RU2342601C1 - Gas turbine plant with regenerative cycle and catalyst combustion chamber - Google Patents

Gas turbine plant with regenerative cycle and catalyst combustion chamber Download PDF

Info

Publication number
RU2342601C1
RU2342601C1 RU2007121889/06A RU2007121889A RU2342601C1 RU 2342601 C1 RU2342601 C1 RU 2342601C1 RU 2007121889/06 A RU2007121889/06 A RU 2007121889/06A RU 2007121889 A RU2007121889 A RU 2007121889A RU 2342601 C1 RU2342601 C1 RU 2342601C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion chamber
gas turbine
turbine
gas
regenerator
Prior art date
Application number
RU2007121889/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Викторович Перец (RU)
Владимир Викторович Перец
Владимир Миронович Захаров (RU)
Владимир Миронович Захаров
Олег Николаевич Фаворский (RU)
Олег Николаевич Фаворский
Борис Исаевич Брайнин (RU)
Борис Исаевич Брайнин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
Priority to RU2007121889/06A priority Critical patent/RU2342601C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2342601C1 publication Critical patent/RU2342601C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: motors and pumps.
SUBSTANCE: gas turbine plant of regenerative cycle and catalyst combustion chamber consists of compressor, turbine, heat-exchanger-regenerator, catalyst combustion chamber, auxiliary combustion chamber, connecting gas and air conduit, fuel system, automatic gas turbine control system and load, for example electric generator. Gas and air conduit between heat-exchanger-regenerator and turbine is split into two channels for air flowing. Catalyst channel is installed in one of the channels, and auxiliary combustion chamber is installed on the other channel. Control element is installed in the splitting point of the conduit and in front of the catalyst combustion chamber and auxiliary combustion chamber inlets in order to control air flow distribution between them. Control element operation is controlled by automatic gas turbine control system. The mixer is installed at combustion chamber outlet and in point of conduit channels splitting. The mixer ensures even distribution of flow temperature before the turbine.
EFFECT: improvement of fuel economical efficiency, widening functional possibilities of gas turbine plant, fast transfer to operating mode and preserving plant serviceability when the heat-exchanger-regenerator fails and improvement of plant operation reliability.
2 dwg

Description

Изобретение относится к газотурбинным установкам и может быть использовано в отраслях народного хозяйства, преимущественно для использования на экологически чистых энергетических и газоперекачивающих предприятиях.The invention relates to gas turbine plants and can be used in sectors of the economy, mainly for use in environmentally friendly energy and gas-pumping enterprises.

Разработка современных газотурбинных установок (ГТУ) регенеративного цикла, обеспечивающих, как известно, максимальный уровень топливной экономичности, наталкивается на значительные трудности в организации процесса горения в этих установках. Эти трудности вызваны ограничениями на выброс (эмиссию) загрязняющих атмосферу веществ и, прежде всего, наиболее токсичных из нормируемых компонентов продуктов сгорания - оксидов азота. Реализация приемлемых выбросов оксидов азота для традиционных (диффузионных) камер сгорания в ГТУ регенеративного цикла полностью исключена из-за чрезвычайно высокой температуры в зоне химических реакций, реализуемой в этом цикле, а для более современных, например, гомогенных камер сгорания представляет собой чрезвычайно сложную проблему. Эта проблема становится особенно острой, когда необходимо снизить эти выбросы ниже современных нормативных уровней, например, для мини-ГТУ децентрализованного или резервного энергоснабжения, расположенных, как правило, в непосредственной близости от потребителя энергии (жилых домов, больниц и других объектов социальной инфраструктуры).The development of modern gas turbine units (GTU) of the regenerative cycle, which, as is known, provides the maximum level of fuel economy, encounters significant difficulties in organizing the combustion process in these units. These difficulties are caused by restrictions on the emission (emission) of air polluting substances and, above all, the most toxic of the standardized components of the combustion products - nitrogen oxides. The implementation of acceptable emissions of nitrogen oxides for traditional (diffusion) combustion chambers in a gas turbine of the regenerative cycle is completely ruled out due to the extremely high temperature in the chemical reaction zone realized in this cycle, and for more modern, for example, homogeneous combustion chambers, it is an extremely difficult problem. This problem becomes especially acute when it is necessary to reduce these emissions below current regulatory levels, for example, for mini-gas turbines with a decentralized or standby power supply, located, as a rule, in the immediate vicinity of the energy consumer (residential buildings, hospitals and other social infrastructure facilities).

В этих условиях единственным средством решения проблемы является переход к каталитическим камерам сгорания, обладающих уникальными экологическими характеристиками, в частности, в отношении выбросов оксидов азота. Однако эффективное сжигание топлива в этих камерах возможно лишь при достаточно высокой начальной температуре (700-800 К) топливовоздушной смеси, поступающей в катализатор. При таких условиях, прежде всего, возникает проблема обеспечения запуска газотурбинной установки с каталитической камерой сгорания, в том числе при пониженных температурах воздуха на входе в установку, т.е. в условиях, в которых эффективное каталитическое окисление топлива заведомо исключено, и приходится использовать традиционные способы сжигания топлива. С другой стороны, практическое применение каталитических камер сгорания осложняется тем, что для любого катализатора, в частности, с учетом его термостойкости, для каждого значения начальной температуры, существует определенный диапазон составов топливовоздушной смеси, в котором реализуется эффективное выгорание этой смеси на катализаторе.Under these conditions, the only way to solve the problem is to switch to catalytic combustion chambers with unique environmental characteristics, in particular with respect to nitrogen oxide emissions. However, efficient combustion of fuel in these chambers is possible only at a sufficiently high initial temperature (700-800 K) of the air-fuel mixture entering the catalyst. Under such conditions, first of all, the problem arises of ensuring the launch of a gas turbine installation with a catalytic combustion chamber, including at low air temperatures at the inlet of the installation, i.e. under conditions in which effective catalytic oxidation of fuel is obviously excluded, and traditional methods of burning fuel have to be used. On the other hand, the practical application of catalytic combustion chambers is complicated by the fact that for any catalyst, in particular, taking into account its heat resistance, for each value of the initial temperature, there is a certain range of air-fuel mixture compositions in which this mixture is efficiently burned out on the catalyst.

Если первое из указанных ограничений сравнительно просто удовлетворяется для стационарных режимов ГТУ регенеративного цикла за счет повышенной температуры воздуха на входе в камеру, то реализация условий, благоприятных для работы катализатора в отношении состава топливовоздушной смеси (уровня конечной температуры каталитического процесса), для тех же стационарных режимов требует принятия специальных мер.If the first of the indicated restrictions is relatively easily satisfied for stationary modes of the gas turbine engine of the regenerative cycle due to the increased air temperature at the inlet to the chamber, then the implementation of conditions favorable for the operation of the catalyst in relation to the composition of the air-fuel mixture (level of the final temperature of the catalytic process) for the same stationary modes requires special measures.

Решению этих проблем применения каталитического окисления топлива в ГТУ посвящено большое число патентов, опубликованных в последние годы.A large number of patents published in recent years are devoted to solving these problems of the use of catalytic oxidation of fuel in gas turbines.

В качестве аналога заявляемого технического решения принят патент США №6,796,129 от 07.02.2002 г.As an analogue of the claimed technical solution, US patent No. 6,796,129 of 02/07/2002 was adopted.

В данном патенте для решения проблем запуска ГТУ с каталитической камерой сгорания и обеспечения эффективной работы камеры в широком диапазоне режимов предлагается:In this patent, to solve the problems of starting a gas turbine with a catalytic combustion chamber and ensure efficient operation of the chamber in a wide range of modes, it is proposed:

а) использовать для обеспечения запуска и переходных режимов работы ГТУ вспомогательную камеру сгорания обычного типа, расположенную перед собственно каталитической камерой сгорания (последовательное расположение камер);a) use an auxiliary combustion chamber of a conventional type located in front of the catalytic combustion chamber itself (sequential arrangement of the chambers) to ensure the start-up and transient modes of operation of the gas turbine unit;

б) снабдить указанную последовательность камер сгорания дополнительным регулируемым перепуском воздуха из канала подвода воздуха в эти камеры в тракт газотурбинной установки непосредственно перед входом газа в турбину, что позволяет, в частности, поддерживать на различных режимах работы газотурбинной установки оптимальный состав топливовоздушной смеси в каталитическом реакторе.b) to provide the indicated sequence of combustion chambers with an additional controlled bypass of air from the air supply channel into these chambers to the gas turbine unit path immediately before the gas inlet to the turbine, which allows, in particular, to maintain the optimal composition of the air-fuel mixture in the catalytic reactor at various operating modes of the gas turbine unit.

Недостатком схемы, заявленной в рассматриваемом патенте и предполагающей последовательное расположение обычной камеры сгорания и каталитической камеры, является то, что гидравлические сопротивления этих камер сгорания суммируются даже на режимах, на которых одна из них не используется для сжигания топлива. Тем самым увеличение гидравлического сопротивления вызывает снижение эффективного КПД установки и ухудшение ее экономичности, что является принципиальным недостатком данного технического решения. Последовательное расположение камер является единственно возможным решением для ГТУ простой схемы (без регенератора).The disadvantage of the circuit claimed in the patent in question and assuming a sequential arrangement of a conventional combustion chamber and a catalytic chamber is that the hydraulic resistances of these combustion chambers are summed up even in modes in which one of them is not used for burning fuel. Thus, an increase in hydraulic resistance causes a decrease in the effective efficiency of the installation and a deterioration in its efficiency, which is a fundamental drawback of this technical solution. A sequential arrangement of chambers is the only possible solution for a gas turbine unit of a simple circuit (without a regenerator).

Новые возможности для решения проблем, связанных с применением каталитического окисления топлива, открываются при реализации этого процесса в газотурбинных установках (ГТУ) регенеративного цикла.New opportunities for solving the problems associated with the use of catalytic oxidation of fuel are opened during the implementation of this process in gas turbine units (GTU) of the regenerative cycle.

В патенте США №6,960,840 от 13.10.2003 г., принятом за прототип, предложена схема регенеративной газотурбинной установки с каталитической камерой сгорания. Схемой предусмотрено размещение за газовой турбиной вспомогательной камеры сгорания, обеспечивающей запуск газотурбинной установки и предварительный разогрев основной каталитической камеры и теплообменника-регенератора. В качестве вспомогательной камеры сгорания предлагается использовать камеру обычного типа или каталитическую камеру (или различные комбинации камер этих двух типов). Запуск установки и ее перевод на режим работы, обеспечивающий эффективное каталитическое окисление топлива, за счет реализации необходимой для этого повышенной температуры воздуха за теплообменником-регенератором и разогрева до этой температуры катализатора, осуществляется при помощи подвода тепла, выделяющегося во вспомогательной камере сгорания, к потоку воздуха за компрессором, осуществляемому в теплообменнике-регенераторе.In US patent No. 6,960,840 of October 13, 2003, adopted as a prototype, a scheme of a regenerative gas turbine installation with a catalytic combustion chamber is proposed. The scheme provides for the placement of an auxiliary combustion chamber behind the gas turbine, which ensures the start of the gas turbine installation and the preliminary heating of the main catalytic chamber and the heat exchanger-regenerator. It is proposed to use a conventional type chamber or a catalytic chamber (or various combinations of these two chamber types) as an auxiliary combustion chamber. The start-up of the installation and its transfer to an operating mode that ensures efficient catalytic oxidation of the fuel, due to the implementation of the increased air temperature necessary for this, behind the heat exchanger-regenerator and heating the catalyst to this temperature, is carried out by supplying the heat released in the auxiliary combustion chamber to the air stream after the compressor, carried out in a heat exchanger-regenerator.

Основным недостатком данного технического решения является то, что при его реализации вследствие увеличения гидравлического сопротивления части тракта ГТУ за турбиной ухудшится топливная экономичность установки.The main disadvantage of this technical solution is that when it is implemented, due to an increase in the hydraulic resistance of a part of the gas turbine engine path behind the turbine, the fuel efficiency of the installation will deteriorate.

Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности газотурбинных установок (ГТУ) регенеративного цикла с каталитическими камерами сгорания, расширение функциональных возможностей этих установок и повышение надежности работы ГТУ различного назначения.The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of gas turbine plants (GTU) of the regenerative cycle with catalytic combustion chambers, expand the functionality of these plants and increase the reliability of GTU for various purposes.

Результаты достигаются в заявляемом техническом решении размещением собственно каталитической камеры и вспомогательной камеры сгорания обычного типа в каналах разветвленного тракта газотурбинной установки и использованием регулирующего органа, распределяющего поток воздуха между этими каналами, и смесителя, размещенного в месте соединения разветвленных каналов для выравнивания распределения температуры в потоке перед турбиной.The results are achieved in the claimed technical solution by placing the actual catalytic chamber and the auxiliary combustion chamber of the usual type in the channels of the branched path of the gas turbine installation and using a regulatory body that distributes the air flow between these channels, and a mixer located at the junction of the branched channels to equalize the temperature distribution in the stream before a turbine.

Технический результат достигается в газотурбинной установке регенеративного цикла с каталитической камерой сгорания, содержащей компрессор, турбину, теплообменник-регенератор, каталитическую камеру сгорания, вспомогательную камеру сгорания, соединяющий их газовоздушный тракт, топливную систему и систему автоматического регулирования газотурбинной установки, нагрузку, например электрогенератор, причем согласно изобретению канал газовоздушного тракта между теплообменником-регенератором и турбиной разветвляют на два канала для потока воздуха, в одном из которых размещают каталитическую камеру сгорания, а в другом - вспомогательную камеру сгорания, при этом в месте разветвления канала тракта, перед входами каталитической камеры сгорания и вспомогательной камеры сгорания, установлен регулирующий орган для распределения потока воздуха между ними, управляемый системой автоматического регулирования газотурбинной установки, а на выходе из камер сгорания, в месте соединения разветвленных каналов тракта, установлен смеситель, обеспечивающий выравнивание распределения температуры в потоке перед турбиной.The technical result is achieved in a gas turbine installation of a regenerative cycle with a catalytic combustion chamber containing a compressor, a turbine, a heat exchanger-regenerator, a catalytic combustion chamber, an auxiliary combustion chamber connecting their gas-air path, a fuel system and an automatic control system for a gas turbine installation, a load, for example, an electric generator, according to the invention, the channel of the gas-air path between the heat exchanger-regenerator and the turbine is branched into two channels for air flow, in one of which a catalytic combustion chamber is placed, and in the other, an auxiliary combustion chamber, while in the place of branching of the duct channel, in front of the inlet of the catalytic combustion chamber and auxiliary combustion chamber, there is a regulating body for distributing the air flow between them, controlled by the system automatic regulation of the gas turbine installation, and at the outlet of the combustion chambers, at the junction of the branched channels of the tract, a mixer is installed that ensures alignment of the distribution tions in the flow temperature at the turbine inlet.

Повышение эффективности ГТУ - улучшение топливной экономичности, достигается за счет снижения по отношению к известным техническим решениям гидравлических потерь в тракте газотурбинной установки, обеспеченного разделением потока воздуха перед турбиной каталитической камеры сгорания и вспомогательной камеры сгорания.Improving the efficiency of gas turbines - improving fuel efficiency, is achieved by reducing, in relation to known technical solutions, hydraulic losses in the path of a gas turbine installation, provided by separation of the air flow in front of the turbine of the catalytic combustion chamber and the auxiliary combustion chamber.

Такое расположение этих двух камер сгорания позволяет также при работе каждой из них использовать канал неработающей камеры для перепуска с помощью указанного регулирующего органа части воздуха с целью обеспечить оптимальные условия функционирования работающей камеры сгорания.This arrangement of these two combustion chambers also allows each of them to use the channel of the inoperative chamber for bypassing, with the help of the specified regulatory body, part of the air in order to ensure optimal operating conditions of the working combustion chamber.

Последнее обстоятельство расширяет функциональные возможности газотурбинной установки, увеличивая область режимов ее работы с заданными экологическими характеристиками, прежде всего в отношении выброса загрязняющих атмосферу продуктов неполного горения (СО и углеводородов).The latter circumstance expands the functionality of a gas turbine unit, increasing the range of its operating modes with specified environmental characteristics, primarily in relation to the emission of incomplete combustion products (СО and hydrocarbons) polluting the atmosphere.

Расширению функциональных возможностей и повышению надежности работы ГТУ способствует также предусмотренный заявляемым техническим решением ускоренный выход на заданную мощность при запуске установки с использованием вспомогательной камеры сгорания и отложенном прогреве катализатора. При неблагоприятных условиях для функционирования катализатора (большое запыление воздуха, наличие в воздухе веществ, «отравляющих» катализатор) предложенная схема ГТУ гарантирует надежную реализацию функциональных возможностей газотурбинной установки при сжигании топлива в камере сгорания обычного типа без потерь в топливной экономичности, но с ухудшением экологических характеристик процесса.Expanding the functionality and increasing the reliability of the gas turbine is also facilitated by the claimed technical solution accelerated output at a given power when starting the unit using an auxiliary combustion chamber and delayed heating of the catalyst. Under unfavorable conditions for the functioning of the catalyst (large dusting of air, the presence of substances that poison the catalyst), the proposed gas turbine circuit ensures reliable implementation of the functionality of a gas turbine unit when burning fuel in a conventional combustion chamber without loss in fuel economy, but with environmental degradation process.

На фиг.1 показана схема газотурбинной установки регенеративного цикла с каталитической камерой сгорания, оснащенной расположенными в разветвленных каналах газовоздушного тракта каталитической камерой сгорания и вспомогательной камерой сгорания обычного типа, регулирующим органом, распределяющим поток воздуха между этими камерами, и смесителем для обеспечения выравнивания температуры в потоке.Figure 1 shows a diagram of a gas turbine plant of a regenerative cycle with a catalytic combustion chamber equipped with a catalytic combustion chamber located in the branched channels of the gas-air duct and an auxiliary combustion chamber of a conventional type, a regulating body distributing the air flow between these chambers, and a mixer to ensure equalization of temperature in the flow .

На фиг.2 схематично показан узел камер сгорания, включающий размещенные в разветвленных каналах каталитическую камеру сгорания и вспомогательную камеру сгорания, узел снабжен регулирующим органом, распределяющим поток воздуха между этими камерами, и смесителем для обеспечения выравнивания температуры в потоке.Figure 2 schematically shows the site of the combustion chambers, including located in the branched channels of the catalytic combustion chamber and the auxiliary combustion chamber, the site is equipped with a regulatory body that distributes the air flow between these chambers, and a mixer to ensure equalization of temperature in the stream.

Газотурбинная установка регенеративного цикла с каталитической камерой сгорания, схематично представленная на фиг.1, содержит компрессор (1), турбину (2), теплообменник-регенератор (3), узел (4) камер сгорания, включающий вспомогательную камеру (9) сгорания, каталитическую камеру (10) сгорания, регулирующий орган (12), смеситель (13), нагрузку (5), например электрогенератор, газовоздушный тракт (6).The gas turbine installation of the regenerative cycle with a catalytic combustion chamber, shown schematically in FIG. 1, contains a compressor (1), a turbine (2), a heat exchanger-regenerator (3), a unit (4) of combustion chambers, including an auxiliary chamber (9) of combustion, a catalytic a combustion chamber (10), a regulating body (12), a mixer (13), a load (5), for example, an electric generator, a gas-air duct (6).

Узел (4) камер сгорания газотурбинной установки, схематично представленный на фиг.2, содержит каналы (7) и (8), являющиеся разветвлениями тракта (6), между теплообменником-регенератором (3) и турбиной (2), в одном из каналов установлена вспомогательная камера (9) сгорания обычного типа, а в другом - каталитическая камера (10) сгорания, имеющая смеситель (11), обеспечивающий формирование топливовоздушной смеси, регулирующий орган (12), распределяющий поток воздуха между камерами сгорания (9 и 10), а на выходе из камер сгорания (9 и 10), в месте соединения разветвленных каналов (7 и 8), установлен смеситель (13), обеспечивающий выравнивание распределения температуры газа в потоке перед турбиной (2).The node (4) of the combustion chambers of the gas turbine installation, schematically shown in figure 2, contains channels (7) and (8), which are branches of the path (6), between the heat exchanger-regenerator (3) and the turbine (2), in one of the channels an auxiliary combustion chamber (9) of a conventional type is installed, and in another, a catalytic combustion chamber (10) having a mixer (11), which provides formation of a fuel-air mixture, a regulating body (12), distributing the air flow between the combustion chambers (9 and 10), and at the exit from the combustion chambers (9 and 10), at the junction of the channels (7 and 8), a mixer (13) is installed, which ensures equalization of the distribution of gas temperature in the stream in front of the turbine (2).

Газотурбинная установка регенеративного цикла с каталитической камерой сгорания работает следующим образом.Gas turbine plant regenerative cycle with a catalytic combustion chamber operates as follows.

Запуск газотурбинной установки осуществляется от стартера (не показан), с помощью которого ротор ГТУ выводится на заданную частоту вращения. После этого начинается подача и воспламенение топлива во вспомогательной камере (9) сгорания (см. фиг 1). Одновременно с нарастанием температуры газа перед турбиной (2), вызванным тепловыделением в этой камере, растет частота вращения ротора, расход и давление воздуха, поступающего в блок (4) камер сгорания. При этом системой автоматического регулирования ГТУ (не показана) наряду с дозированием расхода топлива осуществляется управление регулирующим органом (12), обеспечивающим оптимальный по расходу воздуха режим работы вспомогательной камеры (9) сгорания. По мере развития этого процесса увеличивается температура газа на выходе из турбины (2), происходит прогрев теплообменника-регенератора (3) и растет подогрев воздуха, поступающего в блок (4) камер сгорания. Этот процесс продолжается до достижения установкой заданной мощности. Одновременно за счет перепуска части воздуха, поступающего из теплообменника-регенератора (3), производится разогрев катализатора. При достижении уровня температуры катализатора, достаточного для осуществления эффективного каталитического окисления топлива, постепенно прекращается подача топлива во вспомогательную камеру (9) сгорания и одновременно начинается подача топлива в смеситель (13) (см. фиг.2) каталитической камеры (10) сгорания. При этом регулирующий орган (12) (см. фиг.2) переводится в положение, которое обеспечивает оптимальный состав топливовоздушной смеси, поступающей на катализатор в каталитическую камеру (10) сгорания. Дальнейшее увеличение мощности установки происходит при осуществлении тепловыделения в процессе каталитического окисления топлива и реализации уникальных экологических характеристик, свойственных этому процессу. Еще раз подчеркнем, что использование регулирующего органа (12) позволяет поддерживать оптимальный состав топливовоздушной смеси в каталитическом процессе. Избыточный для этого процесса воздух перебрасывается через неработающую вспомогательную камеру (9) в смеситель (13) (см. фиг.2), где смешивается с потоком продуктов сгорания, поступающим из каталитической камеры (10).The start of the gas turbine installation is carried out from a starter (not shown), with the help of which the GTU rotor is displayed at a given speed. After this, the supply and ignition of the fuel in the auxiliary combustion chamber (9) begins (see FIG. 1). Simultaneously with the increase in gas temperature in front of the turbine (2), caused by heat generation in this chamber, the rotor speed, flow rate and pressure of the air entering the block (4) of the combustion chambers increase. At the same time, a gas turbine automatic control system (not shown), along with fuel consumption metering, is controlled by a regulatory body (12), which ensures the optimal mode of operation of the auxiliary combustion chamber (9) in terms of air consumption. As this process develops, the gas temperature at the outlet of the turbine (2) increases, the heat exchanger-regenerator (3) warms up, and the heating of the air entering the block (4) of the combustion chambers increases. This process continues until the unit reaches the set power. At the same time, due to the bypass of part of the air coming from the heat exchanger-regenerator (3), the catalyst is heated. When the temperature of the catalyst is sufficient to achieve effective catalytic oxidation of the fuel, the fuel supply to the auxiliary combustion chamber (9) gradually ceases and at the same time the fuel supply to the mixer (13) (see Fig. 2) of the catalytic combustion chamber (10) begins. In this case, the regulatory body (12) (see figure 2) is translated into a position that ensures the optimal composition of the air-fuel mixture entering the catalyst into the catalytic combustion chamber (10). A further increase in the installation capacity occurs when heat is released during the catalytic oxidation of fuel and the unique environmental characteristics inherent in this process are realized. We emphasize once again that the use of the regulatory body (12) allows us to maintain the optimal composition of the air-fuel mixture in the catalytic process. Excess air for this process is transferred through the idle auxiliary chamber (9) to the mixer (13) (see Fig. 2), where it is mixed with the flow of combustion products coming from the catalytic chamber (10).

При снижении мощности установки или ее остановке указанные выше процедуры выполняются в обратном порядке.If the power of the installation decreases or it stops, the above procedures are performed in the reverse order.

Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает работоспособность газотурбинной установки регенеративного цикла с каталитической камерой сгорания и позволяет реализовать условия для эффективного сжигания топлива в широком диапазоне режимов работы установки при характерных для процесса каталитического окисления топлива уникальных экологических характеристиках в отношении выбросов оксидов азота. Предложенная схема газотурбинной установки регенеративного цикла с каталитической камерой сгорания позволяет также расширить функциональные возможности газотурбинной установки, обеспечивая ускоренный выход на режим и сохранение работоспособности установки при выходе из строя теплообменника-регенератора.Thus, the claimed technical solution ensures the operability of a gas turbine plant of a regenerative cycle with a catalytic combustion chamber and makes it possible to realize conditions for efficient fuel combustion in a wide range of plant operating modes with unique environmental characteristics characteristic of the catalytic oxidation of fuel in relation to nitrogen oxide emissions. The proposed scheme of a gas turbine installation of a regenerative cycle with a catalytic combustion chamber also allows you to expand the functionality of a gas turbine installation, providing an accelerated exit to the mode and maintaining the operability of the installation when the heat exchanger-regenerator fails.

В отличие от известных технических решений таких результатов удается добиться без ухудшения топливной экономичности газотурбинной установки за счет размещения собственно каталитической камеры и вспомогательной камеры сгорания обычного типа в разветвленных каналах тракта.In contrast to the known technical solutions, such results can be achieved without compromising the fuel economy of a gas turbine unit by placing the actual catalytic chamber and auxiliary auxiliary combustion chamber of the usual type in the branched ducts of the tract.

Claims (1)

Газотурбинная установка регенеративного цикла с каталитической камерой сгорания, содержащая компрессор, турбину, теплообменник-регенератор, каталитическую камеру сгорания, вспомогательную камеру сгорания, соединяющий их газовоздушный тракт, топливную систему, систему автоматического регулирования газотурбинной установки и нагрузку, например электрогенератор, отличающаяся тем, что канал газовоздушного тракта между теплообменником-регенератором и турбиной разветвляют на два канала для потока воздуха, в одном из которых размещают каталитическую камеру сгорания, а в другом - вспомогательную камеру сгорания, при этом в месте разветвления канала тракта, перед входами каталитической камеры сгорания и вспомогательной камеры сгорания установлен регулирующий орган для распределения потока воздуха между ними, управляемый системой автоматического регулирования газотурбинной установки, а на выходе из камер сгорания, в месте соединения разветвленных каналов тракта, установлен смеситель, обеспечивающий выравнивание распределения температуры в потоке перед турбиной.A gas turbine plant of a regenerative cycle with a catalytic combustion chamber, comprising a compressor, a turbine, a heat exchanger-regenerator, a catalytic combustion chamber, an auxiliary combustion chamber connecting their gas duct, a fuel system, an automatic control system of a gas turbine installation and a load, for example, an electric generator, characterized in that the channel gas-air path between the heat exchanger-regenerator and the turbine branch into two channels for air flow, in one of which is placed to a thalitic combustion chamber, and in the other, an auxiliary combustion chamber; in this case, at the inlet of the duct channel, in front of the entrances of the catalytic combustion chamber and the auxiliary combustion chamber, there is a regulating body for distributing the air flow between them, controlled by the automatic control system of the gas turbine installation, and at the exit of combustion chambers, at the junction of the branched channels of the tract, a mixer is installed to ensure equalization of the temperature distribution in the stream in front of the turbine.
RU2007121889/06A 2007-06-14 2007-06-14 Gas turbine plant with regenerative cycle and catalyst combustion chamber RU2342601C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007121889/06A RU2342601C1 (en) 2007-06-14 2007-06-14 Gas turbine plant with regenerative cycle and catalyst combustion chamber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007121889/06A RU2342601C1 (en) 2007-06-14 2007-06-14 Gas turbine plant with regenerative cycle and catalyst combustion chamber

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2342601C1 true RU2342601C1 (en) 2008-12-27

Family

ID=40376923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007121889/06A RU2342601C1 (en) 2007-06-14 2007-06-14 Gas turbine plant with regenerative cycle and catalyst combustion chamber

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2342601C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489588C2 (en) * 2011-09-09 2013-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Environmentally safe gas-turbine plant of regenerative cycle with catalytic combustion chamber, and control method of its operation
RU2638245C2 (en) * 2012-12-21 2017-12-12 Сименс Акциенгезелльшафт Gas-turbine engine combustion chamber operational control method
RU2669539C1 (en) * 2016-09-15 2018-10-11 Эбершпехер Клаймит Контрол Системз Гмбх Унд Ко. Кг Construction chamber assembly for vehicle heating device driven by vehicle combustible material
RU2768431C1 (en) * 2021-04-29 2022-03-24 Владимир Викторович Михайлов Turbocharger system and method for its operation
US11873994B2 (en) 2018-11-13 2024-01-16 Johnson Matthey Public Limited Company Electrically heated catalytic combustor

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489588C2 (en) * 2011-09-09 2013-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Environmentally safe gas-turbine plant of regenerative cycle with catalytic combustion chamber, and control method of its operation
RU2638245C2 (en) * 2012-12-21 2017-12-12 Сименс Акциенгезелльшафт Gas-turbine engine combustion chamber operational control method
US10082086B2 (en) 2012-12-21 2018-09-25 Siemens Aktiengesellschaft Method to operate a combustor of a gas turbine
RU2669539C1 (en) * 2016-09-15 2018-10-11 Эбершпехер Клаймит Контрол Системз Гмбх Унд Ко. Кг Construction chamber assembly for vehicle heating device driven by vehicle combustible material
US11873994B2 (en) 2018-11-13 2024-01-16 Johnson Matthey Public Limited Company Electrically heated catalytic combustor
RU2768431C1 (en) * 2021-04-29 2022-03-24 Владимир Викторович Михайлов Turbocharger system and method for its operation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2563446C2 (en) Gas-turbine assembly and corresponding operating method
RU2342601C1 (en) Gas turbine plant with regenerative cycle and catalyst combustion chamber
US20220223887A1 (en) Pressurized air supply system, fuel cell system comprising the pressurized air supply system, and starting method of the pressurized air supply system
JP2015034548A (en) Gas turbine with improved part load emissions behavior
CZ282731B6 (en) Process for producing electric power and apparatus for making the same
GB2228295A (en) Cooling a turbine engine
CN104633711A (en) Gas turbine with sequential combustion arrangement
US5743081A (en) Gas turbine engine
CN104541104A (en) Sequential combustion with dilution gas mixer
US8459033B2 (en) Systems and methods for modified wobbe index control with constant fuel temperature
EP1862529A2 (en) Hydrogen blended combustion system with flue gas recirculation
EP3135880B1 (en) Gas turbine with a sequential combustion arrangement and fuel composition control
US8387389B2 (en) Gas turbine engine
CN103775211A (en) Distribution type combined cooling, heating and power supply system for active regulation-control type combustion gas turbine
CN103244275A (en) System and method for gas turbine nox emission improvement
US9169777B2 (en) Gas turbine engine with water and steam injection
JPH04234534A (en) Gas turbine device and method for driving same
CN108539225A (en) The startup method and solid oxide fuel cell of solid oxide fuel cell
RU2258822C1 (en) Method of and device to control fuel delivery into combustion chamber of gas-turbine plant
EP3735520B1 (en) A method for starting up a gas turbine engine of a combined cycle power plant
RU2489588C2 (en) Environmentally safe gas-turbine plant of regenerative cycle with catalytic combustion chamber, and control method of its operation
RU2334113C1 (en) Microturbine
JP2003097293A (en) Power station and related starting method
RU2463462C1 (en) Combined gas turbo expander plant to run on natural gas
CN215256480U (en) System for improving efficiency of gas turbine and reducing NOx

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150615