RU2002114936A - Способ получения полезной энергии в комбинированном цикле (его варианты) и устройства для его осуществления - Google Patents

Claims (11)

1. Способ получения полезной энергии в комбинированном цикле, включающий получение в газотурбинном газогенераторе рабочего тела низкого давления, сжигание в его среде топлива в камере сгорания низкого давления для последующего расширения в свободной силовой турбине низкого давления, утилизацию тепла выходящих из нее выхлопных газов с получением перегретого энергетического пара, расширения этого пара в паровой турбине, сжатие дополнительного количества воздуха в отдельном компрессоре до высокого давления для сжигания дополнительного количества топлива в камере сгорания высокого давления с последующим расширением образованного дополнительного рабочего тела в свободной силовой турбине высокого давления, отличающийся тем, что из свободной силовой турбины высокого давления дополнительное рабочее тело подают в камеру сгорания низкого давления, сжатие дополнительного количества воздуха ведут за счет энергии расширения пара в паровой турбине, полезную энергию снимают со свободной силовой турбины, имеющей механическую связь между ступенями высокого и низкого давлений.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулирование степени сжатия дополнительного количества воздуха и его расхода ведут при помощи изменения расхода и температуры пара на входе в паровую турбину за счет дожигания топлива в потоке выхлопных газов перед утилизацией их тепла.

3. Водопаровой утилизатор тепла горячих газов с выносным пароперегревателем, имеющим на входе в пароперегреватель устройство дожигания дополнительного топлива, состоящее из отдельных горелочных устройств, а на выходе - газоход, соединенный с основным газоходом, где расположены остальные теплообменные поверхности утилизатора, отличающийся тем, что пароперегреватель располагают внутри общего газохода, выделяя с боков перегородками в отдельный объем, имеющий открытые вход и выход газов и свободные каналы для газов между перегородками и стенками общего газохода, а устройство дожигания располагают на входе в выделенный объем так, что крайние горелочные устройства находятся напротив боковых перегородок, края которых снабжены подвижными, направляющими поток газов элементами, осуществляющими путем поворота и фиксации в заданном положении регулирование расхода горячих газов через пароперегреватель из горелочных устройств.

4. Способ получения полезной энергии в совмещенном комбинированном цикле, включающий сжатие воздуха в компрессоре до высокого давления, сжигание в его среде топлива в камере сгорания высокого давления, смешение с водяным паром, подачу образованного рабочего тела для расширения в газовой турбине высокого давления, сжигание в его среде топлива в камере сгорания низкого давления, расширение образованных газов в газовой турбине низкого давления, отбор полезной мощности, по крайней мере, от одной из газовых турбин, утилизацию тепла выхлопных газов с получением водяного пара в котле-утилизаторе, введение в цикл дополнительного рабочего тела за счет сжигания дополнительного количества топлива, отличающийся тем, что дополнительное количество топлива сжигают в камере сгорания отдельного газотурбинного газогенератора, выхлопные газы которого направляют в камеру сгорания низкого давления.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что пар из котла-утилизатора предварительно расширяют в имеющей механическую связь с полезной нагрузкой паровой турбине от начального давления до промежуточного давления с отбором, по крайней мере, части пара в камеру сгорания высокого давления, оставшуюся часть пара расширяют до давления на выхлопе паровой турбины и направляют в камеру сгорания низкого давления.

6. Способ по пп.4 и 5, отличающийся тем, что отбор полезной мощности ведут от одной из газовых турбин, то есть от турбины высокого или от турбины низкого давления.

7. Способ по пп.4 - 6, отличающийся тем, что расширение рабочего тела в газовой турбине низкого давления ведут до давления ниже атмосферного за счет создания разряжения в котле-утилизаторе при помощи дымососа, привод которого осуществляют за счет расширения пара в отдельной, преимущественно конденсационной, паровой турбине.

8. Способ по пп.4 - 7, отличающийся тем, что на выходе газов из котла-утилизатора производят улавливание водяного пара из рабочего тела в оросительном конденсаторе с возвращением воды в энергетический цикл.

9. Способ по пп.1, 2, 4 и 5, отличающийся тем, что при останове газовой турбины высокого давления полезную энергию получают за счет расширения рабочего тела газогенератора и утилизационного пара при помощи отключения механической связи между газовыми турбинами высокого и низкого давления, а для способа по пп.1 и 2 и при помощи дополнительного отключения механической связи между паровой турбиной и воздушным компрессором и одновременного включения механической связи между полезной нагрузкой и паровой турбиной.

10. Газотурбинная установка, состоящая из газогенератора, представляющего собой газотурбинный авиадвигатель с воздушными компрессорными ступенями и приводящими их газотурбинными ступенями, выход которых соединен газоходом со свободной силовой турбиной, являющейся приводом полезной нагрузки, отличающаяся тем, что в рабочем положении газогенератор расположен над свободной силовой турбиной и ее полезной нагрузкой на такой высоте, чтобы обеспечить свободный доступ для их обслуживания.

11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что ось турбины газогенератора направлена выхлопом от положения вниз до горизонтального положения.