Энергетическая установка

 

Использование: уменьшение вредных выбросов при одновременном снижении расхода воды. Сущность изобретения: соединение зоны 14 горения камеры 5 сгорания газотурбинного двигателя 1 с основным компрессором 2 через дополнительный компрессор 3 и теплообменник 6. причем последний гидравлической магистралью 12 соединен также с топливонодогревателем 7. 1 ил.

сОюз сОветских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОСУДАРСТВЕН (ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

° е

0ю

ЪФ (21) 4859232/06 (22) 13 08.90 (46) 23.07,92. Бюл. М 27 (75) В.Е.Беляев. А.С,Косой, Е.В.Коротич, А.В.Равич и M.В.Синкевич (56) Авторское сввдетельство СССР

М 1:495415, кл. F 01 К 21/04, 1989. . Авторское свидетельство СССР .- Q 1275098, кл, F.01 К 2/04, 1985. (54} ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА.(s1)s F 02 С 3/30, F 01 К 21/04

2 (57) Использование.. уменьеение вредных выОросов при одновременном снижении расхода воды. Сущность изобретения: соединение "зоны 14 горения камеры 5 сгорания гаэотурбинного двйгателя 1 с основным компрессором 2 через дополйительнйй компрессор 3 и теплообменмик 6. причем последний гйдравлической мегистраль(о 12 соедйнен также-с топливОнодогревателем 7.

1 ил.

1749511

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при создании энергетических установок высоких параметров.

Известна парогазотурбинная установ- 5 ка, содержащая газотурбинный двигатель с камерой сгорания, эона горения которой соединена с расширителем, где получается пар из воды, нагретой в экономайзере, располагаемом на выходе иэ турбины.

Недостатками известной конструкции являются большие выделения вредных выбросов ЙОх, СО, СхНу в атмосферу и большой расход воды при использовании ее для расхолаживания газа в зоне горения. Большое количество вредных выбросов NOx, CO и С,НУ в известной пэрогазотурбинной устайовке определяется как высокой температурой воздуха, подаваемого в зону горения камерй сгорания (NOx), так и низкой темпе- 20 ратурой Жидкого топлива (CO и СхНу).

Известна также энергетическая установка, содержащая газотурбинный двигатель с компрессором, соедийенным с котором является вода.

Недостатками известной энергетиче30 ской устэновки являются значительное усложнение конструкции из-за .пропускания всего циклового воздуха через теплообменники, большой расход воды при использовании ее для расхолаживания газа в зоне горения и большое количество вредных вы35 бросов в атмосферу. Большое количество вредных выбросов СО и С,Ну в известной энергетической установке определяется низкой темпеоатурой жидкого топлива.

Цель изобретения — уменьшенйе вредных выбросов NOx- путем"снижения температуры газа в зоне горения камеры сгорания и СО и C>Hz, путем нагрева топлива перед подачей его в камеру сгорания при одновременном снижении расхода воды.

Поставленная цель достигается тем, что энергетическая установка, содержащая основной компрессор, контактный теплообменник, камеру сгорания с зонами горения, и смешения и подключенные к ней топливную и паровоздушную магистрали, турбину и водяной контур, включающий бак-аккумулятор, насос, соединенный по нагреваемой среде с контактным теплообменником, при этом установка снабжена дополнительным 55 компрессором, трубопровбдом и топливоподогревателем, установленным на"топливной магистрали и подключенным по охлаждаемой среде к контактному теплообменнику и баку-аккумулятору. ПриЧеМ докамерой сгорания через теплообменник- 25 утилизатор отходящего газа из турбины и контактный теплообменник, хладагентом в полнительный компрессор подключен к выходу основного компрессора и входу контактного теплообменника, трубопровод — к выходу основного компрессора и зоне смешения камеры сгорания, э паровоздушная магистраль — к зоне горения камеры сгора.ния.

На чертеже представлена принципиальная схема энергетической установки, Энергетическая установка содержит газотурбинный двигатель 1 с основным компрессором 2, дополнительным компрессором 3, турбиной 4 и камерой 5 сгорания, контактный теплообменники 6 и поверхностный теплообменник-топливоподогревэтель 7 радиаторного типа. Имеются также магистрали 8-12, топливные форсунки 13, зоны горения 14 и смешения 15 камеры сгорания, насос 16, бак-аккумулятор 17 с линией 18 подпитки и загрузочное устройство

19. При этом трубопровод 8 подключен к основному компрессору 2 газотурбинного двигателя 1 и зоне 15 смешения камеры 5 сгорания, а зона 14 горения камеры 5 ciopaния соединена с компрессором 2 магистралями 9 и 10 через контактный теплообменник 6 и дополнительный компрессор 3.

Дополнительный компрессор 3 пневматически соединен на входе с выходом компрессора 2 и на выходе с контактным теплообменником 6, который связан магистралями 11 и 12 с баком-аккумулятором 17 через насос 16 с топливоподогреватель 7.

Причем топливоподогреватель 7 подключен магистралью 12 к контактному теплообменнику 6 и соедийен по топливной стороне с топливными форсунками 13, При работе энергетической установки атмосферййй воздух сжимается в основном компрессоре 2, После этого, часть воздуха в объеме, необходимом для процесса горения топлива в камере 5 сгорания, при коэффициенте избытка воздуха 1,01-1,2 поступает на вход дополнительного компрессора 3, где сжимается до расчетного давления, превышающего давление в.камере 5 сгорания из условия гидравлических потерь в магистралях 9 и 10, теплообменнике 6 и интенсификации работы фронтового устройства зоны

14 горения камеры 5 сгорания, например; до

1,7-2,0 Mfla. При этом гемпература воздуха на выходе из дополнительного компрессора

3 поднимается, например, до 750 — 800 К.-Далее воздух по магистрали 9 поступает в контактный теплообменник 6, где охлаждается водой, поступаещей пб магйстрали 11, Температура воды нэ входе в теплообменник 6 может колебаться в широких пределах, на-. пример, 300-480 К, Таким образом воздух может вйходить иэ теплообменника 6 с тем1749511 бросов NOx требуется, главным образом, охлаждать только часть воздуха для зоны мой водй. Обеспечивается также взрывопожаробезопаскость при нагреве топлива водяным топливоподогревателем, габариты которого значительно мекьше газового.

Формула изобретения . Энергетическая установка, содержащая

20 компрессор,- контактный теплообменник, камеру сгоранйя с эонамй горения и смешекия и подключенные к ней топливную и патор, насос и соединенный по нагреваемой среде с контактным тейлообмейкиком, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что; с целью уменьснабжена дополнительным компрессором, трубопроводом и топливоподогревателем, установленным ца топливной магистрали и подключенным по охламсдаемой среде к контактному теплообменнику и баку-аккумулятору, причем дополнительный компрессор подключен к выходу основного компрессора и входу контактного теплообменника,трубопровод — к выходу основного компрес35

40 сора и входу контактного теплообменника, трубопровод- к выходу основного компрессора и зоне смешения камеры сгорания, а паровоздушная магистраль — к эоке горения камеры сгорания.

Составитель А, Косой

Редактор Н;Лазаренко Техред M-.Ìîðãåíòàë

Корректор А,Осауленко

Заказ 2577 Тираж: . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-иэдательский комбйнат "Патент", r. Ужгород, ул,Тагарина, 101 пературой 400-550 К, Здесь же, в теплообменнике 6, воздух увлажняется. После теплообменника 6 холодный и увлажненный воздух по магистрали 10 поступает в зону 14 горения камеры 5 сгорания, где участвует в сжигании топлива, подаваемого в эту зону форсунками 13, после чего горячие газы продуктов сгорания топлива расхолаживаются до расчетной температуры, например

1370 К, воздухом; поступающим в зону 15 смешения камеры 5 сгорания по магистрали

В из компрессора 2. Газ из зоны 15 смешения камеры 5 сгорания. поступает на газовую турбину 4, которая приводит во вращение компрессоры 2 и 3 и загрузочное устройство 19. ТопЛиво к форсунке 13 поступает иэ топливоподогревателя 7, где нагревается водой, подаваемой по магистрали 12 из теплообмекника 6. В теплообменнике 6 воду нагревает воздух из дополнительйого компрессора 3. Подачу воды s теплообмейник 6 из бака-аккумулятора 17 по тракту 11 осуществляет НВсос 16. После топпивоподогревателя 7 вода сливается в бак-аккумулятор 17, который по линии 18 подпитывается водой.

Таким образом, в данной энергетической установке значительно снижена температура сжатого воздуха ка входе в зону горения камеры сгорания, например на

270-450 К, что позволяет снизить темпера- туру газа в этой зоне. Снижение температуры газа в зоне горекйя приводит к существенному уменьшению вреднйх вы. бросов NOx, являющихся опасными веществамй для здоровья людей и разрушения озонового слоя в атмосфере. Снижение температуры циклового воздуха в зоне горения осуществляется за счет тепла, используемого на создайие пара. сбрасываемого"в зону горения камеры сгорания, и на нагрев топлива в топливоподогревателе. При этом подача пара в зону горения способствует также уменьшению образования вредных выбросов NO> в этой зоне. Нагрев тойлива в топливоподогревателе и обеспечение работы зоны горения воздухом от дожимающего компрессора позволяют; в сравнении с известной установкой, также интенсифи5 цировать сжигание топлива в зоне горения - и, таким образом, обеспечить полно полное сжигание топлива в приемлемых габаритах камеры сгорания с увеличенным коэффициентом избытка воздуха, т,е. в бедной смеси, 10 что уменьшает выбросы СО и СхНу,a также

МОИ. При этом для уменьшейия вредных выгорения, что требует значительно меньший.

15 в сравнении с известным, расход охлаждае25 ровоздушную магистрали, турбину и . водяной контур, включающий бак-аккумуляЭО шения вредных выбросов при одновремекНоМ снижении расхода воды, установка