Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2132962C1 - Method and device for reducing emission of nitrogen oxides from gas-turbine plant - Google Patents

Method and device for reducing emission of nitrogen oxides from gas-turbine plant Download PDF

Info

Publication number
RU2132962C1
RU2132962C1 RU97107904/06A RU97107904A RU2132962C1 RU 2132962 C1 RU2132962 C1 RU 2132962C1 RU 97107904/06 A RU97107904/06 A RU 97107904/06A RU 97107904 A RU97107904 A RU 97107904A RU 2132962 C1 RU2132962 C1 RU 2132962C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
combustion chamber
regenerator
turbine
gas
Prior art date
Application number
RU97107904/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97107904A (en
Inventor
М.М. Гойхенберг
Е.Ю. Марчуков
В.И. Особов
В.М. Чепкин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" filed Critical Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн"
Priority to RU97107904/06A priority Critical patent/RU2132962C1/en
Publication of RU97107904A publication Critical patent/RU97107904A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2132962C1 publication Critical patent/RU2132962C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: environmental control. SUBSTANCE: method involves air compression and heating in combustion chamber, as well as its expansion in turbine. It also includes regenerative heating of compressed air with exhaust gases prior to feeding it to combustion chamber. Upon compression, air flow is bifurcated. First flow at a rate of 5 to 50% is passes directly to burning zone of combustion chamber. Second flow goes upon maximal regenerative heating to mixing zone of combustion chamber. Gas-turbine plant has compressor, combustion chamber, turbine, and gas-air regenerator all installed in tandem in gas path. Regenerator communicates through air ducts on heated air inlet with compressor outlet and on heated air outlet, with combustion chamber. Air path is divided at compressor outlet into two ducts by means of air ducts. First of them communicates with combustion chamber burning zone inlet. Second one communicates through regenerator with mixing zone of combustion chamber. EFFECT: reduced emission of nitrogen oxides from gas-turbine plant. 13 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области энергомашиностроения, а именно к проблеме вредного экологического воздействия газотурбинных установок (ГТУ) на окружающую среду, в первую очередь, выбросов окислов азота. The invention relates to the field of power engineering, and in particular to the problem of the harmful environmental impact of gas turbine plants (GTU) on the environment, primarily emissions of nitrogen oxides.

Известен способ уменьшения выбросов окислов азота из газотурбинной установки, в котором воздух сжимают, например, в компрессоре, затем нагревают в камере сгорания, после чего продукты сгорания - горячие газы расширяют в турбине, а образовавшиеся в процессе сгорания окислы азота удаляют из выхлопных газов химическим путем с добавлением специальных реагентов. A known method of reducing emissions of nitrogen oxides from a gas turbine installation, in which air is compressed, for example, in a compressor, is then heated in a combustion chamber, after which the combustion products are expanded, the hot gases are expanded in the turbine, and the nitrogen oxides formed during the combustion process are removed from the exhaust gases chemically with the addition of special reagents.

Этот способ сложен и дорог, так как требует создания крупногабаритных дорогих очистительных выхлопных систем и значительного расхода химических реагентов. This method is complicated and expensive, since it requires the creation of large-sized expensive cleaning exhaust systems and a significant consumption of chemicals.

Известен также способ уменьшения выбросов окислов азота из газотурбинной установки путем снижения интенсивности образования окислов азота в процессе сгорания топлива, например, за счет организации двух или более зон горения со ступенчатым подводом топлива. (см. А.Лефевр "Процессы в камерах сгорания ГТД", Москва, "Мир", 1986 г., стр. 485, рис. 11.6). There is also a method of reducing emissions of nitrogen oxides from a gas turbine plant by reducing the rate of formation of nitrogen oxides in the process of fuel combustion, for example, by organizing two or more combustion zones with a stepped fuel supply. (see A. Lefebvre "Processes in the combustion chamber of a gas turbine engine", Moscow, Mir, 1986, p. 485, Fig. 11.6).

Этот способ значительно усложняет конструкцию камеры сгорания и управление процессом горения, особенно для тех ГТУ, в которых применен регенеративный подогрев сжатого воздуха перед подачей его в камеру сгорания остаточным теплом выхлопных газов. Очевидно, что экономичность такой ГТУ тем лучше, чем выше регенеративный подогрев воздуха и, следовательно, его температура на входе в камеру сгорания; но известно, что повышение температуры воздуха на входе в камеру сгорания резко повышает интенсивность образования окислов азота. This method greatly complicates the design of the combustion chamber and the control of the combustion process, especially for those gas turbines in which regenerative heating of compressed air is applied before it is fed to the combustion chamber with the residual heat of the exhaust gases. Obviously, the economy of such a gas turbine is better, the higher the regenerative heating of the air and, therefore, its temperature at the entrance to the combustion chamber; but it is known that an increase in the air temperature at the entrance to the combustion chamber sharply increases the rate of formation of nitrogen oxides.

Известна газотурбинная установка, включающая размещенные последовательно по газовому тракту компрессор, камеру сгорания, турбину и газовоздушный регенератор, сообщенный воздуховодами по входу нагреваемого воздуха с выходом из компрессора, а по выходу нагреваемого воздуха - со входом в камеру сгорания. (см. А.Лефевр "Процессы в камерах сгорания ГТД", Москва, "Мир", 1986 г. , стр. 485, рис. 11.6)
Задача изобретения - существенное снижение образования окислов азота в ГТУ с регенеративным подогревом сжатого воздуха перед камерой сгорания при обеспечении высокого КПД. При этом повышение эффективности ГТУ достигается тем, что воздух, подогреваемый в регенераторе, или его часть подают в дополнительную воздушную турбину.
A gas turbine installation is known, including a compressor arranged sequentially along the gas path, a combustion chamber, a turbine and a gas-air regenerator communicated by air ducts at the inlet of the heated air with the outlet from the compressor, and at the outlet of the heated air with the entrance to the combustion chamber. (see A. Lefebvre "Processes in the combustion chamber of a gas turbine engine", Moscow, Mir, 1986, p. 485, Fig. 11.6)
The objective of the invention is a significant reduction in the formation of nitrogen oxides in gas turbines with regenerative heating of compressed air in front of the combustion chamber while ensuring high efficiency. At the same time, an increase in the efficiency of gas turbines is achieved by the fact that the air heated in the regenerator, or part of it, is supplied to an additional air turbine.

Указанная задача достигается тем, что в способе уменьшения выбросов окислов азота газотурбинной установки, включающем сжатие воздуха, его нагрев в камере сгорания, расширение в турбине, а также регенеративный подогрев выхлопными газами сжатого воздуха перед его подачей в камеру сгорания, в нем воздух после сжатия разделяют на два потока, первый из которых с расходом 5. . . 50% направляют непосредственно в зону горения камеры сгорания, а второй поток после максимального регенеративного подогрева - в зону смешения камеры сгорания. This problem is achieved by the fact that in the method of reducing emissions of nitrogen oxides of a gas turbine installation, including compressing air, heating it in a combustion chamber, expanding in a turbine, and regeneratively heating the exhaust air with exhaust gases before it is supplied to the combustion chamber, the air is separated therein after compression into two streams, the first of which with a flow of 5.. . 50% is sent directly to the combustion zone of the combustion chamber, and the second stream after maximum regenerative heating is sent to the mixing zone of the combustion chamber.

Новым здесь является то, что воздух после сжатия разделяют на два потока, первый из которых с расходом 5...50% направляют непосредственно в зону горения камеры сгорания, а второй поток после максимального регенеративного подогрева - в зону смешения камеры сгорания. What is new here is that the air after compression is divided into two streams, the first of which with a flow rate of 5 ... 50% is sent directly to the combustion zone of the combustion chamber, and the second stream, after maximum regenerative heating, is transferred to the mixing zone of the combustion chamber.

В результате этого при повышении средней температуры воздуха на входе в камеру сгорания температура его на входе в зону горения обеспечивается на относительно низком уровне, что, соответственно, снижает интенсивность образования окислов азота. As a result of this, with an increase in the average air temperature at the inlet to the combustion chamber, its temperature at the inlet to the combustion zone is provided at a relatively low level, which, accordingly, reduces the rate of formation of nitrogen oxides.

Кроме того, воздух, направляемый непосредственно в зону горения камеры сгорания, можно частично регенеративно подогревать. In addition, air directed directly to the combustion zone of the combustion chamber can be partially regeneratively heated.

В зону горения камеры сгорания можно частично подмешивать подогретый воздух второго потока. The heated air of the second stream can be partially mixed into the combustion zone of the combustion chamber.

Часть воздуха после максимального регенеративного подогрева можно направлять в дополнительную воздушную турбину. Part of the air after maximum regenerative heating can be sent to an additional air turbine.

После регенеративного подогрева сжатого воздуха можно производить утилизацию остаточного тепла выхлопных газов в дополнительном тепловом контуре и управлять расходом топлива и соотношением передачи тепла в регенераторе и дополнительном тепловом контуре путем перераспределения расходов между двумя потоками сжатого воздуха на выходе из компрессора. After regenerative heating of the compressed air, it is possible to utilize the residual heat of the exhaust gases in the additional heat circuit and to control the fuel consumption and the ratio of heat transfer in the regenerator and the additional heat circuit by redistributing the costs between the two streams of compressed air at the compressor outlet.

Применение предлагаемого способа возможно в сочетании с другими известными способами, что может усилить полезный эффект. The application of the proposed method is possible in combination with other known methods, which can enhance the beneficial effect.

Указанная задача достигается также тем, что в газотурбинной установке, включающей размещенные последовательно по газовому тракту компрессор, камеру сгорания, турбину и газовоздушный регенератор, сообщенный воздуховодами по входу нагреваемого воздуха с выходом из компрессора, а по выходу нагреваемого воздуха - со входом в камеру сгорания, в ней воздушный тракт на выходе из компрессора разделен воздуховодами на два канала, первый из которых сообщен со входом в зону горения камеры сгорания, а второй через регенератор - с зоной смешения камеры сгорания. This problem is also achieved by the fact that in a gas turbine installation comprising a compressor, a combustion chamber, a turbine and a gas-air regenerator arranged in series along the gas path, communicated by air ducts at the inlet of the heated air with the outlet from the compressor, and at the outlet of the heated air with the entrance to the combustion chamber, in it, the air duct at the compressor outlet is divided by air ducts into two channels, the first of which is connected with the entrance to the combustion zone of the combustion chamber, and the second through the regenerator - with the mixing zone of the Kame combustion ry.

Новым в установке является то, что воздушный тракт на выходе из компрессора разделен воздуховодами на два канала, первый из которых сообщен со входом в зону горения камеры сгорания, а второй через регенератор - с зоной смешения камеры сгорания. New in the installation is that the air duct at the compressor outlet is divided by air ducts into two channels, the first of which is connected with the entrance to the combustion zone of the combustion chamber, and the second through the regenerator - with the mixing zone of the combustion chamber.

Воздушный тракт на выходе из регенератора может быть разделен на два канала, один из которых сообщен с зоной горения, а другой - с зоной смешения камеры сгорания. The air path at the outlet of the regenerator can be divided into two channels, one of which is connected with the combustion zone, and the other with the mixing zone of the combustion chamber.

Воздушный тракт после компрессора в промежуточной зоне регенератора может быть разделен на два канала, один из которых сообщен со входом в зону горения камеры сгорания. The air path after the compressor in the intermediate zone of the regenerator can be divided into two channels, one of which is connected with the entrance to the combustion zone of the combustion chamber.

Воздушный тракт на выходе из регенератора может быть разделен на два канала, первый из которых сообщен с зоной смешения камеры сгорания, а второй - со входом дополнительной, воздушной, турбины. The air path at the outlet of the regenerator can be divided into two channels, the first of which is connected to the mixing zone of the combustion chamber, and the second - with the entrance of an additional, air, turbine.

Дополнительная воздушная турбина может быть кинематически связана с основной, газовой, турбиной. Additional air turbine can be kinematically connected with the main, gas, turbine.

Газовоздушный регенератор может быть размещен в выхлопе турбины и выполнен в виде двух секций, расположенных последовательно по потоку выхлопных газов, высокотемпературную и низкотемпературную, соединенных между собой смесителем, который сообщен воздуховодом с выходом из дополнительной турбины. The gas-air regenerator can be placed in the exhaust of the turbine and is made in the form of two sections arranged in series along the exhaust gas stream, high-temperature and low-temperature, interconnected by a mixer, which is connected by an air duct to the outlet of the additional turbine.

На выходе из регенератора может быть размещен утилизационный теплообменник дополнительного теплового контура, а на выходе из компрессора, в месте разделения сжатого воздуха на два канала, установлен управляемый распределитель расхода. A recycling heat exchanger of an additional heat circuit can be placed at the outlet of the regenerator, and at the outlet of the compressor, in the place of separation of the compressed air into two channels, a controlled flow distributor is installed.

Дополнительный тепловой контур может быть размещен в низкотемпературной секции регенератора. An additional heat circuit can be placed in the low temperature section of the regenerator.

Анализ известных технических решений в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными признаками в заявленном техническом решении, что свидетельствует о его соответствии критерию "изобретательского уровня". An analysis of the known technical solutions in the studied area allows us to conclude that there are no signs in them that are similar to the essential features in the claimed technical solution, which indicates its compliance with the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 показана схема газотурбинной установки, реализующей способ уменьшения выбросов окислов азота газотурбинной установки; на фиг. 2 показана газотурбинная установка, у которой воздушный тракт после компрессора в промежуточной зоне регенератора разделен на два канала, один из которых сообщен со входом в зону горения камеры сгорания; а на фиг. 3 показана газотурбинная установка, у которой воздушный тракт на выходе из регенератора разделен на два канала, один из которых сообщен с зоной горения, а другой - с зоной смешения камеры сгорания; на фиг. 4 показана газотурбинная установка, у которой воздушный тракт на выходе из регенератора разделен на два канала, первый из которых сообщен с зоной смешения камеры сгорания, а второй - со входом дополнительной, воздушной турбины; на фиг. 5 показана газотурбинная установка, у которой газовоздушный регенератор размещен в выхлопе турбины и выполнен в виде двух секций, расположенных последовательно по потоку выхлопных газов, высокотемпературную и низкотемпературную, соединенных между собой смесителем, который сообщен воздуховодом с выходом из дополнительной турбины. на фиг. 6 показана газотурбинная установка, у которой на выходе из регенератора размещен утилизационный теплообменник дополнительного теплового контура, а на выходе из компрессора, в месте разделения сжатого воздуха на два канала, установлен управляемый распределитель расхода; на фиг. 7 показана газотурбинная установка, у которой дополнительный тепловой контур размещен в низкотемпературной секции регенератора. In FIG. 1 shows a diagram of a gas turbine installation that implements a method of reducing emissions of nitrogen oxides of a gas turbine installation; in FIG. 2 shows a gas turbine installation in which the air path after the compressor in the intermediate zone of the regenerator is divided into two channels, one of which is connected to the entrance to the combustion zone of the combustion chamber; and in FIG. 3 shows a gas turbine installation in which the air path at the outlet of the regenerator is divided into two channels, one of which is connected to the combustion zone, and the other to the mixing zone of the combustion chamber; in FIG. 4 shows a gas turbine installation in which the air path at the outlet of the regenerator is divided into two channels, the first of which is connected to the mixing zone of the combustion chamber, and the second to the inlet of an additional, air turbine; in FIG. 5 shows a gas turbine installation in which a gas-air regenerator is located in the exhaust of the turbine and is made in the form of two sections arranged in series along the exhaust gas stream, high-temperature and low-temperature, interconnected by a mixer, which is connected by an air duct to the outlet of the additional turbine. in FIG. 6 shows a gas turbine installation, in which a recovery heat exchanger of an additional heat circuit is located at the outlet of the regenerator, and at the outlet of the compressor, in the place of separation of compressed air into two channels, a controlled flow distributor is installed; in FIG. 7 shows a gas turbine installation in which an additional heat circuit is located in the low-temperature section of the regenerator.

Газотурбинная установка включает размещенные последовательно по газовом тракту компрессор 1, камеру сгорания 2, турбину 3, газовоздушный регенератор 4, сообщенный воздуховодом 5 по своему входу нагреваемого воздуха с выходом из компрессора 1, а воздуховодом 6 по выходу нагреваемого воздуха - с зоной смешения камеры сгорания 2. Воздушный тракт на выходе из компрессора 1 разделен воздуховодами 9 и 5 на два канала, первый из которых сообщен со входом в зону горения 10 камеры сгорания 2, а второй через регенератор 4 - с зоной смешения 8 камеры сгорания 2. Компрессор 1 кинематически связан с турбиной 2, которая в свою очередь кинематически связана с потребителем мощности 11. A gas turbine installation includes a compressor 1, a combustion chamber 2, a turbine 3, a gas-air regenerator 4 arranged in series along the gas path, communicated by the duct 5 at its inlet of the heated air with the outlet from the compressor 1, and the duct 6 at the outlet of the heated air with the mixing zone of the combustion chamber 2 The air duct at the outlet of the compressor 1 is divided by ducts 9 and 5 into two channels, the first of which is connected with the entrance to the combustion zone 10 of the combustion chamber 2, and the second through the regenerator 4 - with the mixing zone 8 of the combustion chamber 2 The compressor 1 is kinematically connected to the turbine 2, which in turn is kinematically connected to the power consumer 11.

Воздушный тракт на выходе из регенератора 4 может быть разделен на два канал 12 и 6, один из которых сообщен с зоной горения 10, а другой - с зоной смешения 8 камеры сгорания 3. The air path at the outlet of the regenerator 4 can be divided into two channels 12 and 6, one of which is connected to the combustion zone 10, and the other to the mixing zone 8 of the combustion chamber 3.

Воздушный тракт после компрессора 1 в промежуточной зоне регенератора 4 может быть разделен на два канала, один из которых 13 сообщен со входом в зону горения 10 камеры сгорания 3. The air path after the compressor 1 in the intermediate zone of the regenerator 4 can be divided into two channels, one of which 13 is connected with the entrance to the combustion zone 10 of the combustion chamber 3.

Воздушный тракт на выходе из регенератора 4 может быть разделен на два канала 6 и 14, первый из которых сообщен с зоной смешения 8 камеры сгорания 3, а второй - со входом дополнительной воздушной турбины 15. The air path at the outlet of the regenerator 4 can be divided into two channels 6 and 14, the first of which is connected with the mixing zone 8 of the combustion chamber 3, and the second with the input of the additional air turbine 15.

Дополнительная воздушная турбина 15 может быть кинематически связана с основной газовой турбиной 3. Additional air turbine 15 can be kinematically connected with the main gas turbine 3.

Газовоздушный регенератор 4 может быть размещен в выхлопе турбины 15 и выполнен в виде двух 16 и 17 секции, расположенных последовательно по потоку выхлопных газов, высокотемпературную 16 и низкотемпературную 17, соединенных между собой смесителем 18, который сообщен воздуховодом 19 с выходом из дополнительной турбины 15. The gas-air regenerator 4 can be placed in the exhaust of the turbine 15 and is made in the form of two sections 16 and 17 arranged in series along the exhaust gas stream, high-temperature 16 and low-temperature 17, interconnected by a mixer 18, which is connected by an air duct 19 to the outlet of the additional turbine 15.

На выходе из регенератора 4 может быть размещен утилизационный теплообменник 20 дополнительного теплового контура 21, а на выходе из компрессора 1, в месте разделения сжатого воздуха на два канала, установлен управляемый распределитель расхода 22. At the outlet of the regenerator 4, a utilization heat exchanger 20 of the additional heat circuit 21 can be placed, and at the outlet of the compressor 1, in the place of separation of compressed air into two channels, a controlled flow distributor 22 is installed.

Дополнительный тепловой контур 21 может быть размещен в низкотемпературной секции 17 регенератора 4. Additional heat circuit 21 can be placed in the low temperature section 17 of the regenerator 4.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

С помощью компрессора 1 сжимают воздух, который на выходе из компрессора 1 разделяют на два потока, первый из которых направляют непосредственно в зону горения 10 камеры сгорания 2, а второй - в регенератор 4, после которого подают в зону смешения 8 камеры сгорания 2. Полученные в зоне горения 10 продукты сгорания смешивают в зоне смешения 8 с воздухом, поступившим из регенератора 4 для получения газов требуемой температуры, которые подают в турбину 3 и после расширения в ней подают в регенератор 4, а затем на выход в атмосферу. Using compressor 1, air is compressed, which is separated into two flows at the outlet of compressor 1, the first of which is sent directly to the combustion zone 10 of the combustion chamber 2, and the second to the regenerator 4, after which it is fed into the mixing zone 8 of the combustion chamber 2. Received in the combustion zone 10, the combustion products are mixed in the mixing zone 8 with the air coming from the regenerator 4 to produce gases of the required temperature, which are fed to the turbine 3 and, after expansion, are fed to the regenerator 4, and then to the atmosphere.

В некоторых случаях при относительно низкой степени сжатия (πк = 3...4) температура воздуха на выходе из компрессора может оказаться слишком низкой, неоптимальной для организации процесса горения, особенно при низкой окружающей температуре. В таком случае сжатый воздух, поступающий в зону горения камеры, может быть частично подогрет в регенераторе до уровня, соответствующего оптимальным условиям процесса горения (см. фиг. 2), или в зону горения может быть подмешан в небольших количествах подогретый воздух второго потока (см. фиг. 3).In some cases, with a relatively low compression ratio (π k = 3 ... 4), the air temperature at the compressor outlet may be too low, not optimal for organizing the combustion process, especially at low ambient temperature. In this case, the compressed air entering the combustion zone of the chamber may be partially heated in the regenerator to a level corresponding to the optimal conditions of the combustion process (see Fig. 2), or the heated air of the second stream may be mixed in small quantities in the combustion zone (see Fig. 3).

В ГТУ, выполненных по указанным схемам, из-за того, что только часть воздуха подогревается в регенераторе, снижается степень возврата в цикл остаточного тепла выхлопных газов и повышается расход топлива по сравнению с традиционной регенеративной схемой. In gas turbines made according to the indicated schemes, due to the fact that only part of the air is heated in the regenerator, the degree of return to the residual heat of the exhaust gases into the cycle is reduced and fuel consumption is increased compared to the traditional regenerative scheme.

Для устранения этого недостатка воздух, подогретый в регенераторе, также разделяют на два потока, первый из которых подают в зону смешения камеры сгорания, а второй - в дополнительную воздушную турбину 8 (см. фиг.4), где он совершает дополнительную полезную работу без подвода топлива. При этом увеличивается общая степень регенерации тепла и возрастает КПД установки. To eliminate this drawback, the air heated in the regenerator is also divided into two streams, the first of which is supplied to the mixing zone of the combustion chamber, and the second to the additional air turbine 8 (see Fig. 4), where it performs additional useful work without supply fuel. This increases the overall degree of heat recovery and increases the efficiency of the installation.

Еще более повышается экономичность ГТУ за счет использования остаточного тепла воздуха, расширившегося в дополнительной турбине 8 (см. фиг. 5). Для этого размещенный на турбинном выхлопе регенератор 6 составлен из двух секций, последовательно расположенных по потоку выхлопных газов, высокотемпературной 9 и низкотемпературной 10, соединенных между собой смесителем 11, который сообщен воздуховодом с выходом дополнительной турбины 8. The cost-effectiveness of gas turbines is further enhanced by using the residual heat of the air expanded in the additional turbine 8 (see Fig. 5). To do this, the regenerator 6 located on the turbine exhaust is composed of two sections sequentially located along the exhaust gas stream, high temperature 9 and low temperature 10, interconnected by a mixer 11, which is connected by an air duct to the output of an additional turbine 8.

Дополнительная воздушная турбина может быть кинематически связана с газовой турбиной (турбинами ν, или иметь кинематически независимый привод. An additional air turbine can be kinematically connected to a gas turbine (ν turbines, or have a kinematically independent drive.

Во многих случаях от газотурбинной энергоустановки кроме электрической энергии требуется и тепловая, например для отопительных приборов или для генерации промышленного пара, причем потребность в тепловой энергии может превышать потребность в электроэнергии. In many cases, in addition to electrical energy, a gas turbine power plant also requires heat, for example, for heating appliances or for generating industrial steam, and the need for heat can exceed the need for electricity.

Для удовлетворения этих потребностей ТГУ может быть снабжена дополнительным утилизационным теплообменником 12 (см. фиг. 6) и управляемым распределительным устройством 13, позволяющим по потребности изменять расход холодного воздуха, подводимого в зону горения и, соответственно, изменять подачу топлива и температуру выхлопных газов на выходе из регенератора, а следовательно, и передачу тепла в дополнительном утилизационном теплообменнике при поддержании неизменной температуры газов на выходе из камеры сгорания. To meet these needs, the TSU can be equipped with an additional utilization heat exchanger 12 (see Fig. 6) and a controlled switchgear 13, which allows changing the flow rate of cold air supplied to the combustion zone and, accordingly, changing the fuel supply and exhaust temperature from the regenerator, and, consequently, heat transfer in the additional utilization heat exchanger while maintaining a constant gas temperature at the outlet of the combustion chamber.

Таким образом, при возрастании потребности в тепле, например, зимой, за счет увеличения по специальной программе распределительным устройством 13 расхода воздуха, подводимого в зону горения без регенеративного подогрева, увеличивается подача топлива в камеру сгорания и выход тепловой энергии. При снижении потребности в тепловой энергии, например, летом, в регенератор поступает максимальный расход воздуха и ГТУ работает при минимальном расходе топлива с минимальной температурой выхлопных газов на выходе из регенератора. Thus, with increasing demand for heat, for example, in winter, due to an increase in the special program of the distribution device 13 of the air flow supplied to the combustion zone without regenerative heating, the fuel supply to the combustion chamber and the output of thermal energy increase. When reducing the need for thermal energy, for example, in the summer, the maximum air flow enters the regenerator and the gas turbine operates with a minimum fuel consumption with a minimum exhaust gas temperature at the outlet of the regenerator.

Для уменьшения габаритов и стоимости энергоустановки дополнительный тепловой контур может быть размещен в низкотемпературной секции 10 регенератора 6 (см. фиг. 7). To reduce the size and cost of the power installation, an additional thermal circuit can be placed in the low-temperature section 10 of the regenerator 6 (see Fig. 7).

Claims (13)

1. Способ уменьшения выбросов окислов азота газотурбинной установки, включающий сжатие воздуха, его нагрев в камере сгорания, расширение в турбине, а также регенеративный подогрев выхлопными газами сжатого воздуха перед его подачей в камеру сгорания, отличающийся тем, что воздух после сжатия разделяют на два потока, первый из которых с расходом 5 ... 50% направляют непосредственно в зону горения камеры сгорания, а второй поток после максимального регенеративного подогрева - в зону смешения камеры сгорания. 1. A method of reducing emissions of nitrogen oxides of a gas turbine installation, including compressing air, heating it in a combustion chamber, expanding in a turbine, and regeneratively heating exhaust air with exhaust gases before it is fed into a combustion chamber, characterized in that the air after compression is divided into two streams the first of which with a flow rate of 5 ... 50% is sent directly to the combustion zone of the combustion chamber, and the second stream after maximum regenerative heating is sent to the mixing zone of the combustion chamber. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздух, направляемый непосредственно в зону горения камеры сгорания, частично регенеративно подогревают. 2. The method according to p. 1, characterized in that the air sent directly to the combustion zone of the combustion chamber is partially regeneratively heated. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зону горения камеры сгорания подмешивают часть подогретого воздуха второго потока. 3. The method according to claim 1, characterized in that part of the heated air of the second stream is mixed into the combustion zone of the combustion chamber. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть воздуха после максимального регенеративного подогрева направляют в дополнительную воздушную турбину. 4. The method according to claim 1, characterized in that part of the air after maximum regenerative heating is sent to an additional air turbine. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после регенеративного подогрева сжатого воздуха производят утилизацию остаточного тепла выхлопных газов в дополнительном тепловом контуре и управляют расходом топлива и соотношением передачи тепла в регенераторе и дополнительном тепловом контуре путем перераспределения расходов между двумя потоками сжатого воздуха на выходе из компрессора. 5. The method according to claim 1, characterized in that after the regenerative heating of the compressed air, the residual heat of the exhaust gases is recycled in the additional heat circuit and the fuel consumption and the heat transfer ratio in the regenerator and the additional heat circuit are controlled by redistributing the costs between the two streams of compressed air to exit from the compressor. 6. Газотурбинная установка, включающая размещенные последовательно по газовому тракту компрессор, камеру сгорания, турбину и газовоздушный регенератор, сообщенный воздуховодами по входу нагреваемого воздуха с выходом из компрессора, а по выходу нагреваемого воздуха - с камерой сгорания, отличающаяся тем, что воздушный тракт на выходе из компрессора разделен воздуховодами на два канала, первый из которых сообщен со входом в зону горения камеры сгорания, а второй через регенератор с зоной смешения камеры сгорания. 6. A gas turbine installation comprising a compressor, a combustion chamber, a turbine and a gas-air regenerator arranged in series along the gas path, communicated by air ducts at the input of the heated air with the compressor outlet, and at the exit of the heated air with the combustion chamber, characterized in that the air path at the outlet from the compressor is divided by air ducts into two channels, the first of which is connected with the entrance to the combustion zone of the combustion chamber, and the second through the regenerator with the mixing zone of the combustion chamber. 7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что воздушный тракт на выходе из регенератора разделен на два канала, один из которых сообщен с зоной горения, а другой - с зоной смешения камеры сгорания. 7. Installation according to claim 6, characterized in that the air path at the outlet of the regenerator is divided into two channels, one of which is connected to the combustion zone, and the other to the mixing zone of the combustion chamber. 8. Установка по п.6, отличающаяся тем, что воздушный тракт после компрессора в промежуточной зоне регенератора разделен на два канала, один из которых сообщен со входом в зону горения камеры сгорания. 8. Installation according to claim 6, characterized in that the air path after the compressor in the intermediate zone of the regenerator is divided into two channels, one of which is connected to the entrance to the combustion zone of the combustion chamber. 9. Установка по пп.6 - 8, отличающаяся тем, что воздушный тракт на выходе из регенератора разделен на два канала, первый из которых сообщен с зоной смешения камеры сгорания, а второй - со входом дополнительной, воздушной, турбины. 9. Installation according to claims 6-8, characterized in that the air path at the outlet of the regenerator is divided into two channels, the first of which is connected to the mixing zone of the combustion chamber, and the second - with the input of an additional, air, turbine. 10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что дополнительная, воздушная, турбина кинематически связана с основной, газовой, турбиной. 10. Installation according to claim 9, characterized in that the additional, air, turbine is kinematically connected with the main, gas, turbine. 11. Установка по пп.9 и 10, отличающаяся тем, что газовоздушный регенератор размещен в выхлопе турбины и выполнен в виде двух секций, расположенных последовательно по потоку выхлопных газов, высокотемпературную и низкотемпературную, соединенных между собой смесителем, который сообщен воздуховодом с выходом из дополнительной турбины. 11. Installation according to claims 9 and 10, characterized in that the gas-air regenerator is placed in the exhaust of the turbine and is made in the form of two sections arranged in series along the exhaust gas stream, high-temperature and low-temperature, interconnected by a mixer, which is connected by an air duct with an outlet from an additional turbines. 12. Установка по пп.6 - 11, отличающаяся тем, что на выходе из регенератора размещен утилизационный теплообменник дополнительного теплового контура, а на выходе из компрессора, в месте разделения сжатого воздуха на два канала, установлен управляемый распределитель расхода. 12. Installation according to claims 6-11, characterized in that a recycling heat exchanger of the additional heat circuit is located at the outlet of the regenerator, and a controlled flow distributor is installed at the outlet of the compressor, in the place where the compressed air is divided into two channels. 13. Установка по п. 12, отличающаяся тем, что дополнительный тепловой контур размещен в низкотемпературной секции регенератора. 13. Installation according to claim 12, characterized in that the additional thermal circuit is located in the low-temperature section of the regenerator.
RU97107904/06A 1997-05-14 1997-05-14 Method and device for reducing emission of nitrogen oxides from gas-turbine plant RU2132962C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97107904/06A RU2132962C1 (en) 1997-05-14 1997-05-14 Method and device for reducing emission of nitrogen oxides from gas-turbine plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97107904/06A RU2132962C1 (en) 1997-05-14 1997-05-14 Method and device for reducing emission of nitrogen oxides from gas-turbine plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97107904A RU97107904A (en) 1999-04-27
RU2132962C1 true RU2132962C1 (en) 1999-07-10

Family

ID=20192947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97107904/06A RU2132962C1 (en) 1997-05-14 1997-05-14 Method and device for reducing emission of nitrogen oxides from gas-turbine plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2132962C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2675427C1 (en) * 2017-07-27 2018-12-19 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" Combined utilizing gas turbine expander power plant of compressor station of main gas line
RU2768431C1 (en) * 2021-04-29 2022-03-24 Владимир Викторович Михайлов Turbocharger system and method for its operation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Лефевр А. Процессы в камерах сгорания ГТД. - М.: Мир, 1986, с. 485, рис.11ю6ю *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2675427C1 (en) * 2017-07-27 2018-12-19 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" Combined utilizing gas turbine expander power plant of compressor station of main gas line
RU2768431C1 (en) * 2021-04-29 2022-03-24 Владимир Викторович Михайлов Turbocharger system and method for its operation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070256424A1 (en) Heat recovery gas turbine in combined brayton cycle power generation
JPH10501596A (en) Dual Brayton cycle gas turbine power plant using circulating pressurized fluidized bed combustor
JPH063071A (en) Device for utilizing heat included in exhaust gas of coal fired boiler forming component of electric power plant
SK1472003A3 (en) Method for converting thermal energy into mechanical work
GB2338991A (en) Compound power-generating plant with superheated high pressure steam
CN106224099B (en) A kind of double fuel cogeneration water filling forward and reverse Gas Turbine Combined-cycle system
CN100458121C (en) Atmospheric pressure combustion turbine system
KR950019379A (en) Devices that increase the efficiency of power plants using fossil fuels
KR950019081A (en) Method and apparatus for operating the gas turbine
US5435123A (en) Environmentally acceptable electric energy generation process and plant
RU2132962C1 (en) Method and device for reducing emission of nitrogen oxides from gas-turbine plant
RU2094636C1 (en) Gas-turbine plant and its operating process (options)
CN1418286A (en) Method and system for generating power
US4545208A (en) Method of operating an industrial furnace
RU2115000C1 (en) Combination boiler house
CN116539320A (en) Humidification gas turbine circulation test system
US4693082A (en) Method for supplying heat to an engine for external heat supply by intermittent combustion, and engine for carrying out the method
RU2057960C1 (en) Method of converting thermal energy to work in gas-turbine plant and gas-turbine plant proper
RU2466285C2 (en) Steam generating plant
DE59803775D1 (en) METHOD AND DEVICE FOR OPERATING A HEATING AND REFRIGERATING MACHINE WORKING AFTER A REGENERATIVE GAS CIRCUIT PROCESS
GB2283064A (en) Internal combustion engine exhaust gas energy recovery
RU2134807C1 (en) Gas-turbine plant and method of its operation
RU2224125C2 (en) Method of and gas-steam turbine plant for converting heat energy into mechanical energy
RU2139430C1 (en) Combined-cycle plant
RU94023920A (en) Method and power unit for energy conversion

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040515