ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2001 года по МПК F02C3/34 

Изобретение относится к газотурбинным установкам (ГТУ), в частности, реализующим полузамкнутую схему рабочего процесса и утилизацию тепла выхлопных газов.

Известно устройство ГТУ (см. книгу: В.А.Динков и др. "Повышение эффективности использования газа на компрессорных станциях". М., Недра, 1981 г., с. 52), содержащей открытый газотурбинный контур для привода газового нагнетателя и замкнутый паровой контур для привода дополнительного электрогенератора. Паровой контур работает благодаря утилизации тепла выхлопных газов газотурбинного контура.

Недостатком такого устройства является необходимость затрат на приобретение и обслуживание оборудования, связанного с эксплуатацией дополнительного электрогенератора для повышения общей мощности ГТУ. При этом единичная мощность газотурбинного контура не увеличивается.

Известно устройство ГТУ (см. книгу: Ю. Н. Ванюшин, В. И.Глушков . "Утилизация тепла на компрессорных станциях магистральных газопроводов". М., Недра, 1978 г., с.81), содержащей открытый газотурбинный контур для привода нагнетателя, систему утилизации тепла выхлопных газов газотурбинного контура, замкнутый паровой контур для привода дополнительного электрогенератора либо для дополнительного привода основного нагнетателя природного газа. В последнем случае обеспечивается повышение единичной мощности ГТУ.

Известна газотурбинная установка, содержащая турбокомпрессорный газогенератор с газовой турбиной, выхлопной канал с установленным в нем котлом-утилизатором, паровую турбину, подсоединенную к выходу из котла утилизатора, и нагнетатель (см. книгу А.В.Арсеньева, В.Г.Тырышкина "Комбинированные установки с газовыми турбинами". Л., Машиностроение, 1982 г., стр. 59, рис. II, I).

Недостатком известной газотурбинной установки является сложность конструкции, обусловленная применением двух отдельных электрогенераторов.

Цель изобретения - упрощение конструкции газотурбинной установки.

Поставленная задача решается за счет того, что в газотурбинной установке, содержащей турбокомпрессорный газогенератор с газовой турбиной, в выхлопном канале которой установлен котел-утилизатор, паровую турбину, подсоединенную к выходу из котла-утилизатора, нагнетатель выполнен в виде дополнительного газового компрессора, механически связанного с паровой турбиной, вход которого соединен с выхлопным каналом, а выход - со входом в одну или несколько ступеней газовой турбины.

Вход вспомогательного газового компрессора может быть соединен с выхлопным каналом как за котлом-утилизатором, так и перед котлом-утилизатором.

На фиг. 1 изображена схема газотурбинной установки, в которой вход во вспомогательный газовый компрессор соединен с выхлопным каналом перед котлом-утилизатором.

На фиг. 2 изображена газотурбинная установка, в которой вход во вспомогательный газовый компрессор соединен с выхлопным каналом за котлом-утилизатором.

Газотурбинная установка содержит турбокомпрессорный газогенератор 1 с газовой турбиной 2, которая валом соединена с электрогенератором 3.

В выхлопном канале 4 турбины 2 установлен котел-утилизатор 5. К выходу из котла-утилизатора 5 подсоединена паровая турбина 6. Дополнительный газовый компрессор 7 механически связан с паровой турбиной 6, его вход соединен с выхлопным каналом 4, а выход - со входом в одну или несколько ступеней газовой турбины 2.

Вход вспомогательного газового компрессора 7 может быть соединен с выхлопным каналом 4 турбины 2 как перед котлом-утилизатором 5, так и за ним.

Работает газотурбинная установка следующим образом.

Воздух из атмосферы поступает в турбокомпрессорный газогенератор 1, где при сжигании топлива образуются продукты сгорания, которые совершают работу в газовой турбине 2, осуществляя привод внешней нагрузки-электрогенератора 3. Из газовой турбины 2 газ поступает в выхлопной канал 4, обтекает установленный в нем котел-утилизатор 5 и выбрасывается в атмосферу. Часть газа из выхлопного канала 4 поступает на вход во вспомогательный газовый компрессор 7, где повышается давление и температура газа. Из вспомогательного газового компрессора 7 газ поступает в одну или несколько ступеней газовой турбины 2. Вспомогательный газовый компрессор 7 приводится во вращение паровой турбиной 6, на вход в которую поступает водяной пар из котла-утилизатора 5. Отработанный пар из турбины 6 поступает в конденсатор (не показан), а затем вода подается на вход в котел-утилизатор.

Благодаря дополнительному расходу газа через газовую турбину увеличивается мощность, передаваемая внешней нагрузке.

Использование изобретения позволяет увеличить единичную мощность газотурбинной установки на 13-16% при неизменном расходе топлива.

Газотурбинная установка содержит турбокомпрессорный газогенератор с газовой турбиной, выхлопной канал с установленным в нем котлом-утилизатором, паровую турбину, подсоединенную к выходу из котла-утилизатора, и нагнетатель. Нагнетатель выполнен в виде дополнительного газового компрессора, механически связанного с паровой турбиной. Вход дополнительного газового компрессора соединен с выхлопным каналом за или перед котлом-утилизатором, а выход - со входом в одну или несколько ступеней газовой турбины. Такое выполнение газотурбинной установки приводит к повышению ее мощности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Газотурбинная установка, содержащая турбокомпрессорный газогенератор с газовой турбиной, выхлопной канал с установленным в нем котлом-утилизатором, паровую турбину, подсоединенную к выходу из котла-утилизатора, и нагнетатель, отличающаяся тем, что нагнетатель выполнен в виде дополнительного газового компрессора, механически связанного с паровой турбиной, вход которого соединен с выхлопным каналом, а выход - со входом в одну или несколько ступеней газовой турбины. 2. Газотурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что вход вспомогательного газового компрессора соединен с выхлопным каналом за котлом-утилизатором. 3. Газотурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что вход вспомогательного газового компрессора соединен с выхлопным каналом перед котлом-утилизатором.