Газотурбинная установка

 

Использование: в энергомашиностроении для газотурбинных установок, работающих на газообразном и жидком топливе. Сущность изобретения: перепускной воздухопровод между теплообменником-регенератором и камерой сгорания содержит последовательно установленные теплообменник-рекуператор, подключенный по нагреваемой среде к топливопроводу, и эжектор, активное сопло которого выполнено в виде жидкостной форсунки. Пассивное сопло эжектора подключено к рекуператору, а камера смешения к камере сгорания газотурбинной установки. Топливо и воздух в газотурбинной установке перед горением нагревают до одного уровня температуры больше или равно 150°С. 1 ил.

Изобретение относится к энергомашиностроению, в частности к газотурбинным установкам, работающим на газообразном и жидком топливе.

Известна газотурбинная установка содержащая, последовательно расположенные компрессор, камеру сгорания с форсунками, турбину [1] Недостатком такой газотурбинной установки является низкая экономичность и большое содержание оксидов азота в выхлопных газах.

Известна газотурбинная установка, содержащая компрессор, камеру сгорания, турбину и подключенный по нагреваемой среде к выходу из компрессора теплообменник-регенератор, в которой с целью снижения оксидов азота в воздушный поток, идущий на окисление топлива, подают пароводяную смесь [2] В этой газотурбинной установке в камере сгорания происходит некоторое снижение генерации оксидов азота.

Известна огентехническая установка, в которой с целью снижения оксидов азота и двуокиси серы в уходящих газах производят подогрев топлива газообразного или жидкого до температуры ≥150^оС. При этом для достижения эффекта снижения вредных составляющих воздух, поступающий на смешение с топливом, должен быть нагрет до этого же уровня температур [3] Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является газотурбинная установка, в которой с целью повышения экономичности установки в камеру сгорания подается подогретый в результате разделения в вихревой трубе газ [4] Но подогрев газообразного топлива в вихревых трубах до температур ≥ 150^оС экономически нецелесообразен, так как для этого необходим большой перепад давления газа на сопле вихревой трубы.

Цель изобретения повышение качества сжигания топлива путем снижения содержания окислов азота и других токсичных веществ в продуктах сгорания.

Цель достигается тем, что перепускной воздухопровод содержит последовательно установленные теплообменник-рекуператор, подключенный по нагреваемой среде к топливопроводу, и эжектор, активное сопло которого выполнено в виде жидкостной форсунки, пассивное сопло подключено к рекуператору, а камера смешения к камере сгорания.

Основным отличием предлагаемой конструкции является установка в перепускном воздухопроводе теплообменника-рекуператора для нагрева газообразного или жидкого топлива до температуры ≥150^оС и жидкостно-газового струйного аппарата с диспергированной струей. В этом аппарате при коэффициенте подсоса 800-1000 создается перепад давлений между зоной всасывания и нагнетания воздуха 25-100 кгс/м² и тем самым совмещается процесс снижения сопротивления воздушного тракта, распыл жидкости и снижение температуры воздуха, подаваемого на горение в камеру сгорания.

На чертеже изображена предлагаемая газотурбинная установка.

Газотурбинная установка содержит газовую турбину 1, камеру сгорания 2, воздушный компрессор 3, перепускной воздухопровод 4, теплообменник-регенератор 5, эжектор 6 с активным соплом 7, пассивным соплом 8 и камерой смешения 9, а также топливопровод 10 и теплообменник-рекуператор 11.

При работе газовой турбины 1 в камеру сгорания 2 подается компрессором 3 по перепускному воздухопроводу 4 воздух, который в теплообменнике-регенераторе 5 нагревается до 250-300^оС, а затем охлаждается в жидкостно-газовом струйном аппарате. Кроме того в камеру сгорания 2 по топливопроводу 10 через теплообменник-рекуператор 11 подается жидкое или газообразное топливо. В рекуператоре 11 топливо подогревается до температуры ≥ 150^оС, а воздух соответственно охлаждается.

При включении в работу форсунки 9 за счет значительной площади поверхности факела, образующегося при распыливании жидкости, создается перепад давлений между всасывающим патрубком 8 и камерой смешения 9. В результате этого происходит нагнетание в камеру сгорания смеси воздуха с жидкостью при интенсивном тепломассообмене между ними в камере смешения. Таким образом, в камеру сгорания нагнетается диспергированная охлажденная до 200-250^оС газо(воздушно)жидкостная смесь с содержанием жидкости в смеси 5-10% от массового расхода топлива, идущего на горение.

Формула изобретения

ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА, содержащая компрессор, сообщенный перепускным воздухопроводом с камерой сгорания, имеющей топливопровод, турбину, на выхлопном трубопроводе которой установлен теплообменник-регенератор, подключенный по нагреваемой среде к перепускному воздухопроводу, и эжектор, имеющий активное, пассивное сопла и камеру смешения, отличающаяся тем, что она снабжена теплообменником-рекуператором, установленным в перепускном воздухопроводе, один вход которого сообщен с выходом теплообменника-регенератора по воздуху, другой вход с топливопроводом, выход по воздуху с пассивным соплом эжектора, причем камера смешения эжектора сообщена с камерой сгорания, а его активное сопло выполнено в виде жидкостной форсунки.

РИСУНКИ

Рисунок 1