Способ получения теплоносителя для газовых турбин и газотурбинная установка

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ДЛЯ ГАЗОВЫХ ТУРБИН И ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА(71) Заявитель Лукьянский Анатолий Владимирович Сухоцкий Станислав Феликсович (ВУ)(72) Авторы Лукьянский Анатолий Владимирович Сухоцкий Станислав Феликсович (ВУ)(73) Патентообладатель Лукьянский Анатолий Владимирович Сухоцкий Станислав Феликсович (ВУ)Тепловые и атомные электрические станции Справочник. Кн. 3. - М. Энергоатомиздат, 1989, - С. 343.1. Способ получения теплоносителя для газовой турбины, включающий подачу в топку топлива и сжатого в компрессоре воздуха, сжигание топлива в топке в потоке сжатого воздуха, подачу смеси газов в газовую турбину, отличающийся тем, что топливо и сжатый воздух из компрессора подают трубопроводами в переднюю часть топки, разделенной на две части перегородкой с соплом в Центре, причем сжатый воздух подают с коэффициентом избытка воздуха немного большим единицы, а в задней части топки в нагретые дымовые газы водяным насосом подают из водяных сопел под давлением воду.2. Газотурбинная установка, содержащая компрессор, топку и соединенную с ней газовую турбину, отличающаяся тем, что топка разделена на две части перегородкой с соплом в Центре, передняя часть топки включает трубопроводы подачи топлива и сжатого воздуха из компрессора, задняя часть топки включает водяные сопла для подачи водяным насосом воды в нагретые дымовые газы.Изобретение относится К энергетике И может быть использовано в силовых двигателях.Известна газотурбинная установка со сгоранием топлива при постоянном давлении,содержащая компрессор, газовую турбину, камеру сгорания топлива, форсунки с топливным насосом, причем часть воздуха в Количестве с небольшим коэффициентом избытка воздуха подводится К форсунКам для сгорания топлива, а остальная часть воздуха подмешивается К продуктам сгорания для их охлаждения с тем, чтобы снизить температуру перед лопатками турбины до 6 ОО 8 ОО С 1.Известен способ и газотурбинная установка, содержащая Компрессор, газовую турбину и топку с водо-распределительной системой, причем в топку, окруженную дырчатым сводом со щелями, поступает воздух с паром, а в начале топки по коаксальному Каналу поступает по внутренней трубе топливо, перегретый пар - по внешней трубе из смесителя,от Котла с высоким давлением 2.Известен способ защиты лопаток турбины от перегрева металла от высоких температур дымовых газов, Который состоит в том, что воздух, охлаждающая вода поступают по Каналам внутрь лопаток металла, т.е. охлаждая металл лопаток, воздух, вода поступают К соприкасающимся с металлом дымовым газам (открытая схема охлаждения) 3.Известен газотурбинный двигатель - силовая установка, в Которой в нагретые дь 1 мовые газы в Конце открытой топки и после нее подается через форсунки вода для охлаждения нагретых дымовых газов перед газовой турбиной, причем форсунки располагаются в кожухе топки и Камеры охлаждения 4.Прототипом данного изобретения может быть газотурбинная установка, работающая при постоянном давлении, имеющая Компрессор, газовую турбину, открытую топку, в передней части Которой сжигают топливо с небольшим избытком воздуха, а в остальную часть топки подается избыточный воздух для охлаждения нагретых дымовых газов до температуры 6 ОО 8 ОО С перед газовой турбиной 1. В дополнение К этому прототипу могут быть способ и газотурбинная установка, сочетающая охлаждение дымовых газов воздухом и водяным паром перед газовой турбиной 2 и газотурбинный двигатель - силовая установка, в Которой топливо сжигается в топке с коэффициентом немного большим единицы, а охлаждение нагретых дымовых газов осуществляют путем ввода воды в конце открытой топки и камеры охлаждения через форсунки, расположенные в кожухе обшивки топки и камеры охлаждения З.Недостаток прототипа состоит в том, что при избыточном воздухе для охлаждения дымовых газов перед турбиной затрачивается дополнительная мощность турбины для привода компрессора на сжатие воздуха, а при охлаждении дымовых газов, получаемых при сжигании топлива в топке с коэффициентом немного большим единицы, водяным паром или вводом воды в открытую часть топки уменьшается коэффициент полезного действия топки в результате недожога топлива при присутствии паров воды, понижающих температуру горения топлива. В первом и во втором случаях уменьшается коэффициент полезного действия газотурбинной установки.Аналогом данного изобретения является способ защиты металлической проточной части газовой турбины от перегрева металла лопаток дымовыми газами по открытой схеме воздухом или водой, причем воздух или вода попадают в проходящие через турбину дымовые газы 4.Недостаток этого способа в том, что он имеет характер местного охлаждения металла лопаток турбин и не дает возможность получить общий теплоноситель перед турбиной с контролируемой температурой. Кроме того, расход воздуха на охлаждение металла лопаток требует расхода дополнительной мощности на привод компрессора от газовой турбины.Задачей изобретения является обеспечение возможности получения теплоносителя для газовой турбины, защищающей металлическую проточную часть от воздействия вь 1 соких температур, повышения мощности турбины за счет уменьшения дополнительной мощности на выработку сжатого воздуха в компрессоре на разбавление дымовых газов, их охлаждение, упрощение конструкции газовой турбины и ее эксплуатацию.Поставленная задача решается тем, что в топку газотурбинной установки подают топливо И сжатый в компрессоре воздух с коэффициентом избытка немного больше единицы,а на выходе из топки в нагретые дымовые газы подают из сопел, установленных в конце топки, под давлением воду от насоса. Данный способ позволяет защитить металлическую проточную часть газовой турбины от разрушения при высокой температуре дымовых газов, увеличить мощность турбины, упростить конструкцию газовой турбины. Заявленный способ можно осуществить в газотурбинной установке, содержащей воздушный компрессор, топку, газовую турбину, систему трубопроводов топлива, воздуха, подвода воды от насоса к соплам воды.Сущность изобретения заключается в том, что топливо и сжатый воздух из компрессора подают трубопроводами в переднюю часть топки, разделенной на две части перегородкой с соплом в центре, причем сжатый воздух подают с коэффициентом избытка воздуха немногим большим единицы, а в задней части топки в нагретые дымовые газы водяным насосом подают из водяных сопел под давлением воду.На рисунке представлена технологическая схема для осуществления способа. Схема включает компрессор 1, топку, разделенную перегородкой 3 на две части переднюю 4,заднюю 5, сопло 6 в перегородке 3, водяные сопла 10 в задней части топки 5, трубопровод 13,соединяющий водяной насос 7 с водяными соплами 10, трубопровод подачи воздуха от компрессора 1 к передней части топки 4, трубопровод подачи топлива 11 к передней части топки 4, трубопровод отвода теплоносителя 8 от задней части топки 5 к газовой турбине 9,трубопровод отвода дымовых газов от газовой турбины 12 в атмосферу, генератор 14.Установка работает следующим образом сжатый в компрессоре 1 воздух 2 подается в переднюю часть топки 4 к топливу трубопроводом 11 для сжигания при коэффициенте избытка воздуха немного большим единицы. Затем нагретые дымовые газы из передней части топки 4 поступают через сопло 6 в перегородке 3 в заднюю часть топки 5, в которую через сопла 10 по трубопроводу 13 из водяного насоса 7 поступает вода на охлаждение дымовых газов до температуры, например, 500 С от температуры 1384 С. Отходящие дымовые газы от газовой турбины по трубопроводу 12 поступают в атмосферу. Падение давления дымовых газов в сопле перегородки и водяных соплах зависит от выбора сопел цилиндрическое, суживающееся, расширяющееся и для водяных сопел конически сходящаяся насадка.4. Тепловые и атомные электрические станции Справочник. Кн. 3. - М. Энергоатом издат, 1989. - С. 343.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.