Система подогрева воздуха в агрегатах с газотурбинным двигателем

 

Система подогрева воздуха в агрегатах с газотурбинным двигателем может быть использована при создании газоперекачивающих агрегатов и газотурбинных электростанций, имеющих противообледенительную систему в воздухоочистительном устройстве. Система подогрева воздуха включает выхлопную трубу от газотурбинного двигателя и газовоздушный теплообменник с коллектором, размещенным в выхлопной трубе этого двигателя. Коллектор выполнен в виде расширяющегося участка выхлопной трубы. Воздуховоды теплообменника пропущены в зоне расширяющегося участка выхлопной трубы. Изобретение позволяет существенно уменьшить гидравлическое сопротивление трака выхлопа газотурбинного двигателя и, соответственно, увеличить КПД газотурбинного двигателя. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и газотурбинных электростанций (ГТЭС), имеющих противообледенительную систему в воздухоочистительном устройстве.

Условия размещения и эксплуатации ГПА (ГТЭС), особенно в труднодоступных районах страны, предъявляют к ним ряд жестких требований: блочно-комплектное исполнение, высокий КПД, минимальные габариты, транспортабельность блоков, возможность утилизации тепла и др. Предлагаемое изобретение направлено на усовершенствование одной из систем ГПА (ГТЭС) - системы подогрева воздуха, поступающего в газотурбинный двигатель (ГТД).

Из книги А. И. Апанасенко, Н.К. Кривщич, Н.Д. Федоренко. Монтаж, испытания и эксплуатация газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении. Л.: Недра, 1991, стр.97 известна система подогрева воздуха.

Система включает вентиляционную магистраль, подведенную к отсеку ГТД, воздуховоды, проложенные от отсека ГТД к входу системы воздухоочистки, выпускной патрубок в отсеке, заслонки, установленные на входных отверстиях выпускного патрубка и воздуховодов.

Известна система подогрева воздуха в газотурбинном двигателе, основанная на том, что в выхлопной трубе его размещены коллекторы газовоздушного теплообменника, который установлен в тракте воздуха, что позволяет осуществить подогрев воздуха за счет теплоты выхлопных газов (см. Патент РФ 2069779, F 02 С 7/08, 1996) - прототип.

Недостатком прототипа является то, что коллекторы, выполненные в оребренном кожухе, находятся в тракте выхлопа газотурбинной установки, увеличивая тем самым его гидравлическое сопротивление, снижая тем самым общий КПД газотурбинной установки.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанного недостатка.

Технический результат достигается тем, что в системе подогрева воздуха, включающей выхлопную трубу от газотурбинного двигателя и газовоздушный теплообменник с коллектором, размещенным в выхлопной трубе этого двигателя, коллектор выполнен в виде расширяющегося участка выхлопной трубы, а воздуховоды теплообменника пропущены в зонах расширения выхлопной трубы.

На фиг.1, 2 изображена схема воздушной магистрали с заявляемой системой подогрева воздуха в агрегатах с газотурбинным двигателем.

На схеме показаны: - вентиляционная магистраль 1, - отсек ГТД 2, - выпускной патрубок в отсеке 3, - воздуховод 4, проложенный от отсека ГТД к входу в систему воздухоочистки, - выхлопная труба ГТД 5, - коллектор теплообменника 6, - патрубок 7, подводящий подогретый воздух к ГТД от системы воздухоочистки, - заслонки 8 и 9, регулирующие подвод и отвод воздуха к системе воздухоочистки, - патрубок 10, отводящий выхлопной газ от ГТД к выхлопной трубе,
- система воздухоочистки 11,
- газовоздушный теплообменник 12,
- зона расширяющегося участка выхлопной трубы 13.

Система подогрева воздуха работает следующим образом.

Через вентиляционную магистраль 1 холодный (атмосферный) воздух засасывается в отсек ГТД 2 и охлаждает его. Подогретый воздух из отсека ГТД поступает в воздуховоды (при открытой заслонке 8) и по ним поступает в коллектор 6 теплообменника А, где отбирает теплоту у выхлопных газов ГТД. Проходя участок газоводов, размещенный в теплообменнике в зоне расширяющегося участка выхлопной трубы 13 воздух нагревается до необходимой температуры. Далее горячий воздух направляется по воздуховодам к системе воздухоочистки.

При необходимости отключения подогрева заслонка 8 закрывается, а заслонка 9 открывается, при задействовании подогрева воздуха заслонки открываются и закрываются в обратном порядке.

Использование предложенного технического решения позволяет существенно уменьшить гидравлическое сопротивление тракта выхлопа ГТД, тем самым оптимизировать режим работы ГТД и, соответственно, увеличить КПД ГТД и всего ГПА (ГТЭС) в целом.

Формула изобретения

Система подогрева воздуха, включающая выхлопную трубу от газотурбинного двигателя и газовоздушный теплообменник с коллектором, размещенным в выхлопной трубе этого двигателя, отличающаяся тем, что коллектор выполнен в виде расширяющегося участка выхлопной трубы, а воздуховоды теплообменника пропущены в зоне расширяющегося участка выхлопной трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2