RU2371588C2 - Gas turbine drive of electric generator - Google Patents

Gas turbine drive of electric generator Download PDF

Info

Publication number
RU2371588C2
RU2371588C2 RU2008100869/06A RU2008100869A RU2371588C2 RU 2371588 C2 RU2371588 C2 RU 2371588C2 RU 2008100869/06 A RU2008100869/06 A RU 2008100869/06A RU 2008100869 A RU2008100869 A RU 2008100869A RU 2371588 C2 RU2371588 C2 RU 2371588C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
stage
combustion chamber
compressor
heat
Prior art date
Application number
RU2008100869/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008100869A (en
Inventor
Юрий Яковлевич Петрушенко (RU)
Юрий Яковлевич Петрушенко
Александр Иванович Леонтьев (RU)
Александр Иванович Леонтьев
Дмитрий Геннадьевич Федорченко (RU)
Дмитрий Геннадьевич Федорченко
Герман Николаевич Марченко (RU)
Герман Николаевич Марченко
Вениамин Моисеевич Межибовский (RU)
Вениамин Моисеевич Межибовский
Григорий Иванович Дружинин (RU)
Григорий Иванович Дружинин
Ирина Гареевна Ахметова (RU)
Ирина Гареевна Ахметова
Алсу Урхановна Учарова (RU)
Алсу Урхановна Учарова
Эмина Романовна Алтынбаева (RU)
Эмина Романовна Алтынбаева
Юрий Михайлович Агафонов (RU)
Юрий Михайлович Агафонов
Владимир Алексеевич Брусов (RU)
Владимир Алексеевич Брусов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ)
Priority to RU2008100869/06A priority Critical patent/RU2371588C2/en
Publication of RU2008100869A publication Critical patent/RU2008100869A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2371588C2 publication Critical patent/RU2371588C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: engines and pump.
SUBSTANCE: proposed drive represents one straight-through gas turbine engine comprising axial supersonic high-pressure compressor, center support, turbo-expander with heat-and-mass exchange apparatus and starting manifold, two-zone combustion chamber, staged and free turbines and steam generator. Free turbine communicates with intermediate shaft to make electric generator drive. Steam generator is made integral with turbine guide vanes. Four-stage compressor is coupled, via step-up gear, with turbine intermediate shaft. To cool incoming air to cryogenic temperature (minus 120°C), compressor inlet accommodates liquid neon heat exchanger with vacuum chamber and liquid hydrogen heat exchanger with vacuum chamber that communicates, via cracker, with combustion chamber. Turbo-expander with radial-axial centripetal stage loading device is mounted ahead of combustion chamber. Outside turbo-expander housing, heat exchanger is arranged incorporating control units and communicating, via pipeline, with turbo-expander and, separately, with each compressor stage. Impulse-reaction five-stage turbine is mounted on rear and front supports. Ball-shaped second steam generator is mounted behind the turbine, along the engine axis, furnished with microwave heater to heat water to steam generation temperature connected, via control elements, with turbo-expander starting manifold. Hot hard coal accumulator and combustible (carbon oxygen hydroxides) accumulator is mounted behind the turbine to communicate with combustion chamber second zone fuel manifold. Ball-shaped second steam, hot hard coal accumulator and combustible (carbon oxygen hydroxides) accumulator are arranged successively.
EFFECT: higher efficiency, output and reduced heat capacity.
8 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к авиационным одноконтурным газотурбинным двигателям, служащим приводом электрогенератора, нагнетателя газа или водяного подкачивающего насоса.The invention relates to the field of engine building, in particular to single-circuit aircraft gas turbine engines serving as a drive for an electric generator, gas supercharger or water booster pump.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является турбореактивный двигатель НК-37, служащий в качестве привода электрогенератора (Зрелов В.А., Карташов Г.Г. Двигатели НК. - г. Самара: Дом печати, 1999, с.96-97) - прототип.The closest technical solution to the invention is the NK-37 turbojet engine serving as the drive of the electric generator (Zrelov V.A., Kartashov G.G. Engines NK. - Samara: Printing House, 1999, p.96-97) - prototype.

Одноконтурный газотурбинный двигатель состоит из трехкаскадного сверхзвукового высоконапорного компрессора, средней опоры, турбодетандера с тепломассообменным аппаратом, двухзонной камеры сгорания, трехступенчатой турбины, газодинамически связанной со свободной турбиной, соединенной с промежуточным валом и служащей приводом электрогенератора, регенератора пара, выполненного заодно целое с сопловыми направляющими лопатками турбины.A single-circuit gas turbine engine consists of a three-stage supersonic high-pressure compressor, a middle support, a turboexpander with a heat and mass transfer apparatus, a two-zone combustion chamber, a three-stage turbine, gas-dynamically coupled to a free turbine connected to the intermediate shaft and serving as an electric generator drive, and steam generators directed to the generator turbines.

Недостатком этого привода является низкий КПД (36,4%), а располагаемая мощность не отвечает потребностям настоящего времени.The disadvantage of this drive is its low efficiency (36.4%), and the available capacity does not meet the needs of the present.

Задачей изобретения является повышение КПД, мощности и снижение металлоемкости всей конструкции привода электрогенератора за счет использования в качестве топлива водорода.The objective of the invention is to increase efficiency, power and reduce the metal consumption of the entire structure of the drive of the generator due to the use of hydrogen as fuel.

Технический результат достигается тем, что в газотурбинном приводе электрогенератора, представляющем собой одноконтурный газотурбинный двигатель, включающий осевой сверхзвуковой высоконапорный компрессор (ОСВНК), среднюю опору, турбодетандер с тепломассообменным аппаратом и коллектором запуска, двухзонную камеру сгорания, ступенчатую турбину, свободную турбину, соединенную валом с промежуточным валом и служащую приводом электрогенератора, регенератор пара, выполненный заодно целое с сопловыми направляющими лопатками первой ступени турбины, компрессор выполнен четырехступенчатым и соединен через мультипликатор с промежуточным валом турбины, на входе компрессора для охлаждения поступающего воздуха до криогенной температуры (минус 120°С) установлены последовательно теплообменник жидкого неона с вакуумной камерой и теплообменник жидкого водорода с вакуумной камерой, соединенный через диссоциатор с камерой сгорания, перед которой установлен турбодетандер, имеющий загрузочное устройство в виде радиально-осевой центростремительной ступени, а снаружи корпуса турбодетандера установлен теплообменный аппарат с агрегатами управления, соединенный трубопроводом с тепломассобменным аппаратом турбодетандера и раздельно - с каждой ступенью компрессора, турбина выполнена активно-реактивной пятиступенчатой, смонтирована на двух опорах (передней и задней), за которой по оси двигателя смонтированы соосно и жестко связаны корпусами второй регенератор пара шаровой формы, снабженный микроволновым нагревателем для нагрева воды до температуры парообразования, соединенный через органы управления с коллектором запуска турбодетандера, накопитель раскаленного каменного угля и накопитель горючих компонентов (окиси углерода и водорода), который соединен с топливным коллектором второй зоны камеры сгорания.The technical result is achieved in that in a gas turbine drive of an electric generator, which is a single-circuit gas turbine engine, including an axial supersonic high-pressure compressor (AISC), a middle support, a turboexpander with a heat and mass transfer apparatus and a start manifold, a two-zone combustion chamber, a step turbine, a free turbine, an intermediate shaft and serving as the drive of the electric generator, a steam regenerator made integrally with the nozzle guide vanes of the first stupa no turbine, the compressor is four-stage and connected via a multiplier to the turbine intermediate shaft, at the compressor inlet for cooling the incoming air to a cryogenic temperature (minus 120 ° C), a liquid neon heat exchanger with a vacuum chamber and a liquid hydrogen heat exchanger with a vacuum chamber connected through a dissociator are installed in series with a combustion chamber in front of which a turboexpander is installed, having a loading device in the form of a radial-axial centripetal stage, and a tour outside the housing A cloakroom is equipped with a heat exchanger with control units, connected by a pipe to a heat-exchanger of a turboexpander and separately - with each compressor stage, the turbine is made of an active-reactive five-stage, mounted on two supports (front and rear), behind which are mounted coaxially and rigidly connected by bodies along the axis of the engine a second ball-shaped steam regenerator equipped with a microwave heater for heating water to a vaporization temperature, connected via collector controls rum of launching a turboexpander, an accumulator of hot coal and an accumulator of combustible components (carbon monoxide and hydrogen), which is connected to the fuel collector of the second zone of the combustion chamber.

Предлагаемый газотурбинный привод электрогенератора иллюстрируется чертежами.The proposed gas turbine drive of the generator is illustrated by drawings.

На фиг.1 показан продольный разрез предлагаемого газотурбинного привода электропривода;Figure 1 shows a longitudinal section of the proposed gas turbine drive electric drive;

на фиг.2 изображен неоновый теплообменник;figure 2 shows a neon heat exchanger;

на фиг.3 изображен водородный теплообменник;figure 3 shows a hydrogen heat exchanger;

на фиг.4 изображен осевой сверхзвуковой высоконапорный компрессор с мультипликатором;figure 4 shows an axial supersonic high-pressure compressor with a multiplier;

на фиг.5 изображена средняя опора с турбодетандером;figure 5 shows the middle support with a turboexpander;

на фиг.6 изображена двухзонная камера сгорания с коллектором запуска, коллекторами подачи пара в камеру сгорания;figure 6 shows a dual-zone combustion chamber with a start manifold, steam supply manifolds into the combustion chamber;

на фиг.7 изображена пятиступенчатая турбина;figure 7 shows a five-stage turbine;

на фиг.8 изображен регенератор пара с микроволновым нагревателем воды.on Fig depicts a steam regenerator with a microwave water heater.

Газотурбинный привод электрогенератора представляет собой газотурбинный двигатель, содержащий последовательно размещенные теплообменник жидкого неона 1 для охлаждения воздуха, имеющий вакуумную камеру 2, теплообменник жидкого водорода 3 с вакуумной камерой 4, соединенный с диссоциатором (не показан), выход которого соединен с двухзонной камерой сгорания 5 газотурбинного привода, имеющей коллектор подвода топлива 6 с центральной перегородкой, соединенный трубопроводами с накопителем горючих компонентов 7, и запальное устройство 8, четырехступенчатый сверхзвуковой высоконапорный компрессор 9, соединенный через мультипликатор 10 ведущей шестерней 11 с промежуточным валом турбины 12 и закреплен в подшипнике средней опоры 13, в которой размещен центральный привод, турбодетандер 14, имеющий загрузочное устройство в виде радиально-осевой центростремительной ступени 15, тепломассообменный аппарат 16 и коллектор запуска 17, теплообменный аппарат 18 с агрегатами управления, смонтированный снаружи корпуса турбодетандера 14 и соединенный трубопроводом 19 с его тепломассообменным аппаратом, активно-реактивную пятиступенчатую турбину 20, смонтированную на двух опорах: передней 21 и задней 22, имеющую вал 23, соединенный шаровой муфтой 24 с промежуточным валом 12, связанным через муфту включения 25 с ротором электрогенератора 26, регенератор пара 27, выполненный заодно целое с сопловыми направляющими лопатками первой ступени турбины, второй регенератор пара 28 с микроволновым нагревателем воды 29, установленный за турбиной, накопитель раскаленного каменного угля 30.The gas turbine drive of the electric generator is a gas turbine engine containing a sequentially placed liquid neon heat exchanger 1 for cooling air, having a vacuum chamber 2, a liquid hydrogen heat exchanger 3 with a vacuum chamber 4 connected to a dissociator (not shown), the output of which is connected to a two-zone combustion chamber 5 of a gas turbine a drive having a fuel supply manifold 6 with a central partition connected by pipelines to a drive for combustible components 7, and an ignition device 8, four a supersonic supersonic high-pressure compressor 9 connected through a multiplier 10 of the drive gear 11 to the intermediate shaft of the turbine 12 and mounted in the bearing of the middle support 13, which houses the central drive, a turboexpander 14 having a loading device in the form of a radial-axial centripetal stage 15, heat and mass transfer apparatus 16 and a start collector 17, a heat exchanger 18 with control units mounted outside the turbine expander body 14 and connected by a pipe 19 to its heat and mass transfer apparatus an atom, an active-reactive five-stage turbine 20 mounted on two supports: front 21 and rear 22, having a shaft 23 connected by a ball coupling 24 with an intermediate shaft 12 connected through an on-coupling 25 to a rotor of an electric generator 26, a steam regenerator 27 made integrally with nozzle guide vanes of the first stage of the turbine, a second steam regenerator 28 with a microwave water heater 29, installed behind the turbine, a store of hot coal 30.

Газотурбинный привод электрогенератора работает следующим образом.The gas turbine drive of the electric generator operates as follows.

Теплообменники 1 с вакуумной камерой 2 и 3 с вакуумной камерой 4 (регенераторы холода) охлаждают воздух, поступающий в двигатель, который подсасывается I ступенью ОСВНК 9 и поджимается последующими ступенями до необходимой степени сжатия (Пк), при этом температуры жидкого неона (минус 245°С) и жидкого водорода (минус 253°С) поддерживаются постоянными за счет использования энергии вакуумных камер.Heat exchangers 1 with a vacuum chamber 2 and 3 with a vacuum chamber 4 (cold regenerators) cool the air entering the engine, which is sucked up by the first stage of the AECC 9 and is compressed by the following steps to the required compression ratio (Pc), while the temperature of liquid neon (minus 245 ° C) and liquid hydrogen (minus 253 ° C) are kept constant due to the use of the energy of vacuum chambers.

Охлаждение воздуха, проходящего через неоновый теплообменник 1, осуществляется за счет разветвленной площади теплообменника, высокой плотности и удельной холодопроизводительности неона (в 3,3 раза больше, чем у жидкого водорода). Неон, являясь эффективным хладагентом, позволяет получить низкие температуры. Ожижение неона не представляет технических трудностей и обычно производится с помощью жидкого азота (температура кипения равна минус 196°С) с последующим дросселированием. Система охлаждения (неона) закольцована.The cooling of the air passing through the neon heat exchanger 1 is carried out due to the branched area of the heat exchanger, high density and specific cooling capacity of neon (3.3 times more than that of liquid hydrogen). Neon, being an effective refrigerant, allows to obtain low temperatures. Neon liquefaction does not present technical difficulties and is usually carried out using liquid nitrogen (boiling point is minus 196 ° C) followed by throttling. The cooling system (neon) is looped.

Водородный теплообменник 3, установленный за неоновым теплообменником 1, перед входом в ОСВНК 9 позволяет охладить воздух до криогенной температуры (минус 120°С) с последующим понижением энтальпии воздуха, проходящего через контур ОСВНК, в который газообразный воздух подводится от теплообменного аппарата с агрегатами управления 18 трубопроводом 19 с тепломассообменным аппаратом 16 турбодетандера 14.The hydrogen heat exchanger 3, installed behind the neon heat exchanger 1, before entering the AECS 9 allows you to cool the air to a cryogenic temperature (minus 120 ° C), followed by a decrease in the enthalpy of air passing through the AECC, into which gaseous air is supplied from a heat exchanger with control units 18 the pipeline 19 with the heat and mass transfer apparatus 16 of the turboexpander 14.

При вращении рабочего колеса I ступени ОСВНК 9 (ступень высоконагруженная, сверхзвуковая), закрепленного в подшипнике средней опоры 13 и соединенного через мультипликатор 10 ведущей шестерней 11 с промежуточным валом 12 турбины, за счет сообщенной внешней энергии повышается скорость потока до 600 м/с и выше и перед компрессором обеспечивается разрежение - непрерывное поступление воздуха, самоуплотнение и ускорение переходит в кинетическую энергию с последующим переходом в энергию давления при сжатии в ОСВНК.When the impeller of the 1st stage of the OSVNK 9 is rotated (highly loaded, supersonic), fixed in the bearing of the middle support 13 and connected through the multiplier 10 by the drive gear 11 with the intermediate shaft 12 of the turbine, the flow velocity increases to 600 m / s and higher due to the reported external energy and a rarefaction is provided in front of the compressor — continuous air flow, self-compaction, and acceleration transform into kinetic energy, followed by transition to pressure energy during compression in the AISC.

От водородного теплообменника 3 газообразный молекулярный водород поступает на диссоциатор (не показан), где электрическим разрядом с частотой 100 МГц расщепляется на атомарный водород, который подается в камеру сгорания 5 на крейсерских режимах работы газотурбинного привода электрогенератора.From a hydrogen heat exchanger 3, gaseous molecular hydrogen is supplied to a dissociator (not shown), where it is split by an electric discharge with a frequency of 100 MHz into atomic hydrogen, which is fed to combustion chamber 5 during cruising operation of the gas turbine drive of the generator.

Дополнительное повышение степени сжатия достигается за счет подачи жидкого воздуха из турбодетандера 14 (температура кипения равна минус 193°С). Через теплообменный аппарат с агрегатами управления 18 воздух подается раздельно (в газообразном состоянии) на каждую ступень ОСВНК для понижения энтальпии воздуха. В конечном итоге все это делается для того, чтобы уменьшить величину удельной энергии, затрачиваемой на сжатие воздуха до максимально возможного значения при минимальном количестве ступеней компрессора, тем самым повышается экономический эффект - снижение металлоемкости и веса всего ОСВНК.An additional increase in the compression ratio is achieved by supplying liquid air from the turboexpander 14 (boiling point is minus 193 ° C). Through a heat exchanger with control units 18, air is supplied separately (in a gaseous state) to each stage of the AECC to reduce air enthalpy. Ultimately, all this is done in order to reduce the specific energy spent on compressing the air to the maximum possible value with the minimum number of compressor stages, thereby increasing the economic effect - reducing the metal consumption and weight of the entire AISC.

К коллектору запуска 17 турбодетандера 14 от стационарной установки подается сжатый воздух давлением 10 кг/см2 и весовым расходом 50-60 кг/с на вход двухзонной камеры сгорания 5 и одновременно пусковое топливо - газообразный молекулярный водород, который поджигается запальным устройством 8.Compressed air with a pressure of 10 kg / cm 2 and a mass flow rate of 50-60 kg / s is supplied to the start-up manifold of the turboexpander 14 from the stationary unit and the mass flow rate is 50-60 kg / s to the input of the dual-zone combustion chamber 5 and at the same time the starting fuel is gaseous molecular hydrogen, which is ignited by the ignition device 8.

Пятиступенчатая активно-реактивная турбина 20, смонтированная на двух опорах передней 21 и задней 22, начинает медленно раскручивать вал 23 и передавать вращение жестко связанной с ним шаровой муфте 24, а далее промежуточному валу 12.A five-stage active-reactive turbine 20 mounted on two bearings of the front 21 and rear 22 starts to slowly unwind the shaft 23 and transmit the rotation of the ball coupling 24, which is rigidly connected with it, and then to the intermediate shaft 12.

Газотурбинный привод выходит на обороты «малого газа». Этот режим соответствует жесткому сцеплению муфты включения 25 с ротором электрогенератора 26.The gas-turbine drive reaches the “small gas” speed. This mode corresponds to the tight coupling of the clutch 25 with the rotor of the generator 26.

Начиная с оборотов малого газа газотурбинного привода, управление всей конструктивной системой (включая диссоциатор и т.д.) превращения молекулярного водорода в атомарный водород осуществляется автоматикой.Starting with small gas revolutions of a gas turbine drive, the control of the entire structural system (including a dissociator, etc.) of the conversion of molecular hydrogen into atomic hydrogen is carried out automatically.

На режимах работы газотурбинного привода основным топливом является атомарный водород. Расщепляя молекулярный водород (Н2) на атомы, затрачивается энергия 2,14780·105 кДж/кг, т.е. имеем потери. Однако подавая атомарный водород в камеру сгорания, происходит рекомбинация с выделением теплоты (Q)(2H→Н2+Q(Q=2,2·105 кДж/кг), при этом получается положительный баланс приращения энергии (ΔЕ) (ΔЕ=2,2·105 (кДж/кг)-2,14780·105 (кДж/кг)=0,0522·105 кДж/кг=5,22·103 кДж/кг=5,22·106 Дж/кг). Энергия рекомбинации возвращается в газотурбинный привод и тратится на нагревание поступающего воздуха. Образовавшийся молекулярный водород сгорает в воздухе с дополнительным выделением тепла.At the gas turbine drive operating modes, the main fuel is atomic hydrogen. By splitting molecular hydrogen (H 2 ) into atoms, an energy of 2.14780 · 10 5 kJ / kg is expended, i.e. we have losses. However, supplying atomic hydrogen to the combustion chamber, recombination occurs with the release of heat (Q) (2H → Н 2 + Q (Q = 2.2 · 10 5 kJ / kg), and a positive balance of the energy increment (ΔЕ) is obtained (ΔЕ = 2.2 · 10 5 (kJ / kg) -2.14780 · 10 5 (kJ / kg) = 0.0522 · 10 5 kJ / kg = 5.22 · 10 3 kJ / kg = 5.22 · 10 6 J / kg). The recombination energy is returned to the gas turbine drive and spent on heating the incoming air. The resulting molecular hydrogen is burned in the air with additional heat.

Впрыскивая в камеру сгорания 5 атомарный водород при его рекомбинации в молекулярный водород (Н2), происходит выделение теплоты на порядок больше, чем при любых известных реакциях горения.When atomic hydrogen is injected into the combustion chamber 5 during its recombination into molecular hydrogen (H 2 ), the heat is released by an order of magnitude more than with any known combustion reactions.

При горении молекулярного водорода и кислорода (Н22) - удельный импульс равен 526 с. При рекомбинации атомарного водорода (2Н→H2) и последующем сгорании молекулярного водорода - удельный импульс равен 2120 с. Скорость горения атомарного водорода 800 м/с, максимальная скорость распространения пламени при горении молекулярного водорода (Н2) в воздухе равняется 259 см/с.When molecular hydrogen and oxygen (Н 2 + О 2 ) are burned, the specific impulse is 526 s. Upon the recombination of atomic hydrogen (2Н → H 2 ) and the subsequent combustion of molecular hydrogen, the specific impulse is 2120 s. The atomic hydrogen burning rate is 800 m / s, the maximum flame propagation velocity during the combustion of molecular hydrogen (H 2 ) in air is 259 cm / s.

На режимах длительной работы газотурбинного привода во вторую зону камеры сгорания 5 подается из накопителя горючих компонентов 7 водяной газ (смесь окиси углерода и водорода). Теплотворная способность водяного газа составляет 1,1723·107 Дж/м3. Образование водяного газа сопровождается поглощением теплоты, поэтому уголь охлаждается. Чтобы этого не происходило, по трубкам, проложенным внутри накопителя раскаленного угля 30, непрерывно проходит газ с высокой температурой, отбираемый из первой ступени активно-реактивной турбины 20 с целью поддержания температуры раскаленного угля на оптимальном уровне.During continuous operation of the gas turbine drive, water gas (a mixture of carbon monoxide and hydrogen) is supplied to the second zone of the combustion chamber 5 from the storage of combustible components 7. The calorific value of water gas is 1.1723 · 10 7 J / m 3 . The formation of water gas is accompanied by the absorption of heat, so the coal cools. To prevent this from happening, through the tubes laid inside the hot coal storage 30, a high-temperature gas continuously flows from the first stage of the active-reactive turbine 20 to maintain the temperature of the hot coal at an optimal level.

Из регенератора пара 27, выполненного заодно целое с направляющими лопатками первой ступени активно-реактивной турбины 20, через коллектор 6 с форсунками, расположенными на наружном корпусе камеры сгорания 5, подается водяной пар под требуемым давлением и температурой свыше или равной 1000°С в пространство между наружным корпусом камеры сгорания 5 и жаровой трубой для предварительного нагрева холодного воздуха, поступающего в загрузочное устройство ступени 15 в виде радиально-осевой центростремительной ступени турбодетандера 14.From the steam regenerator 27, which is integral with the guide vanes of the first stage of the active-reactive turbine 20, water vapor is supplied through the manifold 6 with nozzles located on the outer casing of the combustion chamber 5 at a required pressure and temperature above or equal to 1000 ° C into the space between the outer housing of the combustion chamber 5 and the flame tube for preheating cold air entering the loading device of stage 15 in the form of a radial-axial centripetal stage of the turboexpander 14.

Использование в газотурбинном приводе энергии водяного газа и пара вызвано с одной стороны тем, чтобы не допустить прогаров в деталях жаровой трубы и наружного корпуса камеры сгорания (атомарный водород имеет очень высокую температуру горения), а с другой стороны, используя тепловую энергию водяного газа и пара, тем самым снижаем расход атомарного водорода, что способствует экономии труднодобываемого, дорогого экологически чистого топлива.The use of water gas and steam energy in a gas turbine drive is caused, on the one hand, to prevent burnout in the parts of the flame tube and the outer housing of the combustion chamber (atomic hydrogen has a very high combustion temperature), and on the other hand, using the thermal energy of water gas and steam , thereby reducing the consumption of atomic hydrogen, which contributes to the saving of hard-to-get, expensive environmentally friendly fuel.

Энергия газового потока, выходящего из сопла за турбиной, может быть утилизирована для отопления теплиц, жилищных помещений, подсобных строений и использована в котле-утилизаторе с установкой тепловой турбины и генератора.The energy of the gas stream leaving the nozzle behind the turbine can be utilized for heating greenhouses, residential premises, utility buildings and used in a waste heat boiler with the installation of a heat turbine and generator.

Claims (1)

Газотурбинный привод электрогенератора, представляющий собой одноконтурный газотурбинный двигатель, включающий осевой сверхзвуковой высоконапорный компрессор (ОСВНК), среднюю опору, турбодетандер с тепло-массообменным аппаратом и коллектором запуска, двухзонную камеру сгорания, ступенчатую турбину на двух опорах, свободную турбину, соединенную с промежуточным валом и служащую приводом электрогенератора, регенератор пара, выполненный заодно целое с сопловыми направляющими лопатками турбины, отличающийся тем, что компрессор выполнен четырехступенчатым и соединен через мультипликатор с промежуточным валом турбины, на входе компрессора, для охлаждения поступающего воздуха до криогенной температуры (минус 120°С), установлены последовательно теплообменник жидкого неона с вакуумной камерой и теплообменник жидкого водорода с вакуумной камерой, соединенный через диссоциатор с камерой сгорания, перед которой установлен турбодетандер, имеющий загрузочное устройство в виде радиально-осевой центростремительной ступени, а снаружи корпуса турбодетандера установлен теплообменный аппарат с агрегатами управления, соединенный трубопроводом с тепло-масообменным аппаратом турбодетандера и раздельно - с каждой ступенью компрессора, турбина выполнена активно-реактивной пятиступенчатой, смонтирована на двух опорах (передней и задней), за которой по оси двигателя смонтированы соосно и жестко связаны корпусами второй регенератор пара шаровой формы, снабженный микроволновым нагревателем для нагрева воды до температуры парообразовании, соединенный через органы управления с коллектором запуска турбодетандера, накопитель раскаленного каменного угля и накопитель горючих компонентов (окиси углерода и водорода), который соединен с топливным коллектором второй зоны камеры сгорания. A gas turbine drive of an electric generator, which is a single-circuit gas turbine engine, including an axial supersonic high-pressure compressor (AISC), a middle support, a turboexpander with a heat-mass transfer apparatus and a start manifold, a dual-zone combustion chamber, a step-by-step turbine on two supports, a free turbine connected to an intermediate shaft connected to an intermediate turbine connected to the intermediate shaft which serves as the drive of the electric generator, a steam regenerator, integral with the nozzle guide vanes of the turbine, characterized in that the compressor is made n four-stage and connected through a multiplier to the intermediate shaft of the turbine, at the compressor inlet, for cooling the incoming air to a cryogenic temperature (minus 120 ° C), a liquid neon heat exchanger with a vacuum chamber and a liquid hydrogen heat exchanger with a vacuum chamber connected through a dissociator to the chamber are installed in series combustion, in front of which a turboexpander is installed, having a loading device in the form of a radial-axial centripetal stage, and heat is installed outside the turbine expander a belt-driven apparatus with control units, connected by a pipeline to a heat and oil-exchange apparatus of a turboexpander and separately - with each compressor stage, the turbine is made of an active-reactive five-stage, mounted on two supports (front and rear), behind which the axes of the engine are mounted coaxially and rigidly connected by housings a second ball-shaped steam regenerator equipped with a microwave heater for heating water to a vaporization temperature, connected through the controls to a turboexpander launch collector, akopitel hot coal and storage of combustible components (carbon monoxide and hydrogen), which is connected to a second fuel manifold of the combustion chamber zones.
RU2008100869/06A 2008-01-09 2008-01-09 Gas turbine drive of electric generator RU2371588C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008100869/06A RU2371588C2 (en) 2008-01-09 2008-01-09 Gas turbine drive of electric generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008100869/06A RU2371588C2 (en) 2008-01-09 2008-01-09 Gas turbine drive of electric generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008100869A RU2008100869A (en) 2009-07-20
RU2371588C2 true RU2371588C2 (en) 2009-10-27

Family

ID=41046707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008100869/06A RU2371588C2 (en) 2008-01-09 2008-01-09 Gas turbine drive of electric generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2371588C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2457346C1 (en) * 2010-12-16 2012-07-27 Открытое акционерное общество Авиамоторный научно-технический комплекс "Союз" Gas turbine drive
EP3042853A1 (en) * 2015-01-08 2016-07-13 Airbus Group India Private Limited On-board aircraft oxygen enriched air and nitrogen enriched air generation system and method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2457346C1 (en) * 2010-12-16 2012-07-27 Открытое акционерное общество Авиамоторный научно-технический комплекс "Союз" Gas turbine drive
EP3042853A1 (en) * 2015-01-08 2016-07-13 Airbus Group India Private Limited On-board aircraft oxygen enriched air and nitrogen enriched air generation system and method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008100869A (en) 2009-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7600368B2 (en) High compression gas turbine with superheat enhancement
US7603860B2 (en) High efficiency flexfuel internal combustion engine
US20100000217A1 (en) Turbine engine with interstage heat
WO2002025083A1 (en) Two stage expansion and single stage combustion compressed air storage power plant
US10634046B2 (en) Combustion chamber arrangement and system comprising said arrangement
RU2066777C1 (en) Engine
Karaali et al. Efficiency improvement of gas turbine cogeneration systems
RU2371588C2 (en) Gas turbine drive of electric generator
RU2199020C2 (en) Method of operation and design of combination gas turbine plant of gas distributing system
Weatherston et al. The energy exchanger, a new concept for high-efficiency gas turbine cycles
EP3146182B1 (en) System and method for generating electric energy
WO2014020277A1 (en) Device for storing and restoring electrical energy and method for storing and restoring electrical energy using such a device
JP6615347B2 (en) System and method for power generation
RU2528214C2 (en) Gas turbine co-generation power plant
US20100300099A1 (en) Air-medium power system
RU2463462C1 (en) Combined gas turbo expander plant to run on natural gas
RU2554392C1 (en) Hydrogen gas turbine engine
RU2561772C1 (en) Air-jet engine
Gvozdetskyi et al. Gas turbine plant on the basis of the converted aviation engine with heat regeneration
RU2379532C1 (en) Nuclear gas turbine aircraft engine
RU2529296C2 (en) Two-rotor air compressor for combined-cycle plants
RU2239080C1 (en) Gas-turbine engine with turbocooler at inlet
US5873233A (en) Method of operating a gas-turbine group
RU2779808C1 (en) Method for operation of a universal gas turbine power unit
US20100150713A1 (en) Rotating-Plate Radial Turbine in Gas-Turbine-Cycle Configurations

Legal Events

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

Effective date: 20110110