Газотурбинная установка с подачей паро-топливной смеси

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 2527007:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт энергетических проблем химической физики Российской академии наук (RU)

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 (NO_x) и угарного газа (CO) с продуктами сгорания, в атмосферу. 2 ил.

Изобретение относится к газотурбинным установкам (ГТУ) с газопаровыми циклами 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 газопаровой цикл STIG (Steam Injected in Gas) фирмы «General Electric» (USA) (Колп Д.А., Меллер Д.Ж. Ввод в эксплуатацию первой в мире ГТУ полного цикла STIG на базе газогенератора LV-5000. Современное машиностроение, серия А, 1989, №11, стр.1÷14.), в котором с целью повышения КПД и удельной мощности газотурбинной энергоустановки осуществляют подачу пара в камеру сгорания (КС) ГТУ. Подаваемый пар, используемый в качестве дополнительного рабочего тела для работы турбины, получают в рекуперативном теплообменнике, т.н. котле-утилизаторе, путем нагрева и испарения подаваемой воды за счет тепла продуктов сгорания. Аналогичные схемы использованы в отечественной установке МЭС-60 (Батенин В.М., Беляев В.Е., Васютинский В.Ю. и др. Комплексная парогазовая установка с впрыском пара и теплонасосной установкой (ПГУ МЭС-60) для ОАО «Мосэнерго». Институт высоких температур РАН, ММПП ФГУП «Салют», ОАО «Мосэнерго». Москва, 2001), а также описаны, например, в патентах США №4823546 от 25.04.1989, №5564269 от 15.10.1996, №6370862 от 16.04.2002.

Наряду с достижением более высоких энергетических характеристик применение цикла STIG понижает температуру пламени в камере сгорания (КС) и тормозит процессы образования токсичных оксидов азота (NO_x), и их концентрация в выбросах снижается в несколько раз. Однако уменьшение температуры пламени приводит к замедлению процессов горения и к уменьшению полноты сгорания метана (основного компонента газового топлива), и при увеличении подачи пара возрастает концентрация угарного газа CO (основного продукта «недожога») в выбросах. Поэтому из-за недопустимого роста концентрации CO при существенном увеличении подачи пара нельзя увеличить отношение массы подаваемого пара к массе сжигаемого метана выше критического уровня примерно 2:1 в указанном цикле STIG.

Принципиальным препятствием для увеличения соотношения пар: метан выше критического является невозможность однородно перемешать за короткое время пребывания в КС подаваемый пар с газовыми компонентами (см., например, Иванов А.А., Ермаков А.Н., Шляхов Р.А. О глубоком подавлении выбросов NO_x и CO в ГТУ с впрыском воды или пара. Изв. РАН, Энергетика, 2010, №3, 119-128). В итоге в КС формируются области и с пониженным, и с повышенным содержанием пара относительно среднего соотношения пар: метан (2:1). В областях с повышенной долей пара, т.е. в условиях сильного понижения температуры, чрезмерно тормозится процесс догорания CO. Таким образом, однородность перемешивания пара с газообразным топливом (природным газом) критически влияет на его сгорание в КС ГТУ и, соответственно, на возможность увеличения подачи пара в КС ГТУ, необходимого для достижения более высоких энергетических характеристик ГТУ и одновременного улучшения их экологических показателей, т.е. снижения концентраций токсичных оксидов азота (NO_x).

Достичь однородного распределения пара и обеспечить равномерное снижение температуры в камере сгорания ГТУ можно путем сжигания предварительно тщательно перемешанных смесей метана с паром (Cheng D.Y., Nelson A.L.C. Chronological development of Cheng cycle steam injected gas turbine during last 25 years, Proc. ASME Turbo Expo 2002, June 3-6, 2002, Amsterdam. Cheng D.Y. CLN Development to reduce NO_x and greenhouse gas, 17^th Symposium on industrial application of gas-turbine (IAGT). Banff, Alberta, Canada, October 2007; патенты США №4657009, №5617716, №5983622, №6418724, №6644011, №061117). При высокой однородности перемешивания пара и метана в смеси, когда отклонение локального состава от среднего не превышает 1%, можно обеспечить эффективное горение в КС ГТУ при увеличенном соотношении пар: метан в смеси вплоть до 4:1. При этом содержание NO_x и CO в выбросах ГТУ можно понизить ниже 3 ppm.

В известных устройствах с подачей паро-топливной смеси в камеру сгорания ГТУ локальное превышение доли пара в КС приводит к чрезмерному понижению температуры в КС. В результате тормозится горение топлива (природного газа, синтез-газа), что ведет к его неполному сгоранию и недопустимому росту концентрации угарного газа в выбросах. Из-за этого не удается поднять долю подаваемого в КС ГТУ пара в смеси с метаном выше некоторого предела (в схеме Ченга предельное соотношение пар: метан в смеси составляет примерно 4:1), и, соответственно, нельзя дополнительно увеличить КПД ГТУ, а также снизить выбросы вредных оксидов азота (NO_x) и угарного газа (CO) в атмосферу.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению по своей технической сущности является газотурбинная установка с газопаровым циклом и с подачей паро-топливной смеси, описанная в Cheng D.Y., Nelson A.L.C. Chronological development of Cheng cycle steam injected gas turbine during last 25 years, Proc. ASME Turbo Expo 2002, June 3-6, 2002, Amsterdam (прототип), в которой в качестве топлива используется природный газ (метан). Такая газотурбинная установка содержит: компрессор для сжатия воздуха, топливный насос для подачи топлива, камеру сгорания, средства для подачи паро-топливной смеси в камеру сгорания, газовую турбину, электрогенератор, механические средства для передачи механической энергии от турбины на работу компрессора и на вращение электрогенератора, котел утилизатор, смеситель для смешения пара и топлива и получения паро-топливной смеси.

Недостатком устройства Ченга является сложность смесителя для предварительного тщательного перемешивания метана с паром: нужно использовать двухступенчатую систему смешения, чтобы добиться необходимой высокой однородности перемешивания пара и метана и обеспечить горение при увеличенном соотношении пара к метану в смеси вплоть до 4:1. Обеспечить устойчивое эффективное горение в КС ГТУ при выгодном увеличенном соотношении пара к метану в смеси свыше отношения 4:1 в устройстве Ченга нельзя.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи ускорения процессов горения и увеличения полноты сгорания газового топлива (метана) при увеличении доли пара в паро-топливной смеси, подаваемой в камеру сгорания ГТУ.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что газотурбинная установка с подачей паро-топливной смеси, в которой в качестве топлива используется природный газ (метан), содержащая компрессор для сжатия воздуха, топливный насос для подачи топлива, средства для подачи паро-топливной смеси, камеру сгорания, куда поступает сжатый компрессором воздух и подаваемая паро-топливная смесь и где происходит их смешение, воспламенение и сгорание, газовую турбину, которую приводят во вращение потоки образующихся продуктов сгорания, электрогенератор для выработки электроэнергии, механические средства для передачи механической энергии от турбины на работу компрессора и на вращение электрогенератора, котел утилизатор, предназначенный для нагрева подаваемой воды и получения пара за счет тепла продуктов сгорания, смеситель для получения паро-топливной смеси, оснащена дополнительно системой подачи активатора горения и системой смешения активатора горения с паро-топливной смесью, подаваемой в камеру сгорания.

Реализация заявляемого изобретения обеспечивает получение нескольких технических результатов, в том числе: 1) ускорение процессов горения, 2) увеличение полноты сгорания метана, 3) повышение КПД ГТУ, 4) снижение вредных выбросов оксидов азота и угарного газа, 5) увеличение удельной мощности ГТУ, 6) снижение удельного расхода газового топлива в ГТУ, 7) увеличение ресурса работы ГТУ.

Активатор горения представляет собой вещество, которое при повышенных температурах легко диссоциирует с образованием гидроксильных радикалов (OH), что ускоряет сгорание топлива и продуктов его высокотемпературных превращений, включая CO. Одним из примеров активатора горения является пероксид водорода (H₂O₂), который при повышенных температурах легко диссоциирует с образованием гидроксильных радикалов (OH), что способствует ускорению и углублению процесса сгорания метана. Увеличение полноты сгорания CO позволяет увеличить подачу пара в камеру сгорания, благодаря чему удается повысить КПД и одновременно понизить в выбросах содержание CO и оксидов азота. В качестве активатора горения выгодно использовать водные растворы пероксида водорода (H₂O₂), в частности 30%-ный водный пероксид водорода (H₂O₂).

Ускорение и углубление процесса сгорания метана в присутствии активатора горения позволяет обойтись без сложных двухступенчатых систем смешения пара с метаном (как в прототипе), а использовать одноступенчатые системы такие, как, например, паровые эжекторы. Кроме того, можно применить трехкомпонентную систему смешения: а) активатора горения, б) пара и в) метана. В качестве варианта в настоящей заявке предлагается использовать трехкомпонентную систему смешения на основе парового эжектора. В таком случае за счет передачи кинетической энергии от быстро движущегося потока пара в сужающемся сечении эжектора можно повысить давление сетевого природного газа до давления в камере сгорания, избежав затрат механической энергии «дожимным» компрессором.

На фиг.1 и 2 представлены примеры газотурбинной установки с подачей паро-топливной смеси по настоящему изобретению.

ГТУ с подачей паро-топливной смеси на фиг.1 содержит: компрессор 1 для сжатия воздуха, топливный насос 2 для подачи топлива, средства 3 для подачи паро-топливной смеси, камеру сгорания 4, куда поступает сжатый компрессором воздух и подаваемая паро-топливная смесь и где происходит их смешение, воспламенение и сгорание, газовую турбину 5, которую приводит во вращение поток продуктов сгорания, 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, котел утилизатор 9, предназначенный для нагрева подаваемой воды и получения пара за счет тепла продуктов сгорания, смеситель 10 для получения паро-топливной смеси, систему подачи активатора горения 11 и систему смешения 12 активатора горения с паро-топливной смесью.

ГТУ с подачей паро-топливной смеси на фиг.2 содержит: компрессор 1 для сжатия воздуха, топливный насос 2 для подачи топлива, средства 3 для подачи паро-топливной смеси, камеру сгорания 4, куда поступает сжатый компрессором воздух и подаваемая паро-топливная смесь и где происходит их смешение, воспламенение и сгорание, газовую турбину 5, которую приводит во вращение поток продуктов сгорания, 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, котел утилизатор 9, предназначенный для нагрева подаваемой воды и получения пара за счет тепла продуктов сгорания, систему подачи 11 активатора горения, систему смешения 12 трех компонентов: пара, жидкого активатора горения и топлива, регулятор 13, регулирующий потоки топлива в средства 14 подачи топлива и в систему смешения 12.

Устройство на фиг.1 работает следующим образом. После запуска с помощью стартера ГТУ и прогрева и выхода на номинальный режим котла утилизатора 9, включают смеситель 10 для смешения пара и топлива для получения паро-топливной смеси, которую подают в камеру сгорания 4. Затем включают систему подачи 11 активатора горения, в качестве которого используют, например, 30% водный раствор пероксида водорода (H₂O₂), и систему смешения 12 активатора горения с паро-топливной смесью. За счет тепла перегретого пара в получаемой таким образом паро-капельной смеси происходит преимущественное испарение воды благодаря большей летучести ее паров. Вследствие преимущественного испарения воды в каплях паро-капельной смеси концентрация активатора горения будет нарастать, и одновременно с этим будут усиливаться его свойства как активатора горения. В результате в камере сгорания 4 распыляется смесь пара и мелкодисперсной влаги, содержащей необходимую концентрацию активатора горения. При попадании мелкодисперсных капель с высокой концентрацией активатора горения в КС сгорание топлива вблизи них значительно ускоряется благодаря разложению (диссоциации) пероксида водорода на гидроксильные радикалы и их выходу в газовую фазу. Кроме того, из-за нестабильности пероксида водорода при высоких температурах часть его при испарении капель превращается в воду и газообразный кислород, способствующие, подобно пропелленту, дополнительному распылению оставшихся капель. Благодаря выделению кислорода и гидроксильных радикалов добавка активатора горения способствует полному сгоранию топлива и при недостижимых в отсутствие активатора горения соотношениях пара к метану, что обеспечивает повышение эффективности работы ГТУ. Важно при этом, чтобы основная часть пероксида водорода не подверглась преждевременному высокотемпературному разложению до попадания в камеру сгорания.

Таким образом, благодаря включению системы подачи 11 активатора горения и системы смешения 12 активатора горения с паро-топливной смесью может быть достигнуто: а) повышение КПД более 3%, б) повышение мощности (удельной мощности) в форсированном режиме более 3% от номинальной; в) снижение расхода (экономия) 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 работает следующим образом. Устанавливают регулятор 13 в исходное состояние, при котором открыт поток газового топлива в средства 14, но закрыт его поток в систему смешения 12. При таком исходном состоянии регулятора 13 устройство на фиг.2 будет работать без подачи пара и активатора горения. После запуска и прогрева и выхода установки на режим постепенно включают систему смешения 12 для подачи смеси пара и активатора горения в КС ГТУ, а затем изменяют состояние регулятора 13 таким образом, чтобы перекрыть (частично) поток топлива в средства 14 и одновременно открыть его поток в систему смешения 12. Система смешения 12 в данном устройстве служит для смешения трех компонентов: а) пара, б) жидкого активатора горения и в) топлива. При использовании в качестве топлива сетевого природного газа (метана) такую трехкомпонентную систему смешения представляется целесообразным создавать на основе парового эжектора. В этом случае за счет передачи кинетической энергии от быстро движущегося потока пара в сужающемся сечении эжектора можно повысить давление сетевого газа (метана) до давления в камере сгорания, избежав затрат механической энергии в предназначенном для этой цели «дожимном» компрессоре. В итоге смесь пара, жидкого активатора горения и газового топлива из системы смешения 12 поступает в средства 3 для подачи этой смеси в камеру сгорания 4.

Благодаря предварительному смешению пара с топливом в системе смешения 12 подаваемый пар однородно распределяется в объеме пламени, что обеспечивает равномерность снижения температуры в КС ГТУ подобно достигаемому в схеме Ченга. Кроме того, за счет тепла подаваемого пара в перемешиваемой паро-капельной смеси происходит преимущественное испарение воды, поскольку температура кипения активатора горения (при нормальном давлении 150°C) заметно выше температуры кипения воды. Вследствие этого концентрация активатора горения в микрокаплях нарастает, и одновременно усиливаются его свойства как активатора горения. В результате в камеру сгорания 4 поступает смесь пара, топлива и мелкодисперсной влаги, содержащей необходимую концентрацию активатора горения. При попадании мелкодисперсных капель с высокой концентрацией активатора горения в КС сгорание метана вблизи таких капель значительно ускоряется благодаря процессу разложения (диссоциации) перекиси водорода на гидроксильные радикалы в объеме капли и их выходу в газовую фазу. Кроме того, из-за нестабильности концентрированной перекиси водорода при высоких температурах часть ее в процессе испарения капель успевает превратиться в воду и газообразный кислород и, подобно пропелленту, дополнительно распыляет оставшиеся капли. Благодаря выделению кислорода и гидроксильных радикалов добавка активатора горения способствует полному сгоранию метана и при недостижимых в отсутствие активатора горения соотношениях пара к метану, что обеспечивает повышение эффективности работы ГТУ. Важно при этом, чтобы основная часть пероксида водорода не подверглась преждевременному высокотемпературному разложению до попадания в КС.

В заявляемом изобретении добавка активатора горения в смесь пара и топлива способствует эффективному сгоранию метана при менее тщательном перемешивании, чем это требуется в прототипе, а также при более высоких и недостижимых в отсутствие активатора соотношениях пара к метану, необходимых для повышения эффективности работы ГТУ.

Таким образом, благодаря включению системы подачи 11 активатора горения и системы смешения 12 активатора горения с паро-топливной смесью 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 в камере сгорания ГТУ, а также снижение выбросов угарного газа более чем на 10-30% за счет активации горения.

Газотурбинная установка с подачей паро-топливной смеси, содержащая компрессор для сжатия воздуха, топливный насос для подачи топлива, средства для подачи паро-топливной смеси, камеру сгорания, куда поступает сжатый компрессором воздух и подаваемая паро-топливная смесь и где происходит их смешение, воспламенение и сгорание, газовую турбину, которую приводят во вращение потоки образующихся продуктов сгорания, электрогенератор для выработки электроэнергии, механические средства для передачи механической энергии от турбины на работу компрессора и на вращение электрогенератора, котел утилизатор, предназначенный для нагрева подаваемой воды и получения пара за счет тепла продуктов сгорания, смеситель для получения паро-топливной смеси, отличающаяся тем, что она оснащена системой подачи активатора горения и системой смешения активатора горения с паро-топливной смесью, подаваемой в камеру сгорания.

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.

Способ уменьшения вредных выбросов из газотурбинной установки с регенерацией тепла // 2491435

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

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.

Способ комбинированной выработки электроэнергии, тепла и холода в парогазовой установке с инжекцией пара и парогазовая установка для его реализации // 2611921

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при создании новых и совершенствовании действующих парогазовых установок (ПГУ) контактного типа (ПГУ-К), предназначенных для выработки электроэнергии и тепла, а также в качестве силового привода, например, компрессоров газоперекачивающих станций магистральных газопроводов. Способ комбинированной выработки электроэнергии, тепла и холода в парогазовой установке с инжекцией пара включает сжатие воздуха в многоступенчатом компрессоре с промежуточным охлаждением воздуха подогретой водой в контактном теплообменнике. Подачу сжатой паровоздушной смеси в камеру сгорания газовой турбины с инжекцией дополнительного пара, полученного в котле-утилизаторе. Расширение парогазовой смеси в турбине высокого давления. Охлаждение парогазовой смеси в котле-утилизаторе и газоохладителе для подогрева сетевой воды системы теплоснабжения за счет теплоты конденсации паров воды из парогазовой смеси. Систему удаления капельной влаги из парогазовой смеси, дальнейшую подачу осушенной парогазовой смеси в детандер со сбором образовавшегося конденсата и возвратом его в парогазовый цикл. Давление за турбиной высокого давления поддерживают на уровне 0,35-0,5 МПа, достаточном для подогрева циркулирующей воды системы теплохладоснабжения до температуры 100-110°C. Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение технологии комбинированной выработки энергии, тепла и холода, реализация возможности проводить конденсацию водяных паров при температурном уровне, достаточном для нагрева сетевой воды до стандартных параметров системы теплофикации. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.