RU2663830C2 - Способ работы газотурбинной установки и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ работы газотурбинной установки и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663830C2 RU2663830C2 RU2016130659A RU2016130659A RU2663830C2 RU 2663830 C2 RU2663830 C2 RU 2663830C2 RU 2016130659 A RU2016130659 A RU 2016130659A RU 2016130659 A RU2016130659 A RU 2016130659A RU 2663830 C2 RU2663830 C2 RU 2663830C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- water
- gas turbine
- containing liquid
- tangentially
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 42
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003570 air Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 26
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 241001489705 Aquarius Species 0.000 description 1
- UZHDGDDPOPDJGM-UHFFFAOYSA-N Stigmatellin A Natural products COC1=CC(OC)=C2C(=O)C(C)=C(CCC(C)C(OC)C(C)C(C=CC=CC(C)=CC)OC)OC2=C1O UZHDGDDPOPDJGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000001936 parietal effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к газотурбинной технологии, используемой для получения электрической и тепловой энергии, а также в качестве привода компрессорных станций или транспортных средств. Способ работы газотурбинной установки осуществляют путем подачи в камеру сгорания воздуха, топлива и водосодержащей жидкости на внутреннюю поверхность камеры сгорания. Водосодержащую жидкость направляют тангенциально внутренней поверхности камеры сгорания, в полость, образованную внутренней поверхностью камеры сгорания, наружной поверхностью направляющей стенки и торцевой перегородкой, соединяющей эти поверхности, и воздействуют на эту жидкость направляющей стенкой. За счет этого воздействия и действия центробежной силы образуют пристеночный слой жидкости, который движется одновременно коаксиально и тангенциально, вращаясь с направлением в сторону основания горелочного устройства. Изобретение направлено на снижение температуры парогазовой смеси и увеличение ее количества. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к газотурбинной технологии, используемой для получения электрической и тепловой энергии, а также в качестве привода компрессорных станций или транспортных средств.
Способ может быть применен в газотурбинных устройствах энергетического и транспортного назначения.
Известен способ работы газотурбинной установки с внутренним парогазовым циклом, при котором водяной пар, полученный в утилизационном теплообменнике, подается в камеру сгорания. На устройствах типа «Водолей», работающих по STIG-процессу с дополнительным выделением воды из выхлопных газов и возвращением конденсата воды для повторного использования в цикле, КПД увеличивается на 5,9-13%, а мощность на 43-130% для ГТД различной мощности (Николаевские газовые турбины. Основные характеристики «ЗОРЯ», «МАШИНПРОЕКТ», г. Николаев, 2004). Недостатками данного способа являются сложный процесс получения пара и значительные потери тепла в процессе конденсации воды из пара.
Известен способ работы газотурбинной установки, при котором природный газ последовательно смешивают с водяным паром высокого давления, нагревают в первом теплообменнике продуктами сгорания метансодержащей парогазовой смеси, пропускают через каталитический реактор с образованием метансодержащей парогазовой смеси, которую нагревают во втором теплообменнике, пропускают через второй каталитический реактор и подают в камеру сгорания (WO 2012060739 А1). Данный способ обеспечивает конверсию метана с образованием водорода, что приводит к снижению расхода газа и вредных выбросов при работе, но реализовать данный способ очень сложно и для осуществления данного процесса требуется дорогой катализатор.
Из известных способов наиболее близок к заявленному по технической сущности, способ работы газотурбинной установки путем подачи в камеру сгорания воздуха, топлива и воды с образованием на внутренней поверхности камеры сгорания тонкого слоя воды за счет воздействия центробежной силы от вращения камеры сгорания (патент RU 2084674, F02K 3/31, F02C 3/30). Данный способ позволяет эффективно образовывать парогазовую смесь в камере сгорания, но для его реализации необходимо обеспечить вращение камеры сгорания.
Устройство для осуществления данного способа содержит сопло, направленное на внутреннюю поверхность камеры сгорания в сторону ее вращения (патент RU 2084674, F02K 3/31, F02C 3/30). Недостатком данного устройства является возможность его реализации только при вращении камеры сгорания.
Технической задачей заявленного изобретения является создание на внутренней поверхности камеры сгорания пристеночного тонкостенного слоя водосодержащей жидкости для снижения температуры парогазовой смеси и увеличения ее количества.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение КПД, увеличение срока службы газотурбинной установки и снижение вредных выбросов в процессе ее работы.
Поставленная задача решается тем, что водосодержащую жидкость направляют тангенциально внутренней поверхности камеры сгорания в полость, образованную внутренней поверхностью камеры сгорания, наружной поверхностью направляющей стенки и торцевой перегородкой, соединяющей эти поверхности, и воздействуют на эту жидкость направляющей стенкой, и за счет этого воздействия и действия центробежной силы образуют пристеночный слой жидкости, который движется одновременно коаксиально и тангенциально, вращаясь с направлением в сторону основания горелочного устройства, а в качестве водосодержащей жидкости могут быть использованы: вода, вода с водно-растворимыми присадками, водно-спиртовой раствор и водно-топливные композиции.
В газотурбинной установке, содержащей камеру сгорания с системами подачи воздуха и топлива для процесса горения, горелочное устройство и систему подачи водосодержащей жидкости на внутреннюю поверхность камеры сгорания, выход трубопровода для подачи водосодержащей жидкости направлен тангенциально внутренней поверхности камеры сгорания, в полость, образованную внутренней поверхностью камеры сгорания, наружной поверхностью направляющей стенки и торцевой перегородкой, соединяющей эти поверхности, с образованием пристеночного слоя жидкости, который движется одновременно коаксиально и тангенциально, вращаясь с направлением в сторону основания горелочного устройства.
Техническая сущность данного изобретения поясняется чертежом, где показана схема принципиальной конструкции газотурбинной установки для осуществления предлагаемого способа работы газотурбинной установки.
Газотурбинная установка содержит камеру сгорания (1), в которой расположено горелочное устройство (2), в которое поступает топливо (3) и воздух (4) от компрессора (5); водосодержащую жидкость (6), которая подается от насоса (на чертеже не показан) через трубопровод (7) подвода водосодержащей жидкости тангенциально внутренней поверхности камеры сгорания (1) в полость (8), образованную внутренней поверхностью камеры сгорания (1), наружной поверхностью направляющей стенки (9) и торцевой перегородкой (10), соединяющей эти поверхности; камеру парогазовой смеси (11), в которой расположена газовая турбина (12), соединенная через компрессор (5), редуктор (13) с электрогенератором (14); парогазовую смесь к котлу-утилизатору (15), воздух из атмосферы (16), воздух с парами воды и компонентами отходящих газов (17) из котла-утилизатора.
Газотурбинная установка работает следующим образом: воздух из атмосферы (16) засасывается в компрессор (5), где сжимается и подается в горелочное устройство (2), куда подается топливо (3) и происходит процесс сгорания в камере сгорания (1), куда поступает водосодержащая жидкость (6), через трубопровод (7) тангенциально внутренней поверхности камеры сгорания в полость (8), образованную внутренней поверхностью камеры сгорания (1), наружной поверхностью направляющей стенки (9) и торцевой перегородкой (10), соединяющей эти поверхности.
При этом за счет воздействия направляющей стенки и действия центробежной силы, на внутренней поверхности камеры сгорания образуют пристеночный слой жидкости, который движется одновременно коаксиально и тангенциально, вращаясь с направлением в сторону основания горелочного устройства (2).
В результате, за счет взаимодействия центробежной силы водосодержащей жидкости и высокотемпературного излучения пламени, будут образовываться две фазы водосодержащей жидкости: жидкая, примыкающая к внутренней поверхности камеры сгорания и паровая, которая будет втягиваться в пламя, обеспечивая снижение вредных выбросов и частичную конверсию топлива с образованием водорода и его горением, что будет способствовать повышению КПД установки.
При подаче в качестве водосодержащей жидкости воды с каталитическими присадками увеличивается процесс образования водорода.
При использовании водно-спиртовой смеси или водно-топливной композиции эффект образования водорода также будет усиливаться.
Газы из камеры сгорания (1) поступают в камеру парогазовой смеси (11), где воздействуют на газовую турбину (12), которая вращает компрессор (5) и, через редуктор (13), электрогенератор (14).
За счет нагрева и парообразования водосодержащей жидкости снижается температура парогазовой смеси, что дает возможность снизить мощность компрессора и, таким образом, повысить КПД и увеличить срок службы турбины.
После турбины парогазовая смесь (15) подается в котел-утилизатор (на чертеже не показан), который работает согласно авторскому патенту №2288363, а воздух с парами воды и компонентами отходящих газов (17) из этого котла-утилизатора подается в компрессор (5).
Таким образом, предлагаемые способ работы газотурбинной установки и ее конструкция позволяют повысить КПД, снизить вредные выбросы в процессе ее работы и увеличить срок службы газовой турбины.
Claims (3)
1. Способ работы газотурбинной установки путем подачи в камеру сгорания воздуха, топлива и водосодержащей жидкости на внутреннюю поверхность камеры сгорания, отличающийся тем, что водосодержащую жидкость направляют тангенциально внутренней поверхности камеры сгорания, в полость, образованную внутренней поверхностью камеры сгорания, наружной поверхностью направляющей стенки и торцевой перегородкой, соединяющей эти поверхности, и воздействуют на эту жидкость направляющей стенкой, и за счет этого воздействия и действия центробежной силы образуют пристеночный слой жидкости, который движется одновременно коаксиально и тангенциально, вращаясь с направлением в сторону основания горелочного устройства.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве водосодержащей жидкости могут быть использованы: вода, вода с водно-растворимыми присадками, водно-спиртовой раствор и водно-топливные композиции.
3. Газотурбинная установка, содержащая камеру сгорания с системой подачи воздуха и топлива для процесса горения, горелочное устройство и систему подачи водосодержащей жидкости на внутреннюю поверхность камеры сгорания, отличающаяся тем, что выход трубопровода для подачи водосодержащей жидкости направлен тангенциально внутренней поверхности камеры сгорания, в полость, образованную внутренней поверхностью камеры сгорания, наружной поверхностью направляющей стенки и торцевой перегородкой, соединяющей эти поверхности, с образованием пристеночного слоя жидкости, который движется одновременно коаксиально и тангенциально, вращаясь с направлением в сторону основания горелочного устройства.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016130659A RU2663830C2 (ru) | 2016-07-25 | 2016-07-25 | Способ работы газотурбинной установки и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016130659A RU2663830C2 (ru) | 2016-07-25 | 2016-07-25 | Способ работы газотурбинной установки и устройство для его осуществления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016130659A RU2016130659A (ru) | 2018-01-30 |
| RU2663830C2 true RU2663830C2 (ru) | 2018-08-10 |
Family
ID=61173968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016130659A RU2663830C2 (ru) | 2016-07-25 | 2016-07-25 | Способ работы газотурбинной установки и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2663830C2 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0318706A1 (en) * | 1987-11-30 | 1989-06-07 | General Electric Company | Water spray ejector system for steam injected engine |
| EP0681099A2 (de) * | 1994-05-02 | 1995-11-08 | ABB Management AG | Kraftwerksanlage |
| RU2084674C1 (ru) * | 1994-10-25 | 1997-07-20 | Александр Алексеевич Пустынцев | Парогазовый реактивный двигатель |
| RU2137936C1 (ru) * | 1997-11-10 | 1999-09-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Способ регулирования выброса окислов азота noх газотурбинного двигателя |
| RU2289705C2 (ru) * | 2005-02-07 | 2006-12-20 | Тимофеев Михаил Гаврилович | Газогенератор - парогазотимотрон |
| US20120180496A1 (en) * | 2011-01-14 | 2012-07-19 | Rolls-Royce Plc | Gas turbine engine |
-
2016
- 2016-07-25 RU RU2016130659A patent/RU2663830C2/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0318706A1 (en) * | 1987-11-30 | 1989-06-07 | General Electric Company | Water spray ejector system for steam injected engine |
| EP0681099A2 (de) * | 1994-05-02 | 1995-11-08 | ABB Management AG | Kraftwerksanlage |
| RU2084674C1 (ru) * | 1994-10-25 | 1997-07-20 | Александр Алексеевич Пустынцев | Парогазовый реактивный двигатель |
| RU2137936C1 (ru) * | 1997-11-10 | 1999-09-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Способ регулирования выброса окислов азота noх газотурбинного двигателя |
| RU2289705C2 (ru) * | 2005-02-07 | 2006-12-20 | Тимофеев Михаил Гаврилович | Газогенератор - парогазотимотрон |
| US20120180496A1 (en) * | 2011-01-14 | 2012-07-19 | Rolls-Royce Plc | Gas turbine engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016130659A (ru) | 2018-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2467187C2 (ru) | Способ работы газотурбинной установки | |
| JP5956087B2 (ja) | ガスタービン装置の操作方法及び様式 | |
| RU2013150959A (ru) | Камера сгорания, способ сжигания, устройство производства электроэнергии и способ производства электроэнергии на таком устройстве | |
| RU2708957C1 (ru) | Газотурбинная установка газоперекачивающего агрегата | |
| RU2624690C1 (ru) | Газотурбинная установка и способ функционирования газотурбинной установки | |
| RU129998U1 (ru) | Комбинированная парогазотурбинная установка на продуктах гидротермального окисления алюминия | |
| RU2639397C1 (ru) | Способ работы газотурбинной установки на метаносодержащей парогазовой смеси и устройство для его осуществления | |
| RU2663830C2 (ru) | Способ работы газотурбинной установки и устройство для его осуществления | |
| CN102251818B (zh) | 燃气和蒸汽轮机*** | |
| CN102072049A (zh) | 混燃工质发生器 | |
| RU2482302C2 (ru) | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного газа в электроэнергию | |
| RU121300U1 (ru) | Экологически чистое электрогенерирующее устройство с высокотемпературной паровой турбиной и воздушным конденсатором | |
| RU2650238C1 (ru) | Способ работы энергетической установки газораспределительной станции или газорегуляторного пункта | |
| RU2343368C1 (ru) | Геотермальная энергетическая установка | |
| RU2587736C1 (ru) | Установка для утилизации низконапорного природного и попутного нефтяного газов и способ её применения | |
| WO2012162922A1 (zh) | 燃气和蒸汽轮机*** | |
| RU2272914C1 (ru) | Газопаровая теплоэлектроцентраль | |
| RU2791380C1 (ru) | Способ работы газотурбинного газоперекачивающего агрегата и устройство для его осуществления | |
| RU2261337C1 (ru) | Теплоэлектроцентраль с открытой теплофикационной системой | |
| RU2813644C1 (ru) | Способ подготовки метано-водородного топлива с повышенным содержанием водорода для котельных агрегатов ТЭС и газотурбодетандерной энергетической установки | |
| RU2395703C2 (ru) | Универсальная воздушно-турбинная энергетическая установка | |
| RU2713785C1 (ru) | Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного и различных низконапорных газов в электроэнергию | |
| RU2488705C1 (ru) | Способ утилизации попутного нефтяного газа и энергетическая машина для его осуществления | |
| RU44171U1 (ru) | Теплоэлектроцентраль с открытой теплофикационной системой | |
| RU2694701C2 (ru) | Энергоэффективная газотурбинная установка |