RU83101U1 - TURBOCHARGER UNIT FOR COMPRESSING AIR AND GIVING IT TO A TECHNOLOGICAL PROCESS OF PRODUCTION OF NITRIC ACID - Google Patents

Abstract

1. Турбокомпрессорная установка для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты, содержащая механизм запуска, прямоточную камеру сгорания, основную систему перепуска сжатого воздуха, турбокомпрессор, включающий корпус, внутри которого установлены осевая многоступенчатая турбина и осевой многоступенчатый компрессор, состоящий из обоймы, ротора и лопаток, образующие проточную часть, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительной системой перепуска сжатого воздуха, при этом основная и дополнительная системы перепуска воздуха размещены на корпусе с возможностью перепуска сжатого воздуха из проточной части осевого многоступенчатого компрессора после каждой отдельно взятой группы ступеней. ! 2. Турбокомпрессорная установка для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты по п.1, отличающаяся тем, что каждая система перепуска выполнена в виде n-сквозных каналов в обойме осевого многоступенчатого компрессора, сообщенных с камерой, образованной кожухом с выходным отверстием, установленным на обойме, при этом в корпусе напротив выходного отверстия в кожухе выполнен сквозной канал, в котором размещен перепускной клапан с возможностью сообщения через выходное отверстие с упомянутой камерой.1. A turbocompressor installation for compressing air and supplying it to a nitric acid production process, comprising a starting mechanism, a once-through combustion chamber, a main compressed air bypass system, a turbocompressor including a housing, inside which an axial multistage turbine and an axial multistage compressor, consisting of a cage, are installed rotor and blades forming a flow part, characterized in that it is equipped with an additional compressed air bypass system, while the main and complement A complete air bypass system is placed on the housing with the possibility of bypassing compressed air from the flow part of the axial multistage compressor after each individual group of stages. ! 2. A turbocharger installation for compressing air and supplying it to the nitric acid production process according to claim 1, characterized in that each bypass system is made in the form of n-through channels in the cage of an axial multistage compressor in communication with a chamber formed by a casing with an outlet installed on the cage, while in the housing opposite the outlet in the casing, a through channel is made in which a bypass valve is placed with the possibility of communication through the outlet with the said chamber.

Description

Турбокомпрессорная установка для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислотыTurbocharger for compressing air and feeding it into the nitric acid production process

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в турбокомпрессорных установках, предназначенных для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used in turbocompressor plants designed to compress air and supply it to the technological process for the production of nitric acid.

Известна газотурбинная установка (ГТТ-3М) (см. "Производство азотной кислоты в агрегатах большой единичной мощности", 1985, М., изд. "Химия"), содержащая механизм запуска, прямоточную камеру сгорания, основную систему перепуска сжатого воздуха, турбокомпрессор, включающий корпус, внутри которого установлены осевая многоступенчатая турбина и осевой многоступенчатый компрессор, состоящий из обоймы, ротора и лопаток, образующие проточную часть.Known gas turbine installation (GTT-3M) (see "Production of nitric acid in units of large unit capacity", 1985, Moscow, publ. "Chemistry"), containing a start mechanism, a direct-flow combustion chamber, a main compressed air bypass system, a turbocompressor, comprising a housing, inside of which an axial multistage turbine and an axial multistage compressor are installed, consisting of a cage, a rotor and vanes forming a flow part.

Наиболее близким аналогом к заявляемой турбокомпрессорной установке по совокупности признаков и ожидаемому техническому результату является газотурбинная технологическая установка по патенту Украины №3084, МПК F02C 6/10, дата подачи заявки 15.01.2004, дата вступления в силу 15.10.2004, содержащая механизм запуска, прямоточную камеру сгорания, основную систему перепуска сжатого воздуха, турбокомпрессор включающий корпус, внутри которого установлены осевая многоступенчатая турбина и осевой многоступенчатый компрессор, состоящий из обоймы, ротора и лопаток, образующие проточную часть.The closest analogue to the claimed turbocharger installation in terms of features and the expected technical result is a gas turbine technological installation according to the patent of Ukraine No. 3084, IPC F02C 6/10, application filing date 01/15/2004, effective date 10/15/2004, containing start-up mechanism, direct-flow a combustion chamber, a main compressed air bypass system, a turbocharger including a housing, inside of which an axial multistage turbine and an axial multistage compressor, consisting of a cage, a rotor and blades forming the flow part.

Общей причиной, препятствующей достижению технического результата приведенными турбокомпрессорными установками является то, что приведенные турбокомпрессоры имеют ограниченный рабочий диапазон регулирования расхода воздуха. В частности при необходимости перевода турбокомпрессорной установки в режим с уменьшенной подачей или расходом воздуха при уменьшении потребления воздуха в технологическом процессе в нем происходит помпаж, который приводит к его аварийной A common reason that prevents the achievement of a technical result by the turbocharger units is that the turbochargers have a limited operating range for controlling the air flow. In particular, if it is necessary to transfer the turbocompressor installation to a mode with a reduced air supply or consumption while reducing air consumption in the process, surge occurs in it, which leads to its emergency

остановке. Отбор воздуха из корпуса, т.е. на выходе из осевого компрессора не исключает его вход в режим помпажа.stop. Air intake from the housing, i.e. at the exit of the axial compressor does not exclude its entry into surge mode.

В основу изобретения поставлена задача, усовершенствовать турбокомпрессорную установку для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты, путем улучшения ее рабочих характеристик, расширить диапазон регулирования расхода воздуха и за счет этого исключить вход осевого компрессора в режим помпажа и возникновение аварийной ситуации.The basis of the invention is the task to improve a turbocompressor installation for compressing air and supplying it to the technological process for the production of nitric acid, by improving its performance, expand the range of regulation of air flow and thereby exclude the entry of the axial compressor into the surge mode and the occurrence of an emergency.

Задача решена тем, что турбокомпрессорная установка для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты, содержащая механизм запуска, прямоточную камеру сгорания, основную систему перепуска сжатого воздуха, турбокомпрессор, включающий корпус, внутри которого установлены осевая многоступенчатая турбина и осевой многоступенчатый компрессор, состоящий из обоймы, ротора и лопаток, образующие проточную часть, согласно полезной модели, она снабжена дополнительной системой перепуска сжатого воздуха, при этом основная и дополнительная система перепуска воздуха размещены на корпусе с возможностью перепуска сжатого воздуха из проточной части осевого многоступенчатого компрессора после каждой отдельно взятой группы ступеней.The problem is solved in that a turbocompressor installation for compressing air and supplying it to the nitric acid production process, comprising a starting mechanism, a direct-flow combustion chamber, a main compressed air bypass system, a turbocompressor including a housing inside which an axial multistage turbine and an axial multistage compressor are installed, consisting of a cage, a rotor and blades forming a flow part, according to a utility model, it is equipped with an additional compressed air bypass system, with including primary and secondary air-bypass arranged on the housing, with compressed air from the bypass flow part axial multistage compressor after each individual stage group.

Согласно полезной модели, каждая система перепуска выполнена в виде n-сквозных каналов в обойме осевого многоступенчатого компрессора, сообщенных с камерой, образованной кожухом с выходным отверстием, установленным на обойме, при этом в корпусе напротив выходного отверстия в кожухе выполнен сквозной канал, в котором размещен перепускной клапан с возможностью сообщения через выходное отверстие с упомянутой камерой.According to a utility model, each bypass system is made in the form of n-through channels in a cage of an axial multistage compressor in communication with a camera formed by a casing with an outlet installed on the cage, while in the case opposite the outlet in the casing, a through channel is provided in which a bypass valve with the possibility of communication through the outlet with said chamber.

Благодаря тому, что турбокомпрессорная установка снабжена дополнительной системой перепуска сжатого воздуха, и при этом основная и дополнительная система перепуска воздуха размещены на корпусе с Due to the fact that the turbocharger installation is equipped with an additional compressed air bypass system, while the main and secondary air bypass systems are placed on the housing with

возможностью перепуска сжатого воздуха из проточной части осевого многоступенчатого компрессора после каждой отдельно взятой группы ступеней достигнуто улучшение ее рабочих характеристик, расширение диапазона регулирования расхода воздуха, что позволило исключить вход осевого компрессора в режим помпажа и возникновение аварийной ситуации.the ability to bypass compressed air from the flow part of the axial multistage compressor after each individual group of stages has improved its performance, expanded the range of regulation of air flow, which eliminated the entry of the axial compressor into surge mode and an emergency.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на:The essence of the utility model is illustrated by drawings, where:

фиг.1 - представлена схема турбокомпрессорной установки для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты;figure 1 - presents a diagram of a turbocompressor installation for compressing air and supplying it to the technological process for the production of nitric acid;

фиг.2 - общий вид турбокомпрессора установки для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты;figure 2 - General view of the turbocompressor installation for compressing air and supplying it to the technological process for the production of nitric acid;

фиг.3 - вид А;figure 3 - view A;

фиг.4 - сечение Б-Б.4 is a section bB.

Турбокомпрессорная установка для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты, содержащая механизм запуска, прямоточную камеру сгорания 1, основную 2, и дополнительную 3 системы перепуска сжатого воздуха, турбокомпрессор 4, включающий корпус 5, внутри которого установлены осевая многоступенчатая турбина 6 и осевой многоступенчатый компрессор 7 с основной 2 и дополнительной 3 системами перепуска сжатого воздуха. Осевой многоступенчатый компрессор 7 состоит из обоймы 8, внутри которой, размещены ротор 9, и лопатки 10, образующие его проточную часть 11. Основная 2 и дополнительная 3 системы перепуска воздуха размещены на корпусе 5 с возможностью перепуска сжатого воздуха из проточной части 11 осевого многоступенчатого компрессора 7 после каждой отдельно взятой группы ступеней 12, 13. Механизм запуска содержит двигатель 14 и редуктор 15. Прямоточная камера сгорания 1 соединена с осевой многоступенчатой турбиной 6.A turbocharger installation for compressing air and supplying it to the nitric acid production process, comprising a starting mechanism, a once-through combustion chamber 1, a main 2, and an additional 3 compressed air bypass systems, a turbocompressor 4, including a housing 5, inside which an axial multistage turbine 6 and axial multistage compressor 7 with a main 2 and an additional 3 compressed air bypass systems. An axial multistage compressor 7 consists of a cage 8, inside of which a rotor 9 is placed, and blades 10 forming its flow part 11. The main 2 and additional 3 air bypass systems are placed on the housing 5 with the possibility of bypassing compressed air from the flow part 11 of the axial multistage compressor 7 after each separately taken group of stages 12, 13. The starting mechanism comprises an engine 14 and a reducer 15. The direct-flow combustion chamber 1 is connected to an axial multistage turbine 6.

Каждая система перепуска сжатого воздуха 2, 3 выполнена в виде n-сквозных каналов 16 в обойме 8 осевого многоступенчатого компрессора Each compressed air bypass system 2, 3 is made in the form of n-through channels 16 in a cage 8 of an axial multistage compressor

7, сообщенных с камерой 17, образованной кожухом 18 с выходным отверстием 19, закрепленным на обойме 8. При этом в корпусе 5 напротив выходного отверстия 19 в кожухе 18 выполнен сквозной канал 20, в котором размещен перепускной клапан 21 с возможностью сообщения через выходное отверстие 19 с упомянутой камерой 17.7, in communication with a chamber 17 formed by a casing 18 with an outlet 19 fixed to a holder 8. In this case, a through channel 20 is made in the housing 5 opposite the outlet 19 in the casing 18, in which a bypass valve 21 is arranged for communication through the outlet 19 with said camera 17.

Турбокомпрессорная установка для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты работает следующим образом.A turbocharger installation for compressing air and supplying it to the nitric acid production process works as follows.

Предварительно осуществляют запуск турбокомпрессорной установки для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты. Для чего включают двигатель 14 механизма запуска, который через редуктор 15 приводит во вращение ротор 9 турбокомпрессора 4. Сжатый на выходе осевого многоступенчатого компрессора 7 воздух поступает в прямоточную камеру сгорания 1. В прямоточной камере сгорания 1 происходит процесс сжигания топлива и образование потока газа с высоким энергетическим потенциалом, который направляется в осевую многоступенчатую турбину 6.The turbocompressor unit is preliminarily launched to compress the air and supply it to the nitric acid production process. What is the purpose of starting the engine 14 of the starting mechanism, which drives the rotor 9 of the turbocompressor 4 through the gearbox 15. The air compressed at the output of the axial multi-stage compressor 7 enters the direct-flow combustion chamber 1. In the direct-flow combustion chamber 1, the fuel is burned and gas flows energy potential, which is sent to the axial multistage turbine 6.

В турбине 6 происходит преобразование тепловой энергии горячих газов и давления в механическую работу. Мощность, которая развивается турбиной 6, используется для привода осевого многоступенчатого компрессора 7. После выхода турбокомпрессора 4 на рабочий режим, часть сжатого воздуха с выхода осевого компрессора 7 направляется в технологию производства азотной кислоты, а часть в прямоточную камеру сгорания 1. Образовавшиеся в процессе производства азотной кислоты нитрозные газы направляются в прямоточную камеру сгорания 1. Из прямоточной камеры сгорания 1 нитрозные газы направляют в турбину 6. Отходящие после турбины газы выводятся в атмосферу.In the turbine 6, the thermal energy of the hot gases and pressure is converted into mechanical work. The power developed by the turbine 6 is used to drive the axial multistage compressor 7. After the turbocompressor 4 enters the operating mode, part of the compressed air from the output of the axial compressor 7 is sent to the nitric acid production technology, and part to the direct-flow combustion chamber 1. Formed during the production nitric acid nitrous gases are sent to the direct-flow combustion chamber 1. From the direct-flow combustion chamber 1, nitrous gases are sent to the turbine 6. Gases leaving the turbine are discharged into the atmosphere pv.

При изменении режимов производства азотной кислоты в технологическом процессе изменяется и объем потребляемого им сжатого воздуха. При согласовании объемов подаваемого с выхода осевого When changing the production modes of nitric acid in the technological process, the volume of compressed air consumed by it also changes. When coordinating the volumes supplied from the output axial

многоступенчатого турбокомпрессора и потребляемого технологическим процессом сжатого воздуха изменяют режим работы турбокомпрессора.multistage turbocharger and compressed air consumed by the process change the mode of operation of the turbocharger.

Для обеспечения работы турбокомпрессора в режиме с низкой производительностью, с целью исключения помпажа, приводят в действие системы перепуска воздуха 2, 3. Для чего открывают перепускные клапаны 21. При этом сжатый после групп ступеней 12 и 13 воздух из проточной части 11 через n-сквозных каналов 16 в обойме 8 сначала поступает в камеру 17. Далее через выходное отверстие 19 в кожухе 18 сжатый воздух из проточной части 11 после групп ступеней 12, 13 выводится в атмосферу через перепускной клапан 21 в сквозном канале 20 корпуса 5.To ensure the operation of the turbocharger in a low-performance mode, in order to avoid surging, air bypass systems 2, 3 are activated. For this, the bypass valves 21 are opened. At the same time, the compressed air from the flow section 11 from the flow part 11 through n-through of channels 16 in the holder 8 first enters the chamber 17. Then, through the outlet 19 in the casing 18, compressed air from the flow part 11 after groups of stages 12, 13 is discharged into the atmosphere through the bypass valve 21 in the through channel 20 of the housing 5.

При работе турбокомпрессорной установки в режимах отличных от режимов с низкой производительностью, перепускные клапаны 21 в системах перепуска воздуха 2, 3 закрыты.When the turbocharger installation is operating in modes other than those with low performance, the bypass valves 21 in the air bypass systems 2, 3 are closed.

Режим запуска турбокомпрессора идентичен режиму работы турбокомпрессора в режиме с низкой производительностью. При этом перепускные клапана 21 открыты и отбор сжатого воздуха из проточной части 11 осуществляется аналогично отбору сжатого воздуха описанного выше для режима работы турбокомпрессора в режиме с низкой производительностью.The startup mode of the turbocharger is identical to the mode of operation of the turbocharger in low-performance mode. In this case, the bypass valves 21 are open and the selection of compressed air from the flow part 11 is carried out similarly to the selection of compressed air described above for the turbocharger operating mode in the low-capacity mode.

Claims (2)

1. Турбокомпрессорная установка для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты, содержащая механизм запуска, прямоточную камеру сгорания, основную систему перепуска сжатого воздуха, турбокомпрессор, включающий корпус, внутри которого установлены осевая многоступенчатая турбина и осевой многоступенчатый компрессор, состоящий из обоймы, ротора и лопаток, образующие проточную часть, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительной системой перепуска сжатого воздуха, при этом основная и дополнительная системы перепуска воздуха размещены на корпусе с возможностью перепуска сжатого воздуха из проточной части осевого многоступенчатого компрессора после каждой отдельно взятой группы ступеней.1. A turbocompressor installation for compressing air and supplying it to a nitric acid production process, comprising a starting mechanism, a once-through combustion chamber, a main compressed air bypass system, a turbocompressor including a housing, inside which an axial multistage turbine and an axial multistage compressor, consisting of a cage, are installed rotor and blades forming a flow part, characterized in that it is equipped with an additional compressed air bypass system, while the main and complement A complete air bypass system is placed on the housing with the possibility of bypassing compressed air from the flow part of the axial multistage compressor after each individual group of stages. 2. Турбокомпрессорная установка для сжатия воздуха и подачи его в технологический процесс производства азотной кислоты по п.1, отличающаяся тем, что каждая система перепуска выполнена в виде n-сквозных каналов в обойме осевого многоступенчатого компрессора, сообщенных с камерой, образованной кожухом с выходным отверстием, установленным на обойме, при этом в корпусе напротив выходного отверстия в кожухе выполнен сквозной канал, в котором размещен перепускной клапан с возможностью сообщения через выходное отверстие с упомянутой камерой.

2. A turbocharger installation for compressing air and supplying it to the nitric acid production process according to claim 1, characterized in that each bypass system is made in the form of n-through channels in the cage of an axial multistage compressor in communication with a chamber formed by a casing with an outlet mounted on the cage, while in the housing opposite the outlet in the casing, a through channel is made in which a bypass valve is placed with the possibility of communication through the outlet with said chamber.