RU2544110C1 - Exhaust device of power plant - Google Patents

Exhaust device of power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2544110C1
RU2544110C1 RU2014101281/06A RU2014101281A RU2544110C1 RU 2544110 C1 RU2544110 C1 RU 2544110C1 RU 2014101281/06 A RU2014101281/06 A RU 2014101281/06A RU 2014101281 A RU2014101281 A RU 2014101281A RU 2544110 C1 RU2544110 C1 RU 2544110C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exhaust
power plant
heat exchanger
cassettes
shaft
Prior art date
Application number
RU2014101281/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Дмитриевич Дудышев
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
Валерий Дмитриевич Дудышев
Николай Борисович Болотин
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 Валерий Дмитриевич Дудышев, Николай Борисович Болотин filed Critical Валерий Дмитриевич Дудышев
Priority to RU2014101281/06A priority Critical patent/RU2544110C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2544110C1 publication Critical patent/RU2544110C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: exhaust device of power plant includes body converting horizontal exhaust gas flow to vertical flow. Device includes vertical cylindrical trunk with silencer installed inside. The silencer is comprised by radial cartridges consisting of hollow case with perforated walls. Cartridges are filled partially with catalyst and tilted.
EFFECT: high-quality exhaust gas treatment, noise damping and higher efficiency.
9 cl, 25 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для выработки тепловой и электрической энергии.The invention relates to power plants designed to generate heat and electricity.

Известна силовая установка по патенту РФ на изобретение №2137617, эта установка имеет жидкостную систему охлаждения и вентилятор для создания потока охлаждающего воздуха.Known power plant according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2137617, this installation has a liquid cooling system and a fan to create a flow of cooling air.

Известна энергетическая установка по патенту РФ на изобретение №2439778, МПК F02C 7/14, опубл. 20.03.09 г. Силовая установка с утилизацией тепла содержит газотурбинный двигатель с компрессором, камерой сгорания и турбиной, соединенной газовым трактом со свободной турбиной, за которой в выхлопном устройстве установлен регенеративный теплообменник. Вход регенеративного теплообменника соединен через водяной насос с емкостью для воды. Установка содержит систему охлаждения турбины, в которую входят параллельно соединенные топливопаровой и топливовоздушный теплообменники. Выход из регенеративного теплообменника через топливопаровой теплообменник и паровую турбину, установленную на валу свободной турбины, соединен с емкостью для воды.Known power plant according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2439778, IPC F02C 7/14, publ. 03.20.09. The heat recovery power plant contains a gas turbine engine with a compressor, a combustion chamber and a turbine connected by a gas path to a free turbine, behind which a regenerative heat exchanger is installed in the exhaust device. The regenerative heat exchanger inlet is connected through a water pump to a water tank. The installation comprises a turbine cooling system, which includes parallel-coupled fuel-vapor and air-fuel heat exchangers. The exit from the regenerative heat exchanger through a fuel-steam heat exchanger and a steam turbine mounted on a shaft of a free turbine is connected to a water tank.

Недостатки этой схемы - не предусмотрена очистка выхлопных газов и сложная система охлаждения.The disadvantages of this scheme are that exhaust gas cleaning and a complex cooling system are not provided.

Известна энергетическая установка по патенту РФ на изобретение №2319772, МПК F02C 7/14, опубл. 20.03.09 г. Установка содержит газотурбинный двигатель с компрессором, камерой сгорания и турбиной, соединенной газовым трактом со свободной турбиной, за которой в выхлопном устройстве установлен регенеративный теплообменник. Вход регенеративного теплообменника соединен через водяной насос с емкостью для воды. Установка содержит систему охлаждения турбины, в которую входят последовательно соединенные топливопаровой и топливовоздушный теплообменники. Выход из регенеративного теплообменника через топливопаровой теплообменник и паровую турбину, установленную на валу свободной турбины, соединен с емкостью для воды.Known power plant according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2319772, IPC F02C 7/14, publ. 03.20.09. The installation contains a gas turbine engine with a compressor, a combustion chamber and a turbine connected by a gas path to a free turbine, behind which a regenerative heat exchanger is installed in the exhaust device. The regenerative heat exchanger inlet is connected through a water pump to a water tank. The installation comprises a turbine cooling system, which includes a series-connected fuel-steam and air-fuel heat exchangers. The exit from the regenerative heat exchanger through a fuel-steam heat exchanger and a steam turbine mounted on a shaft of a free turbine is connected to a water tank.

Недостаток - не предусмотрена очистка выхлопных газов.Disadvantage - exhaust gas cleaning is not provided.

Известна энергетическая установка по патенту РФ на изобретение №2320497, МПК B60R 6/00, опубл. 10.02.08 г. Силовая установка с регенерацией тепла содержит газотурбинный двигатель с компрессором, камерой сгорания и турбиной, соединенной газовым трактом со свободной турбиной, за которой установлен регенеративный теплообменник. Выход из регенеративного теплообменника соединен через паровую турбину и теплообменник-конденсатор с емкостью для воды. Теплообменник-конденсатор установлен в топливной магистрали после насоса горючего. Турбина содержит воздушную систему охлаждения соплового аппарата и рабочего колеса турбины, в которую входит трубопровод подвода воздуха из-за компрессора, дефлектор на диске турбины.Known power plant according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2320497, IPC B60R 6/00, publ. 02/10/08. A power plant with heat recovery contains a gas turbine engine with a compressor, a combustion chamber and a turbine connected by a gas path to a free turbine, behind which a regenerative heat exchanger is installed. The outlet from the regenerative heat exchanger is connected through a steam turbine and a heat exchanger-condenser with a water tank. The heat exchanger-condenser is installed in the fuel line after the fuel pump. The turbine contains an air cooling system for the nozzle apparatus and the impeller of the turbine, which includes the air supply pipe due to the compressor, a deflector on the turbine disk.

Недостаток - не предусмотрена очистка выхлопных газов.Disadvantage - exhaust gas cleaning is not provided.

Известна энергетическая установка по патенту РФ на изобретение №2316440, МПК В61С 5/00, опубл. 10.02.08 г. Силовая установка с охлаждаемой турбиной и утилизацией тепла содержит газотурбинный двигатель с компрессором, камерой сгорания и турбиной, соединенной газовым трактом со свободной турбиной, за которой установлен регенеративный теплообменник. Вход регенеративного теплообменника соединен через водяной насос с емкостью для воды, а выход соединен через теплообменник охлаждения воздуха, паровую турбину и теплообменник-конденсатор с емкостью для воды. Теплообменник-конденсатор установлен в топливной магистрали после насоса горючего. Турбина содержит воздушную систему охлаждения соплового аппарата и рабочего колеса турбины, в которую входит трубопровод отбора воздуха из-за компрессора, теплообменник охлаждения воздуха, коллектор, сопловой аппарат с полостями внутри него и дефлектор на диске турбины.Known power plant according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2316440, IPC VC 5/00, publ. 02/10/08. A power plant with a cooled turbine and heat recovery contains a gas turbine engine with a compressor, a combustion chamber and a turbine connected by a gas path to a free turbine, behind which a regenerative heat exchanger is installed. The inlet of the regenerative heat exchanger is connected through a water pump to a water tank, and the output is connected through an air cooling heat exchanger, a steam turbine and a heat exchanger-condenser to a water tank. The heat exchanger-condenser is installed in the fuel line after the fuel pump. The turbine contains an air cooling system for the nozzle apparatus and the impeller of the turbine, which includes an air intake pipe due to the compressor, an air cooling heat exchanger, a collector, a nozzle apparatus with cavities inside it and a deflector on the turbine disk.

Недостатки - не предусмотрена очистка выхлопных газов и система охлаждения турбины достаточно сложная.Disadvantages - exhaust gas cleaning is not provided and the turbine cooling system is quite complex.

Известна энергетическая установка по патенту РФ на изобретение №2312231, МПК F01K 21/04, опубл. 10.12.07 г. Силовая установка с утилизацией тепла содержит газотурбинный двигатель с компрессором, камерой сгорания и турбиной, соединенной газовым трактом со свободной турбиной, за которой в выхлопном устройстве установлен регенеративный теплообменник, выход из регенеративного теплообменника соединен через теплообменник охлаждения воздуха, паровую турбину и теплообменник-конденсатор с емкостью для воды, а в выхлопном устройстве перед регенеративным теплообменником установлена дополнительная камера сгорания. Теплообменник-конденсатор установлен в топливной магистрали после насоса горючего. Турбина содержит воздушную систему охлаждения соплового аппарата и рабочего колеса турбины, в которую входит трубопровод отбора воздуха из-за компрессора, теплообменник охлаждения воздуха, коллектор, сопловой аппарат с полостями внутри него и дефлектор на диске турбины.Known power plant according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2312231, IPC F01K 21/04, publ. 12/10/07, a heat recovery power plant includes a gas turbine engine with a compressor, a combustion chamber and a turbine connected by a gas path to a free turbine, behind which a regenerative heat exchanger is installed in the exhaust device, the outlet of the regenerative heat exchanger is connected through an air cooling heat exchanger, a steam turbine and a heat exchanger-condenser with a water tank, and an additional combustion chamber is installed in the exhaust device in front of the regenerative heat exchanger. The heat exchanger-condenser is installed in the fuel line after the fuel pump. The turbine contains an air cooling system for the nozzle apparatus and the impeller of the turbine, which includes an air intake pipe due to the compressor, an air cooling heat exchanger, a collector, a nozzle apparatus with cavities inside it and a deflector on the turbine disk.

Недостатки - не предусмотрена очистка выхлопных газов и низкий КПД установки из-за сжигания дополнительного топлива при низком давлении.Disadvantages - exhaust gas cleaning and low installation efficiency are not provided due to the burning of additional fuel at low pressure.

Известна энергетическая установка по патенту РФ на изобретение №2312236, МПК F01K 15/02 опубл. 10.12. 07 г. Силовая установка с охлаждаемой турбиной и утилизацией тепла содержит газотурбинный двигатель с компрессором, камерой сгорания и турбиной, соединенной газовым трактом со свободной турбиной, за которой установлен регенеративный теплообменник, вход которого соединен через водяной насос с емкостью для воды, отличается тем, что выход из регенеративного теплообменника соединен через теплообменник охлаждения воздуха, паровую турбину и теплообменник-конденсатор с емкостью для воды. Теплообменник-конденсатор установлен в топливной магистрали после насоса горючего. Турбина содержит воздушную систему охлаждения соплового аппарата и рабочего колеса турбины, в которую входит трубопровод отбора воздуха из-за компрессора, теплообменник охлаждения воздуха, коллектор, сопловой аппарат с полостями внутри него и дефлектор на диске турбины.Known power plant according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2312236, IPC F01K 15/02 publ. 10.12. 07 g. A power plant with a cooled turbine and heat recovery comprises a gas turbine engine with a compressor, a combustion chamber and a turbine connected by a gas path to a free turbine, behind which a regenerative heat exchanger is installed, the inlet of which is connected through a water pump to a water tank, characterized in that the outlet of the regenerative heat exchanger is connected through an air cooling heat exchanger, a steam turbine and a heat exchanger-condenser with a water tank. The heat exchanger-condenser is installed in the fuel line after the fuel pump. The turbine contains an air cooling system for the nozzle apparatus and the impeller of the turbine, which includes an air intake pipe due to the compressor, an air cooling heat exchanger, a collector, a nozzle apparatus with cavities inside it and a deflector on the turbine disk.

Недостаток - не предусмотрена очистка выхлопных газов.Disadvantage - exhaust gas cleaning is not provided.

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 по патенту РФ №2272916 (прототип), 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 known power plant according to the patent of the Russian Federation No. 2272916 (prototype), 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 the gas turbine engine, specifically to the turbine cooling system.

Недостатки этой установки:The disadvantages of this setup are:

1. Сложность и высокая стоимость из-за наличия газотурбинного двигателя.1. Complexity and high cost due to the presence of a gas turbine engine.

2. Низкий КПД силовой установки из-за того, что подача пара на вход в турбину резко уменьшает температуру продуктов сгорания, проходящих через нее, и тем самым снижает КПД турбины и силовой установки в целом. Если же компенсировать снижение температуры газа перед турбиной увеличением расхода топлива, это приведет к дефектам в виде прогара сопловых и рабочих лопаток турбины. Кроме того, длительное пропускание большого расхода воды через систему охлаждения турбины приводит к отложению накипи в системе охлаждения турбины и ухудшению охлаждения. Применение дистиллированной воды невозможно по техническим и экономическим соображениям.2. Low efficiency of the power plant due to the fact that the steam supply to the turbine inlet sharply reduces the temperature of the combustion products passing through it, and thereby reduces the efficiency of the turbine and the power plant as a whole. If to compensate for the decrease in the gas temperature in front of the turbine with an increase in fuel consumption, this will lead to defects in the form of burnout of the nozzle and working blades of the turbine. In addition, prolonged transmission of a large flow rate of water through the turbine cooling system leads to scale deposits in the turbine cooling system and poor cooling. The use of distilled water is not possible for technical and economic reasons.

3. Не предусмотрены меры по уменьшению содержания вредных веществ в выхлопных газах.3. There are no measures to reduce the content of harmful substances in exhaust gases.

Известна энергетическая установка (газоперекачивающий агрегат) по патенту РФ на полезную модель №115846, МПК F01D 25/00, опубл. 10.05.2012 г., прототип.Known power plant (gas pumping unit) according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 115846, IPC F01D 25/00, publ. 05/10/2012, the prototype.

Этот газоперекачивающий агрегат содержит турбоблок, в теплозвукоизолирующем контейнере которого расположены газотурбинный двигатель и центробежный компрессор для сжатия газа, включающий ротор, установленный в подшипниках и снабженный уплотнениями; воздухоочистительное устройство; выхлопную систему с выхлопной шахтой для удаления продуктов сгорания и шумоглушители, отличающийся тем, что центробежный компрессор выполнен многоступенчатым с возможностью обеспечения абсолютного давления газа на его выходе в диапазоне 1,5-25,0 МПа, газотурбинный двигатель, который вместе с всасывающим и выхлопным устройствами расположены на общей фундаментной раме, газотурбинный двигатель заключен в теплозвукоизолирующий кожух с элементами систем вентиляции, освещения, пожаротушения и газоанализа газоперекачивающего агрегата.This gas pumping unit comprises a turboblock in which a gas turbine engine and a centrifugal compressor for compressing gas, comprising a rotor mounted in bearings and provided with seals, are located in a heat and sound insulating container; air cleaning device; exhaust system with an exhaust shaft for removing combustion products and silencers, characterized in that the centrifugal compressor is multi-stage with the ability to provide absolute gas pressure at its outlet in the range of 1.5-25.0 MPa, a gas turbine engine, which together with the suction and exhaust devices located on a common foundation frame, the gas turbine engine is enclosed in a heat and sound insulating casing with elements of ventilation, lighting, fire extinguishing and gas analysis of the gas pumping unit.

Недостатки - высокая эмиссия вредных веществ из-за отсутствия нейтрализатора газа и низкий КПД из-за аэродинамических потерь в системе глушения и большие (более 500°С) температуры выхлопных газов.Disadvantages - high emissions of harmful substances due to the lack of a gas neutralizer and low efficiency due to aerodynamic losses in the silencing system and large (more than 500 ° C) exhaust gas temperatures.

Известно выхлопное устройство энергетической установки по патенту РФ на полезную модель № 115843, МПК F04D25/00, опубл. 10.05.2012 г., прототип.Known exhaust device of a power plant according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 115843, IPC F04D25 / 00, publ. 05/10/2012, the prototype.

Это устройство содержит корпус, преобразующий горизонтальное движение потока выхлопных газов в вертикальное, вертикальную цилиндрическую шахту и шумоглушитель, установленный в ней, при этом шумоглушитель выполнен в виде установленных радиально кассет, содержащих пустотелый корпус, стенки которого перфорированы отверстиями, полость кассет частично заполнена катализатором.This device comprises a housing that converts the horizontal movement of the exhaust stream into a vertical, vertical cylindrical shaft and a silencer installed in it, while the silencer is made in the form of radially mounted cassettes containing a hollow casing, the walls of which are perforated with holes, the cavity of the cassettes is partially filled with a catalyst.

Недостатки - низкое качество очистки выхлопных газов вследствие того, что при продольном обтекании выхлопные газы плохо проникают внутрь кассет.Disadvantages - poor quality of exhaust gas cleaning due to the fact that during longitudinal flow around the exhaust gases do not penetrate well into the cassettes.

Задачи создания изобретения: обеспечение качественной очистки выхлопных газов.The objectives of the invention: to ensure high-quality purification of exhaust gases.

Достигнутые технические результаты - улучшение очистки выхлопных газов, снижение аэродинамического сопротивления шумоглушителя и теплообменника-утилизатора, снижение шума и повышение КПД установки.Achieved technical results - improved exhaust gas cleaning, reduced aerodynamic drag of the silencer and heat exchanger-heat exchanger, reduced noise and increased plant efficiency.

Решение указанных задач достигнуто в выхлопном устройстве энергетической установки, содержащей корпус, преобразующий горизонтальное движение потока выхлопных газов в вертикальное, вертикальную цилиндрическую шахту и шумоглушитель, установленный в ней, при этом шумоглушитель выполнен в виде установленных радиально кассет, содержащих пустотелый корпус, стенки которого перфорированы отверстиями, полость кассет частично заполнена катализатором, отличающейся тем, что кассеты установлены под углом.The solution of these problems was achieved in the exhaust device of a power plant containing a housing that converts the horizontal movement of the exhaust gas stream into a vertical, vertical cylindrical shaft and a silencer installed in it, while the silencer is made in the form of radially mounted cassettes containing a hollow body, the walls of which are perforated with holes , the cavity of the cassettes is partially filled with a catalyst, characterized in that the cassettes are installed at an angle.

Внутри шахты может быть установлен теплообменник-утилизатор, который выполнен в виде секций, выполненных из труб, установленных внутри корпуса, перфорированного отверстиями. Секции теплообменника-утилизатора могут быть установлены под углом к оси выхлопной шахты. Секции и кассеты могут быть установлены под одинаковым углом к оси выхлопной шахты. Количество секции и кассет может быть выполнено одинаковым. Секции могут быть установлены за кассетами так, что их продольные оси расположены между продольными осями кассет. Секции могут быть установлены за кассетами так, что их продольные оси совмещены с продольными осями кассет. На выхлопной шахте за секциями или за кассетами может быть выполнен циклон-очиститель. Циклон-очиститель может быть выполнен в виде кольцевого коллектора, установленного на выхлопной шахте, соединенного отверстиями с полостью выхлопной шахты.A heat exchanger-heat exchanger can be installed inside the shaft, which is made in the form of sections made of pipes installed inside the housing, perforated with holes. Sections of the heat exchanger-utilizer can be installed at an angle to the axis of the exhaust shaft. Sections and cartridges can be installed at the same angle to the axis of the exhaust shaft. The number of sections and cassettes can be the same. Sections can be installed behind the cassettes so that their longitudinal axes are located between the longitudinal axes of the cassettes. Sections can be installed behind the cassettes so that their longitudinal axes are aligned with the longitudinal axes of the cassettes. At the exhaust shaft behind the sections or behind the cartridges can be made cyclone cleaner. The cyclone cleaner can be made in the form of an annular collector mounted on the exhaust shaft, connected by openings to the cavity of the exhaust shaft.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1…25, где:The invention is illustrated in figure 1 ... 25, where:

- на фиг.1 приведена схема установки выхлопного устройства,- figure 1 shows the installation diagram of the exhaust device,

- на фиг.2 приведен вид A,- figure 2 shows a view of A,

- на фиг.3 приведен внешний вид кассеты,- figure 3 shows the appearance of the cartridge,

- на фиг.4 приведен разрез B-B,- figure 4 shows a section B-B,

- на фиг.5 приведен разрез C-C, первый вариант- figure 5 shows a section C-C, the first option

- на фиг.6 приведен разрез C-C, второй вариант,- figure 6 shows a section C-C, the second option,

- на фиг.7 приведен разрез C-C, третий вариант,- Fig.7 shows a section C-C, the third option,

- на фиг.8 приведен разрез C-C, четвертый вариант,- Fig.8 shows a section C-C, the fourth option,

- на фиг.9 приведено устройство с теплообменником-утилизатором,- figure 9 shows a device with a heat exchanger-utilizer,

- на фиг.10 приведен вид D,- figure 10 shows a view of D,

- на фиг.11 - внешний вид секции теплообменника-утилизатора,- figure 11 is an external view of a section of a heat exchanger-utilizer,

- на фиг.12 приведен вид E,- Fig.12 shows a view of E,

- на фиг.13 приведен разрез A-A,- Fig.13 shows a section A-A,

- на фиг.14 приведен разрез G-G, первый вариант,- Fig.14 shows a section G-G, the first option,

- на фиг.15 приведен разрез G-G, второй вариант,- Fig.15 shows a section G-G, the second option,

- на фиг.16 приведен разрез G-G, третий вариант,- Fig.16 shows a section G-G, the third option,

- на фиг.17 приведен график изменения коэффициента теплоотдачи при поперечном обтекании тубы,- Fig.17 shows a graph of changes in the coefficient of heat transfer during transverse flow around the tube,

- на фиг.18 приведен четвертый вариант секции теплообменника-утилизатора,- Fig. 18 shows a fourth embodiment of a heat exchanger-heat exchanger section,

- на фиг.19 приведена схема устройства с паровой турбиной,- Fig.19 shows a diagram of a device with a steam turbine,

- на фиг.20 приведена система подачи воды к шумоглушителю,- Fig.20 shows a system for supplying water to a muffler,

- на фиг.21 приведена схема устройства с отбором выхлопных газов,- Fig.21 shows a diagram of a device with a selection of exhaust gases,

- на фиг.22 приведена выхлопная шахта с устройством закрутки потока,- Fig.22 shows the exhaust shaft with a device swirl flow,

- на фиг.23 приведена схема установки кассет под углом к вертикальной радиальной плоскости,- Fig.23 shows a diagram of the installation of cartridges at an angle to the vertical radial plane,

- на фиг.24 приведена конструкция выхлопной шахты с циклоном-очистителем, установленным после секций,- Fig.24 shows the design of the exhaust shaft with a cyclone cleaner installed after the sections,

- на фиг.25 приведена схема устройства с паровой турбиной. - Fig.25 shows a diagram of a device with a steam turbine.

Выхлопное устройство энергетической установки (фиг.1…25) содержит свободную турбину 1, к выходу из которой присоединено выхлопное устройство 2 с выхлопной шахтой 3. При этом свободная турбина 1 имеет корпус 4, входной обтекатель 5, сопловой аппарат 6, рабочее колесо 7 с рабочими лопатками 8, установленное на валу 9, который установлен на опорах 10, выходной аппарат 11.The exhaust device of the power plant (Fig. 1 ... 25) contains a free turbine 1, to the outlet of which an exhaust device 2 with an exhaust shaft 3 is connected. At the same time, the free turbine 1 has a housing 4, an inlet cowl 5, a nozzle apparatus 6, and an impeller 7 s working blades 8 mounted on a shaft 9, which is mounted on bearings 10, the output device 11.

К валу 9 через муфту 12 присоединен вал 13 нагрузки 14 генератора электроэнергии или компрессора газоперекачивающего агрегата (ГПА).A shaft 13 of a load 14 of an electric power generator or a compressor of a gas pumping unit (GPU) is connected to a shaft 9 through a coupling 12.

В выхлопной шахте 3 установлен глушитель шума 15, который выполняет функцию нейтрализатора выхлопных газов. Глушитель шума 15 выполнен в виде кассет 16 (фиг.3) для удобства сборки и ремонта. Кассеты 16 установлены в выхлопной шахте 3 вдоль оси выхлопной шахты 3 и радиально (фиг.2).In the exhaust shaft 3 is installed a silencer 15, which performs the function of an exhaust gas neutralizer. The silencer 15 is made in the form of cassettes 16 (Fig.3) for ease of assembly and repair. Cartridges 16 are installed in the exhaust shaft 3 along the axis of the exhaust shaft 3 and radially (figure 2).

Ниже кассет 16 снаружи выхлопной шахты 3 выполнена площадка обслуживания 17, предназначенная для обслуживающего персонала.Below the cassettes 16 outside the exhaust shaft 3, a service platform 17 is made for service personnel.

Кассеты 16 могут быть выполнены в виде корпуса 18, например, в форме прямоугольных параллелепипедов с полостью 19 внутри. Полость 19 частично заполнена катализатором 20, например материалом на основе графита. Частичное заполнение объема полости 19 кассет 16 катализатором 20 позволяет сохранить их шумоглушащие свойства. Корпус 18 кассет 16 перфорирован отверстиями 21, которые служат для сообщения полости 19 с полостью 22 внутри выхлопной шахты 3 (фиг.1) и одновременно предназначены для прохождения выхлопных газов внутрь них для очистки и непосредственно принимают участие в снижении уровня шума. Полость 19 частично заполнена минералом шунгит в виде кусков, служащих катализатором очистки. Диаметр отверстий 21 выполнен меньше размера кусков материала катализатора для исключения его высыпания при транспортировке и в работе.Cassettes 16 can be made in the form of a housing 18, for example, in the form of rectangular parallelepipeds with a cavity 19 inside. The cavity 19 is partially filled with a catalyst 20, for example graphite-based material. Partial filling of the volume of the cavity 19 of the cassettes 16 with the catalyst 20 allows you to save their sound-damping properties. The housing 18 of the cassettes 16 is perforated with openings 21, which serve to communicate the cavity 19 with the cavity 22 inside the exhaust shaft 3 (Fig. 1) and at the same time are designed to pass the exhaust gases into them for cleaning and are directly involved in reducing the noise level. The cavity 19 is partially filled with shungite mineral in the form of pieces serving as a purification catalyst. The diameter of the holes 21 is made smaller than the size of the pieces of catalyst material to prevent its precipitation during transportation and in operation.

При проектировании системы очистки выхлопных газов следует учитывать, что окислительные и восстановительные реакции, протекающие в каталитическом нейтрализаторе, наиболее эффективны (т.е. происходят с наиболее высокой скоростью) в узком диапазоне коэффициента избытка воздуха, близком к стехиометрическому (0,95-0,98). При этом происходит эффективная нейтрализация всех трех основных токсичных компонентов окиси азота, углеводородов и окиси углерода. Окись углерода и углеводороды окисляются с образованием конечных продуктов сгорания топлива углекислого газа и воды, а окись азота восстанавливается преимущественно в реакции с окисью углеродаWhen designing an exhaust gas purification system, it should be taken into account that oxidative and reduction reactions occurring in a catalytic converter are most effective (i.e., occur at the highest rate) in a narrow range of excess air coefficient close to stoichiometric (0.95-0, 98). This effectively neutralizes all three major toxic components of nitric oxide, hydrocarbons and carbon monoxide. Carbon monoxide and hydrocarbons are oxidized to form the final products of the combustion of carbon dioxide and water fuels, and nitric oxide is reduced predominantly in reaction with carbon monoxide

2NO+2СО->>N2+2CO2 2NO + 2CO - >> N 2 + 2CO 2

В трехкомпонентных каталитических нейтрализаторах предельная температура выхлопных газов не должна превышать 800°C. При более 800°C происходит потеря активности катализатора, а при более 1100°C - оплавление блока каталитического вещества.In three-way catalytic converters, the exhaust temperature limit must not exceed 800 ° C. At more than 800 ° C, a loss of catalyst activity occurs, and at more than 1100 ° C, the block of the catalytic substance is melted.

На фиг.3 приведен внешний вид кассеты 16, на фиг.4…8 наиболее детально представлены различные варианты кассет 16.Figure 3 shows the appearance of the cassette 16, figure 4 ... 8 most in detail presents various options for cassettes 16.

Кассета 16 (фиг.3 и 4) в первом варианте исполнения содержит торцовые грани 23 и 24. С торцовой гранью 24 соединено основание 25, имеющее ручку 26. Под основанием 25 установлена герметизирующая прокладка 27. На основании 25 выполнены отверстия 28 для монтажа.The cassette 16 (Figs. 3 and 4) in the first embodiment contains end faces 23 and 24. A base 25 having a handle 26 is connected to the end face 24. A sealing gasket 27 is installed under the base 25. Holes 28 are made for mounting on the base 25.

Во втором варианте (фиг.5) на стороне корпуса 17, обращенной навстречу потоку газов, выполнено скругление 29. В третьем варианте вместо второй противоположной стороне корпуса 17 также выполнено скругление 30. В четвертом варианте (фиг.7) вместо скругления 29 выполнена острая кромка 31. В пятом варианте кассета 16 выполнена в виде аэродинамического профиля 32.In the second embodiment (FIG. 5), rounding 29 is made on the side of the housing 17 facing the gas flow. In the third embodiment, instead of the second opposite side of the housing 17, rounding 30 is also performed. In the fourth embodiment (FIG. 7), a sharp edge is made instead of rounding 29 31. In the fifth embodiment, the cassette 16 is made in the form of an aerodynamic profile 32.

Возможна установка в полости 22 внутри выхлопной шахты 3 теплообменника-утилизатора 33, который состоит из секций 34, установленных радиально (фиг.9 и 10). Секции 34 имеют входные и выходные патрубки, соответственно 35 и 36, к которым подведены подводящий трубопровод 37 и отводящий трубопровод 38. Применение секций целесообразно для уменьшения веса сборочных единиц теплообменника-утилизатора 33 и для упрощения его ремонта.It is possible to install in the cavity 22 inside the exhaust shaft 3 of the heat exchanger-utilizer 33, which consists of sections 34 mounted radially (Fig.9 and 10). Sections 34 have inlet and outlet pipes, respectively 35 and 36, to which a supply pipe 37 and a discharge pipe 38 are connected. The use of sections is advisable to reduce the weight of the assembly units of the heat exchanger-heat recovery unit 33 and to simplify its repair.

Внешний вид секции 34 приведен на фиг.11. Секция 34 содержит (фиг.11…13): корпус 39, имеющий узкие боковые грани 40, торцовые грани 41 и 42. С торцовой гранью 42 соединено основание 43, имеющее ручку 44. Под основанием 43 установлена герметизирующая прокладка 45. На основании 43 выполнены отверстия 46 для монтажа. Во внутренней полости 47 установлены трубы 48. Корпус 39 имеет отверстия 49.The appearance of the section 34 is shown in Fig.11. Section 34 contains (Figs. 11 ... 13): a housing 39 having narrow side faces 40, end faces 41 and 42. A base 43 having a handle 44 is connected to the end face 42. A sealing gasket 45 is installed under the base 43. The base 43 is made holes 46 for mounting. In the inner cavity 47, pipes 48 are installed. The housing 39 has openings 49.

Во втором варианте (фиг.14) вместо узкой боковой грани 40, обращенной навстречу потоку газов, выполнено скругление 50, а вместо другой противоположно расположенной боковой грани 40 выполнено скругление 51. В третьем (фиг.15) варианте со стороны, противоположной потоку газа, выполнена прямоугольная щель 52 для выхода очищенного газа. В четвертом варианте (фиг.16) также выполнена прямоугольная щель 53 со стороны, обращенной к потоку газа.In the second embodiment (Fig. 14), instead of a narrow side face 40 facing the gas flow, a rounding 50 is made, and instead of another oppositely located side face 40, a rounding 51 is made. In the third (Fig. 15) embodiment, from the side opposite to the gas flow, made a rectangular slot 52 for the exit of the purified gas. In the fourth embodiment (Fig. 16), a rectangular slit 53 is also provided on the side facing the gas stream.

В пятом варианте (фиг.18) приведена усовершенствованная конструкция секции 34, обладающая чрезвычайно высокой эффективностью теплоотдачи от выхлопных газов к стенке труб 48. Известно из книги М.А. Михеев и др., Основы теплопередачи. М., Энергия, 1977 г., стр.104, что максимальное значение коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании трубы имеет место в точке, находящейся на оси движения потока, а на боковых поверхностях примерно в 4 раза ниже (фиг.17). Для того чтобы исправить этот недостаток, предложено применить отбортовки 54 в отверстиях 49 для интенсификации теплообмена. Снаружи выхлопной шахты выполнена вторая платформа 55 для обслуживания теплообменника-утилизатора 33 и замены секций 34.In the fifth embodiment (Fig. 18), an improved construction of section 34 is shown, which has an extremely high heat transfer efficiency from exhaust gases to the pipe wall 48. It is known from the book of M.A. Mikheev et al., Fundamentals of heat transfer. M., Energy, 1977, p. 104, that the maximum value of the heat transfer coefficient for the transverse flow around the pipe takes place at a point located on the axis of flow, and on the side surfaces about 4 times lower (Fig. 17). In order to correct this drawback, it is proposed to use flanging 54 in openings 49 to enhance heat transfer. Outside the exhaust shaft, a second platform 55 is made for servicing the heat exchanger-utilizer 33 and replacing the sections 34.

На фиг.19…24 приведены различные варианты взаимного расположения кассет 16 и секций 34. Кассеты 16 могут быть установлены под углом 5…7 град к оси выхлопной шахты 3 для того, чтобы поток выхлопных газов более эффективно проходил внутрь кассет 16. Однако установка под углом более 7 град недопустима из-за возрастания аэродинамического сопротивления кассет 16. Также под углом 5…7 град могут быть установлены секции 34 теплообменника-утилизатора 33 (фиг.20). При этом возможна установка продольных осей кассет 16 и секций 34 со смещением (фиг.21) или с совмещением осей (фиг.22).In Fig.19 ... 24 shows various options for the relative positions of the cassettes 16 and sections 34. Cassettes 16 can be installed at an angle of 5 ... 7 degrees to the axis of the exhaust shaft 3 so that the exhaust gas flow more efficiently passes into the cassettes 16. However, the installation under an angle of more than 7 degrees is unacceptable due to an increase in the aerodynamic resistance of the cassettes 16. Also, at an angle of 5 ... 7 degrees, sections 34 of the heat exchanger-utilizer 33 can be installed (Fig. 20). In this case, it is possible to install the longitudinal axes of the cassettes 16 and sections 34 with an offset (Fig. 21) or with a combination of the axes (Fig. 22).

Возможна установка на выхлопной шахте 3 циклона-очистителя 56, который выполнен в виде кольцевого коллектора 57 с отверстиями 58, выходящими внутрь выхлопной шахты 3. На фиг.23 показан вариант с установкой циклона-очистителя 56 после кассет 16, а на фиг.24 - после секций 34.It is possible to install a cleaner cyclone 56 on the exhaust shaft 3, which is made in the form of an annular collector 57 with holes 58 extending into the exhaust shaft 3. FIG. 23 shows an embodiment with the cyclone cleaner 56 installed after the cartridges 16, and FIG. 24 after sections 34.

Возможно применение паровой турбины 59, подсоединенной к отводящему трубопроводу 38 (фиг.25). Подводящий трубопровод 37 присоединен к баку воды 60 и содержит насос 61.Perhaps the use of a steam turbine 59 connected to a discharge pipe 38 (Fig.25). The supply pipe 37 is connected to the water tank 60 and includes a pump 61.

Паровая турбина 59 имеет конструкцию, представленную на фиг.25, и содержит переходник 62, корпус 63, входной обтекатель 64, сопловой аппарат 65, рабочее колесо 66 с рабочими лопатками 67, установленное на валу 68, установленный в свою очередь на опорах 69, выходной аппарат 70 и выхлопное устройство 71 с выходной трубой 72. К валу 68 при помощи муфты 73 присоединен вал 74, вторая нагрузка 75 (генератор или компрессор).The steam turbine 59 has the structure shown in Fig.25, and contains an adapter 62, a housing 63, an inlet cowl 64, a nozzle apparatus 65, an impeller 66 with impellers 67 mounted on a shaft 68, mounted in turn on the supports 69, the output apparatus 70 and an exhaust device 71 with an outlet pipe 72. A shaft 74, a second load 75 (generator or compressor) is connected to the shaft 68 by means of a coupling 73.

РАБОТА УСТАНОВКИINSTALLATION WORK

Для запуска установки (фиг.1…25) подают выхлопные газы из газотурбинного двигателя (газотурбинный двигатель на фиг.1…25 не показан) на вход в свободную турбину 1. Раскручивается рабочее колесо 7 и вал 9, который через муфту 12 приводит во вращение вал 13 нагрузки 14.To start the installation (Fig. 1 ... 25), exhaust gases are supplied from a gas turbine engine (a gas turbine engine is not shown in Fig. 1 ... 25) to an entrance to a free turbine 1. The impeller 7 and shaft 9 are untwisted, which rotates through a coupling 12 load shaft 13.

При наличии паровой турбины 59 пар из теплообменника-утилизатора 33 подается в паровую турбину 59. Раскручивается рабочее колесо 66 с валом 67, который приводит во вращение вал 74 второй нагрузки 74.If there is a steam turbine 59, steam from the heat exchanger-heat exchanger 33 is supplied to the steam turbine 59. The impeller 66 is unwound with a shaft 67, which drives the shaft 74 of the second load 74.

Очистка выхлопных газов осуществляется катализатором 19 (фиг.3), через который проходят эти газы. По мере потери активности катализатора 19 кассеты 16 (фиг.1) заменяются. Площадка 37 улучшает условия труда и обеспечивает безопасность проведения работ.Purification of exhaust gases is carried out by the catalyst 19 (figure 3), through which these gases pass. As the activity of the catalyst 19 is lost, the cassettes 16 (FIG. 1) are replaced. Site 37 improves working conditions and ensures the safety of work.

Вторая площадка 54 используется для замены секции 34 теплообменника 33.A second pad 54 is used to replace the heat exchanger section 34.

Применение в качестве катализатора 19 очистки углеродных материалов уменьшит стоимость оборудования и снизит затраты при его эксплуатации.The use as a catalyst 19 of the purification of carbon materials will reduce the cost of equipment and reduce costs during its operation.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Создать автономную энергетическую установку, обеспечивающую потребителя одновременно электроэнергией и теплом.1. Create an autonomous power plant that provides consumers with both electricity and heat.

2. Увеличить КПД установки:2. Increase the efficiency of the installation:

- за счет применения блоков шумоглушения и секций телообменника-газификатора плоской формы, их особой компоновки в выхлопной шахте и совмещения функций шумоглушения и очистки в одном устройстве, за счет выполнения секций теплообменника-утилизатора такой конструкции, которая позволяет в несколько раз повысить коэффициент теплоотдачи от выхлопных газов к трубкам теплообменника-газификатора.- due to the use of noise suppression units and sections of a flat-shaped gas exchanger-gasifier, their special arrangement in the exhaust shaft and combining of sound attenuation and cleaning functions in one device, due to the implementation of heat exchanger-utilizer sections of such a design, which allows several times to increase the heat transfer coefficient from exhaust gases to the tubes of the heat exchanger-gasifier.

3. Снизить эмиссию вредных веществ в выхлопных газах за счет применения для очистки катализатора очистки - углеродных материалов.3. To reduce the emission of harmful substances in exhaust gases due to the use of carbon-based cleaning catalysts.

4. Обеспечить удобство в эксплуатации и обеспечение безопасности работ при ремонте установки за счет применения платформ обслуживания.4. Ensure ease of use and safety during installation repair through the use of service platforms.

5. Производить быструю замену кассет с катализатором очистки, по мере их загрязнения и быструю замену секций теплообменника-утилизатора.5. Quickly replace the cartridges with the cleaning catalyst, as they become dirty, and quickly replace the sections of the heat exchanger-utilizer.

Claims (9)

1. Выхлопное устройство энергетической установки, содержащее корпус, преобразующий горизонтальное движение потока выхлопных газов в вертикальное, вертикальную цилиндрическую шахту и шумоглушитель, установленный в ней, при этом шумоглушитель выполнен в виде установленных радиально кассет, содержащих пустотелый корпус, стенки которого перфорированы отверстиями, полость кассет частично заполнена катализатором, отличающееся тем, что кассеты установлены под углом. 1. The exhaust device of a power plant, comprising a housing that converts the horizontal movement of the exhaust stream into a vertical, vertical cylindrical shaft and a muffler installed in it, while the muffler is made in the form of radially mounted cassettes containing a hollow body, the walls of which are perforated with holes, the cavity of the cassettes partially filled with a catalyst, characterized in that the cartridges are installed at an angle. 2. Выхлопное устройство энергетической установки по п.1, отличающееся тем, что внутри шахты установлен теплообменник-утилизатор, который выполнен в виде секций, выполненных из труб, установленных внутри корпуса, перфорированного отверстиями.2. The exhaust device of the power plant according to claim 1, characterized in that a heat exchanger-heat exchanger is installed inside the shaft, which is made in the form of sections made of pipes installed inside the housing, perforated with holes. 3. Выхлопное устройство энергетической установки по п.2, отличающееся тем, что секции теплообменника-утилизатора установлены под углом к оси выхлопной шахты. 3. The exhaust device of the power plant according to claim 2, characterized in that the sections of the heat exchanger-heat exchanger are installed at an angle to the axis of the exhaust shaft. 4. Выхлопное устройство энергетической установки по п.3, отличающееся тем, что секции и кассеты установлены под одинаковым углом к оси выхлопной шахты.4. The exhaust device of the power plant according to claim 3, characterized in that the sections and cassettes are installed at the same angle to the axis of the exhaust shaft. 5. Выхлопное устройство энергетической установки по п.3, отличающееся тем, что количество секции и кассет выполнено одинаковым.5. The exhaust device of the power plant according to claim 3, characterized in that the number of sections and cassettes is the same. 6. Выхлопное устройство энергетической установки по п.3, отличающееся тем, что секции установлены за кассетами так, что их продольные оси расположены между продольными осями кассет.6. The exhaust device of the power plant according to claim 3, characterized in that the sections are installed behind the cassettes so that their longitudinal axes are located between the longitudinal axes of the cassettes. 7. Выхлопное устройство энергетической установки по п.3, отличающееся тем, что секции установлены за кассетами так, что их продольные оси совмещены с продольными осями кассет.7. The exhaust device of the power plant according to claim 3, characterized in that the sections are installed behind the cassettes so that their longitudinal axes are aligned with the longitudinal axes of the cassettes. 8. Выхлопное устройство энергетической установки по п.3, отличающееся тем, что на выхлопной шахте за секциями или за кассетами выполнен циклон-очиститель.8. The exhaust device of the power plant according to claim 3, characterized in that the cyclone cleaner is made in the exhaust shaft behind the sections or behind the cassettes. 9. Выхлопное устройство энергетической установки по п.8, отличающееся тем, что циклон-очиститель выполнен в виде кольцевого коллектора, установленного на выхлопной шахте, соединенного отверстиями с полостью выхлопной шахты. 9. The exhaust device of the power plant according to claim 8, characterized in that the cyclone cleaner is made in the form of an annular collector mounted on an exhaust shaft connected by openings to the cavity of the exhaust shaft.
RU2014101281/06A 2014-01-16 2014-01-16 Exhaust device of power plant RU2544110C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014101281/06A RU2544110C1 (en) 2014-01-16 2014-01-16 Exhaust device of power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014101281/06A RU2544110C1 (en) 2014-01-16 2014-01-16 Exhaust device of power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2544110C1 true RU2544110C1 (en) 2015-03-10

Family

ID=53290410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014101281/06A RU2544110C1 (en) 2014-01-16 2014-01-16 Exhaust device of power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2544110C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3739872A (en) * 1971-05-27 1973-06-19 Westinghouse Electric Corp Gas turbine exhaust system
RU2022127C1 (en) * 1991-01-31 1994-10-30 Ляпкин Александр Александрович Exhaust gas catalytic neutralizer
RU2069771C1 (en) * 1991-09-04 1996-11-27 Гавони Б.Г.М. Силенциатори ди Альбино Гавони энд К.С.а.с. Exhaust silencer
RU115843U1 (en) * 2011-07-12 2012-05-10 Валентин Семёнович Королёв GAS PUMPING UNIT

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3739872A (en) * 1971-05-27 1973-06-19 Westinghouse Electric Corp Gas turbine exhaust system
RU2022127C1 (en) * 1991-01-31 1994-10-30 Ляпкин Александр Александрович Exhaust gas catalytic neutralizer
RU2069771C1 (en) * 1991-09-04 1996-11-27 Гавони Б.Г.М. Силенциатори ди Альбино Гавони энд К.С.а.с. Exhaust silencer
RU115843U1 (en) * 2011-07-12 2012-05-10 Валентин Семёнович Королёв GAS PUMPING UNIT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202055915U (en) Environmentally-friendly ultra-quiet type diesel generator set
CN106401716A (en) Tail gas denitration device of natural gas internal combustion engine generator
RU134244U1 (en) GAS PUMPING UNIT
RU2544110C1 (en) Exhaust device of power plant
CN206190372U (en) Natural gas engine generator tail gas denitrification facility
RU2005119199A (en) SYSTEM AND METHOD FOR PASTERIZATION OF WATER AND ENERGY PRODUCTION
RU151472U1 (en) EXHAUST DEVICE FOR POWER INSTALLATION
CN201983324U (en) Venturi tube injection-type range hood
CN202338495U (en) Portable liquamatic fan with smoke-eliminating and dust-removing functions
KR20000028953A (en) AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE HAVING A REACTOR FOR REDUCTION OF THE NOχ CONTENT IN THE EXHAUST GAS, AND A METHOD
RU86678U1 (en) GAS PUMPING UNIT
CN206487533U (en) A kind of water cooling silencer for being adapted to box mute type small-power internal combustion engine generator group
CN105257599A (en) Mine ventilator
CN108757130B (en) Energy conversion device and method of diesel engine
CN210858865U (en) Engine crankcase ventilation system
CN104179566B (en) A kind of pure oxygen internal combustion auto-rotating-type motor
RU2426901C1 (en) Inlet path of gas-turbine engine
CN212717402U (en) Bypass silencer
CN208934954U (en) A kind of BY-HTF high temperature fire smoke discharging axial flow fan
CN208982149U (en) A kind of engine with making-up air device
RU45474U1 (en) EXHAUST AND DISPOSAL SYSTEM OF EXHAUST GAS GAS-TURBINE UNITS
RU2054563C1 (en) Steam-gas engine
RU2269018C1 (en) Power-generating gas-turbine plant
RU2374104C1 (en) Gas turbine locomotive and its power plant
CN207393315U (en) A kind of mute desert area generating set