Газотурбинная установка

Изобретение относится к энергетике. Газотурбинная установка включает кинематически связанные компрессор, турбину и потребитель энергии, камеру сгорания, котел-утилизатор, систему конденсации воды, состоящую из холодильника и сепаратора, и конвертор. При работе установки воздух сжимают компрессором и направляют в горелку камеры сгорания вместе с конвертированной паротопливной смесью, подаваемой из конвертора, продукты сгорания направляют в турбину, из которой выводят отработанные газы, и после охлаждения в котле-утилизаторе и холодильнике разделяют в сепараторе на отходящий газ, сбрасываемый в атмосферу, и водный конденсат, часть которого направляют на смешение с топливом, нагревают и испаряют в котле-утилизаторе с получением паротопливной смеси, которую конвертируют в синтез-газ в конверторе. Оставшуюся часть водного конденсата подают в камеру сгорания, минуя горелку. Изобретение позволяет повысить энергетическую эффективность газотурбинной установки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к конструкции газотурбинных установок и может быть использовано в двигателестроении и энергетике.

Известна газотурбинная установка с подачей паро-топливной смеси [RU 2527007, опубл. 27.08.2014, МПК F02C 3/30], состоящая из потребителя энергии, компрессора, камеры сгорания, турбины с системой для получения и подачи паротопливной смеси и активатора, включающей котел-утилизатор с линией подачи воды.

К недостаткам известной газотурбинной установки относятся низкая энергоэффективность из-за сброса паров воды в атмосферу с дымовыми газами, а также необходимость подачи воды и активатора со стороны.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является газотурбинная установка и способ функционирования газотурбинной установки [RU 2624690, опубл. 05.07.2017, МПК F02C 3/30], которая включает потребителя энергии, компрессор, камеру сгорания с каталитическим генератором синтез-газа (конвертором), турбину с линией вывода продуктов сгорания, на которой расположены котел-утилизатор с системой получения и подачи водотопливной смеси, соединенный с конвертором линией подачи паро-топливной смеси, радиатор, конденсатор и емкость системы конденсации воды.

Недостатком данной установки является невысокая энергоэффективность из-за потери устойчивости факела в камере сгорания при повышении соотношения пар : топливо.

Задачей изобретения является повышение энергоэффективности.

Техническим результатом является повышение энергоэффективности за счет повышения соотношения пар : топливо путем соединения системы конденсации воды линией подачи конденсата с камерой сгорания.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей потребителя энергии, компрессор, камеру сгорания, конвертор, турбину с линией вывода продуктов сгорания, на которой расположены котел-утилизатор с системой получения и подачи водотопливной смеси, соединенный с конвертором линией подачи паротопливной смеси и систему конденсации воды, особенностью является то, что система конденсации воды состоит из холодильника и сепаратора и соединена с камерой сгорания линией подачи конденсата.

Для повышения глубины конверсии паротопливной смеси конвертор может быть соединен с компрессором линией подачи части сжатого воздуха.

В качестве конвертора может быть установлен каталитический реактор паровой или паровоздушной конверсии. Холодильник может быть выполнен, например, в виде аппарата воздушного охлаждения или водяного холодильника, а сепаратор - в виде емкостного или центробежно-вихревого аппарата. В качестве остальных элементов установки используют любое оборудование соответствующего назначения, известное из уровня техники.

Соединение системы конденсации воды с камерой сгорания линией подачи конденсата позволяет подать водный конденсат в камеру сгорания минуя горелку, не оказывая влияния на сжигание топлива, что позволяет увеличить соотношение пар : топливо и расход рабочего тела, за счет чего повысить энергоэффективность. Дополнительным эффектом является возможность снижения температуры стенок камеры сгорания за счет тепла испарения воды и повышение вследствие этого ресурса установки.

Предлагаемая установка показана на чертеже и включает кинематически связанные компрессор 1, турбину 2 и потребитель энергии 3, камеру сгорания 4, котел-утилизатор 5, систему конденсации воды, состоящую из холодильника 6 и сепаратора 7, а также конвертор 8.

При работе установки воздух, подаваемый по линии 9, сжимают компрессором 1 и направляют в горелку (не показана) камеры сгорания 4 по линии 10 вместе с конвертированной паротопливной смесью, подаваемой по линии 11 из конвертора 8, продукты сгорания по линии 12 направляют в турбину 2 из которой по линии 13 выводят отработанные газы, которые после охлаждения в котле-утилизаторе 5 и холодильнике 6 разделяют в сепараторе 7 на отходящий газ, сбрасываемый в атмосферу по линии 14, и водный конденсат, выводимый по линии 15. Часть водного конденсата по линии 16 направляют на смешение с топливом, подаваемым по линии 17, нагревают и испаряют в котле-утилизаторе 5 с получением паро-топливной смеси, которую конвертируют с получением синтез-газа в конверторе 8. Оставшуюся часть водного конденсата по линии 18 подают в камеру сгорания 4, минуя горелку. Часть сжатого воздуха из компрессора 1 может быть направлена в конвертор 8 по линии 19 (показано пунктиром).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить энергоэффективность и может быть использована в промышленности.

1. Газотурбинная установка, включающая потребителя энергии, компрессор, камеру сгорания, конвертор, турбину с линией вывода продуктов сгорания, на которой расположены котел-утилизатор с системой получения и подачи водотопливной смеси, соединенный с конвертором линией подачи паротопливной смеси, и систему конденсации воды, отличающаяся тем, что система конденсации воды состоит из холодильника и сепаратора и соединена с камерой сгорания линией подачи конденсата.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что конвертор соединен с компрессором линией подачи части сжатого воздуха.