit, for example in such a way that in the low-pressure part, for example before the low-pressure turbine, or before the expander, the gas duct with the flow of combustion products, for example after the heat removal devices (waste heat boiler) and condensate separation, is divided into two parts, one part is connected to the inlet of the gas turbine engine compressor, the inlet of which is also connected to the atmosphere, possibly through a supercharging compressor, and the other part of the gas (combustion products) is connected to the low-pressure turbine and, or to the expander or expander stage.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что выпуск выпарного газа (не сконденсировавшегося рабочего тела) из регенеративного подогревателя конденсата подключен к впуску вентилятора, выпуск которого присоединен к трубопроводу, подключенному к порту подвода рабочего тела низкого давления парогазового каскадного обменика давлением.In addition, the power plant is distinguished by the fact that the outlet of the evaporation gas (non-condensed working fluid) from the regenerative condensate heater is connected to the inlet of the fan, the outlet of which is connected to a pipeline connected to the low-pressure working fluid supply port of the steam-gas cascade pressure exchanger.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что выпуск выпарного газа (не сконденсировавшегося рабочего тела) из регенеративного подогревателя конденсата присоединен к трубопроводу, подключенному к системе охлаждения, по крайней мере, дополнительного порта и порта отвода рабочего тела высокого давления парогазового каскадного обменника давлением, после чего трубопровод с выпарным газом подведен в сопловой аппарат турбины, например турбины среднего давления газотурбинного двигателя.In addition, the power plant is distinguished by the fact that the outlet of the evaporation gas (non-condensed working fluid) from the regenerative condensate heater is connected to a pipeline connected to the cooling system of at least an additional port and a port for removing the high-pressure working fluid of the steam-gas cascade pressure exchanger, after which the pipeline with the evaporation gas is fed into the nozzle apparatus of the turbine, for example, the medium-pressure turbine of a gas turbine engine.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что выпуск выпарного газа (не сконденсировавшегося рабочего тела) из регенеративного подогревателя конденсата низкого давления присоединен к трубопроводу, подключенному к сопловому аппарату, например турбины низкого давления газотурбинного двигателя, возможно, через систему охлаждения, например, дополнительного порта и порта отвода рабочего тела высокого давления парогазового каскадного обменника давлением.In addition, the power plant is distinguished by the fact that the outlet of the evaporation gas (non-condensed working fluid) from the regenerative low-pressure condensate heater is connected to a pipeline connected to a nozzle apparatus, for example, a low-pressure turbine of a gas turbine engine, possibly through a cooling system, for example, an additional port and a port for removing the high-pressure working fluid of a steam-gas cascade pressure exchanger.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что блок высокого давления содержит парогазовый каскадный обменник давлением, порт отвода рабочего тела высокого давления которого подключен к двигателю внутреннего сгорания, например поршневому, или ротационному, на валу которого может быть выполнен электрогенератор, при этом, по ходу движения рабочего тела, перед турбиной среднего давления газотурбинного двигателя может быть выполнена дополнительная камера сгорания постоянного давления.In addition, the power plant is distinguished by the fact that the high-pressure unit contains a steam-gas cascade pressure exchanger, the port for removing the high-pressure working fluid of which is connected to an internal combustion engine, for example a piston or rotary engine, on the shaft of which an electric generator can be made, while, in the direction of movement of the working fluid, an additional constant-pressure combustion chamber can be made in front of the medium-pressure turbine of the gas turbine engine.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что в стенках корпуса каскадного обменника давлением напротив каналов в роторе, с противоположной стороны совмещенных полностью или частично с окнами, соединенными с перепускными (массообменными) каналами, с возможностью повышения давления в этих каналах ротора, а возможно и, частично, напротив порта подвода рабочего тела высокого давления парогазового каскадного обменника давлением, выполнены форсунки с возможностью впрыска в каналы ротора под давлением охлаждающей жидкости (воды), подключенные, по крайней мере, через один насос, например к регенеративному подогревателю конденсата.In addition, the power plant is distinguished by the fact that in the walls of the cascade exchanger housing, opposite the channels in the rotor, on the opposite side, combined completely or partially with windows connected to the bypass (mass exchange) channels, with the possibility of increasing the pressure in these rotor channels, and possibly partially, opposite the port for supplying the high-pressure working fluid of the steam-gas cascade exchanger, nozzles are made with the possibility of injecting into the rotor channels under pressure of a cooling liquid (water), connected, at least through one pump, for example, to a regenerative condensate heater.

Кроме того, энергетическая установка отличается тем, что используется в составе компрессорной установки, при этом отвод из порта отвода рабочего тела высокого давления парогазового каскадного обменника давлением разделен на две части, одна из которых подключена к высокотемпературному теплообменнику -нагревателю, а другая часть отвода подключена к потребителю сжатого газа.In addition, the power plant is distinguished by the fact that it is used as part of a compressor unit, and the outlet from the high-pressure working fluid outlet port of the steam-gas cascade exchanger is divided by pressure into two parts, one of which is connected to a high-temperature heat exchanger-heater, and the other part of the outlet is connected to a consumer of compressed gas.

На чертежах изображено.It is shown in the drawings.

Фиг. 1. Газопаровая энергетическая установка с регенеративным подогревателем конденсата и последовательно установленными друг за другом камерой сгорания постоянного объема и камерой сгорания постоянного давления. Показана развертка парогазового каскадного обменника давлением.Fig. 1. Gas-steam power plant with a regenerative condensate heater and a constant-volume combustion chamber and a constant-pressure combustion chamber installed in series one after the other. Shown is a development of the steam-gas cascade pressure exchanger.

Фиг. 2. Газопаровая энергетическая установка с регенеративным подогревателем конденсата и дополнительной камерой сгорания, подключенной к дополнительному порту, выполненному в парогазовом каскадным обменнике давлением. Показана развертка парогазового каскадного обменника давлением.Fig. 2. Gas-steam power plant with a regenerative condensate heater and an additional combustion chamber connected to an additional port made in a steam-gas cascade pressure exchanger. A development of the steam-gas cascade pressure exchanger is shown.

Газопаровая энергетическая установка содержит газотурбинный двигатель 1, с компрессором 2 и камерой сгорания постоянного объема 3 и, или с камерой сгорания постоянного давления 4, подключенной к порту отвода рабочего тела высокого давления 5 парогазового каскадного обменника давлением 6, содержащего корпус 7, в котором установлен с возможностью вращения ротор 8, с каналами 9, с впускными 10 и выпускными 11 отверстиями, с возможностью их периодического совмещения с портами в корпусе 7, в котором выполнены порт подвода рабочего тела низкого давления 12, порт подвода рабочего тела высокого давления 13, порт отвода рабочего тела низкого давления 14, порты, подключенные к перепускным (массообменным) каналам 15, может содержать дополнительный порт подвода рабочего тела 16, подключенный к выходу из, например высокотемпературной, камеры сгорания 17, турбину высокого давления 18, может содержать турбину среднего давления 19, турбину низкого давления 20, котел-утилизатор - парогенератор 21, подключенный через конденсатный насос 22 к выпуску нагретого конденсата из регенеративного подогревателя конденсата 23, в совою очередь, со стороны подвода конденсата (воды) подключенный к питательному насосу 24, а со стороны выпуска выпарного газа подключенный, возможно, к вентилятору 25, а, возможно, к системе охлаждения 26, также содержит сепаратор конденсата 27, запорно-регулирующие клапаны 28, электрогенератор 29, устройство регулирования оборотов ротора 30, системы впрыска воды (конденсата) в газовый тракт 31, с насосами 32, систему водоподготовки (очистки конденсата) 33, устройство выравнивания давления (эжектор) 34, может содержать систему впрыска воды (конденсата) 35 в каналы 9 ротора 8.The gas-steam power plant comprises a gas turbine engine 1, with a compressor 2 and a constant-volume combustion chamber 3 and, or with a constant-pressure combustion chamber 4, connected to a high-pressure working fluid outlet port 5 of a steam-gas cascade pressure exchanger 6, comprising a housing 7 in which a rotor 8 is mounted with the possibility of rotation, with channels 9, with inlet 10 and outlet 11 openings, with the possibility of their periodic alignment with ports in the housing 7, in which a low-pressure working fluid supply port 12, a high-pressure working fluid supply port 13, a low-pressure working fluid outlet port 14 are made, the ports connected to bypass (mass-exchange) channels 15, may contain an additional working fluid supply port 16, connected to the outlet from, for example, a high-temperature combustion chamber 17, a high-pressure turbine 18, may contain a medium-pressure turbine 19, a low-pressure turbine 20, a waste-heat boiler - steam generator 21, connected via condensate pump 22 to the outlet of heated condensate from regenerative condensate heater 23, in turn, connected on the condensate (water) supply side to feed pump 24, and on the evaporator gas outlet side connected, possibly, to fan 25, and, possibly, to cooling system 26, also contains condensate separator 27, shut-off and control valves 28, electric generator 29, rotor speed control device 30, water (condensate) injection systems into gas path 31, with pumps 32, water treatment (condensate purification) system 33, pressure equalization device (ejector) 34, may contain water (condensate) injection system 35 into channels 9 of rotor 8.

Газопаровая энергетическая установка работает следующим образом.The gas-steam power plant operates as follows.

При пуске газотурбинного двигателя от какого-либо стартерного устройства (на схемах не показано) в компрессоре 2 газотурбинного двигателя 1, (Фиг. 1) сжимается воздух, который затем поступает в порт подвода рабочего тела низкого давления 12 парогазового каскадного обменника давлением 6, ротор 8 которого вращается от устройства регулирования оборотов 30. При этом трубопроводы, соединенные с портом подвода рабочего тела высокого давления 13 и портом отвода рабочего тела низкого давления 14 парогазового каскадного обменника давления 6 перекрыты запорно-регулирующими клапанами 28. Воздух низкого давления заполняет каналы 9 ротора 8 (Фиг. 1), которые, при вращении ротора 8 совмещаются с портом отвода рабочего тела высокого давления 5, при этом, сжатый воздух, возможно, с примесью водяного пара поступает в камеру сгорания постоянного давления 3, куда также подводится топливо. Образованные в камере сгорания 3 продукты сгорания повышенного давления и температуры поступают в устройство выравнивания давления 34, например в эжектор, в виде активного рабочего тела, а пассивным рабочим телом является воздух, возможно, с примесью водяного пара, поступающий из порта отвода рабочего тела высокого давления 5 парогазового каскадного обменника давлением 6, а возможно и из паропровода, затем смесь воздуха, пара и продуктов сгорания поступают в камеру сгорания постоянного давления 4, куда также подводится и топливо, после чего, образованные продукты сгорания расширяются в турбине высокого давления 18, далее поступают в турбину среднего давления 19, затем поступают в высокотемпературный котел-утилизатор 21, в котором отдают часть тепла, после чего расширяется в турбине низкого давления 20 газотурбинного двигателя 1, вращая вал отбора мощности с компрессором 2 и электрогенератором 29. В газовом тракте между ступенями турбины низкого давления 20 и на выходе из нее (а, возможно, и на входе) установлены сепараторы конденсата 27,сборники конденсата которых частично подключены к внешнему потребителю конденсата, а также к питательным насосам 24, которые подают воду (конденсат) в регенеративный подогреватель конденсата 23, выпуск нагретого конденсата из которого, через систему водоподготовки (очистки конденсата) 34, посредством конденсатного насоса 22 поступает на вход котла-утилизатора - парогенератора 21. Выпуск выпарного газа (воздуха) регенеративного подогревателя конденсата 23 присоединен к вентилятору 25, который нагнетает выпарной газ в порт подвода рабочего тела низкого давления 12 парогазового каскадного обменника давлением 6. После того, как в котле-утилизаторе - парогенераторе 21 образуется водяной пар необходимых объема и давления запорно-регулирующие клапаны 28, перекрывающие трубопроводы, соединяющие выпуск перегретого пара из котла-утилизатора - парогенератора 21 с портом подвода рабочего тела высокого давления 13 и портом отвода рабочего тела низкого давления 14 парогазового каскадного обменника давлением 6, открываются и в порт подвода рабочего тела высокого давления 13 парогазового каскадного обменника давлением 6 поступает пар, который сжимает находящийся в каналах 9 ротора 8 воздух и выталкивает его в порт отвода рабочего тела высокого давления 5, из которого воздух высокого давления подается в камеры сгорания 3 и 4 и цикл повторяется, но теперь уже при более высоком давлением воздуха в цикле. При вращении ротора 8 водяной пар ступенчато расширяется в каналах 9 ротора 8, при их совмещении с перепускными (массообменными) каналами 15, после чего, отработавший в парогазовом каскадном обменнике давлением 6 пар выталкивается в порт отвода рабочего тела низкого давления 14, из которого пар с примесью воздуха поступает в регенеративный подогреватель конденсата, конденсируется в нем, нагревая поступающий в подогреватель 23 конденсат, а воздух, посредством вентилятора 25 удаляется обратно в порт подвода рабочего тела низкого давления 12 парогазового каскадного обменника давлением 6.When starting the gas turbine engine from any starter device (not shown in the diagrams), air is compressed in compressor 2 of gas turbine engine 1 (Fig. 1), which then enters the low-pressure working fluid supply port 12 of the steam-gas cascade pressure exchanger 6, the rotor 8 of which rotates from the speed control device 30. In this case, the pipelines connected to the high-pressure working fluid supply port 13 and the low-pressure working fluid outlet port 14 of the steam-gas cascade pressure exchanger 6 are closed by shut-off and control valves 28. Low-pressure air fills the channels 9 of rotor 8 (Fig. 1), which, when rotor 8 rotates, are aligned with the high-pressure working fluid outlet port 5, and compressed air, possibly with an admixture of water vapor, enters the constant-pressure combustion chamber 3, where fuel is also supplied. The combustion products of increased pressure and temperature formed in the combustion chamber 3 enter the pressure equalization device 34, for example, the ejector, in the form of an active working fluid, and the passive working fluid is air, possibly with an admixture of water vapor, coming from the high-pressure working fluid outlet port 5 of the steam-gas cascade exchanger under pressure 6, and possibly from a steam pipeline, then the mixture of air, steam and combustion products enter the constant-pressure combustion chamber 4, where fuel is also supplied, after which the formed combustion products expand in the high-pressure turbine 18, then enter the medium-pressure turbine 19, then enter the high-temperature waste-heat boiler 21, in which they give off some of the heat, after which it expands in the low-pressure turbine 20 of the gas turbine engine 1, rotating the power take-off shaft with the compressor 2 and the electric generator 29. In the gas path between the stages of the low-pressure turbine 20 and at the outlet from it (and, possibly, at (at the inlet) condensate separators 27 are installed, the condensate collectors of which are partially connected to an external condensate consumer, as well as to feed pumps 24, which supply water (condensate) to the regenerative condensate heater 23, the discharge of heated condensate from which, through the water treatment (condensate purification) system 34, by means of the condensate pump 22, enters the inlet of the waste heat boiler - steam generator 21. The outlet of the evaporation gas (air) of the regenerative condensate heater 23 is connected to the fan 25, which pumps the evaporation gas into the low-pressure working fluid supply port 12 of the steam-gas cascade exchanger under pressure 6. After water vapor of the required volume and pressure is formed in the waste heat boiler - steam generator 21, shut-off and control valves 28, which shut off the pipelines connecting the outlet of superheated steam from the waste heat boiler - steam generator 21 with a high-pressure working fluid supply port 13 and a low-pressure working fluid discharge port 14 of the steam-gas cascade exchanger with pressure 6, open and steam enters the high-pressure working fluid supply port 13 of the steam-gas cascade exchanger with pressure 6, which compresses the air located in the channels 9 of the rotor 8 and pushes it into the high-pressure working fluid discharge port 5, from which high-pressure air is supplied to combustion chambers 3 and 4 and the cycle is repeated, but now at a higher air pressure in the cycle. When the rotor 8 rotates, the water vapor expands stepwise in the channels 9 of the rotor 8, when they are combined with the bypass (mass exchange) channels 15, after which the vapor that has worked in the steam-gas cascade exchanger at a pressure of 6 is pushed out into the low-pressure working fluid outlet port 14, from which the vapor with an admixture of air enters the regenerative condensate heater, condenses in it, heating the condensate entering the heater 23, and the air, by means of the fan 25, is removed back into the low-pressure working fluid supply port 12 of the steam-gas cascade exchanger at a pressure of 6.

Наличие дополнительного порта подвода рабочего тела 16 (Фиг. 2) позволяет увеличить тепловую эффективность цикла за счет рециркуляции горячих продуктов сгорания в цикле. При этом продукты сгорания из высокотемпературной камеры сгорания 17 поступают в дополнительный порт подвода рабочего тела 16, сжимают, находящиеся в каналах 9 ротора 8 пар и воздух и частично заполняют при этом каналы 9. При вращении ротора 8, в результате давления пара, поступающего через порт подвода рабочего тела высокого давления 13 в каналы 9 ротора 8, находящиеся в них пар, воздух и продукты сгорания дополнительно сжимаются, после чего продукты сгорания, пар и воздух выталкиваются в порт отвода рабочего тела высокого давления 5, попадают в камеру сгорания 4 (постоянного давления) и в высокотемпературную камеру сгорания 17, при этом горячие продукты сгорания предварительно нагревают воздух, снижая потребный расход топлива в камерах сгорания, повышая этим экономичность установки, и выступают в качестве охладителя с низким содержанием окислителя, в результате чего снижается образованию оксидов азота при горении топлива и повышаются экологические характеристики. Экономичность установки также повышается в результате регенерации (восстановления) давления горячего газа, после его расширения в дополнительном порте подвода рабочего тела 16, в парогазовом каскадном обменнике давлением 6 за счет работы конденсатного насоса 22. Выпуск выпарного газа (воздуха) регенеративного подогревателя конденсата 23 присоединен к системе охлаждения 26, дополнительного порта 16 и порта отвода рабочего тела высокого давления 5 парогазового каскадного обменника давлением 6, в котором выпарной газ (воздух, продукты сгорания и водяной пар) нагревается, после чего расширяется в турбине среднего давления 19, увеличивая мощность и КПД установки.The presence of an additional working fluid supply port 16 (Fig. 2) makes it possible to increase the thermal efficiency of the cycle due to the recirculation of hot combustion products in the cycle. In this case, the combustion products from the high-temperature combustion chamber 17 enter the additional working fluid supply port 16, compress the steam and air located in the channels 9 of the rotor 8 and partially fill the channels 9. When the rotor 8 rotates, as a result of the pressure of the steam entering through the high-pressure working fluid supply port 13 into the channels 9 of the rotor 8, the steam, air and combustion products located in them are additionally compressed, after which the combustion products, steam and air are pushed out into the high-pressure working fluid outlet port 5, enter the combustion chamber 4 (constant pressure) and into the high-temperature combustion chamber 17, wherein the hot combustion products preheat the air, reducing the required fuel consumption in the combustion chambers, thereby increasing the efficiency of the installation, and act as a cooler with a low oxidizer content, as a result of which the formation of nitrogen oxides during fuel combustion is reduced and the environmental characteristics are improved. The efficiency of the plant is also increased as a result of the regeneration (restoration) of the hot gas pressure, after its expansion in the additional working fluid supply port 16, in the steam-gas cascade exchanger with pressure 6 due to the operation of the condensate pump 22. The outlet of the evaporation gas (air) of the regenerative condensate heater 23 is connected to the cooling system 26, the additional port 16 and the high-pressure working fluid outlet port 5 of the steam-gas cascade exchanger with pressure 6, in which the evaporation gas (air, combustion products and water vapor) is heated, after which it expands in the medium-pressure turbine 19, increasing the power and efficiency of the plant.

Излишки пара высокого давления могут через регулирующие клапаны 28 подаваться в камеры сгорания, увеличивая мощность установки.Excess high-pressure steam can be fed into the combustion chambers through control valves 28, increasing the power of the plant.

В систему охлаждения, например турбины высокого давления 18 может, через систему впрыска конденсата 31 насосами 32, подаваться распыленная вода, которая испаряясь, снижает температуру охлаждающего воздуха.Sprayed water can be supplied to the cooling system, for example, of the high-pressure turbine 18, through the condensate injection system 31 by pumps 32, which, by evaporating, reduces the temperature of the cooling air.

Устройство нескольких рядов каналов 9 (На схемах не показаны) повышает расход рабочего тела через парогазовый каскадный обменник давлением 6 и увеличивает его эффективность за счет снижения негативного влияния ударных волн.The device of several rows of channels 9 (not shown in the diagrams) increases the flow rate of the working fluid through the steam-gas cascade exchanger with pressure 6 and increases its efficiency by reducing the negative impact of shock waves.

В установке может быть выполнен детандер, или каскад детандеров (на схеме не показаны), также с сепараторами конденсата 27 между ступенями (каскадами) детандера, на выходе из последних ступеней (каскадов) которого, может быть установлено устройство утилизации углекислого газа (на схемах не показано), например в виде сепаратора сжиженного углекислого газа и льда, а также насоса, закачивающего сжиженный (переохлажденный) углекислый газ потребителю. С целью снижения давления газа перед детандером, перед ним и, или между его ступенями (между каскадами) может быть выполнен промежуточный охладитель, в качестве охлаждающего рабочего тела в котором используется осушенный и очищенный от углекислоты газ, отбираемый за детандером. Дополнительно, этот газ можно использовать в дальнейшем для охлаждения, в промежуточном охладителе, сжимаемого воздуха (на схемах не показано).The unit may be provided with an expander or a cascade of expanders (not shown in the diagram), also with condensate separators 27 between the stages (cascades) of the expander, at the outlet of the last stages (cascades) of which a device for utilization of carbon dioxide may be installed (not shown in the diagrams), for example in the form of a separator of liquefied carbon dioxide and ice, as well as a pump pumping liquefied (supercooled) carbon dioxide to the consumer. In order to reduce the gas pressure before the expander, before it and, or between its stages (between cascades), an intermediate cooler may be provided, in which dried and purified from carbon dioxide gas, taken after the expander, is used as a cooling working fluid. Additionally, this gas can be used further for cooling, in the intermediate cooler, compressed air (not shown in the diagrams).

Газотурбинный двигатель 1 установки может содержать надстройку высокого давления (на схемах не показана). При этом воздух из компрессора 2 газотурбинного двигателя 1 поступает в надстройку высокого давления, а именно в парогазовый каскадный обменник давлением 6, дожимается в нем и поступает из порта отвода рабочего тела высокого давления 5, в камеру сгорания постоянного объема 3 и, или постоянного давления 4, а возможно и в высокотемпературную камеру сгорания 17. Образованные в камерах сгорания продукты сгорания и оставшийся воздух расширяются в турбине высокого давления и вращают, установленный на ее валу электрогенератор (на чертежах не показан), затем поступают в камеру сгорания (на чертежах не показана) газотурбинного двигателя 1, куда также подается топливо, при горении которого температура продуктов сгорания вновь повышается. После чего продукты сгорания расширяются в турбине, например среднего давления 19 газотурбинного двигателя 1, вращая вал отбора мощности с компрессором 2 и электрогенератором 29.The gas turbine engine 1 of the installation may contain a high-pressure superstructure (not shown in the diagrams). In this case, air from the compressor 2 of the gas turbine engine 1 enters the high-pressure superstructure, namely, the steam-gas cascade exchanger with pressure 6, is compressed in it and enters from the high-pressure working fluid outlet port 5, into the constant-volume combustion chamber 3 and, or constant-pressure 4, and possibly into the high-temperature combustion chamber 17. The combustion products formed in the combustion chambers and the remaining air expand in the high-pressure turbine and rotate an electric generator (not shown in the drawings) mounted on its shaft, then enter the combustion chamber (not shown in the drawings) of the gas turbine engine 1, where fuel is also supplied, during combustion of which the temperature of the combustion products increases again. After which the combustion products expand in the turbine, for example, the medium-pressure 19 of the gas turbine engine 1, rotating the power take-off shaft with the compressor 2 and the electric generator 29.

Установка может содержать газотурбинный двигатель, выполненный по полузамкнутой схеме (на схемах не показано). При этом поток рабочего тела перед турбиной низкого давления, или перед детандером разделяется на две части, одна часть рабочего тела расширяется в турбине низкого давления 20, а другая поступает на вход компрессора 2, например после дополнительного охлаждения.The unit may contain a gas turbine engine, made according to a semi-closed scheme (not shown in the diagrams). In this case, the flow of the working fluid before the low-pressure turbine, or before the expander, is divided into two parts, one part of the working fluid expands in the low-pressure turbine 20, and the other enters the compressor 2 input, for example after additional cooling.

В установке может осуществляться охлаждение воздуха, в процессе его сжатия в парогазовом каскадном обменнике давлением 6. (Фиг. 2) При этом, в каналы 9 ротора 8, в которых, благодаря перепускным каналам 15 и порту подвода рабочего тела высокого давления 13, давление воздуха повышается, через форсунки системы впрыска воды (конденсата) 35, впрыскивается по давлением вода. При испарении воды в каналах 9 ротора 8 температура воздуха понижается.In the installation, air can be cooled during its compression in the steam-gas cascade exchanger under pressure 6. (Fig. 2) In this case, water is injected under pressure into the channels 9 of the rotor 8, in which, due to the bypass channels 15 and the high-pressure working fluid supply port 13, the air pressure increases, through the nozzles of the water injection system (condensate) 35. When water evaporates in the channels 9 of the rotor 8, the air temperature decreases.

Вместо камер сгорания 3 и 4, порт отвода рабочего тела высокого давления 5 парогазового каскадного обменника давлением 6 может быть подключен к теплообменнику -нагревателю (на чертежах не показано). При этом к рабочему телу (воздуху с примесью водяного пара) тепло подводится от внешнего источника тепла, например технологического котла, концентратора солнечной энергии, реактора и.т.п., после чего рабочее тело расширяется в турбинах 18, 19 и 20. При работе в составе компрессорной установки (на чертежах не показано), порт отвода рабочего тела высокого давления 5 парогазового каскадного обменника давлением 6 разделен на две части. Из одной части рабочее тело поступает в теплообменник-нагреватель и далее, а из другой части, сжатый в парогазовом каскадном обменнике давлением воздух поступает потребителю сжатого воздуха. При этом установка может быть выполнена по замкнутому циклу (на чертежах не показано). Расширившееся в турбинах высокого 18, среднего 19 и низкого 20 давления и, осушенное в сепараторах конденсата 27 рабочее тело, например какой-либо инертный газ, поступает на вход компрессора 2 газотурбинного двигателя и сжимается в нем, далее поступает в парогазовый каскадный обменник давлением и сжимается в нем другим рабочим телом, например водяным паром, полученном в котле -утилизаторе 21, после чего нагревается в теплообменнике -нагревателе (на чертежах не показан) и расширяется в турбинах высокого 18, среднего 19 и низкого 20 давления. Далее цикл повторяется.Instead of combustion chambers 3 and 4, the high-pressure working fluid outlet port 5 of the steam-gas cascade exchanger under pressure 6 can be connected to a heat exchanger-heater (not shown in the drawings). In this case, heat is supplied to the working fluid (air with an admixture of water vapor) from an external heat source, for example, a process boiler, a solar energy concentrator, a reactor, etc., after which the working fluid expands in turbines 18, 19 and 20. When operating as part of a compressor unit (not shown in the drawings), the high-pressure working fluid outlet port 5 of the steam-gas cascade exchanger under pressure 6 is divided into two parts. From one part, the working fluid enters the heat exchanger-heater and further, and from the other part, air compressed in the steam-gas cascade exchanger under pressure enters the consumer of compressed air. In this case, the unit can be implemented in a closed cycle (not shown in the drawings). The working fluid, for example, some inert gas, expanded in the high-pressure 18, medium-pressure 19 and low-pressure 20 turbines and dried in the condensate separators 27, enters the compressor 2 input of the gas turbine engine and is compressed in it, then enters the steam-gas cascade exchanger under pressure and is compressed in it by another working fluid, for example, water vapor obtained in the waste heat boiler 21, after which it is heated in the heat exchanger-heater (not shown in the drawings) and expanded in the high-pressure 18, medium-pressure 19 and low-pressure 20 turbines. Then the cycle is repeated.

Использование данного изобретения позволит повысить удельную мощность, КПД и экологические характеристики газотурбинных двигателей, работающих в составе газопаровых энергетических установок, а также позволит разрабатывать высокоэффективные энергетические и компрессорные установки, использующие возобновляемую, например солнечную энергию, или тепловую энергию реакторов (атомных, химических) и технологических котлов.The use of this invention will increase the specific power, efficiency and environmental characteristics of gas turbine engines operating as part of gas-steam power plants, and will also allow the development of highly efficient power and compressor units using renewable energy, such as solar energy, or thermal energy from reactors (nuclear, chemical) and process boilers.

Claims

1. A gas-steam power plant comprising at least one gas-turbine power plant, the air compression devices of which, at least some of them, are made in the form of a gas compression device, for example air, due to the energy of steam, for example water vapor, also contains at least one steam generator, for example a heat recovery boiler with a superheater, at least some of the steam pipelines, and possibly the gas ducts are equipped with shut-off and control valves, also contains pumps and other systems for ensuring the steam-power and gas-turbine cycles, including monitoring, regulation, and control systems, characterized in that in the air compression tract of the gas-turbine engine, at least in the high-pressure part, it contains at least one gas compression device, for example air, due to the energy of steam, possibly water, for example a steam-gas cascade pressure exchanger, including a housing in which a rotor is mounted with the possibility of rotation, with axial or radially, or diagonally, or axially-radially by channels, from the side of the inlet and outlet openings of the channels to the ends of the rotor with a minimum gap, for example with the possibility of adjusting its size, seals can also be made in the gap, adjoin the walls of the housing, in which ports are formed - windows with the possibility of supplying and removing compressible and compressible working fluids into the rotor channels, the steam-gas cascade exchanger is integrated with the gas turbine engine, for example, in such a way that the low-pressure working fluid - the compressible working fluid, for example air from the compressor of the gas turbine engine, is supplied to the low-pressure working fluid supply port, made on one side of the rotor of the steam-gas cascade exchanger by pressure, and on the opposite side of the rotor, a low-pressure working fluid discharge port is made in the housing, for example water vapor or its mixture with air, into at least one regenerative condensate heater, possibly of the mixing type, wherein at least part of the working fluid can be supplied to an additional turbine, the outlet from which and/or the outlet from the stage of which is connected to a regenerative heater of lower pressure condensate, further along the direction of rotation of the rotor, for example on the side of the supply of low-pressure working fluid, a port is made for supplying a high-pressure working fluid - a compressing working fluid, for example water vapor from a boiler, possibly from a waste heat boiler, for example after a superheater, on the opposite side of the rotor in the wall of the housing, for example with some offset in the direction of rotation of the rotor, a port is made for removing a high-pressure working fluid, for example air, which can be connected to the cooling system of the high-pressure turbine and/or to a heat supply device, for example, in the form of at least one combustion chamber of constant volume and/or constant pressure, the outlet of which is connected to a gas turbine or to a cascade of high, for example, medium and low pressure turbines of a gas turbine engine and to at least one waste heat boiler, wherein at least one waste heat boiler can be made in the gas path between the turbines, for example, along the direction of gas movement in front of the low-pressure turbine or the cascade of low-pressure turbines with the possibility of removing water condensate from condensate separators installed between and behind the turbines to the outside of the cycle, as well as by means of a feed pump into at least one regenerative condensate heater and then, for example after the water treatment system, by means of a pump, possibly high pressure - into a waste heat boiler - steam generator.

2. The power plant according to paragraph 1, characterized in that the steam-gas cascade pressure exchanger contains an additional port for supplying the working fluid - combustion products, made on the side and in front of the port for removing the high-pressure working fluid, in the direction of rotation of the rotor, or on both sides of the rotor, in front of the ports for removing and supplying the high-pressure working fluid, or in front of the port for supplying the high-pressure working fluid, wherein the additional port is connected to a part of the outlet from the combustion chamber or to the outlet from a separate combustion chamber, for example a high-temperature one, the inlet of which is connected to a part of the port for removing the high-pressure working fluid of the steam-gas cascade pressure exchanger.

3. A power plant according to paragraph 1 or 2, characterized in that in the rotor of the cascade exchanger, several rows of channels are formed by pressure, for example along the radius of the rotor, for example with an offset of the channels in some rows relative to the channels in other rows, wherein the walls of the housing located between the ports are made with the possibility of overlapping, for example, with a minimum gap during rotation of the rotor, the inlet and outlet openings of at least one of the channels in each of the rows of rotor channels, for example alternately.

4. A power plant according to paragraph 1 or 2, characterized in that the gas turbine engine contains at least one intermediate combustion chamber, wherein, for example, the last intermediate combustion chamber in the direction of gas movement may contain an additional supply of air and/or evaporative gas, connected, for example, to the compressor of the gas turbine engine and/or to the outlet of evaporative gas, for example, through a fan from a regenerative condensate heater.

5. The power plant according to item 1, characterized in that the port for removing the high-pressure working fluid of the steam-gas cascade exchanger is connected by pressure to a high-temperature heat exchanger-heater with the possibility of supplying heat to the working fluid from an external heat source, for example a solar energy concentrator, reactor, boiler, and the outlet from the heater is connected to a high-pressure turbine directly or through a combustion chamber, wherein the gas turbine engine can be made in a closed cycle, and a gas with suitable properties, for example an inert gas, can be used as the working fluid.

6. A power plant according to paragraph 1 or 2, characterized in that the steam-gas cascade pressure exchanger, at least one combustion chamber and at least a high-pressure turbine, on the shaft of which an electric generator can be installed, are separated into a separate block - a high-pressure superstructure, while the low-pressure turbine, and possibly also the medium-pressure turbine, can be installed on the shaft of the compressor of the gas turbine engine, on which an electric generator can also be installed.

7. The power plant according to item 1 or 2, characterized in that the rotor shaft of the steam-gas cascade exchanger is connected by pressure to a drive, for example from a gas turbine or electric engine, with the possibility of regulating the rotor speed and/or the rotor is designed with the possibility of self-rotation, for example, by means of special nozzles made in separate ports for supplying the working fluid to the rotor channels, for example, also with the possibility of regulating the rotor speed, wherein the body of the steam-gas cascade exchanger by pressure can be made hermetically sealed.

8. The power plant according to item 1 or 2, characterized in that it contains a device for injecting water condensate under pressure into an air duct at least before one steam-gas cascade pressure exchanger, wherein the device for injecting water condensate can also be implemented in the air duct before the compressor and/or before the compressor stages, at least before the compressor of the gas turbine engine, and the injected condensate can be connected to the condensate injection device through a heat supply device, for example to the condensate outlet from the regenerative condensate heater and/or to the intermediate heat exchanger-cooler of the compressed air.

9. A power plant according to paragraph 1 or 2, characterized in that it contains at least one water vapor supply with the possibility of regulating its flow rate into at least one combustion chamber and/or into the gas tract in front of at least one turbine of the gas turbine engine.

10. A power plant according to paragraph 1 or 2, characterized in that it contains a steam or mixed steam-air cooling system for at least the high-temperature part of the gas turbine engine, wherein the steam-air cooling system can be formed by injecting water (condensate) under pressure into the air cooling tract of the gas turbine engine.

11. A power plant according to paragraph 1 or 2, characterized in that a low-temperature waste heat boiler and/or condenser is installed in the gas path after exiting the low-pressure turbine with the possibility of removing at least part of the condensate into a pump connected to a regenerative condensate heater.

12. The power plant according to paragraph 1 or 2, characterized in that the outlet of the cooled working fluid (combustion products) from the waste heat boiler is connected to an expander or to a cascade of expanders, between which intermediate condensate separators may be provided, at the outlet of at least one expander a device for separating carbon dioxide and removing it to a consumer may be installed, and the residual gaseous working fluid may be connected to the atmosphere, to a cold consumer, or supplied as a cooler to an intermediate gas cooling system between expanders and/or to an intermediate air cooling system between air compression devices.

13. The power plant according to paragraph 1 or 2, characterized in that the gas turbine engine is made according to a semi-closed circuit, for example, in such a way that in the low-pressure section, for example before the low-pressure turbine, or before the expander, the gas duct with the flow of combustion products, for example after the heat removal devices - the waste heat boiler and condensate separation, is divided into two parts, one part is connected to the inlet of the gas turbine engine compressor, the inlet of which is also connected to the atmosphere, possibly through the supercharging compressor, and the other part of the gas - combustion products - is connected to the low-pressure turbine and/or to the expander or expander stage.

14. A power plant according to paragraph 1 or 2, characterized in that the outlet of the evaporation gas - the uncondensed working fluid from the regenerative condensate heater - is connected to the inlet of the fan, the outlet of which is connected to a pipeline connected to the low-pressure working fluid supply port of the steam-gas cascade pressure exchanger.

15. The power plant according to paragraph 2, characterized in that the outlet of the evaporation gas - the uncondensed working fluid from the regenerative condensate heater - is connected to a pipeline connected to the cooling system of at least an additional port and a port for removing the high-pressure working fluid of the steam-gas cascade pressure exchanger, after which the pipeline with the evaporation gas is fed into the nozzle apparatus of the turbine, for example, the medium-pressure turbine of a gas turbine engine.

16. The power plant according to paragraph 2, characterized in that the outlet of the evaporation gas - the uncondensed working fluid from the regenerative low-pressure condensate heater - is connected to a pipeline connected to a nozzle apparatus, for example a low-pressure turbine of a gas turbine engine, possibly through a cooling system, for example an additional port and a port for removing the high-pressure working fluid of a steam-gas cascade pressure exchanger.

17. The power plant according to paragraph 6, characterized in that the high-pressure unit contains a steam-gas cascade pressure exchanger, the port for removing the high-pressure working fluid of which is connected to an internal combustion engine, for example, a piston or rotary engine, on the shaft of which an electric generator can be made, while in the direction of movement of the working fluid in front of the medium-pressure turbine of the gas turbine engine an additional constant-pressure combustion chamber can be made.

18. The power plant according to paragraph 1 or 2, characterized in that in the walls of the cascade exchanger housing, opposite the channels in the rotor, on the opposite side, fully or partially combined with windows connected to the bypass - mass exchange channels, with the possibility of increasing the pressure in these channels of the rotor, and possibly, partially, opposite the port for supplying the high-pressure working fluid of the steam-gas cascade exchanger, nozzles are made with the possibility of injecting a cooling liquid - water into the rotor channels under pressure, connected through at least one pump, for example, to a regenerative condensate heater.

19. The power plant according to paragraph 5, characterized in that it is used as part of a compressor unit, wherein the outlet from the working fluid outlet port of the high-pressure steam-gas cascade exchanger is divided by pressure into two parts, one of which is connected to a high-temperature heat exchanger-heater, and the other part of the outlet is connected to a consumer of compressed gas.