Способ работы газотурбинной установки

 

Использование: газотурбостроение. Сущность изобретения: в качестве топлива для газотурбинной установки используют газообразный водород, который предварительно редуцируют до давления 0,8 - 1,2 МПа и разбавляют газообразным низкомолекулярным непредельным углеводородом в количестве 2,0 - 27 об.%, после чего смешивают топливную смесь с воздухом и сжимают в компрессоре, подавая ее в средние ступени, при этом количество смеси в воздухе поддерживают в пределах 0,29 - 3,95 мас.%. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в стационарных и транспортных ДВС.

Известен способ работы газотурбинной установки на газообразном водороде, подаваемом через форсунку в зону горения.

Недостатком этого способа являются низкие надежность, мощность и экономичность, поскольку коэффициент избытка воздуха при водородно-воздушной топливной смеси превышает 3,2. Попытка увеличить мощность за счет уменьшения коэффициента избытка воздуха приводит к мощным вспышкам или взрывам горючей смеси, а используемая для предотвращения обратных вспышек вода дополнительно снижает и неоправданно усложняет и утяжеляет конструкцию установки.

Целью изобретения является повышение мощности и экономичности установки.

Поставленная цель достигается тем, что по способу работы газотурбинной установки, заключающемуся в сжатии воздуха в многоступенчатом компрессоре, подаче сжатого воздуха в камеру сгорания, сжигании в нем газообразного водорода и расширении продуктов сгорания в турбине, согласно изобретению газообразный водород редуцируют до давления 0,8 ... 1,2 МПа и смешивают его с дополнительно подаваемыми в количестве 2,0 ... 27 об.% низкомолекулярными непредельными углеводородами, причем указанную смесь предварительно сжимают вместе с воздухом, подавая ее в средние ступени компрессора, при этом количество смеси в воздухе поддерживают в пределах 0,29 ... 3,95 мас.%.

На чертеже схематично изображена газотурбинная установка.

Необходимый для работы водород закачивается под давлением в топливный бак 1, который трубопроводом 2 с вентилем 3 и редуктором 4 соединяется со смесителем 5. Редуктором давление водорода снижают до давления 0,8 ... 1,2 МПа. Установленные пределы редуцирования полностью обеспечивают возможность подачи топлива в необходимом количестве. В смеситель 5 по трубопроводу 6 с вентилем 7 и редуктором 8 подается также газообразный низкомолекулярный непредельный углеводород (наиболее целесообразно использовать пропилен С₃Н₆) в количестве 2,0 ... 27 об.% путем относительной настройки редукторов 4 и 8 через управляющее устройство 9. Количество добавки установлено экспериментально. Нижний предел обеспечивает взрывобезопасность водорода, а верхний - целесообразную скорость его сгорания.

Чистый воздух поступает в первые ступени 10 многоступенчатого компрессора. На их выход подается топливо из смесителя 5 через регулятор расхода 11, посредством которого поддерживают количество топлива в воздухе в пределах 0,29 ... 3,95 мас.%. Эти пределы устанавливают коэффициент избытка воздуха, необходимый для поддержания горения и качественного регулирования мощности.

Образовавшаяся топливно-воздушная смесь после сжатия в последних ступенях 12 компрессора подается в камеру сгорания 13, расширившиеся продукты из которой передают свою энергию газовой турбине 14.

Использование предлагаемого способа позволяет обеспечить надежную работу газотурбинной установки с топливом на воздушно-водородной основе при увеличенных в 1,5 ... 2 раза мощности и на 10 ... 30% экономичности.

Формула изобретения

СПОСОБ РАБОТЫ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ, заключающийся в сжатии воздуха в многоступенчатом компрессоре, подаче сжатого воздуха в камеру сгорания и сжигании в нем газообразного водорода, расширении продуктов сгорания в турбине, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе и повышения тепловой мощности камеры сгорания, газообразный водород редуцируют до давления 0,8 - 1,2 МПа, смешивают его с дополнительно подаваемыми в количестве 2,0 - 27% по объему низкомолекулярными непредельными углеводородами, причем указанную смесь предварительно сжимают вместе с воздухом, подавая ее в средние ступени компрессора, при этом количество смеси в воздухе поддерживают в пределах 0,29 - 3,95% по массе.

РИСУНКИ

Рисунок 1