Газотурбинная установка (варианты)
Авторы патента:
Газотурбинная установка и ее вариант предназначены для создания установок для тушения пожаров. Газотурбинная установка содержит расположенные в первом контуре входное устройство, газогенератор, по крайней мере один теплообменник для отвода тепла во второй контур, вентилятор второго контура для подачи охлаждающего воздуха в теплообменник, турбину привода вентилятора второго контура. Газогенератор состоит из компрессора для сжатия рабочего тела камеры сгорания и турбины привода компрессора. Газотурбинная установка снабжена эжектором, установленным в первом контуре за входным устройством, разделителем выходных потоков, один из которых соединен с эжектором. Теплообменник для отвода тепла во второй контур установлен за турбиной газогенератора. Турбина привода вентилятора второго контура выполнена детандерного типа. В варианте выполнения газотурбинной установки теплообменник для отвода тепла во второй контур также установлен за турбиной газогенератора и выполнен как контактный холодильник рабочего тела в виде аэротермопрессора. Такое выполнение установки позволяет получить в промышленных масштабах холодные бескислородные продукты сгорания, приемлемые для тушения пожаров. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области газотурбостроения и может быть использовано при создании установок для тушения пожаров, включая лесные, газонефтяные, пожаров в зданиях, книгохранилищах, музеях.
Известны различные устройства тушения пожаров, основным из которых является агрегат для подачи воды. Известны устройства для заранее подготовленных баллонов. Эти способы предполагают наличие достаточного количества воды или инертных газов (Охрана окружающей среды: Справочник./Сост. П.П.Шариков. - Л. : Судостроение, 1978, 560 с.; Русак О.Н., Милохов В.В., Яковлев Ю.А. Защита воздушной среды деревообрабатывающих производств. - М.: Лесная промышленность, 1952, 216 с.). Для сравнительного анализа с предлагаемым техническим решением выбрано техническое решение, описанное в статье; Перельштейн Б.Х. Анализ параметров и характеристик ТРДД со ступенчатым подводом тепла. ИВУЗ, Авиационная техника, N 3, 1976. Указанная газотурбинная установка последовательно содержит расположенные в первом контуре входное устройство, газогенератор, состоящий из компрессора для сжатия рабочего тела, камеры сгорания и турбины привода компрессора, по крайней мере один теплообменник для отвода тепла во второй контур, вентилятор второго контура для подачи охлаждающего воздуха в теплообменник, турбину привода вентилятора второго контура. В подобной установке получают на выходе из внутреннего контура горячее рабочее тело с содержанием кислорода. При освоенных степенях повышения давления и температур перед турбинами имеют при одной камере сгорания коэффициент избытка воздуха
= 2,4 (П=25, Тз=1640 К), при двух камерах сгорания порядка = 1,8 при трех порядка = 1,2 (из-за относительно высоких температур рабочего тела после компрессора и промежуточного расширения). Температура на выхлопе 700-800 К. Изобретение решает задачу получения в промышленных масштабах на месте катастрофы холодных бескислородных продуктов сгорания - технического инертного газа (в смысле его окислительных свойств - далее по тексту "инертный газ") приемлемых параметров для тушения пожаров непосредственно из наружного воздуха, в том числе и с температурой ниже окружающей среды. Поставленная задача достигается тем, что газотурбинная установка, содержащая расположенные в первом контуре входное устройство, газогенератор, состоящий из компрессора для сжатия рабочего тела, камеры сгорания и турбины привода компрессора, по крайней мере один теплообменник для отвода тепла во второй контур, вентилятор второго контура для подачи охлаждающего воздуха в теплообменник, турбину привода вентилятора второго контура, снабжена эжектором, установленным в первом контуре за входным устройством, разделителем выходных потоков, один из которых соединен с эжектором, причем теплообменник для отвода тепла во второй контур установлен за турбиной газогенератора, а турбина привода вентилятора второго контура выполнена детандерного типа. Поставленная задача достигается тем, что газотурбинная установка, содержащая входное устройство, газогенератор, состоящий из компрессора для сжатия рабочего тела, камеры сгорания и турбины привода компрессора, по крайней мере один теплообменник для отвода тепла во второй контур, снабжена эжектором, установленным за входным устройством, разделителем потоков, один из которых соединен с эжектором, причем теплообменник установлен за турбиной газогенератора и выполнен как контактный холодильник рабочего тела в виде аэротермопрессора. Газотурбинная установка отличается тем, что она снабжена вентилятором и турбиной его привода. На фиг. 1, 2, 3 показаны схемы вариантов газотурбинной установки. Газотурбинная установка по фиг. 1 включает входное устройство 1, эжектор 2, газогенератор 3, который состоит из компрессора 4, камеры сгорания 5 и турбины привода компрессора 6. Устройство последовательно включает теплообменник 7, турбину детандерного типа 8, вентилятор 9 второго контура 13, разделитель потока (например, регулируемый) 10, сопло выхлопа инертного газа 11, газовод выхлоп-эжектор 12 и выхлоп 14. Газотурбинная установка по фиг. 2 включает входное устройство 1, эжектор 2, газогенератор 3, который состоит из компрессора 4, камеры сгорания 5 и турбины привода компрессора 6. Устройство последовательно включает контактный теплообменник, выполненный в виде аэротермопрессора 15 с водяными форсунками 16, разделитель потока (например, регулируемый) 10, сопло выхлопа инертного газа 11, газовод выхлоп-эжектор 12. Газотурбинная установка по фиг. 3 включает входное устройство 1, эжектор 2, газогенератор 3, который состоит из компрессора 4, камеры сгорания 5 и турбины привода компрессора 6. Устройство последовательно включает контактный теплообменник, выполненный в виде аэротермопрессора 15 с водяными форсунками 16, турбину детандерного типа 8, вентилятор 9 второго контура 13, разделитель потока (например, регулируемый) 10, сопло выхлопа инертного газа 11, газовод выхлоп-эжектор 12 и выхлоп 14. Наружный воздух (фиг. 1) поступает во входное устройство 1, смешивается (с увеличением количества движения) с холодным рабочим телом, отобранным из-за турбины детандерного типа 8, и поступает на основной газогенератор. В процессе работы (после запуска) часть рабочего тела, отобранная из-за турбины детандерного типа, уже не содержит в себе кислорода и процесс выгорания топлива идет только за счет свежего воздуха, поступающего во входное устройство. Например, при допустимой с точки зрения прочности турбины температуре 1640 К и подмешивании 60% бескислородного рабочего тела получаем в камере сгорания коэффициент избытка воздуха, равный единице. Далее бескислородное рабочее тело расширяется на турбине газогенератора 6 и поступает (по крайней мере на один) теплообменник 7 и далее на турбину детандерного типа 8, которая нагружена вентилятором 9, на который поступает охлаждающий воздух из входного устройства второго контура 13. Нагретый воздух подается на выхлоп второго контура. Холодный инертный газ после разделителя потоков 10 одной частью поступает через коммуникацию 12 в эжектор 2 и другой частью на сопло выхлопа инертного газа 11. Далее подается струей или по коммуникациям (шлангам) к месту катастрофы. В ГТУ по фиг. 2 рабочее тело после турбины газогенератора 6 поступает на контактный теплообменник 15, куда подается вода из форсунок 16. Дальнейшая работа подобна ГТУ по фиг. 1. В ГТУ по фиг. 3 рабочее тело после турбины газогенератора 6 поступает на контактный теплообменник 15, куда подается вода из форсунок 16, далее на турбину детандерного типа 8 (холодная турбина, обязателен прогрев для недопущения ледообразования в проточной части), которая приводит вентилятор 9 второго контура 13. Сам вентилятор второго контура является, как правило, балластной нагрузкой на турбину 8. Не исключен надув первого контура (не показано). По всем параметрическим решениям ГТУ не исключается получение рабочего тела при коэффициенте избытка воздуха 1,05-1,1 и выше, с температурой порядка от минус 20oC до плюс 30oC (последнее относится к ГТУ по фиг. 2), избыточном давлении 0,15 - 0,4 МПа и др. Все определяется базовым двигателем. Не исключается прямая подача при лесном пожаре и с подачей инертного газа к месту катастрофы при температуре выше 2-3oC в стандартных пожарных шлангах. По изобретению (фиг. 1) можно производить мобильные, включая разборные, установки на базе малых газотурбинных двигателей с производительностью 0,5 - 3 кг/с и др., вплоть до 20 - 25 кг/c бескислородного газа. Для технико-экономической оценки можно ограничиться следующим. За год на земном шаре выгорает лесов примерно на 10 млрд. долл. Горят нефтяные скважины, библиотеки, картинные галереи, дома. При создании установок для тушения подобных пожаров может быть применена предлагаемая газотурбинная установка.Формула изобретения
1. Газотурбинная установка, содержащая расположенные в первом контуре входное устройство, газогенератор, состоящий из компрессора для сжатия рабочего тела, камеры сгорания и турбины привода компрессора, по крайней мере один теплообменник для отвода тепла во второй контур, вентилятор второго контура для подачи охлаждающего воздуха в теплообменник, турбину привода вентилятора второго контура, отличающаяся тем, что установка снабжена эжектором, установленным в первом контуре за входным устройством, разделителем выходных потоков, один из которых соединен с эжектором, причем теплообменник для отвода тепла во второй контур установлен за турбиной газогенератора, а турбина привода вентилятора второго контура выполнена детандерного типа. 2. Газотурбинная установка, содержащая входное устройство, газогенератор, состоящий из компрессора для сжатия рабочего тела, камеры сгорания и турбины привода компрессора, по крайней мере один теплообменник для отвода тепла во второй контур, отличающаяся тем, что установка снабжена эжектором, установленным за входным устройством, разделителем выходных потоков, один из которых соединен с эжектором, причем теплообменник установлен за турбиной газогенератора и выполнен как контактный холодильник рабочего тела в виде аэротермопрессора. 3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что она снабжена вентилятором и турбиной его привода.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Похожие патенты:
Газотурбинная установка // 2110692
Газотурбинная установка // 922443
Комбинированная энергетическая установка // 2120466
Изобретение относится к автономным комплексным устройствам каталитического риформинга углеводородного сырья на базе газотурбинного привода при одновременной выработке и промышленной электроэнергии и получении ароматических углеводородов, неэтилированных высокооктановых бензинов и т.п
Способ работы газотурбинной установки // 2136930
Газотурбинная установка // 2157903
Изобретение относится к области газотурбостроения и может быть использовано для создания установок тушения пожаров, включая лесные, газонефтяные, пожаров в зданиях, книгохранилищах и др
Изобретение относится к нефтегазовой отрасли промышленности, где осуществляется приготовление и нагнетание под большим давлением нейтральных (инертных) газожидкостных смесей для предотвращения воспламенения углеводородных газовых и газожидкостных смесей
Изобретение относится к нефтегазовой отрасли промышленности, где осуществляется приготовление и нагнетание под большим давлением нейтральных газожидкостных смесей для предотвращения воспламенения углеводородных смесей
Изобретение относится к отраслям промышленности, где имеются взрывоопасные объекты, и вследствие этого в ходе выполнения технологических операций и аварийных ситуациях требуется приготовление и нагнетание (в том числе под большим давлением) инертных (нейтральных в углеводородной среде, не содержащих кислород) газов или газожидкостных смесей
Изобретение относится к способу комбинированного производства электроэнергии и получения обогащенного водородом газа паровым риформингом углеводородной фракции
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для получения тепловой энергии:- автономно для подачи перегретого пара на промышленные и бытовые теплообменники, турбоустановки, турбогенераторы и другие потребители перегретого водяного пара;- в ядерных энергетических установках с реакторами типа ВВЭР как для непосредственного перегрева насыщенного пара, так и для смешения насыщенного пара с перегретым паром с целью повышения коэффициента полезного действия, увеличения мощности, сокращения расхода охлаждающей воды, понижение влажности пара перед последними ступенями турбин, что позволит заменить турбины влажного пара на турбины перегретого пара для атомных электрических станций и транспортных установок, например, судовых и корабельных с повышением коэффициента полезного действия, мощности, надежности и безопасности эксплуатации;- по мощности и своим весогабаритным характеристикам энергетическая установка может быть использована в транспортных энергоустановках железнодорожного типа;- при заводском блочном исполнении агрегатов установки она может доставляться на стройплощадку посредством: автомобильного транспорта, например трейлер с тягачом типа «Faun», воздушным транспортом транспортным самолетом типа «Руслан», экранопланом, водным транспортом речным и морским
Газотурбодетандерная энергетическая установка газораспределительной станции содержит турбодетандер с регулируемым сопловым аппаратом, газотурбинную установку с компрессором низкого давления, камерой сгорания и газовой турбиной, электрогенератор, газопровод топливного газа, выходную газовую магистраль, обводную магистраль с редукционной установкой, систему управления, теплообменник предварительного подогрева газа высокого давления, теплообменник подогрева газа выходной газовой магистрали. Магистральный газопровод высокого давления через теплообменник предварительного подогрева газа высокого давления связан с входом турбодетандера с регулируемым сопловым аппаратом, а через обводную магистраль, снабженную редукционной установкой - с выходной газовой магистралью. Газотурбодетандерная энергетическая установка дополнительно снабжена компрессором высокого давления, регенератором, воздуховодом и дополнительным турбодетандером, соединенным через промежуточный подогреватель газа - воздухоохладитель, с выходом турбодетандера с регулируемым сопловым аппаратом. Теплообменник предварительного подогрева газа высокого давления и теплообменник подогрева газа выходной газовой магистрали выполнены утилизационными. Выход компрессора низкого давления соединен воздуховодом через промежуточный подогреватель газа - воздухоохладитель с входом компрессора высокого давления. Выход компрессора высокого давления через регенератор и камеру сгорания связан с входом газовой турбины, выход которой через выхлопной газоход с установленными в нем регенератором, утилизационным теплообменником предварительного подогрева газа высокого давления и утилизационным теплообменником подогрева газа выходной газовой магистрали связан с атмосферой. Вход дополнительного турбодетандера соединен газопроводом топливного газа с камерой сгорания, а его выход - с выходной газовой магистралью. Изобретение направлено на повышение мощности и экономичности газотурбодетандерной энергетической установки газораспределительной станции. 1 ил.
Способ преобразования энергии // 2626291
Изобретение относится преимущественно к способам преобразования энергии газообразного топлива (природный или синтез-газ, водород) в механическую. Способ преобразования энергии предусматривает подачу в камеру сгорания сжатого воздуха и парометановодородной смеси, расширение продуктов ее сгорания в газотурбинной установке; последующее их охлаждение в утилизаторе путем испарения с образованием водяного пара высокого давления, который смешивают с природным газом с получением метансодержащей парогазовой смеси, которую пропускают через каталитический реактор конверсии метана с образованием на выходе парометановодородной смеси, охлаждаемой затем до температуры, не превышающей температурный диапазон 200÷240°C, с одновременной частичной конденсацией водяного пара, содержащегося в парометановодородной смеси, подаваемой в охлажденном виде в камеру сгорания газотурбинной установки; получение из конденсата водяного пара низкого давления, направляемого в свободную силовую газовую турбину. В каталитический реактор реформирования метана подают поток сжатого воздуха, отбираемого из компрессора газотурбинной установки. Водяной пар из утилизатора делят на два потока: высокого и низкого давления, в поток водяного пара низкого давления добавляют пар, который получают из конденсата путем его испарения и перегрева за счет охлаждения парометановодородной смеси, выходящей из реактора. Изобретение позволяет повысить эффективность генерации энергии, снизить расход топлива, уменьшить потери, связанные с недостаточным расширением продуктов сгорания в турбине, повысить надежность работы газотурбинной установки. 7 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
