Газовая турбина (варианты) и способ эксплуатации газовой турбины



Газовая турбина (варианты) и способ эксплуатации газовой турбины
Газовая турбина (варианты) и способ эксплуатации газовой турбины

 


Владельцы патента RU 2613100:

Дженерал Электрик Компани (US)

Изобретение относится к энергетике. Газовая турбина содержит компрессор, камеру сгорания, расположенную ниже по потоку от компрессора, и систему теплообмена, принимающую сжатую рабочую текучую среду из компрессора. Между системой теплообмена и камерой сгорания расположено гидравлическое соединение, принимающее сжатую рабочую текучую среду из системы теплообмена. Газовая турбина содержит далее кондиционер, находящийся в проточном сообщении с компрессором, и гидравлическое соединение, расположенное между системой теплообмена и кондиционером и принимающее охлаждающую среду из системы теплообмена. Способ эксплуатации газовой турбины включает обеспечение прохождения сжатой рабочей текучей среды из компрессора к системе теплообмена, передачу тепловой энергии от сжатой рабочей текучей среды к системе теплообмена, обеспечение прохождения сжатой рабочей текучей среды из системы теплообмена к камере сгорания и обеспечение прохождения охлаждающей среды из системы теплообмена к впускному отверстию компрессора. Изобретение позволяет повысить эффективность работы газовой турбины. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение относится в целом к газовой турбине и к способу эксплуатации указанной газовой турбины.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Газотурбинные установки широко используются в различных областях для выработки электроэнергии. Обычная газотурбинная установка содержит компрессор, камеру сгорания и турбину. В типичной газотурбинной установке компрессор обеспечивает подачу сжатого воздуха к камере сгорания. Воздух, поступающий в камеру сгорания, смешивается с топливом и сжигается. Высокотемпературные газы, образующиеся в процессе сгорания, выпускаются из камеры сгорания и проходят по лопаткам турбины, обеспечивая вращение турбинного вала, присоединенного к лопаткам. Некоторая часть механической энергии вращающегося вала приводит в действие компрессор и/или другие механические системы.

[0003] Температуры в современных камерах сгорания газовых турбин могут превышать 2000°F (1093°C). В результате механические компоненты, подвергаемые воздействию этих температур внутри камеры сгорания, могут испытывать значительное термическое напряжение во время работы газовой турбины, что существенно снижает срок службы камеры сгорания. Кроме того, когда газовая турбина эксплуатируется в среде, в которой окружающая температура воздуха, поступающего в компрессор, превышает определенные значения, то температура внутри центральной установки может повышаться до неприемлемо высокого значения, что в свою очередь влияет на КПД установки и возможно снижает срок службы компонентов газовой турбины.

[0004] Для снижения температуры внутри газовой турбины существует множество способов. Например, один способ регулирования температуры в камере сгорания газовой турбины заключается в прохождении воздуха, поступающего в компрессор, через охладитель, расположенный на входе компрессора, что уменьшает тем самым температуру сжатого воздуха при его поступлении в компрессор. Однако при таком способе температура сжатого воздуха, существующая в камере сгорания, не может обеспечивать достаточного охлаждения механических компонентов внутри камеры сгорания. Кроме того, этот способ не допускает направления охлажденного сжатого воздуха к отдельным компонентам или зонам внутри камеры сгорания. Соответственно, представляется полезным создание усовершенствованной газовой турбины и способа эксплуатации указанной газовой турбины.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Аспекты и преимущества данного изобретения изложены ниже в последующем описании, при этом они могут быть очевидны из данного описания или могут быть выявлены при реализации данного изобретения на практике.

[0006] В одном варианте выполнения данного изобретения предлагается газовая турбина, которая в целом содержит компрессор, содержащий впускное отверстие и производящий сжатую рабочую текучую среду. Ниже по потоку от компрессора расположена камера сгорания и система теплообмена, расположенная ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от камеры сгорания и принимающая сжатую рабочую текучую среду из компрессора. Между системой теплообмена и камерой сгорания проходит первое гидравлическое соединение, принимающее сжатую рабочую текучую среду из системы теплообмена. В проточном сообщении с указанным впускным отверстием находится кондиционер, а между системой теплообмена и кондиционером расположено второе гидравлическое соединение, принимающее охлаждающую среду из системы теплообмена.

[0007] Во втором варианте выполнения данного изобретения предлагается газовая турбина, которая в целом содержит компрессор, содержащий впускное отверстие и производящий сжатую рабочую текучую среду. Газовая турбина далее содержит камеру сгорания, расположенную ниже по потоку от компрессора, а также средства подачи охлажденной сжатой рабочей текучей среды к камере сгорания и охлаждающей среды к впускному отверстию компрессора.

[0008] В вариантах выполнения данного изобретения также может предлагаться способ эксплуатации газовой турбины, который включает обеспечение прохождения сжатой рабочей текучей среды из компрессора к системе теплообмена, передачу тепловой энергии от сжатой рабочей текучей среды к системе теплообмена, обеспечение прохождения сжатой рабочей текучей среды из системы теплообмена к камере сгорания и обеспечение прохождения охлаждающей среды из системы теплообмена к впускному отверстию компрессора.

[0009] Признаки и аспекты этих и других вариантов выполнения будут более понятны специалисту из нижеследующего описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0010] Полное и достаточное раскрытие данного изобретения, включающее его лучший для специалиста вариант выполнения, изложено более детально ниже в описании со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

[0011] Фиг.1 показывает схематический вид иллюстративной газовой турбины в соответствии с одним вариантом выполнения данного изобретения;

[0012] Фиг.2 показывает разрез иллюстративной камеры сгорания, изображенной на сриг.1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] Рассмотрим теперь подробно представленные варианты выполнения данного изобретения, один или несколько примеров которых показаны на сопроводительных чертежах. В подробном описании используются численные и буквенные обозначения для отсылки к деталям на чертежах. Одинаковые или подобные обозначения на чертежах и в описании использованы для ссылки на одинаковые или подобные детали данного изобретения. Применительно к данному документу термины «первый», «второй» и «третий» равноценны и используются для различения одного компонента от другого, при этом они не предназначены для определения положения или значимости отдельных компонентов. Кроме того, термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» указывают на относительное расположение компонентов в тракте прохождения текучей среды. Например, компонент A расположен выше по потоку от компонента B, если текучая среда проходит от компонента A к компоненту B. И, наоборот, компонент B расположен ниже по потоку от компонента A, если компонент B принимает поток текучей среды от компонента A.

[0014] Каждый пример приведен для объяснения данного изобретения, а не для ограничения данного изобретения. Фактически, специалист должен понимать, что в данное изобретение возможно внесение модификаций и изменений без отклонения от объема правовой охраны или сущности данного изобретения. Например, детали, проиллюстрированные или описанные в качестве части одного варианта выполнения, могут использоваться в другом варианте выполнения для создания еще одного варианта выполнения. Таким образом, предполагается, что данное изобретение охватывает подобные модификации и изменения как подпадающие под объем правовой охраны прилагаемой формулы изобретения.

[0015] В различных вариантах выполнения данного изобретения предлагаются газовая турбина и способ подачи охлажденной сжатой рабочей текучей среды и охлаждающей среды к газовой турбине. Указанная газовая турбина содержит в целом компрессор, систему теплообмена, камеру сгорания и турбину. В конкретном варианте выполнения компрессор может проточно сообщаться с системой теплообмена и камерой сгорания, создавая тем самым возможность прохождения по меньшей мере части сжатой рабочей текучей среды, извлеченной из компрессора, через систему теплообмена, причем из указанной сжатой рабочей текучей среды может быть извлечена тепловая энергия. Таким образом, энергия, извлеченная теплообменником, может охлаждать сжатую рабочую текучую среду и/или может обеспечивать энергию для работы системы теплообмена и/или вспомогательных компонентов газовой турбины, например охладителя. Несмотря на то, что иллюстративные варианты выполнения данного изобретения рассмотрены по существу в контексте промышленной газовой турбины и способа эксплуатации указанной газовой турбины с пояснительной целью, тем не менее специалист должен понимать, что варианты выполнения данного изобретения могут быть применены к любой газовой турбине и не ограничиваются промышленной газовой турбиной до тех пор, пока это не будет специально указано в формуле изобретения.

[0016] На фиг.1 показан упрощенный схематический вид газовой турбины 10 в соответствии с одним вариантом выполнения данного изобретения. Как показано, газовая турбина 10 может в целом содержать компрессор 12, по меньшей мере одну камеру 14 сгорания, расположенную ниже по потоку от компрессора 12, и турбину 16, расположенную ниже по потоку от камеры 14 сгорания. Указанный компрессор 12 может быть осевым компрессором 12, в котором рабочая текучая среда 18, например, окружающий воздух, поступает в

компрессор 12 через впускное отверстие 20 и проходит через перемежающиеся ступени стационарных и вращающихся лопаток, которые постепенно сообщают кинетическую энергию рабочей текучей среде 18 с образованием непрерывного потока сжатой рабочей текучей среды 22. По меньшей мере часть указанной текучей среды 22 может быть извлечена из компрессора для обеспечения различных операций газовой турбины 10. По меньшей мере часть оставшейся сжатой рабочей текучей среды 22 может проходить к камерам 14 сгорания, в которых она смешивается с топливом и воспламеняется с образованием высокотемпературного газа под большим давлением. Указанный высокотемпературный газ проходит к турбине 16 и расширяется с производством работы.

[0017] Различные варианты выполнения данного изобретения содержат средства для подачи охлажденной сжатой рабочей текучей среды 24 к камере 14 сгорания и охлаждающей среды к впускному отверстию 20 компрессора. Как показано на фиг. 1, конструкция указанных средств может содержать по меньшей мере одну систему 30 теплообмена, расположенную ниже по потоку от компрессора 12 и выше по потоку от камеры 14 сгорания. Указанная система 30 теплообмена может содержать один или несколько теплообменников 32 и одно или несколько гидравлических соединений 34. Один или несколько теплообменников 32 могут представлять собой теплообменник 32 кожухотрубного и/или холодильного типа. Однако специалисту следует понимать, что указанные один или несколько теплообменников 32 могут быть любого типа и/или любым сочетанием теплообменников 32, известных в настоящее время в данной области техники, которые обеспечивают передачу энергию к теплопередающей среде или от нее. В конкретных вариантах выполнения теплопередающая среда может содержать любой жидкий раствор, такой как аммиачная вода, или любую жидкую, газообразную и/или твердую среду, пригодную для переноса тепловой энергии в теплообменнике 32. Одно или несколько соединений 34 могут содержать трубы, трубопроводы, шланги, соединительные средства или любую конструкцию любого размера и/или формы, пригодную для прохождения сжатой рабочей текучей среды 22 и/или теплопередающей среды. Как вариант или дополнительно, указанные средства могут дополнительно содержать кондиционер 36, например охладитель, находящийся в проточном сообщении с системой 30 теплообмена и впускным отверстием 20 компрессора. Указанный кондиционер 36 может находиться в проточном сообщении с системой 30 теплообмена через одно или несколько гидравлических соединений 34.

[0018] Как показано на фиг. 1, в конкретных вариантах выполнения в пределах объема правовой охраны данного изобретения система 30 теплообмена может содержать абсорбционный охладитель 50. Указанный абсорбционный охладитель 50 может содержать в целом генератор 52, конденсатор 54, испаритель 56, абсорбционный аппарат 58, а также одно или несколько из указанных одного или нескольких гидравлических соединений 34. В конкретных вариантах выполнения теплопередающая среда может содержать раствор из аммиака и воды, в котором хладагентом является аммиак. Специалисту следует понимать, что теплопередающая среда может содержать любой раствор, широко используемый для подобных применений, в которых хладагент может быть подвергнут перегонке. Исключительно в качестве примера, в последующем описании абсорбционного охладителя будет по существу рассматриваться работа абсорбционного охладителя, работающей на основе аммиака/воды.

[0019] В конкретных вариантах выполнения одна или несколько питающих линий 60 может обеспечивать проточное сообщение между компрессором 12 и генератором 52. Указанная одна или несколько питающих линий 60 может содержать трубы, трубопроводы, шланги, соединительные средства или любую конструкцию любого размера и/или формы, пригодную для прохождения сжатой рабочей текучей среды 22. Таким образом, сжатая рабочая текучая среда 22 проходит из компрессора 12 через генератор 52, в котором тепловая энергия может быть перенесена от сжатой рабочей текучей среды 22 к теплопередающей среде из аммиака/воды, создавая возможность перегонки по меньшей мере части хладагента из указанной теплопередающей среды в качестве нагретого испаряемого хладагента и рециркуляции оставшейся части раствора аммиак/вода через абсорбционный аппарат 58. Таким образом, может быть инициирован цикл теплопередачи внутри абсорбционного охладителя 50 с образованием тем самым охлажденной сжатой рабочей текучей среды 24. Генератор 52 может проточно сообщаться с камерой 14 сгорания через первую из указанных одного или нескольких соединений 34. Таким образом, в камеру 14 сгорания может проходить охлажденная сжатая рабочая текучая среда 24, которая в результате может улучшать предварительное смешивание сжатой рабочей текучей среды 24 с топливом и/или может снижать термические напряжения внутри камеры 14 сгорания. Дополнительно или как вариант, по меньшей мере одно из указанных одного или нескольких гидравлических соединений 34, обеспечивающих проточное сообщение между системой 30 теплообмена и камерой 14 сгорания, может содержать регулятор расхода 100. Таким образом, поток охлажденной сжатой рабочей текучей среды 24, поступающей в камеру 14 сгорания, может быть отрегулирован для согласования с рабочими режимами камеры 14 сгорания и/или газовой турбины 10.

[0020] Нагреваемый испаряемый хладагент может проходить из генератора 52 через одно или несколько из указанных одного или нескольких соединений 34 в конденсатор 54, где он подвергается охлаждению и преобразованию в жидкий хладагент под высоким давлением. Тепло из конденсатора 54 рассеивается через окружающий воздух, хотя для этого может использоваться другая охлаждающая среда. В конкретных вариантах выполнения для улучшения КПД конденсатора может использоваться один или несколько вентиляторов, обеспечивающих подачу охлаждающего потока через указанный конденсатор. Указанный жидкий хладагент проходит из конденсатора 54 через одно или несколько из указанных одного или нескольких соединений 34 и через расширительный клапан 62, например термостатический расширительный клапан, с образованием жидкости под низким давлением или 2-фазного хладагента. Указанная жидкость под низким давлением или 2-фазный хладагент проходит через одно или несколько из указанных одного или нескольких соединений 34 к испарителю 56. Хладагент под низким давлением закипает в испарителе 56, обеспечивая тем самым охлаждающий или холодильный эффект. В конкретных вариантах выполнения испаритель 56 может находиться в проточном сообщении с кондиционером 36 через одно или несколько из указанных одного или нескольких соединений 34. В результате испаритель 56 может обеспечивать подачу охлаждающей среды к кондиционеру 36. Таким образом, температура рабочей текучей среды 18, проходящей через кондиционер 36 во впускное отверстие 20 компрессора, может быть понижена с улучшением тем самым общего КПД газовой турбины.

[0021] Указанный хладагент под низким давлением при кипении в испарителе 56 преобразуется в высокотемпературный пар хладагента низкого давления. Указанный пар низкого давления проходит к абсорбционному аппарату 58 через одно или несколько из указанных одного или нескольких соединений 34 и смешивается с раствором из аммиака/воды, полученного в результате рециркуляции из генератора 42, с воспроизведением тем самым исходных концентраций смеси жидкого раствора аммиак/вода. Абсорбционный аппарат 58 обеспечивает перенос тепловой энергии из жидкого раствора путем его рассеивания в окружающий воздух или любую другую доступную охлаждающую среду. В конкретных вариантах выполнения для улучшения охлаждающего эффекта указанного абсорбционного аппарата может использоваться один или несколько вентиляторов. Например, для охлаждения конденсатора и абсорбционного аппарата может использоваться один вентилятор. В других вариантах выполнения указанный абсорбционный аппарат может содержать специальный вентилятор для охлаждения. Указанный жидкий раствор закачивается обратно к генератору 52 посредством одного или нескольких гидравлических насосов 64 для воспроизведения указанного цикла теплопередачи. В конкретных вариантах выполнения одно или несколько из указанных гидравлических соединений 34, содержащих по меньшей мере один перепускной клапан 66, могут обеспечивать проточное сообщение между конденсатором и абсорбционным аппаратом. Таким образом, указанный испаритель может быть по меньшей мере частично или полностью блокирован для передачи регулирования охлаждающей способности абсорбционному охладителю 50. Специалисту следует понимать, что вышеупомянутое описание работы указанного абсорбционного охладителя и его компонентов предназначено для краткого и общего описания указанного цикла переноса тепла абсорбционным охладителем и его компонентов, и в любом случае не подразумевает ограничения.

[0022] Дополнительно или как вариант, газовая турбина может содержать конденсатный бак 70, находящийся в проточном сообщении с кондиционером 36 и/или испарителем 56, и/или камерой 14 сгорания. Таким образом, указанный конденсатный бак 70 может собирать воду, конденсирующуюся из рабочей текучей среды 18, проходящей через кондиционер 36 и/или испаритель 56. Указанная вода может проходить из указанного конденсатного бака 70 к фильтру 72, находящемуся в проточном сообщении с конденсатным баком 70, и может быть проведена из фильтра 72 в камеру 14 сгорания посредством одного или нескольких из указанных одного или нескольких гидронасосов 64 и/или одного или нескольких из указанных одного или нескольких гидравлических соединений 34. В результате указанная вода может подаваться в камеру 14 сгорания для обеспечения улучшения смешивания сжатой рабочей текучей среды 18 и топлива, для регулирования выделений NOx и/или обеспечения охлаждения камеры 14 сгорания.

[0023] На фиг. 2 показана в разрезе иллюстративная камера 14 сгорания, изображенная на фиг. 1. Как показано на фиг. 2, камера 14 сгорания может содержать торцевую крышку 80, одну или несколько топливных форсунок 82, переходной элемент 84, футеровку 86, торцевую заглушку 88 и/или корпус 90, который по меньшей мере частично окружает камеру 14 сгорания. Переходной элемент 84 и/или футеровка 86 может обеспечивать по меньшей мере частично кольцевой проход, проходящий в осевом направлении через корпус 90. В результате указанный по меньшей мере частично кольцевой проход и корпус 90 могут ограничивать камеру сгорания и/или один или несколько трактов, обеспечивающих прохождение внутри камеры 14 сгорания сжатой рабочей текучей среды 22 и/или высокотемпературного газа. Камера 14 сгорания может содержать первую зону 96 горения и/или вторую зону 98 горения, расположенную в осевом направлении ниже по потоку от первой зоны 96 горения. Камера 14 сгорания может содержать одно или несколько из указанных одного или нескольких гидравлических соединений 34, обеспечивающих проточное сообщение между системой 30 теплообмена и камерой 14 сгорания. Таким образом, охлажденная сжатая рабочая текучая среда 24 может проходить из системы 30 теплообмена к камере 14 сгорания.

[0024] В конкретных вариантах выполнения охлажденная сжатая рабочая текучая среда 24 может проходить из системы 30 теплообмена через одно или несколько из указанных одного или нескольких соединений 34 в торцевую крышку 80, обеспечивая более низкую температуру охлаждения и со снижением тем самым термических напряжений в торцевой крышке 80. В других вариантах выполнения одно или несколько из указанных одного или нескольких соединений 34 могут направлять указанную текучую среду 24 через корпус 90 в зону 102 предварительного смешивания, расположенную в целом выше по потоку от первой зоны 96 горения. В результате охлажденная рабочая текучая среда 24 может снижать температуру высокотемпературного газа с улучшением тем самым возможностей предварительного смешивания путем повышения противодействия обратному удару пламени и увеличения времени задержки самовоспламенения сжатой рабочей текучей среды 22 и топлива. Дополнительно, охлажденная сжатая рабочая текучая среда 24, проходящая к зоне 102 предварительного смешивания, может существенно улучшать КПД камеры 14 сгорания и увеличивать срок ее службы благодаря уменьшению опасности возникновения обратного удара пламени, а также благодаря самовоспламенению внутри камеры 14 сгорания.

[0025] В других вариантах выполнения одно или несколько из указанных одного или нескольких соединений 34 могут направлять охлажденную сжатую рабочую текучую среду 24 через футеровку 86 и/или через переходной элемент 84 в тракт 90 высокотемпературного газа камеры 14 сгорания, расположенной ниже по потоку от первой зоны 96 горения и выше по потоку от второй зоны 98 горения. Таким образом, охлажденная сжатая рабочая текучая среда 24 может обеспечивать снижение температуры высокотемпературного газа при его выходе из первой зоны 96 горения, уменьшая тем самым температуру внутри камеры 14 сгорания. Дополнительно, введение охлажденной сжатой рабочей текучей среды 24 выше по потоку от второй зоны 98 горения может обеспечивать улучшение предварительного смешивания топлива и сжатой рабочей текучей среды 22 во второй зоне 98 горения. В других вариантах выполнения одно или несколько из указанных одного или нескольких соединений 34 могут направлять по меньшей мере часть указанной текучей среды 24 в полость 104 повышенного давления, по меньшей мере частично окружающую камеру 14 сгорания, обеспечивая тем самым улучшение охлаждения внутри камеры 14 сгорания. В других вариантах выполнения одна или несколько из указанных одной или нескольких муфт 34, обеспечивающих проточное сообщение между системой 30 теплообмена и камерой 14 сгорания, могут подавать по меньшей мере часть указанной текучей среды 24 к подающему топливопроводу 106, находящемуся в проточном сообщении с камерой 14 сгорания. Таким образом, охлажденная текучая среда 24 может использоваться для образования окружающей топливо пленки, не допуская тем самым нагревания топлива перед процессом его сжигания с уменьшением тем самым возможности возникновения спекания или самовоспламенения в топливопроводах внутри камеры 14 сгорания.

[0026] В различных вариантах выполнения, показанных и описанных в отношении фиг. 1-2, также может предлагаться способ эксплуатации газовой турбины 10. Указанный способ по существу включает прохождение сжатой рабочей текучей среды 22 из компрессора 12 к системе 30 теплообмена, перенос тепловой энергии от сжатой рабочей текучей среды 22 к системе 30 теплообмена, прохождение сжатой рабочей текучей среды 22 из системы 30 теплообмена к камере 14 сгорания и прохождение охлаждающей среды из системы 30 теплообмена к впускному отверстию 20 компрессора. Указанный способ также может включать прохождение рабочей текучей среды 18 через кондиционер 36 в компрессор 12. В конкретных вариантах выполнения, в которых система 30 теплообмена содержит абсорбционный охладитель 50, находящийся в проточном сообщении с компрессором 12, указанный способ может включать перенос тепловой энергии от сжатой рабочей текучей среды 22 к теплопередающей среде, проходящей внутри указанного охладителя 50, с охлаждением сжатой текучей среды 22 и с инициацией цикла теплопередачи абсорбционного охладителя 50. Указанный способ может дополнительно включать прохождение по меньшей мере части сжатой рабочей текучей среды 22 через одну или несколько из указанных одной или нескольких муфт 34 из системы 30 теплообмена в торцевую крышку 80, или первую зону 102 предварительного смешивания, или первую зону 96 горения, или вторую зону 98 горения, или тракт 94 высокотемпературного газа, или одну или несколько топливных форсунок 82 внутри камеры 14 сгорания, или в любую комбинацию указанных элементов. В других вариантах выполнения указанный способ может включать смешивание по меньшей мере части сжатой рабочей текучей среды 22 с топливом в подающем топливопроводе 106, находящимся в проточном сообщении с указанным одним или несколькими гидравлическими соединениями 34 и камерой 14 сгорания, и прохождение указанной смеси в камеру 14 сгорания. Указанный способ может дополнительно включать прохождение по меньшей мере части сжатой рабочей текучей среды 22 из системы 30 теплообмена через одно или несколько из указанных соединений 34 в рукав 108, окружающий топливопровод 106 и в камеру 14 сгорания. Дополнительно или как вариант, указанный способ может дополнительно включать сбор конденсата из рабочей текучей среды 18, проходящей через кондиционер 36, и прохождение указанного конденсата к камере 14 сгорания.

[0027] Различными вариантами выполнения, которые показаны и описаны в отношении фиг.1-2, обеспечивается одно или несколько промышленных и/или технических преимуществ по сравнению с известными газовыми турбинами и способами эксплуатации газовых турбин. Например, механический срок службы камеры сгорания может быть увеличен благодаря прохождению высокотемпературной сжатой рабочей текучей среды из компрессора через систему теплообмена в камеру сгорания с уменьшением тем самым возникновения термических напряжений в камере сгорания и/или возможного возникновения удержания пламени или обратного удара пламени в камере сгорания. В результате операторы могут увеличивать период времени между простоями для проведения ремонтов со снижением тем самым эксплуатационных расходов и расходов на техническое обслуживание газовой турбины. Дополнительно, благодаря проведению охлаждающей среды к впускному отверстию компрессора для охлаждения рабочей текучей среды, поступающей в компрессор, газовая турбина может эксплуатироваться с большей эффективностью, чем обеспечивается экономия топлива и увеличение мощности на выходе.

[0028] В изложенном описании используются примеры, характеризующие данное изобретение, включая предпочтительные варианты выполнения, а также предоставляющие любому специалисту возможность осуществить на практике данное изобретение, включая выполнение и использование любых устройств или систем, а также осуществление любых относящихся к этому способов. Объем правовой охраны данного изобретения определен формулой изобретения, при этом он может включать другие примеры, которые встретятся специалисту. Подразумевается, что такие другие примеры подпадают под объем правовой охраны формулы изобретения, если они содержат конструктивные элементы, которые не отличаются от буквального изложения в формуле изобретения, или если они содержат равноценные конструктивные элементы с несущественными отличиями от буквального изложения в формуле изобретения.

1. Газовая турбина, содержащая

a) компрессор, имеющий впускное отверстие, и камеру сгорания, расположенную ниже по потоку от компрессора, и

b) систему теплообмена, содержащую абсорбционный охладитель, содержащий абсорбционный аппарат, через который рециркулирует теплопередающая среда, содержащая смесь хладагента и текучей среды,

генератор, находящийся в проточном сообщении с компрессором и выполненный с обеспечением переноса тепловой энергии от сжатой рабочей текучей среды, подаваемой компрессором, к теплопередающей среде и перегонки по меньшей мере части хладагента из указанной теплопередающей среды с получением нагретой испаряемой части хладагента и оставшейся части хладагента, и

c) кондиционер, расположенный выше по потоку от впускного отверстия компрессора и находящийся в проточном сообщении с компрессором и с системой теплообмена.

2. Газовая турбина по п. 1, в которой охлаждающая среда содержит воду, или бромистый литий, или аммиак, или любую комбинацию из указанных веществ.

3. Газовая турбина по п. 1, дополнительно содержащая конденсатный бак, находящийся в проточном сообщении с камерой сгорания и обеспечивающий сбор конденсата из окружающего воздуха, проходящего через кондиционер.

4. Газовая турбина по п. 1, в которой абсорбционный охладитель дополнительно содержит конденсатор.

5. Газовая турбина по п. 1, дополнительно содержащая одно или несколько гидравлических соединений, обеспечивающих проточное сообщение между системой теплообмена и камерой сгорания и между генератором и камерой сгорания.

6. Газовая турбина по п. 4, в которой первое из указанных одного или нескольких гидравлических соединений обеспечивает проточное сообщение между системой теплообмена и топливной форсункой, расположенной в камере сгорания.

7. Газовая турбина по п. 4, в которой одно или несколько из указанных одного или нескольких гидравлических соединений обеспечивают направление охлажденной сжатой рабочей текучей среды в тракт высокотемпературного газа, расположенного в камере сгорания.

8. Газовая турбина по п. 4, дополнительно содержащая конденсатный бак, находящийся в проточном сообщении с кондиционером и камерой сгорания и обеспечивающий сбор конденсата из окружающего воздуха, проходящего через кондиционер во впускное отверстие компрессора.

9. Способ эксплуатации газовой турбины, включающий

a) обеспечение прохождения сжатой рабочей текучей среды из компрессора газовой турбины через генератор абсорбционного охладителя системы теплообмена,

b) передачу тепловой энергии из сжатой рабочей текучей среды к теплопередающей среде, проходящей внутри абсорбционного охладителя и содержащей хладагент и текучую среду,

c) перегонки части хладагента из указанной теплопередающей среды через генератор с получением испаряемой части и оставшейся части,

d) пропускание указанной испаряемой части хладагента к кондиционеру, расположенному выше по потоку от впускного отверстия компрессора,

e) пропускание указанной оставшейся части от генератора к абсорбционному аппарату,

f) пропускание испаряемой части хладагента к абсорбционному аппарату и его смешивание с хладагентом и теплопередающей средой в указанном аппарате.

10. Способ по п. 9, в котором кондиционер системы теплообмена находится в проточном сообщении с охлаждающей средой, при этом в указанном способе обеспечивают прохождение рабочей текучей среды через кондиционер в компрессор.

11. Способ по п. 9, в котором абсорбционный охладитель системы теплообмена находится в проточном сообщении с компрессором.

12. Способ по п. 9, в котором обеспечивают пропускание по меньшей мере части сжатой рабочей текучей среды от системы теплообмена в торцевую крышку камеры сгорания.

13. Способ по п. 9, в котором обеспечивают пропускание по меньшей мере части сжатой рабочей текучей среды от системы теплообмена в зону предварительного смешивания внутри камеры сгорания.

14. Способ по п. 9, в котором обеспечивают пропускание по меньшей мере части сжатой рабочей текучей среды из системы теплообмена в одну или несколько топливных форсунок в камере сгорания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к воздушному блокировочному кольцу в сборе и, в частности, к воздушному блокировочному кольцу в сборе, имеющему радиальное крепление. Воздушное блокировочное кольцо (40) в сборе содержит ближний конец и дальний конец, блокировочное кольцо, имеющее выступ, и опору блокировочного кольца, имеющую участок стенки.

Изобретение относится к энергетике. В способе эксплуатации газотурбинной электростанции с рециркуляцией отходящих газов в зависимости от эксплуатационного состояния газовой турбины определяется заданная концентрация по меньшей мере одного компонента в одном потоке отходящих газов и/или во всасываемом потоке газовой турбины после подмешивания отходящих газов.

Изобретение относится к энергетическим системам, в которых применяются органические циклы Ренкина для производства электрической энергии при сжигании различных видов топлива.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а более конкретно к способу и установке для утилизации попутных нефтяных газов. Способ утилизации попутных нефтяных газов, содержащих сероводород, заключается в сжигании газов в камере сгорания и преобразовании выделяющейся тепловой энергии в электрическую со съемом электроэнергии с вращающейся турбины, при этом газы сжигают, организуя присутствие в камере сгорания возбужденного молекулярного кислорода в синглетном состоянии, обеспечивая повышение полноты сгорания и увеличение эффективности преобразования химической энергии реагентов в тепловую энергию, выделяющуюся при горении, продукты сгорания, содержащие SO2, отводят и доокисляют до SO3 в камере доокисления, организуя дополнительное присутствие синглетного кислорода, образовавшиеся продукты охлаждают до температуры ниже температуры конденсации бинарного аэрозоля H2O/H2SO4, генерируют в них ионы S O 3 − , H S O 4 − , H3O+ и формируют конденсированную фазу бинарного сульфатного аэрозоля H2O/H2SO4, сульфатный аэрозоль отводят, отделяют от него пары воды и выделяют конденсат серной кислоты H2O/H2SO4.
Изобретение относится к способу эксплуатации электростанции IGCC с интегрированным устройством для отделения CO2. При этом способе технологический газ с содержанием Н2 и СO2 разделяют посредством адсорбции с переменным давлением (PSA) на технически чистый водород и фракцию с высоким содержанием CO2, причем фракция с высоким содержанием СО2 выделяется в результате снижения давления в виде отходящего газа установки PSA.

Система выработки электроэнергии для газотурбинного двигателя содержит первый компрессор, камеру (6) сгорания, расположенную ниже по потоку от первого компрессора, турбину, трехкомпонентный каталитический реактор, парогенератор рекуперации тепла, второй компрессор и электрогенератор.

Изобретение относится к нанесению покрытия на топливопроводящую деталь турбины, например на деталь газовой турбины. .

Изобретение относится к двигателестроению, в том числе к авиационным и стационарным двигателям, конкретно к турбовинтовым двигателям - ТВД, в которых применена ядерная силовая установка Известен авиационный комбинированный двигатель по заявке РФ на изобретение 2002115896, содержащий ГТД и ракетный двигатель.
Наверх