RU2210679C2

RU2210679C2 - Air heating system for sets with gas turbine engine

Info

Publication number: RU2210679C2
Application number: RU99105949A
Authority: RU
Inventors: Б.М. Карандашов; А.А. Калегин
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2003-08-20

Abstract

FIELD: gas transfer sets and gas turbine power generating stations. SUBSTANCE: proposed air heating system is designed for gas transfer sets and gas turbine power generating stations provided with anti-icing system in air cleaning device. Air heating system includes exhaust pipe of gas turbine engine and gas-to-air heat exchanger with manifold arranged in engine exhaust pipe. Manifold is made in form of widening section of exhaust pipe. Air ducts of heat exchanger are passed in zone of exhaust pipe widening section. EFFECT: reduced hydraulic resistance of exhaust duct of gas turbine engine and increased efficiency of gas turbine engine. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и газотурбинных электростанций (ГТЭС), имеющих противообледенительную систему в воздухоочистительном устройстве. The invention relates to mechanical engineering and can be used to create gas pumping units (GPA) and gas turbine power plants (GTES) having an anti-icing system in an air-cleaning device.

Условия размещения и эксплуатации ГПА (ГТЭС), особенно в труднодоступных районах страны, предъявляют к ним ряд жестких требований: блочно-комплектное исполнение, высокий КПД, минимальные габариты, транспортабельность блоков, возможность утилизации тепла и др. Предлагаемое изобретение направлено на усовершенствование одной из систем ГПА (ГТЭС) - системы подогрева воздуха, поступающего в газотурбинный двигатель (ГТД). The conditions for the placement and operation of gas compressor units (gas turbine power plants), especially in hard-to-reach areas of the country, impose a number of strict requirements on them: block-complete design, high efficiency, minimum dimensions, transportability of blocks, the possibility of heat recovery, etc. The invention is aimed at improving one of the systems GPA (GTES) - systems for heating the air entering the gas turbine engine (GTE).

Из книги А. И. Апанасенко, Н.К. Кривщич, Н.Д. Федоренко. Монтаж, испытания и эксплуатация газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении. Л.: Недра, 1991, стр.97 известна система подогрева воздуха. From the book of A.I. Apanasenko, N.K. Krivshich, N.D. Fedorenko. Installation, testing and operation of gas pumping units in a modular container design. L .: Nedra, 1991, p. 97 known system of heating the air.

Система включает вентиляционную магистраль, подведенную к отсеку ГТД, воздуховоды, проложенные от отсека ГТД к входу системы воздухоочистки, выпускной патрубок в отсеке, заслонки, установленные на входных отверстиях выпускного патрубка и воздуховодов. The system includes a ventilation line connected to the gas turbine engine compartment, air ducts laid from the gas turbine engine compartment to the inlet of the air cleaning system, an outlet pipe in the compartment, shutters installed on the inlet openings of the exhaust pipe and air ducts.

Известна система подогрева воздуха в газотурбинном двигателе, основанная на том, что в выхлопной трубе его размещены коллекторы газовоздушного теплообменника, который установлен в тракте воздуха, что позволяет осуществить подогрев воздуха за счет теплоты выхлопных газов (см. Патент РФ 2069779, F 02 С 7/08, 1996) - прототип. A known system for heating air in a gas turbine engine, based on the fact that in the exhaust pipe there are manifolds of a gas-air heat exchanger, which is installed in the air duct, which allows heating the air due to the heat of the exhaust gases (see RF Patent 2069779, F 02 C 7 / 08, 1996) - a prototype.

Недостатком прототипа является то, что коллекторы, выполненные в оребренном кожухе, находятся в тракте выхлопа газотурбинной установки, увеличивая тем самым его гидравлическое сопротивление, снижая тем самым общий КПД газотурбинной установки. The disadvantage of the prototype is that the collectors made in the ribbed casing are located in the exhaust path of the gas turbine installation, thereby increasing its hydraulic resistance, thereby reducing the overall efficiency of the gas turbine installation.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанного недостатка. An object of the present invention is to remedy this drawback.

Технический результат достигается тем, что в системе подогрева воздуха, включающей выхлопную трубу от газотурбинного двигателя и газовоздушный теплообменник с коллектором, размещенным в выхлопной трубе этого двигателя, коллектор выполнен в виде расширяющегося участка выхлопной трубы, а воздуховоды теплообменника пропущены в зонах расширения выхлопной трубы. The technical result is achieved by the fact that in the air heating system, including an exhaust pipe from a gas turbine engine and a gas-air heat exchanger with a collector located in the exhaust pipe of this engine, the collector is made in the form of an expanding section of the exhaust pipe, and the air ducts of the heat exchanger are passed in the exhaust pipe expansion zones.

На фиг.1, 2 изображена схема воздушной магистрали с заявляемой системой подогрева воздуха в агрегатах с газотурбинным двигателем. Figure 1, 2 shows a diagram of the air line with the inventive system of heating the air in units with a gas turbine engine.

На схеме показаны:
- вентиляционная магистраль 1,
- отсек ГТД 2,
- выпускной патрубок в отсеке 3,
- воздуховод 4, проложенный от отсека ГТД к входу в систему воздухоочистки,
- выхлопная труба ГТД 5,
- коллектор теплообменника 6,
- патрубок 7, подводящий подогретый воздух к ГТД от системы воздухоочистки,
- заслонки 8 и 9, регулирующие подвод и отвод воздуха к системе воздухоочистки,
- патрубок 10, отводящий выхлопной газ от ГТД к выхлопной трубе,
- система воздухоочистки 11,
- газовоздушный теплообменник 12,
- зона расширяющегося участка выхлопной трубы 13.The diagram shows:
- ventilation line 1,
- GTE compartment 2,
- exhaust pipe in compartment 3,
- duct 4, laid from the GTE compartment to the entrance to the air purification system,
- exhaust pipe GTE 5,
- collector heat exchanger 6,
- pipe 7 supplying heated air to the turbine engine from the air purification system,
- flaps 8 and 9, regulating the supply and exhaust of air to the air cleaning system,
- pipe 10, exhaust gas from the gas turbine engine to the exhaust pipe,
- air cleaning system 11,
- gas-air heat exchanger 12,
- the zone of the expanding section of the exhaust pipe 13.

Система подогрева воздуха работает следующим образом. The air heating system operates as follows.

Через вентиляционную магистраль 1 холодный (атмосферный) воздух засасывается в отсек ГТД 2 и охлаждает его. Подогретый воздух из отсека ГТД поступает в воздуховоды (при открытой заслонке 8) и по ним поступает в коллектор 6 теплообменника А, где отбирает теплоту у выхлопных газов ГТД. Проходя участок газоводов, размещенный в теплообменнике в зоне расширяющегося участка выхлопной трубы 13 воздух нагревается до необходимой температуры. Далее горячий воздух направляется по воздуховодам к системе воздухоочистки. Through the ventilation line 1, cold (atmospheric) air is sucked into the turbine engine compartment 2 and cools it. Heated air from the gas turbine engine compartment enters the air ducts (with open damper 8) and through it enters the collector 6 of heat exchanger A, where it removes heat from the gas turbine engine exhaust gases. Passing the gas duct section located in the heat exchanger in the area of the expanding section of the exhaust pipe 13, the air is heated to the required temperature. Next, hot air is directed through the air ducts to the air purification system.

При необходимости отключения подогрева заслонка 8 закрывается, а заслонка 9 открывается, при задействовании подогрева воздуха заслонки открываются и закрываются в обратном порядке. If it is necessary to turn off the heating, the shutter 8 closes, and the shutter 9 opens; when the heating of the air is activated, the shutters open and close in the reverse order.

Использование предложенного технического решения позволяет существенно уменьшить гидравлическое сопротивление тракта выхлопа ГТД, тем самым оптимизировать режим работы ГТД и, соответственно, увеличить КПД ГТД и всего ГПА (ГТЭС) в целом. Using the proposed technical solution can significantly reduce the hydraulic resistance of the gas turbine exhaust path, thereby optimizing the operation of the gas turbine engine and, accordingly, increasing the efficiency of the gas turbine engine and the entire gas turbine engine (gas turbine power plant) as a whole.

Claims

An air heating system including an exhaust pipe from a gas turbine engine and a gas-air heat exchanger with a collector located in the exhaust pipe of this engine, characterized in that the collector is made in the form of an expanding section of the exhaust pipe, and air ducts of the heat exchanger are passed in the area of the expanding section of the exhaust pipe.