RU2334886C1

RU2334886C1 - Combined heat-recovery cooled gas turbine power plant

Info

Publication number: RU2334886C1
Application number: RU2007110588/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Борисович Болотин (RU); Николай Борисович Болотин
Original assignee: Николай Борисович Болотин
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2008-09-27

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: combined heat-recovery cooled gas turbine power plant incorporates two stages, a consecutively mounted engine, fan, compressor, combustion chamber, low- and high-pressure turbines linked to the fan and compressor, heat exchanger and a free air turbine. The circular heat exchanger is arranged in the second stage. The heat exchanger gas space communicates with the gas exhauster arranged nearby the engine intake device. The said exhauster houses a heat exchanger-gasifier communicating, on one side, via the fuel line with the liquefied natural gas pump and, on the other side, with the combustion chamber nozzles. The free air turbine is also arranged in the gas turbine second stage. The power engine represents the Stirling engine.

EFFECT: gas turbine higher efficiency and reliability and improved ecological characteristics.

5 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в том числе к авиационным и стационарным двигателям ГТД, работающим на сжиженном природном газе - СПГ.The invention relates to engine building, including aircraft and stationary gas turbine engines running on liquefied natural gas - LNG.

Известна силовая установка по патенту РФ №2189477, которая содержит газотурбинный двигатель - ГТД, газовый тракт, соединяющий этот газотурбинный двигатель со свободной турбиной и нагрузку в виде электрогенератора, вал которого подсоединен к валу свободной турбины через муфту.A known power plant according to the patent of the Russian Federation No. 2189477, which contains a gas turbine engine - gas turbine engine, a gas path connecting this gas turbine engine with a free turbine and a load in the form of an electric generator, the shaft of which is connected to the shaft of the free turbine through a coupling.

Недостатком этой силовой установки является то, что она имеет низкий КПД около 20%, что почти в 2 раза меньше, чем у современных дизельных установок.The disadvantage of this power plant is that it has a low efficiency of about 20%, which is almost 2 times less than that of modern diesel plants.

Известна силовая установка газотурбовоза по патенту РФ №2272916, которая содержит газотурбинный двигатель с турбиной и свободную турбину, за которой установлен регенеративный теплообменник, выход из которого соединен с газотурбинным двигателем, конкретно- с системой охлаждения турбины.A gas turbine locomotive power plant is known according to RF patent No. 2272916, which contains a gas turbine engine with a turbine and a free turbine, behind which a regenerative heat exchanger is installed, the outlet of which is connected to a gas turbine engine, specifically, a turbine cooling system.

Недостатком этого двигателя является низкий КПД силовой установки.The disadvantage of this engine is the low efficiency of the power plant.

Известен газотурбинный двигатель по патенту РФ №2252316 (прототип), который содержит турбокомпрессор, состоящий из компрессора, камеры сгорания и турбины, и не менее двух электрических машин (электрогенератора и электродвигателя, встроенных в турбокомпрессор). Система постоянных магнитов установлена на внутренней поверхности ротора турбокомпрессора, а статор электрической машины установлен на корпусе подшипниковой опоры, т.е. на малом диаметре.A gas turbine engine is known according to the patent of the Russian Federation No. 2252316 (prototype), which contains a turbocompressor consisting of a compressor, a combustion chamber and a turbine, and at least two electric machines (an electric generator and an electric motor built into the turbocompressor). The system of permanent magnets is installed on the inner surface of the rotor of the turbocompressor, and the stator of the electric machine is installed on the housing of the bearing support, i.e. on a small diameter.

Недостатки этого двигателя: очень маленькая мощность электрических машин, связанная с тем, что они размещены на малом диаметре и имеют по одной ступени. Кроме того, возникают проблемы с охлаждение обмоток статора, размещенных внутри двигателя. Эта конструкция применима для использования электрической машины в качестве стартера или в качестве вспомогательного электрогенератора для питания агрегатов газотурбинного двигателя и самолета.The disadvantages of this engine: the very small power of electric machines, due to the fact that they are placed on a small diameter and have one step. In addition, there are problems with cooling the stator windings located inside the motor. This design is applicable for using an electric machine as a starter or as an auxiliary electric generator to power the units of a gas turbine engine and aircraft.

Известен газотурбинный двигатель с регенерацией тепла по патенту РФ №2192551, который содержит компрессор, камеру сгорания, турбины высокого давления, турбину низкого давления, теплообменник и две свободные турбины, газовую и воздушную, установленные на общем валу с нагрузкой.Known gas turbine engine with heat recovery according to the patent of the Russian Federation No. 2192551, which contains a compressor, a combustion chamber, high pressure turbines, a low pressure turbine, a heat exchanger and two free turbines, gas and air, mounted on a common shaft with a load.

Предложенная схема двигателя имеет низкий КПД и надежность. Кроме того, она сложная по конструкции, т.к. имеет четыре неунифицированные турбины: высокого давления, низкого давления, свободную газовую турбину и свободную воздушную турбину. Установка обеих свободных турбин на одном валу приводит к несогласованности их работы в широком диапазоне режимов работы, т.к. если турбины спроектировать на один из режимов работы, расчетный режим, то при отклонении от этого режима турбины будут вращаться с одинаковыми угловыми скоростями, но КПД обеих турбин резко уменьшатся из-за несогласованности газодинамических характеристик работы этих турбин, т.к. расходы газа (продуктов сгорания) и воздуха не согласованы между собой для создания оптимальных углов атаки на рабочих лопатках обеих турбин. В результате общий КПД сдвоенной турбины будет значительно уменьшаться при отклонении режимов работы газовой и воздушной турбин от расчетного режима.The proposed engine design has low efficiency and reliability. In addition, it is complex in design, because It has four unified turbines: high pressure, low pressure, free gas turbine and free air turbine. Installation of both free turbines on one shaft leads to inconsistency of their operation in a wide range of operating modes, because if the turbines are designed for one of the operating modes, the design mode, then when deviating from this mode, the turbines will rotate at the same angular speeds, but the efficiency of both turbines will decrease sharply due to inconsistencies in the gas-dynamic characteristics of these turbines, because the flow rates of gas (combustion products) and air are not consistent with each other to create optimal angles of attack on the working blades of both turbines. As a result, the overall efficiency of a twin turbine will significantly decrease if the operating modes of the gas and air turbines deviate from the design mode.

Задачи создания изобретения: повышение экономичности и надежности двигателя.Objectives of the invention: improving the efficiency and reliability of the engine.

Задачи создания изобретения: увеличение КПД, улучшение экологических свойств и повышение надежности двигателя.Objectives of the invention: increasing efficiency, improving environmental properties and improving engine reliability.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что комбинированная силовая установка с охлаждаемой турбиной и регенерацией тепла, содержащая два контура и установленные последовательно входное устройство двигателя, вентилятор, компрессор, камеру сгорания турбины высокого и низкого давления, соединенные механически с вентилятором и компрессором соответственно, теплообменник и силовой двигатель, соединенный с нагрузкой, отличающаяся тем, что теплообменник выполнен кольцевым и установлен во втором контуре, выход по газовой полости теплообменника осуществлен в выхлопное устройство газов, расположенное около входного устройства двигателя, внутри выхлопного устройства газов установлен теплообменник-газификатор и теплообменник системы охлаждения турбины, при этом теплообменник-газификатор соединен по топливной линии с одной стороны с насосом сжиженного природного газа, а с другой - с форсунками камеры сгорания, силовой двигатель выполнен в виде двигателя Стирлинга. Расширительные цилиндры двигателя Стирлинга установлены в первом контуре газотурбинного двигателя или во втором его контуре. Теплообменник-газификатор соединен с форсунками камеры сгорания через кольцевой коллектор. Теплообменник выполнен многосекционным, газовые секции теплообменника соединены последовательно, при этом каждая последующая секция размещена со смещением к входному устройству двигателя, а выхлопное устройство газов установлено около входного устройства двигателя.The solution to these problems was achieved due to the fact that the combined power plant with a cooled turbine and heat recovery, containing two circuits and sequentially installed engine input device, fan, compressor, combustion chamber of the high and low pressure turbines, mechanically connected to the fan and compressor, respectively, a heat exchanger and a power engine connected to the load, characterized in that the heat exchanger is made circular and installed in the second circuit, the output through the gas cavity t the heat exchanger is implemented in a gas exhaust device located near the engine inlet, a gasifier heat exchanger and a heat exchanger of the turbine cooling system are installed inside the gas exhaust device, while the gasifier heat exchanger is connected via a fuel line on one side to a liquefied natural gas pump and, on the other, to nozzles of the combustion chamber, the power engine is made in the form of a Stirling engine. The expansion cylinders of the Stirling engine are installed in the first circuit of the gas turbine engine or in its second circuit. The gasifier heat exchanger is connected to the nozzles of the combustion chamber through an annular collector. The heat exchanger is multi-sectional, the gas sections of the heat exchanger are connected in series, with each subsequent section being offset to the input device of the engine, and the exhaust gas device is installed near the input device of the engine.

Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями изобретения.The proposed technical solution has novelty, inventive step and industrial applicability, i.e. all the criteria of the invention.

Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг.1...9, где:The invention is illustrated in the drawings of figures 1 ... 9, where:

на фиг.1 приведена схема комбинированной силовой установки,figure 1 shows a diagram of a combined power plant,

на фиг.2 приведена схема силовой двигательной установки с перепуском воздуха из-за вентилятора в двигатель Стирлинга,figure 2 shows a diagram of a power propulsion system with air bypass due to the fan in the Stirling engine,

на фиг.3 приведен разрез по А-А,figure 3 shows a section along aa

на фиг.4 - схема двигателя Стирлинга,figure 4 - diagram of the Stirling engine,

на фиг.5 приведен вид по Б-Б,figure 5 shows a view along BB,

на фиг.6 приведена схема комбинированной силовой установки с расположением расширительных цилиндров во втором контуре,figure 6 shows a diagram of a combined power plant with the location of the expansion cylinders in the second circuit,

на фиг.7 приведен вид И-И,Fig.7 shows a view of II,

на фиг.8 приведен вариант исполнения комбинированной силовой установки с двухтопливной системой,Fig.8 shows an embodiment of a combined power plant with a dual-fuel system,

на фиг.9 приведен вид К-К.figure 9 shows a view of KK.

Предложенное техническое решение (фиг.1) содержит корпус первого контура 1, корпус второго контура 2, установленный концентрично ему с образованием второго контура, полость «В». Последовательно по потоку установлены: входное устройство 3, вентилятор 4, компрессор 5, камера сгорания 6, турбина высокого давления 7 и турбина низкого давления 8. Вентилятор 4 соединен механически валом с турбиной высокого давления 7, а компрессор 5 соединен другим валом с турбиной низкого давления 8. Далее по потоку по второму контуру идет теплообменник 9, двигатель Стирлинга 10 и выхлопное воздушное устройство 11.The proposed technical solution (figure 1) contains a housing of the first circuit 1, the housing of the second circuit 2, mounted concentrically to it with the formation of the second circuit, the cavity "B". The following devices are installed in series: inlet 3, fan 4, compressor 5, combustion chamber 6, high pressure turbine 7 and low pressure turbine 8. Fan 4 is mechanically connected to the high pressure turbine 7, and compressor 5 is connected to the low pressure turbine by another shaft 8. Next, the heat exchanger 9, the Stirling engine 10, and the exhaust air device 11 are flowing along the second circuit.

Двигатель Стирлинга 10 соединен с нагрузкой 12 (компрессор, насос, электрогенератор и т.д.) валом двигателя Стирлинга 13. Теплообменник 9 целесообразно выполнить кольцевым (фиг.2) с заполнением от 70 до 100% от объема полости второго контура «Б». При этом целесообразно теплообменник 9 выполнить многосекционным и соединить секции теплообменника 9 по газовой полости трубопроводами 14, при этом каждая последующая секция должна быть размещена ближе к входному устройству 3, выхлопное устройство продуктов сгорания 15 установить около входного устройства 3. Такая конструкция увеличит площадь теплообмена теплообменника 9, обеспечит эффективную противоточную схему движения теплоносителей (газа и воздуха) и получить максимальный КПД теплообменника 9 и всей установки в целом. В выхлопном устройстве продуктов сгорания 15 установлены теплообменник-газификатор 16 и теплообменник системы охлаждения турбины 17, который соединен с одной стороны трубопроводом отбора 18 с выходом из компрессора 5, а с другой стороны - трубопроводом подачи воздуха 19 с системой охлаждения турбины высокого давления 7.The Stirling engine 10 is connected to the load 12 (compressor, pump, electric generator, etc.) by the shaft of the Stirling engine 13. The heat exchanger 9 is expedient to perform an annular (figure 2) with filling from 70 to 100% of the volume of the cavity of the secondary circuit "B". In this case, it is advisable to make the heat exchanger 9 multisectional and connect the heat exchanger 9 sections through the gas cavity by pipelines 14, with each subsequent section being placed closer to the input device 3, to install the exhaust device of the combustion products 15 near the input device 3. This design will increase the heat exchange area of the heat exchanger 9 , will provide an effective countercurrent flow diagram of the heat carriers (gas and air) and get the maximum efficiency of the heat exchanger 9 and the entire installation. In the exhaust device of the combustion products 15, a heat exchanger-gasifier 16 and a heat exchanger of the turbine cooling system 17 are installed, which is connected on one side by a sampling pipe 18 with the outlet from the compressor 5, and on the other hand, by an air supply pipe 19 with a cooling system of the high pressure turbine 7.

Газотурбинный двигатель содержит топливный бак 20, систему топливоподачи с топливопроводом низкого давления 21, подключенным к входу в топливный насос 22 (например, сжиженного природного газа), который имеет привод 23, топливопровод высокого давления 24, вход которого соединен с выходом из топливного насоса 22, а выход соединен с кольцевым коллектором 25, кольцевой коллектор 25 соединен патрубками, равномерно размещенными по окружности с форсунками 26 камеры сгорания 6.The gas turbine engine comprises a fuel tank 20, a fuel supply system with a low pressure fuel pipe 21 connected to the inlet of the fuel pump 22 (for example, liquefied natural gas), which has a drive 23, a high pressure fuel pipe 24, the input of which is connected to the outlet of the fuel pump 22, and the output is connected to the annular manifold 25, the annular collector 25 is connected by nozzles evenly spaced around the circumference with the nozzles 26 of the combustion chamber 6.

Двигатель Стирлинга 10 содержит рабочие цилиндры 27, размещенные в полости «Г» и расширительные цилиндры 28, размещенные в полости «Д», внутренние полости этих цилиндров «Е» и «Ж» соединены трубопроводами 29 (фиг.1 и 3). Полость «Г» соединена с теплообменником 9 трубопроводом перепуска продуктов сгорания 30. Полости теплообменника 9 и полость «Д» соединяют трубопроводом перепуска воздуха.The Stirling engine 10 contains working cylinders 27 located in the cavity "G" and expansion cylinders 28 located in the cavity "D", the internal cavities of these cylinders "E" and "G" are connected by pipelines 29 (Figs. 1 and 3). The cavity "G" is connected to the heat exchanger 9 by the by-pass pipe of combustion products 30. The cavities of the heat exchanger 9 and the cavity "D" are connected by the air bypass pipe.

К полости «В» подведен трубопровод охлаждения 32, подсоединенный к выходу из регулятора расхода 33. Ко входу регулятора расхода 33 подсоединен трубопровод отбора воздуха 34, другой конец которого подсоединен к полости за вентилятором 4.A cooling pipe 32 is connected to the cavity “B” and connected to the outlet of the flow regulator 33. An air sampling pipe 34 is connected to the input of the flow regulator 33, the other end of which is connected to the cavity behind the fan 4.

На фиг.3 приведена схема двигателя Стирлинга 10, который содержит рабочие цилиндры 27, расширительные цилиндры 28 и соединяющие их внутренние полости «Е» и «Ж», трубопроводы перепуска 29. Каждый рабочий цилиндр 27 имеет оребрение 35, рабочий поршень 36, установленный внутри, шатун 37. Каждый раширительный цилиндр 28 имеет установленный внутри вытеснительный поршень 38 и шатун 39, соединенный с валом двигателя Стирлинга 13. Расширительные цилиндры также могут содержать эффективное оребрение.Figure 3 shows a diagram of the Stirling engine 10, which contains the working cylinders 27, expansion cylinders 28 and the internal cavities “E” and “G” connecting them, bypass pipelines 29. Each working cylinder 27 has a ribbing 35, a working piston 36 mounted inside , connecting rod 37. Each expansion cylinder 28 has an internally displaced piston 38 and a connecting rod 39 connected to the shaft of the Stirling engine 13. The expansion cylinders may also contain effective fins.

Возможна установка в комбинированной силовой установке перед рабочими цилиндрами 27 дополнительной камеры сгорания 40 с форсунками 41 (фиг.8 и 9). К форсункам дополнительной камеры сгорания 41 подведена дополнительная топливная система 42, содержащая дополнительный топливный насос 43. В качестве дополнительного топлива для двигателя Стирлинга может быть использовано другое низкосортное, дешевое топливо.It is possible to install in the combined power plant in front of the working cylinders 27 of an additional combustion chamber 40 with nozzles 41 (Fig. 8 and 9). An additional fuel system 42 is connected to the nozzles of the additional combustion chamber 41, comprising an additional fuel pump 43. Other low-grade, cheap fuel can be used as additional fuel for the Stirling engine.

При работе запускают газотурбинный двигатель при помощи стартера (стартер на фиг.1...9 не показан), подают топливо через форсунки 26 в камеру сгорания 6. Образовавшиеся продукты сгорания срабатывают энергетический потенциал на турбинах 7 и 8, далее достаточно горячие продукты сгорания, имеющие температуру около 500°С проходят через секции теплообменника 9, охлаждаются, отдавая энергию воздушному потоку второго контура, и сбрасываются в выхлопное устройство продуктов сгорания 15, а подогретый воздух второго контура проходит через двигатель Стирлинга 10 и сбрасывается в выхлопное воздушное устройство 11. При работе двигателя Стирлинга 10 рабочее тело перетекает поочередно из полости «Б» в полость «Ж» и обратно, при этом поршни 26 и 28 совершают возвратно-поступательное движение, вращая вал двигателя Стирлинга 13, подсоединенный с одной стороны к вентилятору 4, а с другой - к нагрузке 12. Вентилятор 4 сжимает атмосферный воздух и перемешает достаточно большой его расход по второму контуру, при этом он значительно подогревается. Энергетического потенциала подогретого воздуха второго контура достаточно для выработки при помощи двигателя Стирлинга 10 большой мощности. Если же этой мощности окажется не достаточно, то можно воспользоваться дополнительной топливной системой 42 для увеличения температуры воздуха перед рабочими цилиндрами 26.During operation, a gas turbine engine is started using a starter (the starter is not shown in FIGS. 1 ... 9), fuel is supplied through nozzles 26 to the combustion chamber 6. The resulting combustion products trigger the energy potential on turbines 7 and 8, then rather hot combustion products, having a temperature of about 500 ° C pass through sections of the heat exchanger 9, are cooled, giving energy to the air flow of the second circuit, and are discharged into the exhaust device of the combustion products 15, and the heated air of the second circuit passes through the engine linga 10 and is discharged into the exhaust air device 11. When the Stirling engine 10 is running, the working fluid flows alternately from the cavity “B” into the cavity “G” and vice versa, while the pistons 26 and 28 reciprocate by rotating the shaft of the Stirling engine 13, connected on one side to the fan 4, and on the other to the load 12. The fan 4 compresses the atmospheric air and mixes its sufficiently large flow rate along the second circuit, while it is significantly heated. The energy potential of the heated air of the second circuit is enough to generate high power using the Stirling engine 10. If this power is not enough, then you can use the additional fuel system 42 to increase the air temperature in front of the working cylinders 26.

Одновременно часть сжатого в компрессоре 5 воздуха (примерно от 1 до 5%) отбирается от компрессора 5 и по воздушной линии высокого давления 18 через теплообменник системы охлаждения турбины 17 подается к турбине высокого давления 7.At the same time, part of the air compressed in the compressor 5 (from about 1 to 5%) is taken from the compressor 5 and fed through the high pressure air line 18 through the heat exchanger of the cooling system of the turbine 17 to the high pressure turbine 7.

Весь расход выхлопных газов из полости «Г» перепускается по трубопроводу перепуска продуктов сгорания 30 в теплообменник 9, и пройдя все его секции, сбрасывается в выхлопное устройство газа 15, при этом в теплообменнике-газификаторе 16 газифицирует жидкое топливо (сжиженный природный газ), а в теплообменнике системы охлаждения турбины 17 охлаждают воздух, идущий на охлаждение турбины высокого давления 8.The entire flow rate of exhaust gases from the cavity “G” is bypassed through the pipeline for transferring the products of combustion 30 to the heat exchanger 9, and after passing through all its sections, it is discharged to the exhaust gas device 15, while in the heat exchanger-gasifier 16 gasifies liquid fuel (liquefied natural gas), and in the heat exchanger of the cooling system of the turbine 17 cool the air going to cool the high pressure turbine 8.

В случае применения двухтопливной схемы (фиг.7) дополнительное топливо подают по дополнительной топливной системе 42 дополнительным топливным насосом 43 к форсункам 41 дополнительной камеры сгорания 40. При этом мощность двигателя Стирлинга 10 резко возрастает. Использование в качестве дополнительного топлива низкосортного дешевого топлива позволит уменьшить эксплуатационные расходы.In the case of using a dual-fuel circuit (Fig. 7), additional fuel is supplied through an additional fuel system 42 with an additional fuel pump 43 to the nozzles 41 of the additional combustion chamber 40. In this case, the power of the Stirling engine 10 increases sharply. The use of low-grade cheap fuel as an additional fuel will reduce operating costs.

При работе правильно спроектированного двигателя, а именно, при большой эффективной поверхности теплообменника 9, температура сбрасываемого газа и воздуха практически не отличаются от температуры окружающей среды, а это значит, что может быть достигнут теоретически возможный КПД цикла.When operating a properly designed engine, namely, with a large effective surface of the heat exchanger 9, the temperatures of the discharged gas and air practically do not differ from the ambient temperature, which means that a theoretically possible cycle efficiency can be achieved.

Наличие теплообменника-газификатора 16 дополнительно уменьшает температуру газа на выхлопе. Вследствие подогрева выхлопных газов в теплообменнике системы охлаждения турбины повышается на несколько градусов (из-за относительно небольшого расхода воздуха на охлаждение турбины высокого давления 7), но это не влияет отрицательно на КПД установки. Зато появляется возможность повысить температуру газов на входе в турбину на 300...500°С, что позволит повысить КПД установки дополнительно на 5...7%.The presence of a heat exchanger-gasifier 16 further reduces the temperature of the gas at the exhaust. Due to the heating of the exhaust gases in the heat exchanger of the turbine cooling system, it increases by several degrees (due to the relatively small air flow rate for cooling the high-pressure turbine 7), but this does not negatively affect the efficiency of the installation. But it becomes possible to increase the temperature of the gases at the turbine inlet by 300 ... 500 ° C, which will increase the efficiency of the installation by an additional 5 ... 7%.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Повысить КПД газотурбинного двигателя практически до теоретического за счет:1. To increase the efficiency of a gas turbine engine to almost theoretical due to:

- больших габаритов теплообменника, наличия теплообменника-газификатора и за счет более рациональной компоновки двигателя и отсутствия жесткой кинематической связи между компрессором и турбиной, и свободной воздушной турбиной. Это позволило спроектировать оптимальные компрессор, турбины низкого давления и двигатель Стирлинга, например, на разные рабочие обороты (без редуктора и длинного вала, проходящего внутри камеры сгорания, т.е. в зоне чрезвычайно высоких температур) и оптимально согласовать их совместную работу,- large dimensions of the heat exchanger, the presence of a heat exchanger-gasifier and due to a more rational layout of the engine and the absence of a rigid kinematic connection between the compressor and the turbine, and a free air turbine. This allowed us to design the optimal compressor, low-pressure turbines and Stirling engine, for example, at different operating speeds (without a gearbox and a long shaft passing inside the combustion chamber, i.e., in an extremely high temperature zone) and optimally coordinate their joint work,

- за счет увеличения температуры газа перед турбиной, что достигнуто применением ее эффективного охлаждения;- due to an increase in gas temperature in front of the turbine, which is achieved by the use of its effective cooling;

2. Уменьшить эмиссию в атмосферу вредных веществ за счет того, что двигатели Стирлинга имеют очень хорошие характеристики.2. To reduce the emission of harmful substances into the atmosphere due to the fact that Stirling engines have very good characteristics.

3. Улучшить надежность силовой установки за счет:3. Improve the reliability of the power plant due to:

- отказа от свободной турбины,- rejection of a free turbine,

- размещения нагрузки вне двигателя, в зоне низких температур.- placing the load outside the engine, in the zone of low temperatures.

4. Обеспечить запуск газотурбинного двигателя и питание электроэнергией очень энергоемких потребителей за счет практически неограниченной мощности нагрузки. Размещение теплообменника на большом диаметре позволит спроектировать одноступенчатую турбину большой мощности и уменьшить гидравлические потери на газоводах и воздуховодах, которые имеют место у прототипа.4. To ensure the start of the gas turbine engine and power supply to very energy-intensive consumers due to the almost unlimited load power. Placing the heat exchanger on a large diameter will allow designing a single-stage turbine of high power and reducing hydraulic losses on gas and air ducts that occur with the prototype.

5. Уменьшить вес и габариты силовой установки за счет:5. To reduce the weight and dimensions of the power plant due to:

- создания оптимальных турбин, вентилятора, компрессора и двигателя Стерлинга,- creation of optimal turbines, fan, compressor and Stirling engine,

- размещения теплообменника во втором контуре двигателя, в котором давление, температуры и скорости потока относительно низкие, следовательно, меньше силовые нагрузки.- placement of the heat exchanger in the second circuit of the engine, in which the pressure, temperature and flow rate are relatively low, therefore, less power loads.

6. Реально обеспечить модульность конструкции двигателя за счет того, что каждый его основной узел может быть спроектирован независимо от характеристик сопрягаемого узла.6. It is realistic to ensure the modularity of the engine design due to the fact that each of its main components can be designed independently of the characteristics of the mating assembly.

7. В случае применения двухтопливной схемы для силовой установки можно использовать для двигателя Стирлинга дешевое низкосортное топливо, тем самым уменьшить эксплуатационные расходы.7. In the case of using a dual-fuel circuit for a power plant, cheap low-grade fuel can be used for the Stirling engine, thereby reducing operating costs.

Claims

1. Combined power plant with a cooled turbine and heat recovery, containing two circuits and sequentially installed engine input device, fan, compressor, combustion chamber, high and low pressure turbines mechanically connected to the fan and compressor, respectively, a heat exchanger and a power engine connected with a load, characterized in that the heat exchanger is made circular and installed in the second circuit, the output through the gas cavity of the heat exchanger is carried out in the exhaust device combustion products, located near the inlet of the engine, inside the exhaust device of the combustion products a heat exchanger-gasifier and a heat exchanger of the turbine cooling system are installed, while the heat exchanger-gasifier is connected via a fuel line on the one hand to the liquefied natural gas pump and, on the other, to the nozzles of the combustion chamber , the power engine is made in the form of a Stirling engine.

2. The combined power plant according to claim 1, characterized in that the expansion cylinders of the Stirling engine are installed in the first circuit of the gas turbine engine.

3. The combined power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the expansion cylinders of the Stirling engine are installed in the second circuit of the gas turbine engine.

4. The combined power plant with a cooled turbine and heat recovery according to claim 1 or 2, characterized in that the heat exchanger-gasifier is connected to the nozzles of the combustion chamber through an annular collector.

5. A combined power plant with a cooled turbine and heat recovery according to claim 1 or 2, characterized in that the heat exchanger is multi-sectional, the gas sections of the heat exchanger are connected in series, with each subsequent section being offset to the engine input device, and the gas exhaust device is installed near the input device of the engine.