UA26780U

UA26780U - Gas-turbine plant

Info

Publication number: UA26780U
Application number: UAU200704551U
Authority: UA
Inventors: Umer Abdulaiovych Abdulgazis; Server Ashyrov
Original assignee: Umer Abdulaiovych Abdulgazis; Server Ashyrov
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2007-10-10

Abstract

A gas-turbine plant relates to gas-turbine plants that use as working medium alternative type of fuel. It can be used in stationary power plants and in mobile means of transportation as well, for all areas of national economy, defense engineering and in space.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до створення газотурбінних установок, що використовують як робоче тіло 2 альтернативний вид палива. Вона може знайти застосування, як в стаціонарних силових установках, такі в мобільних транспортних засобах всіх галузей народного господарства, оборонній техніці і в космосі.The useful model refers to the creation of gas turbine plants that use an alternative type of fuel as a working body. It can be used in stationary power plants, in mobile vehicles of all branches of the national economy, in defense equipment and in space.

Найперспективнішим альтернативним видом палива є водень, питома теплота якого перевершує вуглеводневе паливо в 2,5-3,0 раз і він безпечний з екологічної точки зору, оскільки продуктом його згоряння є вода. 70 Відома газотурбінна установка, що містить, встановлені на валу повітряний компресор, сполучений воздуховодом через теплообмінник з камерою згоряння, пристрій подачі в неї під тиском палива і газову турбіну, сполучену газопроводами з камерою згоряння і міжтрубним простором теплообмінника див. Краткий политехнический словарь. М: Государственное издательство технико-теоретической литературь, 1956г., -с.200, реферат "Газотурбинная установка". Прототипі. 19 В установці пристрій подачі під тиском палива в камеру згоряння виконаний у вигляді насоса вуглеводневого палива.The most promising alternative type of fuel is hydrogen, the specific heat of which exceeds hydrocarbon fuel by 2.5-3.0 times and is safe from an environmental point of view, since the product of its combustion is water. 70 A known gas turbine installation containing an air compressor mounted on a shaft, connected by an air duct through a heat exchanger to the combustion chamber, a device for supplying it with fuel under pressure, and a gas turbine connected by gas pipelines to the combustion chamber and the intertube space of the heat exchanger, see Brief polytechnic dictionary. Moscow: State publishing house of technical and theoretical literature, 1956, p. 200, essay "Gasoturbine Installation". Prototypes. 19 In the installation, the device for supplying fuel under pressure to the combustion chamber is made in the form of a hydrocarbon fuel pump.

Відомі також моделі автомобілів Не-Ріге (зеуїга! Мойюоге і Нопда ЕСХ, у форсунки яких подається водень, з балонів під тиском З5МПа |див. Подзноев Г.П., Абдулгазис У.А. Металлогидриднье системь! енергообеспечения транспорта. Научно-технический журнал Авиационно-космическая техника и технология Мо8 (16), с.32. Харкьков: "ХАЙ", 2004Г..There are also known models of cars Ne-Rige (zeuiga! Moiyuoge and Nopda ESH, the nozzles of which are supplied with hydrogen from cylinders under a pressure of З5MPa | see Podznoev G.P., Abdulgazis U.A. Metallohydrogen system! energy supply of transport. Scientific and technical magazine Aerospace engineering and technology Mo8 (16), p. 32. Kharkiv: "HAI", 2004.

Недоліком відомих моделей автомобілів є те, що в балонах міститься 160дм З водню, маса якого всього 3,75-4,50кг. Цього запасу водню достатньо тільки на 400км пробігу автомобіля на одній заправці.The disadvantage of known car models is that the cylinders contain 160 dm of hydrogen, the mass of which is only 3.75-4.50 kg. This hydrogen reserve is only enough for 400 km of car mileage at one gas station.

Іншим недоліком є ризик пошкодження балона при аварії і витоку водню. Змішуючись з повітрям водень утворює вибухонебезпечний "гримучий газ", вибуховий потенціал якого близько 20кг тротилу на кг водню. 29 Технічна задача корисної моделі - розробка газотурбінної установки на водневому паливі, більш надійної, ей) безпечної і економічно доцільної, в якій водень утворюється безпосередньо в установці з використанням сировини, що містить зв'язаний водень у вигляді гідридів металів. Одним з найперспективніших видів такої сировини є гідрид алюмінію (АІН»з).Another disadvantage is the risk of damage to the cylinder in the event of an accident and hydrogen leakage. Mixing with air, hydrogen forms an explosive "rattle gas", the explosive potential of which is about 20 kg of TNT per kg of hydrogen. 29 The technical task of the useful model is the development of a more reliable, safe and economically viable gas turbine plant on hydrogen fuel, in which hydrogen is produced directly in the plant using raw materials containing bound hydrogen in the form of metal hydrides. One of the most promising types of such raw materials is aluminum hydride (AIN).

Технічний результат - заміна обмеженого в природі вуглеводневого палива воднем, що одержують з гідриду о 3о алюмінію з подальшою подачею в газотурбінну установку. (се)The technical result is the replacement of hydrocarbon fuel, which is limited in nature, with hydrogen obtained from the hydride of 30% aluminum with subsequent feeding into a gas turbine unit. (se)

Технічна задача і результат досягається тим, що газотурбінна установка містить, встановлені на приводному валу, повітряний компресор, сполучений воздуховодом через теплообмінник з камерою згоряння, пристрій - подачі в камеру згоряння під тиском палива і газову турбіну, сполучену газопроводами з камерою згоряння і (Се) міжтрубним простором теплообмінника. Новим є те, що установка забезпечена генератором отриманняThe technical task and result is achieved by the fact that the gas turbine installation contains, installed on the drive shaft, an air compressor connected by an air duct through a heat exchanger to the combustion chamber, a device for supplying fuel to the combustion chamber under pressure and a gas turbine connected by gas pipelines to the combustion chamber and (Se) intertube space of the heat exchanger. What is new is that the installation is equipped with a receiving generator

Зо газоподібного водню, виконаним у вигляді місткості, заповнюваної гідридом алюмінію, сполученої через сч кран-дозатор з баком для води. Пристрій подачі палива під тиском виконаний у вигляді водневого компресора, сполученого з генератором отримання водню, а теплообмінник додатково сполучений з конденсатором, якій трубопроводом сполучений з баком води для підживлення його конденсатом і забезпечений патрубком викиду « дю газів в атмосферу. -оFrom gaseous hydrogen, made in the form of a capacity filled with aluminum hydride, connected through a water dispenser faucet to a water tank. The fuel supply device under pressure is made in the form of a hydrogen compressor connected to a hydrogen generator, and the heat exchanger is additionally connected to a condenser, which pipeline is connected to a water tank to feed it with condensate and equipped with a nozzle for the release of gases into the atmosphere. -at

Ознаки корисної моделі необхідні і достатні для її здійснення і досягнення технічного результату. с Причинно-наслідковий зв'язок нових ознак корисної моделі і технічного результату, що досягається, полягає :з» в наступному: - постачання установки генератором отримання водню, виконаного у вигляді місткості, заповненої гідридом алюмінію, сполученої Через конденсатор з баком для води, дозволило збільшити пробіг автомобіля на одній юю 15 заправці, відмовитися від використовування водню, що заповнений в місткості під великим тиском і, як наслідок, істотно зменшити можливість вибуху водневого палива;Signs of a useful model are necessary and sufficient for its implementation and the achievement of a technical result. c The cause-and-effect relationship between the new features of the useful model and the achieved technical result consists in the following: - supplying the installation with a hydrogen generator made in the form of a capacity filled with aluminum hydride, connected through a condenser to a water tank, allowed to increase the mileage of the car at one gas station, to refuse the use of hydrogen filled in a tank under high pressure and, as a result, to significantly reduce the possibility of hydrogen fuel explosion;

Ге) - з'єднання теплообмінника з конденсатором сполученим з баком для води, дозволило забезпечити -1 підживлення бака конденсатом з парогазової суміші.Ge) - the connection of the heat exchanger with the condenser connected to the water tank, made it possible to supply the tank with condensate from the steam-gas mixture.

На схемі зображена газотурбінна установка, працююча на водневому паливі. ее) 50 Газотурбінна установка складається з генератора отримання газоподібного водню, виконаного у вигляді о герметичної місткості 1, що заповнюється металогідридом, наприклад, гідридом алюмінію (АН з), сполученої через кран-дозатор 2 з баком З для води. Місткість 1 сполучена газопроводом 4 з водневим компресором 5, сполученим газопроводом б з форсункою 7 камери згоряння 8. Установка забезпечена також повітряним компресором 9, який воздуховодами 10 і 11 через теплообмінник 12 також сполучений з форсункою 7 камери 59 згоряння 8, сполученої газопроводом 13 з газовою турбіною 14. Вікно викиду відпрацьованих газів турбіни 14 с трубопроводом 15 сполучено з міжтрубним простором теплообмінника 12, який додатково сполучений трубопроводами 16 і 17 через конденсатор 18 з баком З для його підживлення конденсатом, що утворюється.The diagram shows a gas turbine plant operating on hydrogen fuel. ee) 50 The gas turbine installation consists of a generator for obtaining gaseous hydrogen, made in the form of a hermetic capacity 1, which is filled with a metal hydride, for example, aluminum hydride (AN c), connected through a dispenser faucet 2 with a tank C for water. Capacity 1 is connected by gas line 4 to hydrogen compressor 5, connected by gas line b to nozzle 7 of combustion chamber 8. The installation is also equipped with an air compressor 9, which is also connected by air ducts 10 and 11 through heat exchanger 12 to nozzle 7 of combustion chamber 59 8, connected by gas line 13 to gas turbine 14. The exhaust gas discharge window of the turbine 14 is connected with the pipeline 15 to the inter-tube space of the heat exchanger 12, which is additionally connected by pipelines 16 and 17 through the condenser 18 to the tank C for feeding it with the condensate formed.

Компресори 5 і 9, встановлені на валу 19, сполученим зі стартером (не показаний), і рукояткою 20, що виключає муфту 21 з валом 22 ротор газової турбіни 14, який може бути кінематично сполучений з різними видами бо споживачів механічної енергії.Compressors 5 and 9 are mounted on a shaft 19 connected to a starter (not shown) and a handle 20 that disengages a clutch 21 with a shaft 22 rotor of a gas turbine 14, which can be kinematically connected to various types of mechanical energy consumers.

Газотурбінна установка працює таким чином.The gas turbine plant works as follows.

Місткість 1 генератора отримання водню завантажують гідридом алюмінію, а бак З водою, відкривають кран-дозатор 2 і подають в неї регульований потік води. При дії води на гідрид алюмінію відбувається гідроліз водню по схемі: 69 АІнужоНноО - ЛІООН я ЗНОCapacity 1 of the hydrogen generator is loaded with aluminum hydride, and the tank is filled with water, the dispenser tap 2 is opened and a regulated flow of water is fed into it. When water acts on aluminum hydride, hydrogen hydrolysis occurs according to the scheme:

АІНз ї- ЗН.О - АКОН)» я ЗНоАИНз и- ZNO.O - AKON)" i ZNo

При цьому з 1м3 гідриду алюмінію генеруються 296бкг водню. Це по енергетичному потенціалу відповідає майже 35500МДж, що близько до спалювання їм дизельного палива. Продукти гідролізу ЛІООН і АКОН)з не витрачаються, а регенеруються знову в АІН з в зовнішньому циклі парціального дегідрування вуглеводневих радикалів в середовищі Но у присутності каталізаторів. Швидкість гідролізу регулюється подачею води в бак і при закритому крані-дозаторі 2 виділення водню припиняється.At the same time, 296 bkg of hydrogen are generated from 1 m3 of aluminum hydride. In terms of energy potential, this corresponds to almost 35,500MJ, which is close to the burning of diesel fuel. Hydrolysis products LIOH and AKON)z are not consumed, but are regenerated again in AIN z in the external cycle of partial dehydrogenation of hydrocarbon radicals in the environment of NO in the presence of catalysts. The rate of hydrolysis is regulated by the supply of water to the tank, and when the dosing tap 2 is closed, the release of hydrogen stops.

Одночасно стартером (на схемі не показаний), при розімкненій рукояткою 20 муфті 21, приводять в обертання, встановлені на валу 19 ротори водневого 5 і повітряного 9 компресорів. По газопроводу 4 в 70 компресор 5 і через забірне вікно в компресор 9 відповідно поступає водень і повітря. Водень і повітря під тиском 5-6 атмосфер по газопроводу 6 і воздуховодам 10 і 11 через теплообмінник 12 поступає у форсунку 7 камери згоряння 8, де воднево-повітряну суміш запалюють. Швидкісний потік продуктів згоряння воднево-повітряної суміші при температурі 850-9002С по газопроводу 13 поступає в газову турбіну 14, ротор якої обертає привідний вал 22 і, при замкнутій муфті 18, встановлені на валу 19, ротори компресорів 5 і 9 при 75 відключеному стартері. Парогазова суміш з турбіни 14 по трубопроводу 15 поступає в міжтрубний простір теплообмінника 12 і в протитечії з повітрям, що поступає по трубах, яке нагрівається перед надходженням у форсунку 7 камери згоряння 8. Потім по трубопроводу 16 вона поступає в конденсатор 18, де водяні пари конденсуються, і конденсат по трубопроводу 17 перетікає в бак З для його підживлення.At the same time, the starter (not shown in the diagram), when the clutch 21 is unlocked by the handle 20, rotates the rotors of the hydrogen 5 and air 9 compressors installed on the shaft 19. Through gas line 4 in 70, compressor 5 and through the intake window into compressor 9, respectively, supply hydrogen and air. Hydrogen and air under a pressure of 5-6 atmospheres through the gas pipeline 6 and air ducts 10 and 11 through the heat exchanger 12 enters the nozzle 7 of the combustion chamber 8, where the hydrogen-air mixture is ignited. The high-speed flow of combustion products of the hydrogen-air mixture at a temperature of 850-9002C through the gas pipeline 13 enters the gas turbine 14, the rotor of which rotates the drive shaft 22 and, when the clutch 18 is closed, the compressor rotors 5 and 9 are installed on the shaft 19 with the 75 disconnected starter. The steam-gas mixture from the turbine 14 through the pipeline 15 enters the inter-tube space of the heat exchanger 12 and in counterflow with the air flowing through the pipes, which is heated before entering the nozzle 7 of the combustion chamber 8. Then, through the pipeline 16, it enters the condenser 18, where the water vapor condenses , and the condensate through pipeline 17 flows into tank C for its feeding.

Використання в установці пристрою для отримання водню з гідриду алюмінію при дії на нього водою, дозволяє замінити обмежене по запасах вуглеводневе паливо на водень, збільшити не менше ніж в двічі ресурс роботи установки при одній заправці і забезпечити від вибухонебезпечних операцій.The use in the installation of a device for obtaining hydrogen from aluminum hydride when it is acted upon by water, allows you to replace limited hydrocarbon fuel with hydrogen, increase the life of the installation by at least two times during one refueling, and protect against explosive operations.

Claims

The formula of the invention is a gas turbine installation containing an air compressor installed on the drive shaft, connected to an air duct through a heat exchanger with a combustion chamber, a device for supplying fuel under pressure to the combustion chamber and a gas turbine connected by gas pipelines to the combustion chamber and the inter-tube space of the heat exchanger, which differs in that that the installation is equipped with a generator for obtaining gaseous hydrogen, made by in the form of a capacity filled with metal hydrides, for example aluminum hydride, connected to a water tank through a dispenser faucet, and the fuel supply device under pressure to the combustion chamber is made in the form of a hydrogen compressor connected to a hydrogen generator, while the heat exchanger is additionally connected to a condenser, /-It is connected to the water tank to feed it with condensate from the steam-gas mixture and is equipped with a gas outlet pipe. with

- and? ime) (o) -i (ee) (42) 60 b5