UA121068C2 - GAS TURBINE INSTALLATION - Google Patents

Abstract

The invention relates to a thermal power machine building and can be used in drives for an electric generator. EFFECT: The invention makes it possible to modify the existing gas turbine plants for the operations on the compressed air, heated by heat of burning of any types of fuel, and to improve ecological situation in the zone of operations the Gas-turbine plant due to reduced emission of the harmful substances by the combustion of fuel into environment. SUBSTANCE: Gas-turbine plant includes an air compressor, a gas turbine, and an useful load, so that each of them is mounted on the same shaft, and that the one is characterized by the presence of the working fluid heater, which is taken out of the Gas-turbine plant, and a device for forming gas flows for preparing of the working fluid and for cooling of the gas-turbine plant, and the latter is disposed between the air compressor and the gas turbine.

Description

о ИНabout IN

МКМ 0.1... ККД СХ З рн: ши 1 покітах від бовінаю ОО: БІРТІБМ МОУ К кокон в вепрака и ІВ В н каси БЕ АННИ НН Е Х пути МИТ мовитиМКМ 0.1... ККД ХХ Z рн: ши 1 pokitah from bovine ОО: BIRTIBM MOU K cocoon in the pig and IV V n kasy BE ANNA NN E X puti MYT speak

БАНК ЩІ Ії шо Бе НВЧ КЕ золучьBANK SHCI Ii sho Be NVCH KE zoluch

КО: ІТК ХОМ ОКХ сИпрхУєМУКТЬ. з іпех КОМИ КХKO: ITK HOM OKH syprhUEmukt. from ipekh KOMY KH

ЗВИК БІТ ЕЦЕ ОКХ УВУ прибити ци их зу Ку й Що ПЕН ІННУ ЩІ ет слини В : ВК Бе ОК тютюн ве де вовлре і вчу рака кимицхоах ухUSED TO BEAT THIS OKH UVU to nail tsi ih zu Ku y Chto PEN INNU SCHI et saliva V: VK Be OK tobacco ve de vovlre and uchu raka kimitshoah uh

ЩО о АЖ Ж ШУ атум секоуючми моє тих ета щеWHAT ABOUT AJ J SHU atum sekouyuchmi my tih eta still

В АН 7 рі а : КЗ дани моюАтних ГУМамаї зон лю еНиIn the 7th year of the National Academy of Sciences: KZ data of the mobile HUMAmai zones of Ukraine

ОЗ НН Ше я ШК ЗЕ ШЕ ИН КІ нІйOZ NN She I ShK ZE SHE IN KI nIy

М: БО ТІК ОБ. 30; ЩІ : я вхM: BECAUSE CURRENT OB. 30; SHHI: I enter

З : 1: А НЕ З ІНН Ком Я ота лк - З : і 12; ПЧ НН ГО КУ дит я же «у зх, Ж а І и: ЗЕ ЧНИНИ УНН М Як Кон й х й Н ЕІ и ЗО Ко ї їх і їх їх Ше й иа зе кН ЕК НЯ Мой о Ди: З з Во ШЕУ и ЖИМ КК Кв В ій ж НеZ : 1: NOT Z INN Kom Ya ota lk - Z : and 12; ПЧ NN HO KU dit I same "u zh, Z a I y: ZE CHNYNY UNN M How Kon y kh y N EI i ZO Ko y their and their their She y ia ze kN EK NYA My o Dy: Z z Vo SHEU и ZYM KK Kv V iy same No

В -ч Як ОМ ї М ОК кож, МН ТІ НН В я дей мн в М НН а м са ВВ НН ееV -h How OM i M OK kozh, MN TI NN V ia dey mn in M NN a msa VV NN ee

І Шк яки: КУ Б КН и ная с ті ШЕ НН НУ ; СВ ІЗ пн с ен ше ПЕК ОА ня І У ЕН МНН сI Shk yaks: KU B KN i naya s ti SHE NN NU ; SV IZ pn s en she PEK OA nya I U EN MNN p

З она НН НН На о НИЙ ГЕ ШШЕ У ШИН ! х ють си !Z ona NN NN Na o NIH GE SHSHE U SHYN ! they are crazy!

ЩО ОБ тож І З БИТИ КТ ор о с НЕ фею Х Х Са п ден т Як А НЕО ХК дек ь з оо ФВ жи и ЕН Кушеит Ї ІРНК ЕК у в ЕWHAT ABOUT SO AND WITH BEING KT or o s NE feyu Х X Sa p den t How A NEO ХK dec з oo FV zhi i EN Kusheit Y IRNA EK y v E

В 5 за ННЯ Ку Той М Бі МИ КВ З ПИТ У ЩЕ» ее В ям К пе що ПЕ БК Ух ! якIn 5 for NNYA Ku Toi M Bi WE KV Z PIT U SCHE» ee V yam K pe that PE BK Uh ! as

З З джен й Се ня пк? і ак ІВ ВУ З Н зеWith Z zhen and Se nya pk? and ac IV VU Z N ze

ОА Ця дент ОН ЦІ хв КЕ ОН ЕЙ : а о ЕН У ш- 13 : з ШУ ді : не ДИ ЩО ЦЕ: ШЕOA Cya dent ON TSI hv KE ON EY : a o EN U sh- 13 : z SHU di : no DY WHAT IS: SHE

ЖЕ до Н НЕ тая Кене: НЕ Я щУ Я хи ОО НН В КЕ аки поз ут ння ПМ НJE do N NE taya Kene: NO I SHHU I OO NN V KE aki pozut nia PM N

ОБУ ОМ КК В В С КК НО КО КО Н офкессгсокюк ТІМBOTH OM KK V V S KK NO KO KO N ofkessgsokyuk TIM

В не о Кн м хек РОМ сект ОВК З : їх вн в: ЗМ: мужня 58In no o Kn m hek ROM sect OVC Z: their vn in: ZM: muzhnia 58

С щИ ЕЕ ІА ДН КК учню УЖ ЖАХ ттлоти тилитня еВ. нам УКВ прфя НА я се Я : ; Кон мо. ; ТЕНS shY EE IA DN KK to a student UZH JAH ttloti tilitnya eV. nam UKV prfya NA I se I : ; Kon mo. ; TEN

КЕ : : ЗЕ Комо ея |: БЕНKE : : ZE Komo eya |: BEN

СКМ Место оо когорти кове» Я БО НС НКSCM Place oo cohort kove" I BO NS NK

І : Н Е ОМ КК МК МЕ НЕ на: - жі Н сах З аа пн " Й : Е щі ОХ ОКО ВеI : N E OM KK MK ME NE na: - zhi N sah Z aa pn " Y : E shchi OH OKO Ve

Мк я ВодMk i Vod

Фіг.оЗFig. oZ

Винахід належить до теплоенергетичного машинобудування й може бути використаний для приводу корисного навантаження, у тому числі для пікових енергетичних установок як привод для електрогенератора, призначеного для вироблення електроенергії.The invention belongs to thermal power engineering and can be used to drive a payload, including for peak power plants as a drive for an electric generator designed to generate electricity.

Зростаючі темпи споживання паливно-енергетичних ресурсів і скорочення запасів вуглеводневого палива, особливо рідкого і газоподібного, змушує звернути увагу на більш повне використання твердого палива, вторинних енергетичних ресурсів, наприклад, таких як тверді побутові і біовідходи, у результаті термічної переробки яких утворюється паливний газ (продукт-газ, біогаз), який можна використовувати як паливо в газотурбінних установках (ГТУ).The growing rate of consumption of fuel and energy resources and the reduction of reserves of hydrocarbon fuels, especially liquid and gaseous, forces us to pay attention to the more complete use of solid fuel, secondary energy resources, for example, such as solid household and bio-waste, as a result of thermal processing of which fuel gas is formed ( product-gas, biogas), which can be used as fuel in gas turbine installations (GTU).

Винахід спрямований на реалізацію можливості роботи ГТУ на різних видах палива, у тому числі твердого палива й вторинних побутових ресурсів. Винахід дозволяє модернізувати існуючі газотурбінні установки й розширити діапазон технічних ефектів, що досягаються при використанні установки.The invention is aimed at the implementation of the possibility of operation of gas turbines on various types of fuel, including solid fuel and secondary household resources. The invention makes it possible to modernize existing gas turbine installations and expand the range of technical effects achieved when using the installation.

Відома ГТУ відкритого типу з регенерацією й виносною камерою згоряння надлишкового тиску Їдив. Справочник. Стационарнье газотурбинньюе установки. Под ред. Л.В. Арсеньева иA well-known open-type gas turbine engine with regeneration and a remote excess pressure combustion chamber is Yediv. Directory. Stationary gas turbine installations. Ed. L.V. Arsenyev and

В.Г. Тьірьішкина - Л.: Машиностроение, 1989, с.17).V.G. Tyirishkina - L.: Mashinostroenie, 1989, p.17).

Недоліком цієї установки є неможливість роботи на твердому паливі оскільки продукти згоряння твердих палив містять досить велику кількість твердих часток і тому не можуть бути використані як робоче тіло турбіни без ушкоджень та зношування елементів проточної частини турбіни.The disadvantage of this installation is the impossibility of working on solid fuel, since the combustion products of solid fuels contain a large amount of solid particles and therefore cannot be used as the working body of the turbine without damage and wear of the elements of the flow part of the turbine.

Відома ГТУ, що використовується в комбінованій електростанції, яка працює на твердому паливі, наприклад бурому вугіллі, що спалюється в топці парового котла, та містить компресор, турбіну й електрогенератор, установлені на одному валу, підігрівник стиснутого повітря, встановлений у топковій камері парового котла та приєднаний до входу турбіни. Повітря, що відходить з турбіни, використовується як дуттьове повітря парового котла. ГТУ містить додаткову топкову камеру зі встановленим у ньому повітропідігрівником як екранованої (радіаційної) поверхні нагрівання стиснутого повітря (ВО 2109970, Р020 3/26, 19981.A gas turbine is known, which is used in a combined power plant, which operates on solid fuel, such as brown coal, burned in the furnace of a steam boiler, and contains a compressor, a turbine and an electric generator installed on one shaft, a heater of compressed air installed in the furnace chamber of a steam boiler and connected to the turbine inlet. The air leaving the turbine is used as the exhaust air of the steam boiler. The GTU contains an additional combustion chamber with an air heater installed in it as a shielded (radiation) surface for heating compressed air (VO 2109970, P020 3/26, 19981.

До недоліків цієї установки належать низький електричний коефіцієнт корисної дії, конструктивна складність екранованої топки з керамічними панелями повітропідігрівника, а також принципова неможливість роботи на низькокалорійному грудковому паливі, наприклад на деревних відходах, твердих побутових відходах та ін.The disadvantages of this installation include the low electrical efficiency, the structural complexity of the shielded furnace with ceramic panels of the air heater, as well as the fundamental impossibility of working on low-calorie lump fuel, for example, on wood waste, solid household waste, etc.

Відома ГТУ, що працює на твердому паливі, з камерою згоряння у вигляді атмосферної топки, де теплова енергія виробляється за рахунок горіння палива на колосниковій решітці |НО 56969, Р02О 3/26, 20061.There is a well-known GTU operating on solid fuel, with a combustion chamber in the form of an atmospheric furnace, where thermal energy is produced due to the burning of fuel on a grate |НО 56969, Р02О 3/26, 20061.

До недоліків цієї установки належить те, що на колосниковій решітці шар твердого палива піддається агломерації й коксуванню, що підвищує загальний гідравлічний опір камери згоряння.The disadvantages of this installation include the fact that the layer of solid fuel on the grate is subject to agglomeration and coking, which increases the overall hydraulic resistance of the combustion chamber.

Відома твердопаливна ГТУ із твердопаливною камерою згоряння, що являє собою послідовно встановлені газифікатор, допалювач, змішувач, і теплообмінник ІВО 2545113, Б02С 1/04; гО20 33/26; 026 3/28, 2015). При цьому атмосферне повітря стискується в компресорі, нагрівається в теплообміннику й надходить у турбіну. Гаряче повітря, що виходить з турбіни під надлишковим тиском розділяється на три потоки. Перший потік у кількості, оптимальній для газифікації, надходить по трубопроводу в газифікатор, у якому із твердого палива виробляється синтез-газ, що надходить у допалювач, де змішується з іншим потоком повітря з виходу турбіни у стехіометричному співвідношенні повітря/паливо й повністю згоряє. Залишок повітря (третій потік) надходить по трубопроводу в змішувач, де продукти згоряння синтез-газу доводять до необхідної температури за умовами забезпечення міцності теплообмінника.A well-known solid-fuel GTU with a solid-fuel combustion chamber, which is a sequentially installed gasifier, afterburner, mixer, and heat exchanger IVO 2545113, B02S 1/04; gO20 33/26; 026 3/28, 2015). At the same time, atmospheric air is compressed in the compressor, heated in the heat exchanger and enters the turbine. The hot air coming out of the turbine under excess pressure is divided into three streams. The first flow, in the amount optimal for gasification, is piped into the gasifier, in which synthesis gas is produced from solid fuel, which enters the afterburner, where it is mixed with another air flow from the turbine outlet in a stoichiometric air/fuel ratio and completely burned. The rest of the air (the third flow) enters the mixer through the pipeline, where the synthesis gas combustion products are brought to the required temperature under the conditions of ensuring the durability of the heat exchanger.

До недоліків цієї установки належить наявність потоків газу з різною температурою, що приводить до нерівномірності нагрівання деталей і складальних одиниць і виникненню термічних напружень елементів газотурбінної установки. Крім того, суворе дотримання стехіометричного співвідношення повітря/паливо протягом усього процесу викликає необхідність використовувати паливо тільки одного виду як по складу, так і за структурою.The disadvantages of this installation include the presence of gas flows with different temperatures, which leads to uneven heating of parts and assembly units and the occurrence of thermal stresses in the elements of the gas turbine installation. In addition, strict adherence to the stoichiometric air/fuel ratio throughout the process makes it necessary to use only one type of fuel both in composition and structure.

Найбільш близьким за сукупністю істотних ознак до технічного рішення, що заявляється, є газотурбінна система за патентом (5 5185997, РО020 66/18, БО2с2 3/00, 1993). Газотурбінна система використовується для приводу корисного навантаження (генератора) і містить повітряний компресор, газову турбіну, пристрій для охолодження турбіни, камеру згоряння, що включає засіб для введення паливного газу й засіб для розпилення мазуту, і засоби, що регулюють режими роботи газ/мазут.The gas turbine system according to the patent (5 5185997, РО020 66/18, БО2с2 3/00, 1993) is the closest in terms of the set of essential features to the claimed technical solution. The gas turbine system is used to drive the payload (generator) and includes an air compressor, a gas turbine, a turbine cooling device, a combustion chamber including means for introducing fuel gas and means for atomizing fuel oil, and means for regulating gas/fuel oil modes of operation.

Недоліками відомого пристрою є:The disadvantages of the known device are:

камера згоряння призначена для формування робочого тіла тільки на основі продуктів горіння горючих газів і/або нафтопродуктів, спалювання твердого палива й сумішей його з газами й рідинами (аерозолі, суспензії) не передбачена; підведення продуктів горіння від камери згоряння безпосередньо до турбіни знижує надійність роботи установки внаслідок наявності в них корозійноактивних речовин, що містять сірку, ванадій, оксиди азоту, водяну пару, що може призвести до ушкодження й зношування елементів проточної частини турбіни; підведення продуктів горіння від камери згоряння безпосередньо до турбіни приводить до емісії шкідливих речовин, що може призвести до погіршення екологічного стану довкілля в зоні експлуатації ГТУ; пристрій для охолодження турбіни не призначено для охолодження всієї гарячої зони газотурбінного двигуна, що може призвести до виникнення термічних напружень його елементів і додаткових силових напружень конструкції ГТУ; пристрій для охолодження турбіни призначено для підведення однієї частини повітря від повітряного компресора до турбіни для її охолодження, а другої частини повітря від повітряного компресора для підведення його через пристрій для розпилення нафтопродуктів до форсунки для їхнього розпилення в камеру згоряння, крім того, частина повітря безпосередньо надходить від повітряного компресора в камеру згоряння, що викликає необхідність виконання складної системи контролю повітряними потоками.the combustion chamber is intended for the formation of the working body only on the basis of combustion products of combustible gases and/or petroleum products, the combustion of solid fuel and its mixtures with gases and liquids (aerosols, suspensions) is not provided for; the supply of combustion products from the combustion chamber directly to the turbine reduces the reliability of the installation due to the presence in them of corrosive substances containing sulfur, vanadium, nitrogen oxides, water vapor, which can lead to damage and wear of the elements of the flow part of the turbine; the supply of combustion products from the combustion chamber directly to the turbine leads to the emission of harmful substances, which can lead to the deterioration of the ecological state of the environment in the area of operation of the gas turbine power plant; the device for cooling the turbine is not designed to cool the entire hot zone of the gas turbine engine, which can lead to thermal stresses of its elements and additional power stresses of the gas turbine structure; the turbine cooling device is designed to supply one part of the air from the air compressor to the turbine for its cooling, and the other part of the air from the air compressor to supply it through the device for spraying petroleum products to the nozzle for spraying them into the combustion chamber, in addition, part of the air directly enters from the air compressor to the combustion chamber, which necessitates the implementation of a complex air flow control system.

В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення ГТУ, у якій забезпечується робота газової турбіни на різних видах палива без змішування робочого тіла із продуктами згоряння палива. Крім того, забезпечується підвищення надійності ГТУ, зниження емісії шкідливих речовин у продуктах згоряння.The basis of the invention is the task of improving the gas turbine, which ensures the operation of a gas turbine on different types of fuel without mixing the working fluid with fuel combustion products. In addition, increased reliability of gas turbines, reduction of emissions of harmful substances in combustion products is ensured.

Задача вирішується тим, що газотурбінна установка, яка містить повітряний компресор, газову турбіну, корисне навантаження, розташовані на одному валу, відповідно до винаходу, містить виносний підігрівник робочого тіла (ПРТ) і пристрій формування газових потоків (ПФГП) при підготовці робочого тіла й охолодженні газотурбінної установки, розташований між компресором і газовою турбіною.The problem is solved by the fact that the gas turbine installation, which includes an air compressor, a gas turbine, and a payload located on one shaft, according to the invention, contains a remote heater of the working medium (PRT) and a device for the formation of gas flows (PFGP) during the preparation of the working medium and cooling gas turbine installation, located between the compressor and the gas turbine.

Відмінними ознаками заявленої ГТУ від прототипу є наявність виносного ПРТ, щоDistinctive features of the declared GTU from the prototype are the presence of a remote PRT, which

Зо передбачає підігрівання стиснутого повітря від компресора без змішування його із продуктами згоряння палива, а також наявність пристрою формування газових потоків (ПФГП), який забезпечує роботу турбіни на різних видах палива. ПФГП виконує функцію розподілу, перенаправления газового потоку від компресора при підготовці його для використання в газовій турбіні як робочого тіла. Потік стиснутого повітря від повітряного компресора розподіляється в ПФГП на два потоки. Частина потоку використовується для підігрівання його у виносному ПРТ із наступним потім відведенням нагрітого робочого тіла із ПРТ до газової турбіни, а інша частина потоку використовується для ефективного охолодження теплонавантажених елементів ГТД. Крім того, ПФГ забезпечує вирівнювання структури потоків, зниження аеродинамічного опору, підвищуючи тим самим працездатність і ефективність роботи газової турбіни й всієї ГТУ.Zo provides heating of the compressed air from the compressor without mixing it with fuel combustion products, as well as the presence of a gas flow forming device (PFGP), which ensures the operation of the turbine on different types of fuel. PFHP performs the function of distribution and redirection of the gas flow from the compressor when preparing it for use in a gas turbine as a working medium. The flow of compressed air from the air compressor is divided into two flows in the PFHP. Part of the flow is used to heat it in the remote PRT with the subsequent removal of the heated working fluid from the PRT to the gas turbine, and the other part of the flow is used for effective cooling of the heat-loaded elements of the GTE. In addition, the PFG provides equalization of the flow structure, reduction of aerodynamic resistance, thereby increasing the efficiency and effectiveness of the gas turbine and the entire gas turbine.

Конструкція виносного ПРТ може бути різною, але його основні характеристики це - відсутність продуктів згоряння в робочому тілі, можливість роботи на різних видах палива, досягнення тиску й робочої температури стиснутого повітря перед турбіною.The design of the remote PRT can be different, but its main characteristics are the absence of combustion products in the working body, the possibility of working on different types of fuel, reaching the pressure and working temperature of the compressed air in front of the turbine.

При використанні в ПРТ низькокалорійного палива для досягнення заданої температури робочого тіла перед газовою турбіною масова витрата газу через газову турбіну повинна значно перевищувати масову витрату повітря, що виходить з повітряного компресора. Для забезпечення масової витрати робочого тіла перед турбіною необхідне використання більшої кількості палива, що спалюється, внаслідок низької теплоти згоряння цього виду палива. При цьому масову витрату робочого тіла можливо регулювати за допомогою ПФГП та пристроїв на трубопроводах, що з'єднують ПФГП і ПРТ.When using low-calorie fuel in the PRT to achieve the specified temperature of the working body in front of the gas turbine, the mass flow of gas through the gas turbine must significantly exceed the mass flow of air leaving the air compressor. To ensure the mass flow of the working fluid in front of the turbine, it is necessary to use a larger amount of burning fuel due to the low heat of combustion of this type of fuel. At the same time, the mass flow rate of the working fluid can be regulated with the help of PFHP and devices on pipelines connecting PFHP and PRT.

Загальна сукупність викладених істотних ознак забезпечує досягнення зазначених основного й додаткових технічних результатів.The totality of the stated essential features ensures the achievement of the specified main and additional technical results.

Описані істотні ознаки винаходу можуть мати розвиток і продовження в частині конструкціїThe described essential features of the invention may have development and continuation in the design part

ПФГП і ПРТ залежно від складу робочого тіла, що підігрівається, і виду палива.PFHP and PRT depending on the composition of the heated working fluid and the type of fuel.

Винахід передбачає можливі конкретні варіанти реалізації, приклади яких викладені в додаткових пунктах формули винаходу.The invention provides possible specific implementation options, examples of which are set out in additional claims.

При реалізації необхідно, щоб повітряний компресор, ПФГП і газова турбіна були об'єднані в єдиний симетричний щодо осьової лінії роторів зовнішній корпус.During implementation, it is necessary that the air compressor, PFHP and gas turbine are combined into a single outer housing symmetrical about the axial line of the rotors.

Сам пристрій формування газових потоків включає розподільник потоку стиснутого повітря 60 від повітряного компресора на два часткових потоки, обвідний канал для охолодження гарячої зони газотурбінної установки першим частковим потоком і блок завитків, один з яких служить для відведення другого часткового потоку стиснутого повітря від повітряного компресора та перенаправления його в ПРТ, другий - для відведення підігрітого повітря від ПРТ та перенаправления його до газової турбіни, при цьому між завитками встановлено проміжний корпус, що з'єднує два завитки й перешкоджає потраплянню газу з першого завитка до другого.The gas flow forming device itself includes a compressed air flow distributor 60 from the air compressor into two partial flows, a bypass channel for cooling the hot zone of the gas turbine installation with the first partial flow, and a coil block, one of which serves to divert the second partial flow of compressed air from the air compressor and redirect it in the PRT, the second - to remove the heated air from the PRT and redirect it to the gas turbine, while an intermediate housing is installed between the coils, which connects the two coils and prevents gas from entering the first coil to the second.

Потік повітря від повітряного компресора, що проходить по обхідному каналу, послідовно омиває поверхні, що сполучаються, - першого завитка, проміжного корпусу, другого завитка, - і самої газової турбіни.The air flow from the air compressor, passing through the bypass channel, successively washes the connecting surfaces of the first coil, the intermediate housing, the second coil, and the gas turbine itself.

Перший завиток із блока з одного боку кріпиться до заднього фланця корпуса компресора, а з іншого - до проміжного корпуса, другий завиток з одного боку - до проміжного корпуса, а з іншого - до соплового апарата газової турбіни. Застосовані в конструкції ПФГП елементи для перенаправлення повітряних потоків, що виконані у вигляді завитків, забезпечують вирівнювання структури потоків, зниження аеродинамічного опору, підвищуючи ефективність роботи газової турбіни. Розподільник потоку ПФГП також використовується при регулювання масової витрати робочого тіла.The first curl from the block is attached on one side to the rear flange of the compressor housing, and on the other - to the intermediate housing, the second curl on one side - to the intermediate housing, and on the other - to the nozzle apparatus of the gas turbine. The elements used in the design of the PFHP for redirecting air flows, made in the form of curls, ensure the alignment of the flow structure, the reduction of aerodynamic resistance, increasing the efficiency of the gas turbine. The PFHP flow distributor is also used when adjusting the mass flow rate of the working fluid.

Об'єднання конструктивних елементів ГТУ шляхом розміщення повітряного компресора,Unification of structural elements of the gas turbine by placing an air compressor,

ПФГ і газової турбіни в єдиному симетричному щодо осьової лінії роторів зовнішньому корпусі, і наявність обвідного каналу для охолодження гарячої зони газотурбінного двигуна сприяє зменшенню термічних напружень елементів ГТУ й зниженню температури зовнішньої поверхні корпуса, що забезпечує підвищення надійності роботи ГТУ.The PFG and the gas turbine are in a single outer housing symmetrical about the axis of the rotors, and the presence of a bypass channel for cooling the hot zone of the gas turbine engine contributes to reducing the thermal stresses of the gas turbine elements and lowering the temperature of the outer surface of the housing, which ensures increased reliability of the gas turbine operation.

ПРТ і ПФГП з'єднуються між собою трубопроводами, що відводять та підводять газові потоки, із пристроями для регулювання газових потоків, що забезпечують певну залежно від типу палива масову витрату. Наприклад, такими пристроями можуть бути вентилі.PRT and PFHP are connected to each other by pipelines that take off and supply gas flows, with devices for regulating gas flows, which provide a certain mass flow depending on the type of fuel. For example, such devices can be valves.

Суть заявленого пристрою пояснюється наступними кресленнями.The essence of the claimed device is explained by the following drawings.

На фіг. 1. представлено принципову схему ГТУ відповідно до міжнародного стандарту ИЙСО 3977-1-97 "Газотурбиннье установки. Основнье положения и определения".In fig. 1. the schematic diagram of the GTU is presented in accordance with the international standard IYSO 3977-1-97 "Gas turbine installations. Basic provisions and definitions".

На фіг. 2 схематично зображено поздовжній розріз ГТУ, де показано взаємне розташування її конструктивних елементів з виділенням ПФГП.In fig. 2 schematically depicts the longitudinal section of the HTU, which shows the relative arrangement of its structural elements with the selection of the PFHP.

На фіг. 3 схематично зображено поздовжній розріз ПФГП, його взаємозв'язок з іншимиIn fig. 3 schematically depicts the longitudinal section of the PFGP, its relationship with others

Зо конструктивними елементами ГТУ та технологічна схема формування газових потоків.With the structural elements of gas turbines and the technological diagram of the formation of gas flows.

Напрямки газових потоків показано стрілками.The directions of gas flows are shown by arrows.

Пропонована ГТУ (фіг. 1), що містить повітряний компресор 1, газову турбіну 2, корисне навантаження 3, які встановлені на одному валу 4, виконана з виносним ПРТ 5 та ПФГП 6.The proposed gas turbine (Fig. 1), containing an air compressor 1, a gas turbine 2, a payload 3, which are mounted on one shaft 4, is made with a remote PRT 5 and PFGP 6.

ППФП 6 (фіг. 2) встановлюють між повітряним компресором 1 і газовою турбіною 2, і всі разом вони розміщені в єдиному симетричному щодо осьової лінії роторів зовнішньому корпусі.PPFP 6 (Fig. 2) is installed between the air compressor 1 and the gas turbine 2, and all of them together are placed in a single symmetrical outer housing with respect to the axial line of the rotors.

Установка може бути створена на базі існуючих ГТД шляхом модернізації (фіг. 2).The installation can be created on the basis of existing gas turbines by means of modernization (Fig. 2).

ПФГІП включає розподільник 7 (фіг. 3) потоку стиснутого повітря від повітряного компресора на два часткових потоки, обвідний канал 8 для охолодження гарячої зони газотурбінного двигуна першим частковим потоком, і блок із двох завитків: перший завиток 9 для відводу другого часткового потоку стиснутого повітря від повітряного компресора й перенаправлення його в підігрівник робочого тіла, другий завиток 10 для відводу підігрітого повітря від підігрівника робочого тіла й перенаправлення його до газової турбіни. Між завитками встановлений проміжний корпус 11, що з'єднує обидва завитки й перешкоджає потраплянню газу з першого завитка до другого. Розподільник 7 виконаний у вигляді отворів і прорізів. Він забезпечує необхідні масові витрати охолоджувального повітря та витрати повітря для його підігріву в ПРТ.PFHIP includes a distributor 7 (Fig. 3) of the flow of compressed air from the air compressor into two partial flows, a bypass channel 8 for cooling the hot zone of the gas turbine engine with the first partial flow, and a block of two coils: the first coil 9 for diverting the second partial flow of compressed air from of the air compressor and redirecting it to the heater of the working medium, the second coil 10 for removing the heated air from the heater of the working medium and redirecting it to the gas turbine. An intermediate housing 11 is installed between the coils, which connects both coils and prevents gas from entering the first coil to the second. Distributor 7 is made in the form of holes and slots. It provides the necessary mass flow of cooling air and air flow for its heating in the PRT.

Повітряний компресор 1 (фіг. 2) входом з'єднаний з атмосферою, а виходом - через розподільник 7 (фіг. 3) з першим завитком 9 ПФГП і з обвідним каналом 8 для охолодження гарячої зони та вирівнювання температурного поля ГТУ. Потік повітря від компресора, що проходить по обхідному каналу 8, омиває поверхні ПФГП - першого завитка 9, проміжного корпуса 11, другого завитка 10, - і самої газової турбіни. Вихід першого завитка з'єднано із входом у ПРТ, а вихід із ПРТ - через другий завиток ПФГП - із входом до газової турбіни.The air compressor 1 (Fig. 2) has an inlet connected to the atmosphere, and an outlet - through a distributor 7 (Fig. 3) with the first coil 9 of the PFHP and a bypass channel 8 for cooling the hot zone and equalizing the temperature field of the gas turbine. The air flow from the compressor, passing through the bypass channel 8, washes the surfaces of the PFGP - the first coil 9, the intermediate housing 11, the second coil 10 - and the gas turbine itself. The output of the first coil is connected to the input to the PRT, and the output from the PRT - through the second coil of the PFGP - to the input to the gas turbine.

Перший завиток 9 з одного боку кріпиться до заднього фланця корпуса компресора, а з іншого - до проміжного корпуса, другий завиток 10 - з одного боку до проміжного корпуса 11, а з іншого - до соплового апарата газової турбіни.The first curl 9 is attached to the rear flange of the compressor housing on one side, and to the intermediate housing on the other, the second curl 10 is attached to the intermediate housing 11 on one side, and to the nozzle apparatus of the gas turbine on the other.

ПРТ ії ПФГП з'єднуються трубопроводами, що відводять та підводять газовий потік.PRT and PFHP are connected by pipelines that take off and supply the gas flow.

Трубопроводи оснащені вентилями, а розподільник 7 регулювальними заслінками, що забезпечують формування газових потоків з певними залежно від типу палива масовими витратами. Один із трубопроводів з вентилем служить для підведення стиснутого повітря від першого завитка в ПРТ, другий з вентилем - для відводу підігрітого робочого тіла від ПРТ до другого завитка. Трубопроводи повинні бути встановлені з можливістю їхнього жорсткого закріплення й зниження термічних напружень.The pipelines are equipped with valves, and the distributor is equipped with 7 regulating valves, which ensure the formation of gas flows with certain mass flows depending on the type of fuel. One of the pipelines with a valve is used to supply compressed air from the first coil to the PRT, the second one with a valve - for the removal of the heated working fluid from the PRT to the second coil. Pipelines should be installed with the possibility of their rigid fixation and reduction of thermal stresses.

Заявлена газотурбінна установка працює таким чином.The proposed gas turbine installation works as follows.

Стиснуте повітря від повітряного компресора надходить до ПФГП, де потік стиснутого повітря формується за допомогою розподільника, і частина потоку повітря направляється у виносний ПРТ із масовою витратою 20 кг/сек. і з температурою на виході з компресора 300 "С.Compressed air from the air compressor enters the PFGP, where the flow of compressed air is formed with the help of a distributor, and part of the air flow is sent to the remote PRT with a mass flow rate of 20 kg/sec. and with a temperature at the outlet of the compressor of 300 "С.

ПРТ являє собою камеру згоряння з вбудованим в ній трубчастим нагрівником стиснутого повітря. У ПРТ стиснуте повітря за рахунок спалювання палива нагрівається до температури 900 "С і тиску 0,1 Па. Далі нагріте стиснуте повітря направляється через ПФГП на турбіну. В турбіні кінетична енергія потоку нагрітого стиснутого повітря виконує корисну роботу (обертання роторів турбін, компресора та корисного навантаження, встановлених на одному валу).The PRT is a combustion chamber with a tubular heater of compressed air built into it. In the PRT, the compressed air due to fuel combustion is heated to a temperature of 900 "C and a pressure of 0.1 Pa. Next, the heated compressed air is directed through the PFGP to the turbine. In the turbine, the kinetic energy of the flow of heated compressed air performs useful work (rotation of the rotors of the turbines, compressor and useful loads installed on one shaft).

Заявлений винахід не обмежується описаними вище варіантами здійснення, і його можна змінювати й модифікувати, не виходячи за рамки формули винаходу. У вищеописану конструкцію можна внести різні зміни й/або доповнення в межах суті винаходу.The claimed invention is not limited to the implementation options described above, and it can be changed and modified without going beyond the scope of the claims. Various changes and/or additions can be made to the above-described construction within the scope of the essence of the invention.

Claims (5)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУFORMULA OF THE INVENTION 1. Газотурбінна установка, яка містить повітряний компресор, газову турбіну, корисне навантаження, розташовані на одному валу, яка відрізняється тим, що містить виносний підігрівник робочого тіла та пристрій формування газових потоків при підготовці робочого тіла й охолодженні газотурбінної установки, розташований між компресором і газовою турбіною.1. A gas turbine installation, which contains an air compressor, a gas turbine, and a payload, located on one shaft, which is distinguished by the fact that it contains a remote heater of the working medium and a device for the formation of gas flows during the preparation of the working medium and cooling of the gas turbine installation, located between the compressor and the gas turbine 2. Газотурбінна установка за п. 1, яка відрізняється тим, що пристрій формування газових потоків об'єднаний з повітряним компресором і газовою турбіною в єдиний симетричний щодо осьової лінії роторів зовнішній корпус.2. Gas turbine installation according to claim 1, which differs in that the device for forming gas flows is combined with an air compressor and a gas turbine in a single external housing symmetrical about the axial line of the rotors. 3. Газотурбінна установка за будь-яким з пп. 1, 2, яка відрізняється тим, що пристрій формування газових потоків включає розподільник потоку стисненого повітря на два часткових потоки; обвідний канал для охолодження гарячої зони газотурбінного двигуна першим частковим потоком; блок завитків, один з яких призначений для відводу другого часткового потоку стисненого Зо повітря й направлення його в підігрівник робочого тіла, а другий - для відводу підігрітого повітря від підігрівника робочого тіла й направлення його до газової турбіни; при цьому між завитками встановлений проміжний корпус, що з'єднує два завитки й перешкоджає потраплянню газу з першого завитка в другий.3. A gas turbine installation according to any of claims 1, 2, which is characterized by the fact that the device for forming gas flows includes a compressed air flow distributor into two partial flows; a bypass channel for cooling the hot zone of the gas turbine engine with the first partial flow; a block of coils, one of which is intended for the removal of the second partial flow of compressed air ZO and directing it to the heater of the working body, and the second - for the removal of heated air from the heater of the working body and directing it to the gas turbine; at the same time, an intermediate housing is installed between the coils, which connects two coils and prevents gas from entering the first coil into the second. 4. Газотурбінна установка за п. 3, яка відрізняється тим, що перший завиток з однієї сторони закріплений до заднього фланця корпусу повітряного компресора, а з іншого боку - до проміжного корпусу, другий завиток - з одного боку - до проміжного корпусу, а з іншого боку - до соплового апарата газової турбіни.4. Gas turbine installation according to claim 3, which differs in that the first coil is fixed on one side to the rear flange of the air compressor housing, and on the other side - to the intermediate housing, the second curl - on one side - to the intermediate housing, and on the other side - to the nozzle apparatus of the gas turbine. 5. Газотурбінна установка за п. 1, яка відрізняється тим, що підігрівник робочого тіла й пристрій формування газових потоків з'єднані між собою трубопроводами, що мають пристрої для регулювання газових потоків. ок ря5. Gas turbine installation according to claim 1, which is characterized by the fact that the heater of the working medium and the device for forming gas flows are interconnected by pipelines having devices for regulating gas flows. ok І. оч нич а д-- ! Кі й нн і м А х і | У | х Я Її Й ШаI. och nich a d-- ! Ki i nn i m A x i | In | x I Her Y Sha Фіг. 1Fig. 1 Неикви х ЗКН Я шин св «В НИ Ж. не кі а з кове х ко ПО Ж р Б КОНІ З х Не: Жено ІВ 8 я х В СС Б КЗ У і х БУ и К хх ХГ ЖТ щ Н «Х. «ОО ЖлЕИ КМ учи х з. КЕ ХЕ шк У снах БОЖІ т в МУК о ую ше; в НМ ШИК ши: ши ех ЗУ пе а ДИ се о и и ННІ зн ооо НЕ ії че о й ШІ м «и В М ЗЕМ: Зп ких З х, : Роде хе Я фе В З ТЖ Сі ВІ БО І МКК ня Ж Ще по Ж я оц вк Я ЕК ЩА не соки ННЯ рів м Ой й НО шин є ан ку г ж С інків й а З п БВ ММ ОМ го я Ко и М М й БА НОСОВ и ик зни ши знімні ми и нн м я НН в 0 Шк. ши | МЕ си ва п КОХ СУХУ с РІ УК ОО: БОСКОБрЮ ї з ШОУ у Ж ЧК У х Зоя З МК НК їе Уа ЗУ Х ВУ Зх й В: ПОБУ Ж УК я МО ЩІ: МОГТИ ЗК не КИ ВІВ: М КУМ ОМВО Шан в КК сою у м І ИН ши НЕ он І РНВОВОЕ се рю У НІ Зі оон В гоже ння Ко КМ. 1 Я зав а сх ЕТНО БОЇ и КЕ НН ПЕ А КМ по а ВН КО... ЦИК КО БД НК а и де НМ ВЕУ ВЕ КО Кн о В ИЙ Ех Коші Кк З РОН СОКИ жи "7 кщ дах до ЗК, МИНУС У вом по ОСЕЙ КО Кі ж с СЯ Мам ОХ ОО ПІ ММЗ У зо БО Я Н х ОК. ДО Н МОМ сажі ЕХ ПМ Н Шик ЩІ МК ВХ МОСК Ж Мох Н Ще ші й СУ Я іа Н З Мори КУН ЖОМУ вх Н МО ЛАКОМ СІ Фіг й Ж І ІК ШОЕ 7 возів від овнраяяо ОС шН КО 7 й ША й ш В : Не ВИН - кохнійсху ци ПУМУкМ А М : 15 КИ : хом У - осн ВИН ші: в й й цідіовие в ЗНМХ левів пиві у нн в СП ЕЕ 3 0555 ШЕ мира свуктьов В» ги: турних ЩІ 11111: МЕС Е шк БРА Сл и с ЩІ 0101: 00 5 БЕ щаNeikvi x ZKN I shin sv "V NI Zh. ne ki a z kove x ko PO Z r B KONI Z x Ne: Wife IV 8 i x V SS B KZ U i x BU i K xx XH ЖТ щ N "X. "OO ZhLEY KM uchi x z. KE HE shk In God's dreams t in MUK o uyu she; in NM SHIK shi: shi eh ZU pe a DY se o i i NNI zn ooo NE ii che o i SHI m "y IN M ZEM: Zp kikh Z x, : Rode he I fe V Z TZH Si VI BO I MKK nya Ж Still po Ж ots vk I EK SCHA not soky NNYA riv m Oi y NO shin is an ku g zh S sinkiv y a Z p BV MM OM go i Ko i MM M y BA NOSOV i ik znyshi shi removable we i nn m i NN in 0 Shk. shi | ME sy va p KOH SUKHU s RI UK OO: BOSKOBryu y z SHOW u Ж ЧК У х Zoya Z MK NK ие Ua ZU Х VU Зх y В: POBU Ж УК я MO ЩЧI: МОГТИ ЗК ne КИ ВИВ: M KUM OMVO Shan in KK soyu u m I YN shi NE on I RNVOVOE se ryu U NI Z oon V gozhen nia Ko KM. 1 I am in charge of ETHNO BOI i KE NN PE A KM po a VN KO... TsIK KO BD NK a i de NM VEU VE KO Kn o V IY Eh Koshi Kk Z RON SOKY zhi "7 kshch dah to ZK, MINUS U vom po OSEY KO Ki zh s SYA Mam OH OO PI MMZ U zo BO I N x OK. DO N MOM sazhi EH PM N Shik SCHI MK VH MOSK W Moh N She shi y SU I ia N Z Mory KUN ZHOMU vh N MO LAKOM SI Fig y ZHI IK SHOE 7 wagons from ovnrayayao OS shN KO 7 y SHA y s W : Ne VYN - kokhniyschu cy PUMUkM A M : 15 KI : hom U - osn VYN shi: v y y tsidiovye in ZNMH lions beer u nn v SP EE 3 0555 SHE mira svuktyov V» gy: tournih SHCI 11111: MES E shk BRA Sl i s SHHI 0101: 00 5 BE shcha 3. ме І 11:55 ЖЕ Он ІмауцдІе ВІД ІК УВІ ТЕМ Ух КИМ Ме Дак НИ РРО ЖК нижню Ми шої Межа е і ПОВІЯ КИМ КИ шинки ЕДЕМ ША АННУ М дети и КЕ х Х с нини ни ШИ М: з ДЕ КООУНО ДОННИХ ПУБ ЛОВИ ЗИЧУ. З НА ПЕВНА ЗОН ШІ Я нн в пів інн шнишНи ш ши ши : ЗНМ НА не НК З НИ Б в М РРО вти вомеки Жг е или п. лі Во З ї: 7 на гі Н «КЕ ок ща см 7 ; . 7 х З ІК КК ПП оююююкх ДА "кВ пер ї : Ха ВЕ МОЯ КІ КЕН НО (ДУ У ї ТК а нн НН НЕ чна че У се3. me I 11:55 JE He ImaucdIe VID IC UVI THEM Uh KIM Me Dak NI RRO ZK nizhnyu We shoi Mezha e and POVIYA KIM KI hams EDEM SHA ANNU M deti i KE x X s niny ni SHY M: z DE KOOUNO DONNYH LOVI ZYCHU PUB. Z ON A CERTAIN ZONE SH I nn in half inn shnishNi sh shi shi shi : ZNM NA ne NK Z NI B in M RRO uty womeky Zh e or p. li Vo Z i: 7 na gi N «KE ok shcha cm 7 ; . 7 x Z IC KK PP oyuyuyuyukh DA "kV per y : Ha VE MY KI KEN NO (DU U y TK a nn NN NE chna che U se ! х. Би пе й МВ В. ІБ З стр код нут х х Бе М на ВК Си, нь МН ах Ше НН КН БУ Б КЕ Кол у жи ВО С КУДИ Око МЕ: В ті на! h. By pe y MV V. IB Z str code nut x x Be M na VK Sy, n MN ah She NN KN BU B KE Kol u zhi VO S KUDI Oko ME: V ti na 5. ж за нен и о и Є ЯН її п К ДК си о НН и и ни нм ОЗ ВО І й -. Кан ге и дон и ЕЕ ОКО НІ НН ! з «СлЕНН ЛИ ТВ и Ім УА М ит А 3 1: У КУ ван и М КОГО ШК М Б З пово рвУтв К ОМ и НН с: З КК о сни у я неон ми НИ С Кн ШЕ 1 и Я У клучткчлик КВ ща КО ак нин шва НЕ Др ПО КЗ ла НН ний НИ НО ЛЕО : ІН ДУ Женя й У кклекнлж жали Н Н А Й Жені ше я ТЕ уе нн НН нео зви СИВУ КО 1 и хе М : чн й ДЕД ВЕ УНН КЕ з А І : СА Я ОМ ОМ НАХ ! : Ї НК ОО іереетіюх нате ТВ ь НВ х : КТ Є обр М ВО рон РЕКУЇ п і С шу; ко) Ма Ї здеююмоху РІО А о в в в в ВО В ЕЕ м КОЖ ТО і Он СОУ в а Я В іу х З ; їЗ Мк НН: і: Ж: 22 мен рак п а дп дили тт Я. кшнн я ганебних нин АК ох сов і : : ех Кене Е ЕЙ І Пре рах я у : : Й ПМК КК ех Й Б НН ах а Я ве Ки ї Кк 5 зак їж ; ? : ї ій: АК Ку 15 й КУ р з: : ге Н НЕ, ММ ОЛМТЖКЕ У5. zh za nen i o i YE YAN her p K DK si o NN i i ny nm OZ VO I y -. Kang ge i don i EE OKO NO NN ! with "SLENN LY TV i Im UA M mit A 3 1: IN KU van i M WHO SHK M B Z povo rvUtv K OM i NN s: Z KK o sny u i neon we NI S Kn SHE 1 i I U klshtkchlyk KV scha KO aknyn shva NE Dr PO KZ la NN ny NI NO LEO : IN DU Zhenya y U kkleknlj zhala N N A Y Zhenyshe i TE ue nn NN neo zvy SIVU KO 1 i he M : chn y DED VE UNN KE z A I: SA I OM OM NAH! : Y NK OO iereetiyuh nate TV НВ х : KT E abr M VO ron REKUY p i S shu; ko) Ma Y zdeyuyumohu RIO A o v v v v VO V EE m KOHZ TO and On SOU v a I V iu x Z ; иZ Mk NN: i: Z: 22 men rak p a dp dili tt Ya. kshnn ya hanebnykh nin AK oh sov i : : eh Kene E EY I Pre rah i y : : Y PMK KK eh Y B NN ah a Ya ve Ky yi Kk 5 zak eat ; ? : и ий: AK Ku 15 y KU r z: : ge N NE, MM OLMTZHKE U З о. 3: роя «МЕWith Fr. 3: swarm "ME Фіг. яFig. I