ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F02C3/00 

Изобретение относится к газотурбостроению, в частности к созданию газотурбинных установок и газотурбинных двигателей.

Известны газотурбинные установки, включающие компрессор, камеру сгорания, газовую турбину и регенеративный подогреватель воздуха [1] Недостатком их является низкая экономичность.

Известна газотурбинная установка, работающая по способу [2] содержащая несколько ступеней компрессора, камер сгорания и газовых турбин.

Недостатком установки является наличие множества однотипных агрегатов: компрессоров, камер сгорания и газовых турбин, а также относительно невысокий КПД установки.

В предлагаемое устройство введены дополнительные элементы: конденсатор воды, установленный на выходе установки по выхлопным газам, насос, система очистки воздуховодов, соединяющая соответствующие по давлению ступени компрессора с сопловыми лопатками турбомашины, имеющими отверстия для выпуска воздуха в межлопаточные пространства турбомашины; рабочие лопатки компрессора выполнены полыми с отверстиями для выпуска охлаждающего теплоносителя в межлопаточные пространства компрессора, вал выполнен полым, рабочие лопатки турбомашины снабжены каналами системы охлаждения, подключенными посредством полого вала к рабочим лопаткам компрессора, а полость вала дополнительнго подключена к конденсатору воды. Установка также дополнительно снабжена системами подготовки, газификации твердого топлива и золоудаления, включенными последовательно, причем сушилка топлива снабжена регулируемым по расходу обводным газоходом по выхлопным газам, а газификатор регулируемым по расходу обводным воздуховодом подогретого окислителя.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой газотурбинной установки.

Газотурбинная установка содержит компрессор 1 с направляющим аппаратом 2, рабочими лопатками 3, камеру сгорания 4, турбомашину 5 с сопловыми лопатками 6, рабочими лопатками 7, регенеративные подогреватели 8 воздуха, воздуховоды 9, трубопровод воды 10, конденсатор воды 11, насос 12, систему очистки 13, бункер топлива 14, сушилку 15, газификатор 16, систему золоудаления 17, обводной воздуховод 18, обводной газоход 19, регулирующую арматуру 20.

Газотурбинная установка работает следующим образом.

Окислитель (воздух) поступает в компрессор 1, где происходит его сжатие. Для уменьшения работы сжатия через отверстия в рабочих лопатках 3 компрессора 1 впрыскивается вода, нагреваемая в рабочих лопатках 7 турбомашины 5, вода конденсируется из продуктов сгорания в конденсаторе воды 11 и далее насосом 12 по трубопроводу 10, проходя систему очистки 13, поступает в полый вал, связывающий своим каналом турбомашину 7 с компрессором 1.

В компрессоре происходит сжатие воздуха совместно с испаряющейся водой и осуществляется отбор частей сжатого воздуха из промежуточных ступеней соответствующего давления компрессора 1. Из последней ступени компрессора 1 оставшийся воздух после подогрева в регенеративном подогревателе 8 подается в камеру сгорания 4, куда одновременно подается топливо из газификатора 16, при этом воздух, подогретый в регенеративном подогревателе 8, частично или полностью поступает в газификатор 16 или в камеру сгорания 4. В камере сгорания 4 или газификаторе 16 происходит частичное сгорание топлива с коэффициентом избытка окислителя меньше 1, и продукты неполного сгорания топлива направляются в турбомашину 5 для преобразования их тепла в работу.

Далее продукты неполного сгорания топлива последовательно проходят все ступени расширения турбомашины 3 в сопловые лопатки 6, которым (начиная со второй ступени расширения) подводятся дополнительные порции воздуха по воздуховодам 9, предварительно нагретые в регенеративных подогревателях 8 и выходящие через отверстия сопловых лопаток 6 в межлопастные пространства турбомашины 5, где и происходит дожигание топлива с коэффициентом избытка окислителя меньше 1. В последней ступени расширения турбомашины 5 происходит окончательное дожигание топлива с коэффициентом избытка воздуха больше 1. При использовании твердого топлива оно поступает в бункер 14, далее в сушилку 15, где подсушивается продуктами сгорания, поступающими по регулируемому арматурой 20 газоходу, и далее в газификатор, из которого зола системой 17 золоудаления отводится из установки.

Использование: в газотурбостроении. Сущность изобретения: газотурбинная установка содержит многоступенчатый компрессор с полыми рабочими лопастями (Р. Л.), полости которых посредством полого вала (П.В.) подключены к каналам системы охлаждения Р.Л. турбины. Р.Л. компрессора выполнены также с отверстиями для выпуска охлаждающего теплоносителя в межлопаточные пространства компрессора. П.В. подключен к конденсатору воды. Установка содержит воздуховоды, соединяющие соответствующие по давлению ступени с сопловыми лопатками турбины, последние выполнены с отверстиями для выпуска воздуха в межлопаточные пространства турбины. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА, содержащая многоступенчатый компрессор с направляющим аппаратом и рабочими лопатками, камеру сгорания, турбину с сопловыми и рабочими лопатками, вал, соединяющий компрессор с турбиной, регенеративные подогреватели воздуха, воздуховод подогретого воздуха, газоход выхлопных газов, отличающаяся тем, что она снабжена конденсатором воды, установленным в газоходе выхлопных газов, насосом, системой очистки воды, воздуховодами, соединяющими соответствующие по давлению ступени компрессора с сопловыми лопатками турбины, последние выполнены с отверстиями для выпуска воздуха в межлопаточные пространства турбины, рабочие лопатки турбины снабжены каналами системы охлаждения, рабочие лопатки компрессора выполнены полыми с отверстиями для выпуска охлаждающего теплоносителя в межлопаточные пространства компрессора, вал выполнен полым и его полость подключена к полостям рабочих лопаток компрессора, каналам системы охлаждения турбины и к конденсатору воды. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена системами подготовки, газификации твердого топлива и золоудаления, включающих последовательно расположенными по подаче топлива бункер, сушилку, газификатор, устройство золоудаления, причем сушилка снабжена обводным газоходом выхлопных газов с установленным на нем регулятором расхода, а газофиксатор обводным воздуховодом подогретого окислителя с установленным на нем регулятором расхода.