RU34207U1 - Газотурбинная приставка, использующая энергию генератора газа - Google Patents

Description

ГАЗОТУРБИННАЯ ПРИСТАВКА, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ ЭПЕРГИЮ ГЕНЕРАТОРА ГАЗА

Полезная модель относится к области газотурбостроения, а шенно к устройствам для использования тепла выхлопных газов газогенератор бв.

Одним из направлений повьппения эффективности и улучшения удельных параметров генераторов газа, например при использовании в качестве генераторов газа наземных газотурбинных установок (ГТУ) является использование сложных циклов.

Известны технические решения, где используется тепло выхлопных газов ГТУ для получения дополнительной мошдости.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому и принятому за прототип является «Система термодинамического преобразования воздушного цикла, патент США №4.751.814 от 21.06.1988г., которая включает трехкаскадный компрессор с теплообменниками охлаждения воздуха между

М. кл. 7 F02C6/00; F02C7/08

каскадами, теплообменник, представляющий собой камеру подогрева воздуха за компрессорами, куда поступают выхлопные газы от основной газотурбинной установки (ГТУ), турбину, с выходным валом для привода компрессоров и производства механической работы, подогреватель выхлопных газов, котел-утилизатор.

Недостатком данного технического решения является низкая эксплуатационная эффективность, обусловленная его конструкцией, так как наличие теплообменников охлаждения воздуха между каскадами компрессоров приводит к существенному увеличению габаритов, веса и сложности изготовления самой газотурбинной приставки, а непосредственное соединение компрессоров с низкотемпературной турбиной усложняет ее разработку, увеличивает габариты и вес.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эксплуатационных характеристик газотурбинной приставки, использующей энергию генератора газа и упрощение ее конструктивной схемы.

Технический результат достигается за счет введения в состав газотурбинной приставки, использующей энергию генератора газа, устройства перепуска воздуха с регулировочным краном, установленное за компрессором, и мультипликатора, который соединяет силовую турбину с компрессором.

В качестве генератора газа может быть использована, например, наземная ГТУ.

На чертеже изображена конструктивная схема газотурбинной приставки, использующей энергию генератора газа, например, ГТУ.

Газотурбинная приставка, схематично изображенная на чертеже и использующая энергию выхлопных газов газогенератора, например, ГТУ, содержит: входное устройство 1, компрессор 2, камеру 3 подогрева воздуха, турбину 4 привода компрессора, силовую турбину 5 с выходным валом 6 и муфтой 7 для подсоединения приводимого устройства (например, электрогенератора), выхлопное устройство 8, устройство 9 перепуска воздуха с регулировочным краном 10, мультипликатор 11, подогреватель 12 выхлопных газов, поступающих от генератора газа (ГТУ) 13, патрубок 14 подсоединения камеры 3 подогрева воздуха к ГТУ 13 с подогревателем 12 выхлопных газов, котел-утилизатор 15, трубопровод 16 подвода и трубопровод 17 отвода воды котла-утшшзатора 15.

Газотурбинная приставка может быть выполнена по одновальной схеме с единой турбиной, осуществляющей привод компрессора и выдачу механической энергии на выходной вал.

Газотурбинная гфиставка, схематично изображенная на чертежу и использующая энергию генератора газа, например, ГТУ, работает следующим образом.

При работе газотурбинной приставки воздух из входного устройства 1 поступает в компрессор 2, где он сжимается и направляется в камеру 3 подогрева, в которой происходит подогрев этого воздуха за счет энергии выхлопных газов, например, поступающих от ГТУ. Выхлопные газы поступают из выхлопного устройства ГТУ 13 через патрубок 14 подсоединения камеры 3 подогрева к ГТУ 13. Выхлопные газы ГТУ 13 могут дополнительно в соответствии с эксплуатационными потребностями подогреваться подогревателем 12 выхлопных газов. Далее подогретые газы направляются из камеры подогревателя 12 в турбину 4 щ)ивода компрессора газотурбинной приставки, где отдают свою энергию и поступают в выхлопное устройство 8. Энергия силовой турбины 4 выдается на выходной вал 6 с муфтой 7. Оставшаяся энергия выхлопных газов ГТУ и газотурбинной приставки может испо.льзоваться в котле-утшшзаторе 15, например, для подогрева воды в системе теплоснабжения.

Отмечено, что подогреватель выхлопных газов ГТУ позволяет компенсировать воздействие атмосферных условий и регулировать суммарную мощность газотурбинной приставки и ГТУ в широком диапазоне в зависимости от требуемой условиями эксплуатации суммарной мощности газотурбинной приставки и ГТУ.

Введение устройства 9 перепуска воздуха за компрессором 2 с регулировочным краном 10 обеспечивает регулирование режима работы газотурбинной приставки в основном для снижения частоты вращения ротора при нештатных вариантах работы, например, гфи не саншщонированном повыщении частоты вращения ротора газотурбинной приставки.

Соединение силовой турбины 4 с компрессором 2 через мультщшикатор 11 позволяет создавать оптимальную конструкцию ступеней силовой турбины 4 газотзфбинной приставки с высокими показателями К.П.Д. на уровне 0,9 - 0,91 при работе в условиях относительно низких температур рабочего тела, например, 700 - 800 К.

Вал силовой турбины заявляемой газотурбинной приставки и, например, вал ГТУ обеспечивают передачу мощности к соответствующему потребителю, например, электрогенератору, компрессору газоперекачивающего агрегата и т.п. Привод может осуществляться непосредственно от этих валов, либо через объединительный редуктор на единый вал привода (на схеме не показаны).

Также возможна реализация варианта раздельного привода от ГТУ и газотурбинной приставки, путем подсоединения к ним собственных электрогенераторов, работаюпщх на одну энергосистему. Независимо от выбора вариантов передачи мощности газотурбинной приставки и ГТЦ, уровень максимальной нагрузки газотурбинной приставки на стационарных режимах регламентируется располагаемой энергией выхлопных газов основной ГТУ и дополнительным теплом, подводимым, с использованием подогревателя 11, выхлопных газов ГТУ. При работе с подключением к общей энергосистеме изменение нагрузки не вызовет каких-либо затруднений в работе всего газотурбинного агрегата, состоящего из ГТУ и газотурбинной приставки. При изолированном применении газотурбинного агрегата любые изменения на1рузки компенсируются за счет гоменения мощности самой ГТУ, а максимальная нагрузка ограничена суммарной мощностью ГТУ и газотурбинной приставки.

Применение предлагаемой газотурбинной приставки, использующей энергию генератора газа, при применении в качестве генератора газа ГТУ, позволяет повысить суммарную мощность и 1СПД всего газотурбршного агрегата (ГТУ и газотурбинная юдриставка) на 15 - 25% и более, в зависимости от параметров основной ГТУ, при этом одновременно улучшаются экологические характеристики всего газотурбинного агрегата, так как вырабатываемая газотурбинной приставкой механическая работа гфоизводится путем экологически чистого щ)оцесса - без использования топлива.

Claims (2)

1. Газотурбинная приставка, использующая энергию генератора газа, включающая входное устройство, компрессор, камеру подогрева воздуха, установленную за компрессором, патрубок подсоединения генератора газа с камерой подогрева, турбину, подогреватель выхлопных газов, котел-утилизатор, отличающаяся тем, что она содержит устройство перепуска воздуха с регулировочным краном, расположенное за компрессором.

2. Газотурбинная приставка по п.1, отличающаяся тем, что компрессор и турбина соединены между собой через мультипликатор.