RU2166655C2

RU2166655C2 - Gas turbine plant

Info

Publication number: RU2166655C2
Application number: RU93053948/06A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Агеев; С.А. Семенюк
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства
Priority date: 1993-12-01
Filing date: 1993-12-01
Publication date: 2001-05-10

Abstract

FIELD: heat power stations, aviation and other industries where gas generating plants are required. SUBSTANCE: proposed plant has combustion chamber, turbine, compressor, air-fuel gas ducts, air distributor providing delivery of air into nozzle channels, temperature transmitter installed on gas duct, air delivery regulator and control member installed on air line along which air is delivered into combustion chamber. EFFECT: increased efficiency and improved reliability of plant. 3 dwg

Description

Изобретение относится к силовым установкам, работающим на продуктах сгорания, и может быть использовано на тепловых электростанциях, в авиации и других отраслях промышленности, требующих газатурбинных установок /ГТУ/. The invention relates to power plants operating on products of combustion, and can be used in thermal power plants, aviation and other industries requiring gas turbine units / gas turbine /.

Известна ГТУ, содержащая турбину, компрессор, камеру сгорания, газо- и воздуховоды. Гиршфельд В. Я. , Кароль Л.А. Общий курс электростанций. М., 1976, с. 130-133. Known gas turbines containing a turbine, compressor, combustion chamber, gas and air ducts. Hirschfeld V. Ya., Karol L.A. The general course of power plants. M., 1976, p. 130-133.

Известна ГТУ, содержащая камеру сгорания для природного газа, соединенную с ней турбину, компрессор, газо- и воздуховоды. Known gas turbines, containing a combustion chamber for natural gas, a turbine connected to it, a compressor, gas and air ducts.

Шляхин Л.Н. Паровые и газовые турбины. М., 1966, с. 152-159, прототип. Shlyakhin L.N. Steam and gas turbines. M., 1966, p. 152-159, prototype.

Недостатками известных ГТУ являются большая мощность, потребляемая компрессором: 60-80% от вырабатываемой, частый выход из строя из-за превышения температуры рабочей среды верхнего допустимого значения. The disadvantages of the well-known gas turbines are the large power consumed by the compressor: 60-80% of the generated, frequent failure due to excess of the temperature of the working medium of the upper permissible value.

Задачей изобретения является существенное повышение КПД в целом и повышение надежности установки. The objective of the invention is to significantly increase efficiency in general and increase the reliability of the installation.

Сущность изобретения заключается в том, что газотурбинная установка, содержащая камеру горения, соединенную с ней турбину, компрессор, воздухо-топливо-газоходы, снабжена воздухораспределителем, соединенным с компрессором и со входами сопловых каналов турбины посредством сквозных отверстий, выполненных в корпусе турбины или между сопловыми лопатками или в теле лопаток, датчиком температуры, установленным на газоходе перед первой ступенью, связанным с ним регулятором подачи воздуха и соединенным с ним регулирующим органом, установленным на линии подачи воздуха в камеру горения. The essence of the invention lies in the fact that a gas turbine installation containing a combustion chamber, a turbine connected to it, a compressor, air-fuel-gas ducts, is provided with an air distributor connected to the compressor and to the inlet of the nozzle channels of the turbine through openings made in the turbine body or between the nozzle blades or in the body of the blades, a temperature sensor installed on the gas duct in front of the first stage, the air supply regulator connected to it and the regulating body connected to it, is installed m in the air supply line to the combustion chamber.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена установка в общем виде, на фиг. 2 и 3 - варианты выполнения отверстий в теле сопловой лопатки в разрезе. The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows the installation in a general form; FIG. 2 and 3 - embodiments of the holes in the body of the nozzle vanes in section.

Установка содержит 1 - газовую турбину с валом 2, на котором находятся рабочие лопатки 3, и с сопловыми лопатками 4, закрепленными на корпусе 5 турбины, со сквозными отверстиями 6, выполненными в корпусе 5 между направляющими сопловыми лопатками 4, 7 - трубки воздухораспределителя, через которые подается воздух от компрессора в каналы между сопловыми лопатками 4, 8 - газоход, через который подаются продукты сгорания из камеры сгорания 9 на первую ступень турбины 1, 10 - датчик температуры, установленный на выходе камеры 9 перед турбиной 1, 11 - регулирующий орган, установленный на линии подачи воздуха в камеру 9, который управляется от регулятора 12, с входом которого соединены датчик температуры 10, 13 - компрессор, находящийся на одном валу с турбиной 1 и подающий сжатый воздух в трубки 7 воздухораспределителя. The installation comprises 1 - a gas turbine with a shaft 2, on which the working blades 3 are located, and with nozzle blades 4 mounted on the turbine housing 5, with through holes 6 made in the housing 5 between the guide nozzle blades 4, 7 of the air distribution tube, which air is supplied from the compressor to the channels between the nozzle blades 4, 8 — the gas duct through which the products of combustion from the combustion chamber 9 are fed to the first stage of the turbine 1, 10 — the temperature sensor installed at the outlet of the chamber 9 in front of the turbine 1, 11 — I regulate s body mounted on the air supply line into the chamber 9, which is controlled by controller 12, which are connected to the input of the temperature 10, the sensor 13 - the compressor located on the same shaft as the turbine 1 and the compressed feed air into the diffuser tube 7.

Для создания направленной подачи воздуха в центральные зоны проточной части сопловых каналов и тем самым отдаления активного горения от поверхности лопаток в передней кромке и боковой стенке выполнены щели 14, соединяющие через полость 15 в теле лопатки 4 трубки воздухораспределителя с сопловыми каналами. Одновременно эта полость 15 со щелями 14 способствует интенсивному охлаждению сопловых лопаток и повышает надежность работы турбины. To create a directed air supply to the central zones of the flowing part of the nozzle channels and thereby remove active combustion from the surface of the blades, slots 14 are made in the leading edge and side wall, connecting the air distributor tubes with nozzle channels through the cavity 15 in the blade body 4. At the same time, this cavity 15 with slots 14 promotes intensive cooling of the nozzle blades and increases the reliability of the turbine.

Работает установка следующим образом. The installation works as follows.

Все топливо подается в камеру сгорания 9, а воздух подается в количестве, достаточном для поднятия температуры смеси за камерой 9 только до верхнего предельного значения /Т ≅ 750 - 800^oC/, которая подается на I ступень турбины 1; эта смесь содержит значительное количество несгоревшего топлива, которое на входе в сопловой аппарат, стоящий сразу после I рабочей ступени, встречается с порцией дополнительного воздуха, подаваемой через первую трубку воздухораспределителя и обеспечивающей дожигание такого количества топлива, которое вновь подымает температуру смеси до предельно допустимого значения /I ≅ 750 - 800/. Далее этот процесс повторяется на каждой ступени. Продукты сгорания последней ступени турбины направляются в котел-утилизатор или в теплообменник.All fuel is supplied to the combustion chamber 9, and air is supplied in an amount sufficient to raise the temperature of the mixture behind the chamber 9 only to the upper limit value / Т ≅ 750 - 800 ^o C /, which is supplied to the first stage of the turbine 1; this mixture contains a significant amount of unburned fuel, which at the inlet of the nozzle apparatus, immediately after the first working stage, meets with a portion of additional air supplied through the first air distribution tube and afterburning such an amount of fuel that again raises the temperature of the mixture to the maximum permissible value / I ≅ 750 - 800 /. Further, this process is repeated at each step. The combustion products of the last stage of the turbine are sent to a waste heat boiler or to a heat exchanger.

В итоге работа газовой турбины обеспечивается при примерно стехиометрическом соотношении воздуха и топлива для всей турбины в целом, что дает огромное сокращение мощности, ранее терявшейся на привод компрессора, и позволяет поднять КПД до η = 70 - 80% на клеммах электрогенератора. As a result, the operation of the gas turbine is ensured with an approximately stoichiometric ratio of air to fuel for the entire turbine as a whole, which gives a huge reduction in the power previously lost to the compressor drive and allows raising the efficiency to η = 70 - 80% at the terminals of the generator.

Claims

A gas turbine installation comprising a combustion chamber, a turbine connected to it by a gas duct, a compressor, air-fuel ducts, characterized in that it is equipped with an air distributor connected to the compressor and to the inlet of the turbine nozzle channels through through holes made in the turbine body, or between nozzle blades, or in the body of the blades, with a temperature sensor installed on the gas duct in front of the first stage of the turbine, an air supply regulator connected to it and a regulating body connected to it, installed on air supply line in the combustion chamber.