SU1749511A1

SU1749511A1 - Энергетическа установка

Info

Publication number: SU1749511A1
Application number: SU904859232A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Евгеньевич Беляев; Александр Семенович Косой; Евгений Викторович Коротич; Александр Викторович Равич; Михаил Всеволодович Синкевич
Original assignee: В.Е.Бел ев, А.С.Косой, Е.В.Коротич. А.В.Равич и М.В.Синкевич
Priority date: 1990-08-13
Filing date: 1990-08-13
Publication date: 1992-07-23

Abstract

Использование: уменьшение вредных выбросов при одновременном снижении расхода воды. Сущность изобретени : соединение зоны 14 горени камеры 5 сгорани газотурбинного двигател 1 с основным компрессором 2 через дополнительный компрессор 3 и теплообменник 6. причем последний гидравлической магистралью 12 соединен также с топливонодогревателем 7. 1 ил.

Description

8 ,5

Ч

S

01

Изобретение относитс к теплоэнергетике и может быть использовано при создании энергетических установок высоких параметров.

Известна парогазотурбинна установка , содержаща газотурбинный двигатель с камерой сгорани , зона горени которой соединена с расширителем, где получаетс пар из воды, нагретой в экономайзере, располагаемом на выходе из турбины.

Недостатками известной конструкции вл ютс большие выделени вредных выбросов NQx, СО, СхНу в атмосферу и большой расход воды при использовании ее дл расхолаживани газа в зоне горени . Большое количество вредных выбросов NOx, CO и СхНу в известной парогазотурбинной установке определ етс как высокой температурой воздуха, подаваемого в зону горени камеры сгорани (NOx), так и низкой температурой жидкого топлива (СО и СХНУ).

Известна также энергетическа установка , содержаща газотурбинный двигатель с компрессором, соединенным с камерой сгорани через теплообменник- утилизатор отход щего газа из турбины и контактный теплообменник, хладагентом в котором вл етс вода.

Недостатками известной энергетической установки вл ютс значительное усложнение конструкции из-за пропускани всего циклового воздуха через теплообменники , большой расход воды при использовании ее дл расхолаживани газа в зоне горени и большое количество вредных выбросов в атмосферу. Большое количество вредных выбросов СО и СХНУ в известной энергетической установке определ етс низкой темпеоатурой жидкого топлива.

Цель изобретени - уменьшение вредных выбросов NOX путем снижени температуры газа в зоне горени камеры сгорани и СО и СХНУ, путем нагрева топлива перед подачей его в камеру сгорани при одновременном снижении расхода воды.

Поставленна цель достигаетс тем, что энергетическа установка, содержаща основной компрессор, контактный теплообменник , камеру сгорани с зонами горени и смешени и подключенные к ней топливную и паровоздушную магистрали, турбину и вод ной контур, включающий бак-аккумул тор , насос, соединенный по нагреваемой среде с контактным теплообменником, при этом установка снабжена дополнительным компрессором, трубопроводом и топливо- подогревателем, установленным на топливной магистрали и подключенным по охлаждаемой среде к контактному теплообменнику и баку-аккумул тору. Примем дополнительный компрессор подключен к выходу основного компрессора и входу контактного теплообменника, трубопровод - к выходу основного компрессора и зоне смешени камеры сгорани , а паровоздушна магистраль - к зоне горени камеры сгорани .

На чертеже представлена принципиальна схема энергетической установки.

0 Энергетическа установка содержит газотурбинный двигатель 1 с основным компрессором 2, дополнительным компрессором 3, турбиной 4 и камерой 5 сгорани , контактный теплообменники 6 и поверхно5 стный теплообменник-топливоподогрева- тель 7 радиаторного типа. Имеютс также магистрали 8-12, топливные форсунки 13, зоны горени 14 и смешени 15 камеры сгорани , насос 16, бак-аккумул тор 17 с ли0 нией 1В подпитки и загрузочное устройство 19. При этом трубопровод 8 подключен к основному компрессрру 2 газотурбинного двигател 1 и зоне 15 смешени камеры 5 сгорани , а зона 14 горени камеры 5 сгора5 ни соединена с компрессором 2 магистрал ми 9 и 10 через контактный теплообменник б и дополнительный компрессор 3. Дополнительный компрессор 3 пневматически соединен на входе с выходом компрес0 сора 2 и на выходе с контактным теплообменником б, который св зан магистрал ми И и 12 с баком-аккумул тором 17 через насос 16 с топливоподогреватель 7. Причем топливоподогреватель 7 подключен

5 магистралью 12 к контактному теплообменнику 6 и соединен по топливной стороне с топливными форсунками 13.

При работе энергетической установки атмосферный воздух сжимаетс в основном

0 компрессоре 2. После этого, часть воздуха в объеме, необходимом дл процесса горени топлива в камере 5 сгорани , при коэффициенте избытка воздуха 1.01-1,2 поступает на вход дополнительного компрессора 3, где

5 сжимаетс до расчетного давлени , превышающего давление в.камере 5 сгорани из услови гидравлических потерь в магистрал х 9 и 10, теплообменнике 6 и интенсификации работы фронтового устройства зоны

0 14 горени камеры 5 сгорани , например, до 1.7-2.0 МПа. При этом температура воздуха на выходе из дополнительного компрессора 3 поднимаетс , например, до 750-800 К.-Далее воздух по магистрали 9 поступает в кон5 тактный теплообменник 6, где охлаждаетс водой, поступающей по магистрали 11. Температура воды на входе в теплообменник 6 может колебатьс в широких пределах, например , 300-480 К. Таким образом воздух может выходить из теплообменника 6 с температурой 400-550 К. Здесь же, в теплообменнике 6, воздух увлажн етс . После теплообменника 6 холодный и увлажненный воздух по магистрали 10 поступает в зону 14 горени камеры 5 сгорани , где участвует в сжигании топлива, подаваемого в эту зону форсунками 13, после чего гор чие газы продуктов сгорани топлива расхолаживаютс до расчетной температуры, например 1370 К, воздухом, поступающим в зону 15 смешени камеры 5 сгорани по магистрали 8 из компрессора 2. Газ из зоны 15 смешени камеры 5 сгорани поступает на газовую турбину 4, котора приводит во вращение компрессоры 2 и 3 и загрузочное устройство 19. ТопЛиво к форсунке 13 поступает из топливоподогревател 7, где нагреваетс водой, подаваемой по магистрали 12 из теплообменника 6. В теплообменнике 6 воду нагревает воздух из дополнительного компрессора 3. Подачу воды в теплообменник 6 из бака-аккумул тора 17 по тракту 11 осуществл ет насос 16. После топливоподогревател 7 вода сливаетс в бак-аккумул тор 17, который по линии 18 подпиты- ваетс водой,

Таким образом, в данной энергетической установке значительно снижена температура сжатого воздуха на входе в зону горени камеры сгорани , например на 270-450 К, что позвол ет снизить температуру газа в этой зоне. Снижение температуры газа в зоне горени приводит к существенному уменьшению вредных выбросов NOx, вл ющихс опасными вещест- вами дл здоровь людей и разрушени озонового сло в атмосфере. Снижение температуры циклового воздуха в зоне горени осуществл етс за счет тепла, используемого на создание пара, сбрасываемого в зону горени камеры сгорани , и на нагрев топлива в топливоподогревателе. При этом подача пара в зону горени способствует также уменьшению образовани вредных выбросов NOx в этой зоне. Нагрев топлива

Claims

в топливоподогревателе и обеспечение работы зоны горени воздухом от дожимающего компрессора позвол ют, в сравнении с известной установкой, также интенсифицировать сжигание топлива в зоне горени и, таким образом, обеспечить полно полное сжигание топлива в приемлемых габаритах камеры сгорани с увеличенным коэффициентом избытка воздуха, т.е. в бедной смеси, что уменьшает выбросы СО и СхНу,а также NOx. При этом дл уменьшени вредных выбросов NOx требуетс , главным образом, охлаждать только часть воздуха дл зоны горени , что требует значительно меньший, в сравнении с известным, расход охлаждаемой воды. Обеспечиваетс также взрывопо- жаробезопасность при нагреве топлива вод ным топливоподогревателем, габариты которого значительно меньше газового. Формула изобретени Энергетическа установка, содержаща компрессор, контактный теплообменник камеру сгорани с зонами горени и смешени и подключенные к ней топливную и паровоздушную магистрали, турбину и вод ной контур, включающий бак-аккумул тор , насос и соединенный по нагреваемой среде с контактным теплообменником, отличающа с тем, что, с целью уменьшени вредных выбросов при одновременном снижении расхода воды, установка снабжена дополнительным компрессором, трубопроводом и топливоподогревателем, установленным ыа топливной магистрали и подключенным по охлаждаемой среде к контактному теплообменнику и баку-аккумул тору , причем дополнительный компрессор подключен к выходу основного компрессора и входу контактного теплообменника, трубопровод- к выходу основного компрессора и входу контактного теплообменника, трубопровод- к выходу основного компрессора и зоне смешени камеры сгорани , а паровоздушна магистраль - к зоне горени камеры сгорани .