Газотурбинная установка с впрыском жидкости в контур гту

Авторы патента:

F02C3/30 - добавление воды, пара или другой текучей среды в горючие компоненты или в рабочее тело перед выходом из турбины (нагрев воздухозаборников для предотвращения обледенения F02C 7/047)

Владельцы патента RU 2517995:

Учреждение Российской академии наук Институт энергетичсеких проблем химической физики РАН (RU)

Изобретение относится к энергетике. Газотурбинная установка (ГТУ) с впрыском жидкости в контур ГТУ оснащена системой подачи и смешения активатора горения с жидкостью, подаваемой в контур ГТУ. Активатор горения представляет собой вещество, которое при повышенных температурах легко диссоциирует с образованием гидроксильных радикалов, что ускоряет сгорание топлива и продуктов его высокотемпературных превращений. Также представлена Газотурбинная установка с впрыском жидкости в контур ГТУ, содержащая двухступенчатый компрессор, перегреватель смеси жидкости и активатора горения, а также котел-утилизатор теплоты продуктов сгорания. Изобретение позволяет увеличить подачу в камеру сгорания мелкодисперсной влаги, благодаря чему удается повысить КПД и удельную мощность, уменьшить удельный расход топлива, увеличить ресурс за счет снижения температурных градиентов в контуре ГТУ и одновременно понизить в выбросах содержание СО и оксидов азота. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к газотурбинным установкам (ГТУ) с впрыском воды и/или водяного пара (газопаровые энергоустановки) и может быть использовано для увеличения удельной мощности, повышения КПД, снижения удельного расхода топлива и увеличения (продления) ресурса, а также для снижения эмиссии токсичных веществ в продуктах сгорания.

Известен ряд схем, предназначенных для реализации классического повышения КПД ГТУ за счет охлаждения компримируемого в компрессоре воздуха. С этой целью, в том числе, осуществляют впрыск тонкодиспергированной воды перед компрессором ГТУ (цикл TopHat, LM6000 Spring design enhanced to increase power and efficiency. Victor de Biasi. GAS TURBINE WORLD, July-August 2000, p.16-20) или ее впрыск на лопатки первой ступени компрессора ГТУ (Романов В.И:, Дикий Н.А., Жирицкий О.Г. и др. Изотермирование процесса сжатия воздуха в компрессоре и его влияние на характеристики газотурбинного двигателя. (НПП «Машпроект», НТУ Украины «Киевский политехнический институт»)//Промышленная теплотехника. 1988. Т.20, №6, С.45-50), либо промежуточных ступеней компрессора ГТУ (цикл CHAT, Irwin Stanibler, CHAT technology at 54,7% efficiency, 350/kw ready for commercial demo. GAS TURBINE WORLD, May-June 1996, p.36-44.) для осуществления т.н. «влажного» сжатия воздуха. Многие технические решения в этой области запатентованы, см., например, патенты США №№5930990, 5867977, 6216443, 7040083, 7146794, 7353655, 7353656, 7444819, 7481060, 7520137, 7784286, 7950240. Для нужного полного испарения микрокапель в компрессоре или на входе в камеру сгорания разработаны специальные, весьма трудоемкие и энергозатратные методы распыления, позволяющие повысить долю воды (до ≈1,5%) в компримируемом воздухе. Проскок неиспарившихся капель воды в камеру сгорания тормозит горение топлива и ведет к неполному сгоранию и к недопустимому росту в выбросах концентрации угарного газа. Из-за этого нельзя увеличить выше некоторого предела долю воды, подаваемой в контур ГТУ с влажным сжатием, и, соответственно, нельзя дополнительно увеличить КПД ГТУ, а также снизить выбросы вредных оксидов азота (NO_x) и угарного газа (СО), попадающих вместе с продуктами, сгорания в атмосферу.

Для впрыска в контур ГТУ используют воду после специальной обработки для удаления из нее механических примесей, а также растворенных солей. Кроме того, в распыляемую воду могут быть добавлены присадки, например, уменьшающие негативное воздействие влаги на лопатки компрессора, либо поверхностно-активные вещества, которые способствуют распылению подаваемой мелкодисперсной влаги. Поэтому под термином жидкость здесь подразумевается вода, содержащая нужные добавки.

Наиболее близким решением к предлагаемому устройству является газотурбинная установка с впрыском воды в контур ГТУ, описанная в патенте США №7040083 (прототип). Такая газотурбинная установка содержит компрессор для сжатия воздуха, систему впрыска мелкодисперсной влаги в компримируемый воздух, предназначенную для охлаждения воздуха в процессе сжатия и уменьшения затрат энергии на сжатие воздуха, топливный насос для подачи топлива, камеру сгорания, куда поступает сжатый компрессором воздух и топливо и где происходит их смешение и последующее воспламенение и сгорание горючей смеси топлива с воздухом, газовую(ые) турбину(ы), которую(ые) приводит во вращение поток образующихся продуктов сгорания топлива, электрогенератор для выработки электроэнергии и механические средства для передачи механической энергии турбины(н) на работу компрессора и на вращение электрогенератора.

В указанном устройстве по патенту США №7040083 так же, как и в других известных устройствах с впрыском жидкости, потенциальный проскок неиспарившихся капель влаги в камеру сгорания тормозит горение топлива и ведет к неполному его "Сгоранию и к недопустимому росту в выбросах концентрации угарного газа, из-за чего нельзя увеличить выше некоторого предела долю влаги, подаваемой в контур ГТУ с влажным сжатием, и, соответственно, нельзя дополнительно увеличить КПД ГТУ, а также снизить выбросы вредных оксидов азота (NO_x) и угарного газа (СО), попадающих вместе с продуктами сгорания в атмосферу.

Целью предлагаемого технического решения является ускорение горения и обеспечение большей полноты сгорания топлива при увеличении доли влаги, подаваемой в контур ГТУ с влажным сжатием для повышения КПД ГТУ.

Другой целью предлагаемого технического решения является снижение выбросов вредных оксидов азота (NО_х) и угарного газа (СО), попадающих вместе с продуктами сгорания в атмосферу.

Последующей целью предлагаемого технического решения является увеличения удельной мощности ГТУ.

Последующей целью предлагаемого технического решения является снижения удельного расхода топлива в ГТУ.

Последующей целью предлагаемого технического решения является увеличение (продление) ресурса работы ГТУ.

Указанные цели достигаются тем, что известное устройство газотурбинной установки с впрыском жидкости в контур ГТУ оснащено системой подачи и смешения активатора горения с жидкостью, подаваемой в контур ГТУ.

Активатор представляет собой вещество, которое при повышенных температурах легко диссоциирует с образованием гидроксильных радикалов (ОН), что ускоряет сгорание топлива и продуктов его высокотемпературных превращений, включая СО. Одним из примеров активатора горения является пероксид водорода (H₂O₂), который при повышенных температурах легко диссоциирует с образованием гидроксильных радикалов (ОН), что способствует ускорению и углублению процесса сгорания топлива. Увеличение полноты сгорания СО позволяет увеличить подачу в камеру сгорания мелкодисперсной влаги и/или пара, благодаря чему удается повысить КПД и одновременно понизить в выбросах содержание СО и оксидов азота.

Изобретение поясняется чертежом, на котором на фиг.1 представлен один пример устройства, а на фиг.2 показан другой пример устройства по настоящему изобретению.

ГТУ с впрыском жидкости на фиг.1 содержит: компрессор 1 для сжатия воздуха, систему впрыска мелкодисперсной влаги 2 в компримируемый воздух, предназначенную для охлаждения воздуха в процессе сжатия и уменьшения затрат энергии на сжатие воздуха, топливный насос 3 для подачи топлива, камеру сгорания 4, куда поступает сжатый компрессором воздух и топливо и где происходит их смешение и последующее воспламенение и сгорание горючей смеси топлива с воздухом, газовую турбину 5, которую приводит во вращение поток продуктов сгорания топлива, электрогенератор 6 для выработки электроэнергии, механические средства 7 и 8 для передачи механической энергии турбины на работу компрессора 1 и на вращение электрогенератора 6, соответственно, систему подачи активатора горения 9 и систему смешения 10 активатора горения с жидкостью.

ГТУ с впрыском жидкости и пара на фиг.2 содержит: компрессор низкого давления 11 и компрессор высокого давления 12 для сжатия воздуха, систему впрыска мелкодисперсной влаги 2 в компримируемый воздух, предназначенную для охлаждения воздуха в процессе сжатия и уменьшения затрат энергии на сжатие воздуха, топливный насос 3 для подачи топлива, камеру сгорания 4, куда поступает сжатый компрессором воздух и топливо и где происходит их смешение и последующее воспламенение и сгорание горючей смеси топлива с воздухом, газовую турбину высокого давления 51, газовую турбину среднего давления 52 и газовую турбину низкого давления 53, которые приводят во вращение потоки образующихся продуктов сгорания топлива и добавляемого пара, электрогенератор 6 для выработки электроэнергии, механические средства 71 для передачи механической энергии от турбины высокого давления 51 на работу компрессора высокого давления 12, механические средства 72 для передачи механической энергии от турбины среднего давления 52 на работу компрессора низкого давления 11, механические средства 8 для передачи механической энергии от турбины низкого давления 53 на вращение электрогенератора 6, систему подачи активатора горения 9 и систему смешения 10 активатора горения с жидкостью, дозатор 13, регулирующий впрыск жидкости в компрессор низкого давления 11 и в компрессор высокого давления 12, перегреватель 14 для получения перегретой жидкости, подаваемой в компрессор низкого давления 11, теплообменник или котел утилизатор 15, предназначенный для нагрева подаваемой воды за счет теплоты продуктов сгорания и получения пара высокого и низкого давлений, которые используют в качестве рабочего тела для работы турбин высокого и среднего давлений.

Устройство на фиг.1 работает следующим образом. После запуска с помощью стартера ГТУ включают систему впрыска мелкодисперсной влаги 2 в компримируемый воздух, предназначенную для охлаждения воздуха в процессе сжатия и уменьшения затрат энергии на сжатие воздуха. Затем включают систему подачи активатора горения 9 и систему смешения 10 активатора горения с жидкостью. В результате в компрессор 1 "поступает мелкодисперсная влага, содержащая необходимую концентрацию активатора горения. При нагревании воздуха в процессе сжатия капли влаги испаряются, и за счет теплоты испарения охлаждают компримируемый воздух, обеспечивая энергетически выгодное квазиизотермическое сжатие. При увеличении подачи мелкодисперсной влаги в компримируемый воздух происходит «проскок» неуспевших испариться микрокапель жидкости в камеру сгорания 4. Температура кипения активатора горения составляет 150°С при нормальном давлении, что заметно выше температуры кипения воды. Вследствие этого в условиях повышенных температур в компрессоре с поверхности микрокапель будет испаряться преимущественно вода, и концентрация активатора горения при этом в микрокаплях будет нарастать, а с ростом концентрации активатора горения в микрокаплях соответственно возрастают его свойства как активатора горения. При проскоке неиспарившихся капель с высокой концентрацией активатора горения в камеру сгорания горение топлива вблизи таких капель значительно ускоряется по сравнению с горением вблизи капель воды без добавки активатора горения. Это происходит благодаря процессу разложения (диссоциации) перекиси водорода на гидроксильные радикалы в объеме капли и их выходу в газовую фазу, т.е. в зону горения. Кроме того, из-за нестабильности концентрированной перекиси водорода при высоких температурах часть перекиси водорода в условиях испарения капель успевает превратиться в воду и газообразный кислород и подобно пропелленту дополнительно распыляет капли. Благодаря этому капли быстро разрушаются с выделением кислорода и гидроксильных радикалов, способных быстро окислять промежуточные вещества и продукты неполного сгорания, такие, как СО. Поэтому добавка активатора горения в распыляемую жидкость способствует эффективному сгоранию топлива и при более высоких недостижимых ранее в отсутствие активатора соотношениях воды к воздуху, необходимых для квазиизотермического и высокоэффективного сжатия воздуха в компрессоре.

Таким образом, благодаря включению системы подачи активатора горения 9 и системы смешения 10 активатора горения с жидкостью может быть достигнуто: а) повышение КПД - более 3%, б) повышение мощности (удельной мощности) в форсированном режиме - более 3% от номинальной, в) снижение (экономия) расхода топлива в номинальном режиме установленной мощности - более 2%, г) увеличение ресурса работы ГТУ в номинальном режиме установленной мощности - более чем в 1,1-1,2 раза за счет снижения температурных градиентов в контуре ГТУ. Одновременно с этим достигается снижение вредных выбросов оксидов азота более чем на 10-50% за счет снижения температуры факела первичного горения в камере сгорания ГТУ, а также снижение выбросов угарного газа - более чем на 10-30% за счет активации горения.

Устройство на фиг.2 содержит в качестве основы ГТУ с газопаровым циклом типа STIG фирмы «General Electric» (USA). В цикле STIG (Steam Injected in Gas) пар, получаемый в котле-утилизаторе 15, подают в камеру сгорания 4 в качестве дополнительного рабочего тела, что позволяет существенно увеличить КПД, повысить удельную мощность и снизить выбросы вредных оксидов азота (NO_x). Увеличивать подачу пара в цикле STIG для дальнейшего прироста КПД и увеличения удельной мощности нельзя из-за снижения эффективности горения и резкого роста эмиссии СО: критическим оказывается соотношение весовых расходов пара и сжигаемого метана ≈2:1 (Полежаев Ю.В., Иванов А.А., Ермаков А.Н., Григорьянц P.P. Экологически чистые газопаровые энергоустановки, Энергетика Татарстана, 2009. №3. С.11-20. С помощью показанной на фиг.2 системы подачи 9 и смешения 10 активатора горения с жидкостью, подаваемой системой впрыска мелкодисперсной влаги 2 в компримируемый воздух, можно обеспечить диспергирование активатора горения в камере сгорания 4 и за счет ускорения горения увеличить подачу пара в камеру сгорания 4 выше указанного критического соотношения и получить, таким образом, дополнительный прирост КПД и увеличение удельной мощности без снижения эффективности горения и роста эмиссии СО. Кроме того, эффективное горение в таком случае происходит в.присутствии большего количества парового «балласта», а следовательно при пониженной температуре, что позволяет снизить эмиссию токсичных оксидов азота (NO_x). В устройстве на фиг.2 применен двухступенчатый компрессор, состоящий из компрессора низкого давления 11, имеющего механический привод 72 от турбины среднего давления 52, и компрессора высокого давления 12, имеющего механический привод 71 от турбины высокого давления 51. Турбина низкого давления 53 кинематически не связана с компрессорами и вращает электрогенератор 6 или другую механическую нагрузку. В устройстве на фиг.2 смесь впрыскиваемой жидкости и активатора горения из системы смешения 10 поступает в дозатор 13, регулирующий впрыск смеси жидкости и активатора горения в компрессор низкого давления 11 и в компрессор высокого давления 12 для охлаждения воздуха в процессе сжатия в этих компрессорах. Благодаря квазиизотермическому сжатию в компрессорах 11 и 12 получают дополнительный прирост КПД. Устройство на фиг.2 содержит перегреватель 14 для получения перегретой жидкости (150-200°С), подаваемой под давлением (около 10-20 МПа) в компрессор низкого давления 11 подобно тому, как это сделано в технологии SwirlFlash (Alpha Power Systems. Amhem, The Netherlands, a KEMA/TNO venture. TOPHAT® and SwirlFlash® Technologies for advanced gas turbines and retrofit of gas turbines, gas engines and diesels, WEB: http://www.alphapowersystems.nl). Перегреватель 14 необходим для работы установки при низких температурах наружного воздуха, чтобы избежать появления наледи на лопатках компрессора низкого давления 11.

При работе устройства на фиг.2 в компрессоры 11 и 12 поступает мелкодисперсная влага, содержащая необходимую концентрацию активатора горения. Перегретая смесь из перегревателя 14 позволяет нагреть лопатки компрессора низкого давления выше точки обледенения и охладить компримируемый воздух, чтобы уменьшить работу на его сжатие. Соответственно, холодная смесь жидкости и активатора горения из дозатора 13 поступает в компрессор высокого давления и охлаждает компримируемый воздух, снижая затраты работы на его сжатие. При большой подаче мелкодисперсной влаги в компримируемый воздух происходит «проскок» неиспарившихся микрокапель жидкости в камеру сгорания 4. Температура кипения активатора горения составляет 150°С при нормальном давлении, что заметно выше температуры кипения воды. Вследствие этого в условиях повышенных температур в компрессорах с поверхности микрокапель будет испаряться преимущественно вода, и концентрация активатора горения при этом в микрокаплях будет нарастать, а с ростом концентрации активатора горения в микрокаплях соответственно возрастают его свойства как активатора горения. При проскоке неиспарившихся капель с высокой концентрацией активатора горения в камеру сгорания горение топлива вблизи таких капель значительно ускоряется по сравнению с горением вблизи капель воды без добавки активатора горения. Это происходит благодаря процессу разложения (диссоциации) перекиси водорода на гидроксильные радикалы в объеме капли и их выходу в газовую фазу, т.е. в зону горения. Кроме того, из-за нестабильности концентрированной перекиси водорода при высоких температурах, часть перекиси водорода в условиях испарения капель успевает превратиться в воду и газообразный кислород и подобно пропелленту дополнительно распыляет капли. Благодаря этому капли быстро разрушаются с выделением кислорода и гидроксильных радикалов, способных быстро окислять промежуточные вещества и продукты неполного сгорания, такие, как СО. Более того, как при полном испарении, так и при частичном испарении капель распыляемой влаги, активатор горения попадает в факел горения в камере сгорания и активизирует сгорание топлива. Поэтому добавка активатора горения в распыляемую жидкость способствует эффективному сгоранию топлива и при более высоких недостижимых ранее соотношениях воды и/или пара к воздуху в ГТУ с впрыском воды и/или водяного пара.

Таким образом, благодаря включению системы подачи активатора горения 9 и системы смешения 10 активатора горения с жидкостью может быть достигнуто: а) повышение КПД - более 3%, б) повышение мощности (удельной мощности) в форсированном режиме - более 3% от номинальной; в) снижение (экономия) расхода топлива в номинальном режиме установленной мощности - более 2%, г) увеличения ресурса работы ГТУ в номинальном режиме установленной мощности - более чем в 1,1-1,2 раза за счет снижения температурных градиентов в контуре ГТУ. Одновременно с этим достигается снижение вредных выбросов оксидов азота более чем на 10-50% за счет снижения температуры факела первичного горения в камере сгорания ГТУ и снижение выбросов угарного газа - более чем на 10-30% за счет активации горения.

1. Газотурбинная установка с впрыском жидкости в контур ГТУ, содержащая компрессор для сжатия воздуха, систему впрыска мелкодисперсной влаги в компримируемый воздух, предназначенную для охлаждения воздуха в процессе сжатия и уменьшения затрат энергии на сжатие воздуха, топливный насос для подачи топлива, камеру сгорания, куда поступает сжатый компрессором воздух и топливо и где происходит их смешение и последующее воспламенение и сгорание горючей смеси топлива с воздухом, газовую(ые) турбину(ы), которую(ые) приводит во вращение поток образующихся продуктов сгорания топлива, электрогенератор для выработки электроэнергии и механические средства для передачи механической энергии турбины(н) на работу компрессора и на вращение электрогенератора, отличающаяся тем, что установка оснащена системой подачи и смешения перекиси водорода с водой (жидкостью), распыляемой в контур ГТУ.

2. Газотурбинная установка с впрыском жидкости в контур ГТУ, содержащая двухступенчатый компрессор (высокого и низкого давления) для сжатия воздуха, топливный насос для подачи топлива, камеру сгорания, куда поступает сжатый компрессором воздух и топливо и где происходит их смешение и последующее воспламенение и сгорание горючей смеси топлива с воздухом, газовые турбины, регенеративный теплообменник (котел-утилизатор), электрогенератор и механические средства, отличающаяся тем, что установка оснащена системой впрыска мелкодисперсной влаги в компримируемый воздух, системой подачи и смешения перекиси водорода с водой (жидкостью), распыляемой в контур ГТУ, дозатором, регулирующим впрыск смеси жидкости и активатора горения в компрессор (высокого и низкого давления), и перегревателем смеси жидкости и активатора горения для предотвращения обледенения лопаток компрессора низкого давления.

Изобретение относится к проблеме вредного воздействия выбросов из газотурбинных установок с регенерацией тепла на окружающую среду. .

Способ уменьшения выбросов окислов азота из газотурбинной установки с регенерацией тепла // 2490489

Изобретение относится к проблеме вредного воздействия выбросов из газотурбинных установок с регенерацией тепла, в первую очередь, окислов азота на окружающую среду.

Камерно-инжекторно-турбинный двигатель // 2465476

Изобретение относится к двигателестроению, Камерно-инжекторно-турбинный двигатель содержит сообщенные между собой посредством вала турбину и компрессор с электрогенератором, камеры сгорания, системы управления, охлаждения и зажигания.

Способ охлаждения ротора газотурбинной установки, осуществляемый путем непрерывного преобразования энергии за счет эндотермической реакции // 2430251

Изобретение относится к области производства механической энергии в первичных тепловых двигателях роторного типа с газообразным рабочим телом, в которых повышение КПД осуществляется за счет регенерации тепла отработавших газов с использованием эндотермических процессов водно-парового преобразования углеводородного топлива.

Система и способ для повышения выходной мощности газотурбинного двигателя // 2406841

Способ работы газотурбинной установки и газотурбинная установка // 2394996

Изобретение относится к области энергетики и может быть направлено на создание высокоэкономичных газотурбинных установок и двигателей, в том числе и авиационных. .

Способ и система для переработки летучего органического соединения с использованием газовой турбины // 2335701

Изобретение относится к системам переработки вредных газов. .

Парогазовая установка // 2296872

Изобретение относится к области газотурбинных установок для промышленной теплоэнергетики для привода электрогенераторов. .

Установка для выработки энергии // 2293859

Трубчатая камера сгорания газотурбинного двигателя // 2289759

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к камерам сгорания, и может быть использовано в газотурбинных двигателях различного назначения. .

Газотурбинная установка с подачей паро-топливной смеси // 2527007

Газотурбинная установка с подачей паро-топливной смеси содержит компрессор для сжатия воздуха, топливный насос для подачи топлива, средства для подачи паро-топливной смеси, камеру сгорания, газовую турбину, электрогенератор для выработки электроэнергии, механические средства для передачи механической энергии от турбины на работу компрессора и на вращение электрогенератора, котел-утилизатор. В камеру сгорания поступает сжатый компрессором воздух и подаваемая паро-топливная смесь, далее происходит их смешение, воспламенение и сгорание. Котел-утилизатор предназначен для нагрева подаваемой воды и получения пара за счет тепла продуктов сгорания, смеситель для получения паро-топливной смеси. Газотурбинная установка оснащена системой подачи активатора горения и системой смешения активатора горения с паро-топливной смесью, подаваемой в камеру сгорания. Изобретение направлено на увеличение удельной мощности, повышение КПД, снижение удельного расхода топлива и увеличение (продление) ресурса, а также для снижения выбросов токсичных веществ, в частности оксидов азота (NOx) и угарного газа (CO) с продуктами сгорания, в атмосферу. 2 ил.

Газотурбинная установка с впрыском водяного пара // 2527010

Газотурбинная установка с впрыском водяного пара в контур ГТУ содержит компрессор для сжатия воздуха, топливный насос, средства для подачи топлива, камеру сгорания, газовую турбину, электрогенератор для выработки электроэнергии, механические средства для передачи механической энергии от турбины на работу компрессора и на вращение электрогенератора, котел-утилизатор. В камеру сгорания поступает сжатый компрессором воздух и подаваемое топливо и происходит их смешение, воспламенение и сгорание. Котел-утилизатор предназначен для нагрева подаваемой воды и получения пара за счет тепла продуктов сгорания, систему впрыска пара в камеру сгорания. Газотурбинная установка оснащена системой подачи активатора горения и системой смешения активатора горения с водяным паром, впрыскиваемым в камеру сгорания. Изобретение направлено на увеличение удельной мощности, повышение КПД, снижение удельного расхода топлива и увеличение (продление) ресурса, а также для снижения выбросов в атмосферу токсичных веществ, в частности оксидов азота (NOx) и угарного газа (CO) с продуктами сгорания. 1 ил.

Способ повышения эффективности работы осевого многоступенчатого компрессора // 2529289

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в теплоэнергетике, газоперекачивающих станциях, наземных и судовых транспортных средствах в стационарных газотурбинных установках, имеющих в своем составе осевой многоступенчатый компрессор. Способ повышения эффективности работы осевого многоступенчатого компрессора осуществляется путем впрыска воды. Воду в воздушный поток подают через калиброванные выпускные каналы, выполненные на поверхности лопаток направляющего аппарата. Впрыск воды проводят при температуре насыщения, соответствующей сумме локального давления в ступенях компрессора и перепада давления в указанных выпускных каналах. Впрыск воды начинают проводить в ступенях компрессора, где температура среды становится выше температуры насыщения воды при локальном давлении в ступенях компрессора. Достигается уменьшение потребляемой компрессором мощности за счет определения оптимальных места и параметров впрыскиваемой воды в проточную часть многоступенчатого компрессора. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ удаления увлеченного газа в системе генерирования мощности с комбинированным циклом // 2539943

Система генерирования мощности с комбинированным циклом содержит паротурбинную систему, газотурбинную систему, включающую в себя компрессор, камеру сгорания и газовую турбину; парогенератор с регенерацией тепла, проточную линию. Парогенератор с регенерацией тепла подсоединен между газотурбинной системой и паротурбинной системой для генерирования пара с тепловой энергией, принимаемой из газотурбинной системы. Парогенератор с регенерацией тепла включает в себя первую ступень, выполненную с возможностью выдачи пара высокого давления, вторую ступень, выполненную с возможностью выдачи пара промежуточного давления, и третью ступень, выполненную с возможностью выдачи пара низкого давления. Проточная линия выполнена с возможностью пропускания насыщенного пара, образованного в парогенераторе с регенерацией тепла, в камеру сгорания газотурбинной системы, Проточная линия содержит конденсатор и перегреватель. Конденсатор подсоединен между парогенератором с регенерацией тепла и перегревателем, а перегреватель подсоединен между конденсатором и камерой сгорания. Конденсатор расположен в системе генерирования мощности с комбинированным циклом с негоризонтальной ориентацией для того, чтобы осуществить перемещение вверх насыщенного пара из парогенератора с регенерацией тепла в камеру сгорания и гравитационное перемещение вниз образовавшегося в конденсаторе конденсата в парогенератор с регенерацией тепла с уменьшением количества пара, переносимого в камеру сгорания, при переносе диоксида углерода из проточной линии в камеру сгорания. Изобретение направлено на уменьшение вредных воздействий компонентов, появляющихся в процессах генерирования мощности. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ повышения эффективности работы газотурбинной установки // 2544397

Изобретение относится к области энергетики. При работе газотурбинной установки охлаждение сжатого воздуха в смесительных камерах турбокомпрессора осуществляют путем подачи в смесительные камеры незамерзающего при минусовых температурах окружающей среды антифриза в виде капель размером 20-500 мкм и полного вывода антифриза из смесительных камер с помощью сепарационно-вихревых устройств после безыспарительного нагрева антифриза. Безыспарительность контактным капельным охлаждением сжатого воздуха обеспечивается расходом хладагента, при котором влагосодержание воздуха на входе в смесительную камеру практически равно на выходе из нее. Кроме того поддерживается изотермичность процесса сжатия в пределах 1-10°C. Выведенный из смесительных камер нагретый антифриз направляют в повторный оборот, предварительно охлаждая его воздухом окружающей среды в автономном теплообменном устройстве до температуры выше, чем температура окружающей среды на 1-8°C. Изобретение позволяет повысить эффективность газотурбинной установки за счет снижения температуры изобарного охлаждения сжатого воздуха в смесительных камерах турбокомпрессора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Газотурбинная установка повышенной эффективности // 2545261

Газотурбинная установка повышенной эффективности содержит газификатор угля, систему очистки продуктов газификации, регенеративные теплообменники, камеру сгорания, газовую турбину, воздушный многоступенчатый турбокомпрессор со смесительными камерами. Смесительные камеры установлены между ступенями и выполнены в виде кольцевых цилиндрических полостей, размещенных в газовом тракте многоступенчатого компрессора симметрично относительно его оси. Размеры смесительных камер выполнены увеличенными в радиальном направлении размерами по сравнению с размером корпуса примыкающей ступени компрессора. Каждая смесительная камера снабжена средствами впрыска жидкости, сепарации и вывода ее неиспарившейся части. Камера сгорания выполнена с возможностью работы на жидком или газообразном топливе, для чего выход многоступенчатого компрессора соединен через рекуперативный теплообменник на выходе газовой турбины через запорный вентиль с входом камеры сгорания. В качестве охлаждающей жидкости использован антифриз. Турбокомпрессор снабжен средствами, обеспечивающими впрыск антифриза в смесительные камеры в виде крупных капель размером 20-500 мкм и полный вывод их после без испарительного контактного нагрева. Средства впрыска и вывода антифриза объединены в замкнутый гидравлический контур, включающий в себя смесительные камеры с вентилями ввода и вывода антифриза, циркуляционный насос, теплообменное устройство контактного типа для охлаждения нагретого антифриза воздухом окружающей среды с помощью вентиляторов до температуры выше температуры окружающего воздуха на 1-8°C, систему контроля уровня и концентрации раствора антифриза в теплообменном устройстве и смесительных камерах, трубопроводные линии подпитки водой и антифризом теплообменного устройства, линию слива из теплообменного устройства в резервную емкость, линию подачи антифриза из резервной емкости в гидравлический контур и запорные вентили. Изобретение направлено на повышение КПД и эффективности газотурбинных установок, работающих на угольном, жидком или газообразном топливе. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

Способ работы газовой турбины с последовательным сгоранием и газовая турбина для осуществления указанного способа // 2566621

Способ работы газовой турбины с последовательным сгоранием, при этом газовая турбина содержит компрессор, первую камеру сгорания собственно с первой камерой сгорания и первыми горелками, которая принимает сжатый воздух из компрессора, вторую камеру сгорания собственно со второй камерой сгорания и вторыми горелками, которая принимает горячий газ из первой камеры сгорания с заданной температурой на впуске второй камеры сгорания, и турбину, которая принимает горячий газ из второй камеры сгорания. Температуру на впуске второй камеры сгорания понижают для работы газовой турбины при увеличении нагрузки на газовую турбину с частичной нагрузки до базовой нагрузки. Температуру на впуске второй камеры сгорания повышают при уменьшении нагрузки на газовую турбину с базовой нагрузки до частичной нагрузки. Изобретение направлено на снижение выбросов СО и падения давления при работе с частичной нагрузкой без повышения риска обратной вспышки. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ повышения выходной мощности газотурбинного двигателя при эксплуатации // 2567530

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности к двигателям, применяемым в качестве привода нагнетателя газоперекачивающих агрегатов, контролю технического состояния и его восстановлению. Перед началом прокрутки двигателя предварительно производят очистку входного направляющего аппарата и рабочих лопаток первой ступени компрессора, а перед подачей моющего раствора дополнительно в систему наддува предмасляных полостей опор двигателя и в коллектор подачи топлива к топливным форсункам подают сжатый воздух и через 10…15 с после завершения подачи моющего раствора подачу сжатого воздуха перекрывают, при этом моющий раствор, через по крайней мере одну форсунку по тракту осевого компрессора подают в направлении, обратном направлению потока. Технический результат изобретения - исключение попадания моющего раствора в топливный коллектор и форсунки подачи топлива, а также исключение возможности попадания моющего раствора в масляную систему двигателя. 1 ил.

Способ эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции и газотурбинная комбинированная теплоэлектростанция // 2569130

Способ эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции, содержащей компрессорную установку и турбинную установку, заключается в том, что полезную работу отбирает по меньшей мере одно устройство, имеющееся в станции, при котором производят топочные газы камерой сгорания, установленной перед турбинной установкой. Воду и/или пар впрыскивают путем теплообмена с потоком горячего газа после турбинной установки и/или в канале компрессора. Воду и/или пар направляют в газовый поток перед камерой сгорания и/или в камеру сгорания в таких количествах, чтобы по меньшей мере 80% кислорода, содержащегося в воздухе в данном потоке, потреблялось при сгорании в камере сгорания. Теплоноситель, используемый в нагревательном устройстве, нагревают теплотой, отобранной конденсатором топочного газа, расположенным в потоке топочного газа после турбинной установки. Поток топливного газа после турбинной установки дополняют топочными газами из дополнительной камеры сгорания. Кислород для сгорания для этой дополнительной камеры сгорания подают из увлажнителя входного воздуха. Воду и теплоту отбирают из потока топочного газа после конденсатора топочного газа с помощью дополнительного конденсатора, в результате чего поток топочного газа дополнительно осушают, а воду и теплоту, отобранную из этого потока, направляют в воздух, поступающий в компрессорную установку, посредством увлажнителя входного воздуха. Изобретение направлено на повышение эффективности эксплуатации газотурбинной комбинированной теплоэлектростанции. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ форсирования двухконтурного турбореактивного двигателя // 2578941

Способ форсирования двухконтурного турбореактивного двигателя, заключающийся в подаче в основную камеру сгорания форсажного топлива. Коллектор форсажного топлива расположен в зоне вторичного воздуха основной камеры сгорания. Предпочтительно частота вращения компрессора и перепад давлений на турбинах поддерживаются постоянными. Способ позволяет повысить экономичность двигателя на форсированных режимах и уменьшить габариты форсажной камеры. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.