ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2008 года по МПК F02C9/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к газотурбинной установке, в которой используется теплота, вырабатываемая высокотемпературным газоохлаждаемым реактором, и в особенности относится к газотурбинной установке, которая снабжена газовой турбиной, приводимой в действие газом, нагреваемым теплотой высокотемпературного газоохлаждаемого реактора, и подающей выходящий газ в высокотемпературный газоохлаждаемый реактор.

Уровень техники

В высокотемпературном газоохлаждаемом реакторе, который представляет собой один из типов ядерного реактора, используется как топливо топливо с частицами, покрытыми оболочками, которое представляет собой ядерное топливо с оболочками тепловыделяющих элементов из теплостойких пиролитических углеродов (PyC) и карбидов кремния (SiC), и также используется теплостойкий графит как замедлитель и конструкционные материалы в активной зоне, в которой газообразный гелий используется, как теплоноситель. Кроме того, топливо типа блоков, представляющих собой графитовые блоки с топливными стержнями, вставленными в них, и топливо типа слоя шаровых тепловыделяющих элементов, которые спрессованы в виде шариков, применяются как топливо с частицами, покрытыми оболочками, чтобы использовать его в высокотемпературном газоохлаждаемом реакторе. Затем, посредством того, что активная зона реактора состоит из керамики вместо металлических материалов, активная зона реактора может выдерживать очень высокие температуры, приблизительно такие высокие как 1000°C.

Вследствие этого, посредством использования теплоты, вырабатываемой высокотемпературным газоохлаждаемым реактором, может быть получена высокая температура выходящего газа, выше 800°C, которая не может быть достигнута посредством других типов ядерных реакторов, посредством этого достигается выработка электроэнергии с высоким тепловым КПД. Кроме того, топливо, которое должно быть использовано, является превосходным по безопасности, поскольку плавление топлива и разрушение слоя оболочки редко происходят, когда увеличивается температура топлива, и продукты деления сохраняются даже в аварийных условиях. Более того, в Японии работает «Высокотемпературный технический экспериментальный реактор» (ВТТЭР) как высокотемпературный газоохлаждаемый реактор.

На электростанции такой высокотемпературный газоохлаждаемый реактор, как описан выше, используется в паровом цикле выработки электроэнергии, в котором пар вырабатывается высокотемпературным газом из высокотемпературного газоохлаждаемого реактора, чтобы приводить в действие паровую турбину, и используется для выработки электроэнергии в замкнутом цикле с газовой турбиной, в котором газовая турбина приводится в действие высокотемпературным газом из высокотемпературного газоохлаждаемого реактора. Здесь при выработке электроэнергии в паровой турбине, имеющей параметры пара, эквивалентные параметрам традиционной тепловой выработки электроэнергии, достигается тепловой КПД приблизительно 40%, но посредством использования выработки электроэнергии в замкнутом цикле с газовой турбиной, имеющей температуру теплоносителя, выходящего из ядерного реактора, выше, чем приблизительно 850°C, имеется возможность достижения теплового КПД в диапазоне от 45% до 50%.

Затем, в качестве высокотемпературного газоохлаждаемого реактора, используемого для выработки электроэнергии в замкнутом цикле с газовой турбиной, имеющей высокий тепловой КПД, описан высокотемпературный газоохлаждаемый реактор в газотурбинной установке, в которой система циркуляции в высокотемпературном газоохлаждаемом реакторе отличается от системы циркуляции в газовой турбине (см. патентный документ 1). В газотурбинной установке, описанной в патентном документе 1, газообразный гелий во вторичном контуре нагревается высокотемпературным газообразным гелием, полученным посредством высокотемпературного газоохлаждаемого реактора, предусмотренного в первичном контуре, и затем газовая турбина приводится в действие нагретым газообразным гелием во вторичном контуре.

Кроме того, здесь раскрыта газотурбинная установка, в которой газовая турбина, имеющая общий вал с компрессором высокого давления, и газовая турбина, имеющая общий вал с генератором, предусмотрены таким образом, как если бы они были соединены различными валами, и газовые турбины, соединенные различными валами, приводятся в действие газообразным гелием из высокотемпературного газоохлаждаемого реактора (см. патентный документ 2). В этой газотурбинной установке газообразный гелий, выходящий из газовых турбин, подается в высокотемпературный газоохлаждаемый реактор после сжатия его компрессором. Был разработан «Блочный Реактор со Слоем Шаровых Тепловыделяющих Элементов» (БРСТВЭЛ), который используется для такой газотурбинной установки, как описано выше, и снабжен активной зоной реактора со слоем шаровых тепловыделяющих элементов, используя топливо типа слоя шаровых тепловыделяющих элементов.

Более того, газотурбинная установка согласно патентному документу 2 представляет собой газотурбинную установку, которая снабжена двухвальными газовыми турбинами, в которых газовая турбина, соединенная с генератором общим валом, также соединена с компрессором низкого давления общим валом. В результате увеличивается нагрузка, которая должна быть приложена к газовой турбине, соединенной с компрессором низкого давления и генератором одним валом. Поэтому была разработана газотурбинная установка, использующая «БРСТВЭЛ», в которой для того чтобы распределить нагрузку, предусмотрена газовая турбина, соединенная с компрессором низкого давления одним валом, и использована газотурбинная установка, включающая трехвальные газовые турбины.

Патентные документы 1: Выложенная заявка на патент № H10-322215.

Патентный документ 2: Выложенная заявка на патент № H9-144557.

Раскрытие изобретения

Проблемы, которые должны быть решены посредством изобретения

В такой газотурбинной установке, как описано выше, во время запуска, чтобы избежать скорости вращения, которая вызывает резонанс вращающихся лопастей, составляющих газовую турбину, необходимо увеличить скорость вращения каждой газовой турбины сразу до скорости вращения в безопасной области. В это время в газотурбинной установке согласно патентному документу 2, при наличии генератора, работающего как тиристор, скорость вращения газовой турбины, имеющей общий вал с генератором, увеличивается, и в то же самое время, посредством подачи газообразного гелия из высокотемпературного газоохлаждаемого реактора, скорость вращения газовой турбины, имеющей общий вал с компрессором, увеличивается.

Однако, когда газовые турбины, скорость вращения которых увеличивается посредством газообразного гелия из высокотемпературного газоохлаждаемого реактора, соединены с множеством валов, традиционно каждая из газовых турбин не регулируется независимо. Поэтому во время запуска, когда скорость вращения газовых турбин, соединенных с множеством валов, увеличивается до скорости вращения в безопасной области, создается проблема, что какая-либо из газовых турбин не может достичь скорости вращения в безопасной области, что приводит в результате к созданию резонанса вращающихся лопастей, что может вызвать разрушение лопастей.

Задачей настоящего изобретения является создание газотурбинной установки, которая снабжена газовыми турбинами, соединенными с множеством валов, и может безопасно регулировать каждую газовую турбину в процессе запуска.

Средства для решения проблемы

Для достижения технического результата газотурбинная установка в соответствии с настоящим изобретением содержит высокотемпературный газоохлаждаемый реактор, который нагревает теплоноситель тепловой энергией, полученной посредством ядерного деления продуктов деления с оболочками тепловыделяющих элементов в топливе с частицами, покрытыми оболочками; «n»-вальные первые газовые турбины, которые вращаются теплоносителем, нагреваемым высокотемпературным газоохлаждаемым реактором, и имеют общие валы с компрессорами, сжимающими теплоноситель; вторую газовую турбину, которая вращается теплоносителем, выходящим из первой газовой турбины на последней ступени после вращения каждой из первых газовых турбин, соответственно, и имеет общий вал с генератором, осуществляющим выработку электроэнергии; и «n-1» частей байпасных вентилей, которые имеют каждая из «n-1»-вальных первых газовых турбин, которые обходит байпасом теплоноситель, соответственно, за исключением первой газовой турбины на первой ступени вблизи высокотемпературного газоохлаждаемого реактора, среди «n»-вальных первых газовых турбин; в которой в процессе запуска, посредством регулирования подъема «n-1» частей байпасных вентилей, каждая из «n»-вальных первых газовых турбин имеет скорость вращения, которая увеличивается вплоть до номинальной скорости вращения, последовательно, от вала к валу, начиная от первой газовой турбины на первой ступени.

Кроме того, газотурбинная установка в соответствии с настоящим изобретением содержит высокотемпературный газоохлаждаемый реактор, который нагревает теплоноситель тепловой энергией, полученной посредством деления ядер продуктов деления с оболочками тепловыделяющих элементов в топливе с частицами, покрытыми оболочками; газовую турбину высокого давления, которая вращается теплоносителем, нагреваемым посредством высокотемпературного газоохлаждаемого реактора, и имеет общий вал с компрессором высокого давления, сжимающим теплоноситель; газовую турбину низкого давления, которая вращается теплоносителем, выходящим из газовой турбины высокого давления, и имеет общий вал с компрессором низкого давления, сжимающим теплоноситель; газовую турбину для выработки электроэнергии, которая вращается теплоносителем, выходящим из газовой турбины низкого давления, и имеет общий вал с генератором, осуществляющим выработку электроэнергии; и байпасный вентиль, который имеет турбина низкого давления, которую обходит байпасом теплоноситель; в которой, в процессе запуска, во-первых, скорость вращения компрессора высокого давления увеличивается вплоть до номинальной скорости вращения путем регулирования подъема байпасного вентиля после заполнения теплоносителем при полностью закрытом байпасном вентиле и затем посредством полного закрытия байпасного вентиля, скорость вращения компрессора низкого давления увеличивается вплоть до номинальной скорости вращения.

Преимущества изобретения

В соответствии с настоящим изобретением, когда скорость вращения газотурбинной установки, включающей множество валов, увеличивается до номинальной скорости вращения в процессе запуска путем обеспечения байпасными вентилями и регулирования подъема байпасных вентилей, каждая из газовых турбин, имеющих общие валы с компрессорами, регулируется независимо, посредством этого обеспечивая возможность увеличения скорости вращения. Поэтому, по сравнению со случаем, когда скорость вращения всех газовых турбин увеличивается одновременно, возможно утверждать, увеличивается ли скорость вращения каждой газовой турбины до номинальной скорости вращения или нет, так что газовые турбины могут быть запущены безопасно.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой блок-схему, показывающую конструкцию газотурбинной установки в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2A представляет собой диаграмму синхронизации, показывающую изменение скорости вращения турбины высокого давления в процессе запуска газотурбинной установки на фиг.1.

Фиг.2В представляет собой диаграмму синхронизации, показывающую изменение скорости вращения турбины низкого давления в процессе запуска газотурбинной установки на фиг.1.

Фиг.2С представляет собой диаграмму синхронизации, показывающую изменение подъема байпасного вентиля в процессе запуска газотурбинной установки на фиг.1.

Фиг.3 представляет собой блок-схему, показывающую конструкцию газотурбинной установки в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 представляет собой блок-схему, показывающую другую конструкцию газотурбинной установки в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 представляет собой блок-схему, показывающую другую конструкцию газотурбинной установки в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 представляет собой блок-схему, показывающую другую конструкцию газотурбинной установки в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.7 представляет собой блок-схему, показывающую другую конструкцию газотурбинной установки в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Перечень ссылочных обозначений

1. Высокотемпературный Газоохлаждаемый Реактор

2. Турбина Высокого Давления (ТВД)

3. Турбина Низкого Давления (ТНД)

4. Силовая Газовая Турбина (СТ)

5. Генератор

6. Теплообменник

7. Предварительный Холодильник

8. Компрессор Низкого Давления (КНД)

9. Промежуточный Холодильник

10. Компрессор Высокого Давления (КВД)

11 и 12. Байпасные вентили

Наилучший способ осуществления изобретения

Первый вариант осуществления

Со ссылкой на чертежи, первый вариант осуществления настоящего изобретения будет описан далее. Фиг.1 представляет собой блок-схему, показывающую конструкцию газотурбинной установки в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

Газотурбинная установка на фиг.1 содержит высокотемпературный газоохлаждаемый реактор 1, который обеспечивает газообразный гелий тепловой энергией, вырабатываемой посредством ядерного деления продуктов деления, и из которого выходит высокотемпературный газообразный гелий; газовую турбину высокого давления (ТВД) 2, которая приводится в действие газообразным гелием, выходящим из высокотемпературного газоохлаждаемого реактора 1; турбину низкого давления (ТНД) 3, которая приводится в действие газообразным гелием, выходящим из ТВД 2, силовую газовую турбину (СТ) 4, которая приводится в действие газообразным гелием, выходящим из ТНД 3; генератор, который соединен с СТ 4 общим валом и вращается посредством СТ 4; теплообменник 6, который осуществляет теплообмен посредством подачи газообразного гелия, выходящего из СТ 4; предварительный холодильник 7, который охлаждает газообразный гелий, от которого тепло отводится посредством теплообменника 6; компрессор низкого давления (КНД) 8, который сжимает газообразный гелий, охлаждаемый посредством предварительного холодильника 7, промежуточный холодильник 9, который охлаждает газообразный гелий, который сжимается и давление которого повышается посредством КНД 8; компрессор высокого давления (КВД) 10, который сжимает газообразный гелий, охлаждаемый посредством промежуточного холодильника 9 для подачи его в теплообменник 6; и байпасный вентиль 11, который заставляет газообразный гелий, выходящий из ТВД 2, обходить байпасом ТНД 3 для подачи его в СТ 4.

Когда газотурбинная установка, сконструированная, как упомянуто выше, работает при номинальной нагрузке, тепловыделяющие элементы, представляющие собой топливо с частицами, покрытыми оболочками, содержащее мелкие керамические частицы топлива из продуктов деления с многочисленными оболочками тепловыделяющих элементов из пиролитических углеродов и карбидов кремния, подаются в высокотемпературный газоохлаждаемый реактор 1, в котором предусмотрена теплостойкая конструкция посредством использования теплостойкого графита как замедлителя и конструкционных материалов в активной зоне, и затем в продуктах деления в тепловыделяющих элементах осуществляется деление ядер. Тепловая энергия, вырабатываемая при ядерном делении продуктов деления, передается к газообразному гелию, подаваемому из теплообменника 6, и газообразный гелий с высокой температурой и высоким давлением подается в ТВД 2. Кроме того, топливо типа слоя шаровых тепловыделяющих элементов или топливных блоков используется как тепловыделяющие элементы, состоящие из топлива с частицами, покрытыми оболочками.

Затем ТВД 2 вращается газообразным гелием с высокой температурой и высоким давлением из высокотемпературного газоохлаждаемого реактора 1 так, чтобы вращать КВД 10, и газообразный гелий, выходящий из ТВД 2, подается в ТНД 3. В это время при полностью закрытом байпасном вентиле 11 весь газообразный гелий, выходящий из ТВД 2, подается в ТНД 3. Вследствие этого подобным образом ТНД 3 вращается газообразным гелием, вращающим ТВД 2 так, чтобы вращать КНД 8, и в то же самое время газообразный гелий, выходящий из ТНД 3, подается в СТ 4. Кроме того, СТ 4 вращается газообразным гелием, вращающим ТНД 3 так, чтобы вращать генератор 5, посредством этого вырабатывая электроэнергию. Способом, как было описано выше, газообразный гелий, завершающий свою работу посредством вращения ТВД 2, ТНД 3 и СТ 4, соответственно, подается в теплообменник 6.

В теплообменник 6 подается высокотемпературный газообразный гелий, выходящий из СТ 4, и также, при наличии газообразного гелия, сжимаемого в КВД 10, осуществляется теплообмен с газообразным гелием из СТ 4, причем нагретый газообразный гелий из КВД 10 подается в высокотемпературный газоохлаждаемый реактор 1, и в то же самое время охлажденный газообразный гелий из СТ 4 подается в предварительный холодильник 7. Газообразный гелий, охлажденный посредством предварительного холодильника 7, сжимается, и его давление повышается посредством подачи в КВД 8, который вращается посредством ТНД 3. В это время плотность газообразного гелия увеличивается, при наличии газообразного гелия, охлажденного посредством предварительного холодильника 7, таким образом увеличивая КПД компрессора КНД 8.

Затем газообразный гелий повышенного давления сжимается, и его давление повышается посредством КВД 10, который вращается посредством ТВД 2 после повторного охлаждения посредством промежуточного холодильника 9. В это время тем же самым способом, как охлаждение посредством предварительного холодильника 7, при наличии газообразного гелия, охлажденного посредством промежуточного холодильника 9, КПД компрессора КВД 10 повышается посредством увеличения плотности газообразного гелия. Газообразный гелий, давление которого было повышено посредством КВД 10, нагревается посредством теплообменника 6 и подается в высокотемпературный газоохлаждаемый реактор 1.

Со ссылкой на фиг.2A-2C далее будет описана работа газотурбинной установки в процессе запуска, при котором каждая из ее частей работает, как описано выше, в процессе номинальной работы. Во-первых, при полностью закрытых байпасных вентилях 11 газообразный гелий в резервуаре для хранения (не показан) заполняет основную систему газообразного гелия, состоящую из высокотемпературного газоохлаждаемого реактора 1, ТВД 2, ТНД 3, СТ 4, теплообменника 6, КНД 8 и КВД 9 в газотурбинной установке на фиг.1. В это время, путем запуска установки с вентилятором для первоначальной регулировки (не показана), газообразный гелий, заполняющий основную систему, циркулирует, и объем потока регулируется так, чтобы предотвратить проход газообразного гелия в КНД 8 и КВД 10.

Затем, когда подтвердится, что температура и давление газообразного гелия, заполняющего основную систему, достигли заранее определенных значений, работа изменяется на работу в критическом режиме в высокотемпературном газоохлаждаемом реакторе 1. Затем, когда внутренняя часть высокотемпературного газоохлаждаемого реактора 1 достигает критического состояния, температура на выходе из высокотемпературного газоохлаждаемого реактора 1 регулируется так, чтобы она попала в диапазон заранее определенных температур. Затем посредством регулирования объема потока газообразного гелия, проходящего через ТВД 2, ТНД 3 и СТ 4, и при работе генератора 5 как тиристора скорость вращения СТ 4 увеличивается до номинальной скорости вращения «Rb». Затем, когда подтвердится, что скорость вращения СТ 4 увеличилась до номинальной скорости вращения «Rb», генератор 5 синхронизируется.

Как описано выше, когда генератор 5 синхронизируется после того, как прошло время «ta» c начала запуска, как показано на фиг.2A и фиг.2B, подтверждается, что скорости вращения ТВД 2 и ТНД 3 достигли скорости вращения «Ra». Затем нагрузка установки увеличивается посредством регулирования объема потока газообразного гелия, проходящего через КНД 8 и КВД 10. В это время, как показано на фиг.2C, посредством открытия байпасного вентиля 11 до тех пор, пока подъем достигнет «x» %, часть газообразного гелия из ТВД 2 подается в СТ 4 посредством байпасного вентиля 11. Затем нагрузка увеличивается, и в то же время, как показано на фиг.2A, скорость вращения ТВД 2 увеличивается до номинальной скорости вращения «Rb». Кроме того, посредством открытия байпасного вентиля 11 до тех пор, пока его подъем достигнет «x» %, как показано на фиг.2B, скорость вращения ТНД 3 может поддерживаться при скорости вращения «Ra».

Затем, когда подтвердится, что скорость вращения ТВД 2 достигла номинальной скорости вращения «Rb» после того, как прошло время «tb», как показано на фиг.2C, байпасный вентиль 11 полностью закрывается, и весь газообразный гелий из ТВД 2 подается в ТНД 3. Вследствие этого объем потока газообразного гелия, проходящего в ТНД 3, увеличивается так, чтобы, как показано на фиг.2B, скорость вращения ТНД 3 увеличилась вплоть до номинальной скорости вращения «Rb». Когда скорости вращения ТВД 2, ТНД 3 и СТ 4 увеличиваются до номинальных скоростей вращения «Rb», нагрузка установки дополнительно увеличивается для того, чтобы работа на холостом ходу изменилась на работу с номинальной нагрузкой. Кроме того, когда нагрузка установки увеличивается, как описано выше, температура на выходе из высокотемпературного газоохлаждаемого реактора 1 регулируется так, чтобы она достигла заранее определенной температуры.

Как описано выше, в настоящем варианте осуществления посредством установки байпасного вентиля 11 скорости вращения ТВД 2 и ТНД 3 могут регулироваться независимо в процессе запуска установки. Вследствие этого, увеличивая скорости вращения ТВД 2 и ТНД 3 вплоть до номинальной скорости вращения, соответственно, ТВД 2 и ТНД 3 могут работать в безопасной области.

Второй вариант осуществления

Второй вариант осуществления настоящего изобретения будет описан посредством ссылки на чертежи. Фиг.3 представляет собой блок-схему, показывающую конструкцию газотурбинной установки в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Кроме того, части газотурбинной установки на фиг.3, которые используются для той же самой цели, что и в газотурбинной установке на фиг.1, будут обозначены с теми же самыми позициями, и их подробное описание будет опущено.

В отличие от газотурбинной установки на фиг.1, газотурбинная установка на фиг.3 снабжена байпасным вентилем 12 вместо байпасного вентиля 11, который заставляет газообразный гелий, выходящий из ТВД 2, обходить байпасом ТНД 3 и СТ 4 для подачи его в теплообменник 6. Когда газотурбинная установка, сконструированная таким образом, работает при номинальной нагрузке, электроэнергия вырабатывается посредством генератора 5 при полностью закрытом байпасном вентиле 12, и каждая часть газотурбинной установки выполняет ту же работу, как и в первом варианте осуществления.

Когда запускается такая газотурбинная установка, как описано выше, тем же способом, что и в первом варианте осуществления, газообразный гелий в резервуаре для хранения заполняет его и циркулирует при полностью закрытом байпасном вентиле 12. Затем, когда подтвердится, что газообразный гелий, заполняющий основную систему, достигает заранее определенной температуры и заранее определенного давления, температура на выходе из высокотемпературного газоохлаждаемого реактора 1 регулируется так, чтобы достичь заранее определенной температуры.

После этого, так как генератор 5 работает как тиристор, скорость вращения СТ 4 увеличивается вплоть до номинальной скорости вращения «Rb», и затем генератор 5 синхронизируется. Впоследствии нагрузка установки увеличивается, и, во-первых, в то же время скорость вращения ТВД 2 увеличивается вплоть до номинальной скорости вращения «Rb» посредством открытия байпасного вентиля 12 до тех пор, пока его подъем не достигнет «x» %, и затем, при полностью закрытом байпасном вентиле скорость вращения ТНД 3 увеличивается вплоть до номинальной скорости вращения «Rb». Затем посредством дальнейшего увеличения нагрузки установки работа на холостом ходу изменяется на работу при номинальной нагрузке.

Как описано выше, в настоящем варианте осуществления, посредством снабжения байпасным вентилем 12, скорости вращения ТВД 2 и ТНД 3 могут регулироваться независимо в процессе запуска установки. Вследствие этого, посредством увеличения скоростей вращения ТВД 2 и ТНД 3 вплоть до номинальной скорости вращения, соответственно, ТВД 2 и ТНД 3 могут работать в безопасной области.

Кроме того, газотурбинные установки в соответствии с первым и вторым вариантами осуществления содержат трехвальные газовые турбины, но могут содержать «n»-вальные турбины, имеющие больше, чем три вала. Как показано на фиг. от 4 до 7, поскольку газовая турбина (СТ) 4, имеющая общий вал с генератором, представляет собой одновальную газовую турбину, газовые турбины от «Т1» до «Tn-1», имеющие общие валы с компрессорами от «С1» до «Cn-1», соответственно, имеют «n-1» валов, и в то же время, «n-2» частей байпасных вентилей от «V1» до «Vn-2» устанавливаются для того, чтобы обойти байпасом каждую из газовых турбин от «T2» до «Tn-2», имеющих общие валы с компрессорами от «С2» до «Cn-1», за исключением газовой турбины первой ступени «Т1».

Затем тем же способом, как в первом варианте осуществления, когда СТ 4 не обходится байпасом, как показано на фиг.4, каждая из «n-2»-вальных газовых турбин, имеющих общие валы с компрессорами, может иметь байпасные вентили от «V1» до «Vn-2», предусмотренные способом расположения в тандеме, и, как показано на фиг.5, могут иметь байпасные вентили от «V1» до «Vn-2», установленные параллельно в таком порядке: байпасный вентиль «V1» для обхода байпасом «n-2»-вальных газовых турбин от «T2» до «Tn-1», байпасный вентиль «V2» для обхода байпасом «n-3»-вальных газовых турбин от «T3» до «Tn-1» и так далее, до байпасного вентиля «Vn-2» для обхода байпасом одновальной газовой турбины «Tn-1». Более того, тем же способом, что и во втором варианте осуществления, для того, чтобы газообразный гелий обходил байпасом СТ 4, в случае, где байпасные вентили от «V1» до «Vn-2» устанавливаются способом расположения в тандеме, байпасный вентиль «Vn-2» устанавливается так, чтобы обойти байпасом также СТ 4, как показано на фиг.6; и кроме того, в случае, где байпасные вентили от «V1» до «Vn-2» установлены параллельно, каждый из байпасных вентилей от «V1» до «Vn-2» устанавливается так, чтобы обойти байпасом также СТ 4, соответственно, как показано на фиг.7.

Более того, когда байпасные вентили от «V1» до «Vn-2» предусматриваются, как показано на фиг. от 4 до 7, в случае фиг.4 и фиг.6, во-первых, байпасные вентили от «V1» до «Vn-2» открываются так, чтобы газовая турбина «Т1» имела номинальную скорость вращения. Впоследствии байпасные вентили «V1», «V2» и так далее до «Vn-2» последовательно полностью закрываются, посредством этого последовательно увеличиваются скорости вращения газовых турбин «T2», «T3» и так далее до «Tn-1», вплоть до номинальной скорости вращения. Также, в случае фиг.5 и фиг.7, во-первых, байпасный вентиль «V1» открывается так, чтобы газовая турбина «Т1» имела номинальную скорость вращения. Впоследствии после полного закрытия байпасного вентиля «V1», байпасные вентили открываются в таком порядке: байпасные вентили «V2» и так далее до «Vn-2», чтобы достичь их подъема, и затем полностью закрываются, посредством этого скорости вращения газовых турбин увеличиваются в таком порядке: газовые турбины «T2», «T3» и так далее до «Tn-1» для того, чтобы достичь номинальных скоростей вращения.

Промышленная применимость

Газотурбинная установка в соответствии с настоящим изобретением применяется в газотурбинной установке, снабженной высокотемпературным газоохлаждаемым реактором и газовыми турбинами, соединенными с множеством валов, а также когда топливо с частицами, покрытыми оболочками, которое должно быть использовано для высокотемпературного газоохлаждаемого реактора, представляет собой либо слой шаровых тепловыделяющих элементов, либо топливные блоки.

Изобретение относится к конструкциям газотурбинных установок. Установка состоит из нескольких первых газовых турбин, размещенных коаксиально с компрессорами, и второй газовой турбины, размещенной коаксиально с генератором. Турбины вращаются теплоносителем, нагреваемым в газоохлаждаемом высокотемпературном ядерном реакторе. Для облегчения запуска установки каждая из первых турбин обводится байпасным трубопроводом, что позволяет независимо регулировать скорости турбин в процессе запуска. При запуске скорости вращения первых газовых турбин увеличиваются последовательно вниз по потоку от одной первой турбины к другой до номинальной скорости вращения, с тем чтобы обеспечить независимое последовательное увеличение скорости вращения каждой турбины до безопасной величины. Изобретение обеспечивает возможность безопасного запуска турбин. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Газотурбинная установка, содержащая

высокотемпературный газоохлаждаемый реактор, который нагревает теплоноситель посредством тепловой энергии, полученной посредством ядерного деления продуктов деления с оболочками тепловыделяющих элементов в топливе с частицами, покрытыми оболочками,

«n»-вальные первые газовые турбины, которые вращаются теплоносителем, нагреваемым высокотемпературным газоохлаждаемым реактором, и имеют общие валы с компрессорами, сжимающими теплоноситель,

вторую газовую турбину, которая вращается теплоносителем, выходящим из первой газовой турбины, которая служит последней ступенью после вращения каждой из «n»-вальных первых газовых турбин и имеет общий вал с генератором, осуществляющим выработку электроэнергии, и

«n-1» частей байпасных вентилей, которые имеют каждая из «n-1»-вальных первых газовых турбин, которые обходит байпасом теплоноситель, соответственно, за исключением первой газовой турбины на первой ступени вблизи высокотемпературного газоохлаждаемого реактора, среди «n»-вальных первых газовых турбин,

при этом в процессе запуска, посредством регулирования подъема «n-1» частей байпасных вентилей, каждая из «n»-вальных первых газовых турбин имеет скорость вращения, которая увеличивается вплоть до номинальной скорости вращения, последовательно от вала к валу, начиная от первой газовой турбины на первой ступени.

высокотемпературный газоохлаждаемый реактор, который нагревает теплоноситель тепловой энергией, полученной посредством ядерного деления продуктов деления с оболочками тепловыделяющих элементов в топливе с частицами, покрытыми оболочкой,

газовую турбину высокого давления, которая вращается теплоносителем, нагреваемым высокотемпературным газоохлаждаемым реактором, и имеет общий вал с компрессором высокого давления, сжимающим теплоноситель,

газовую турбину низкого давления, которая вращается теплоносителем, выходящим из газовой турбины высокого давления, и имеет общий вал с компрессором низкого давления, сжимающим теплоноситель,

газовую турбину для выработки электроэнергии, которая вращается теплоносителем, выходящим из газовой турбины низкого давления, и имеет общий вал с генератором, осуществляющим выработку электроэнергии, и

байпасный вентиль, посредством которого теплоноситель обходит байпасом газовую турбину низкого давления,

при этом в процессе запуска скорость вращения компрессора высокого давления увеличивается вплоть до номинальной скорости вращения посредством регулирования подъема байпасного вентиля после заполнения теплоносителем при полностью закрытом байпасном вентиле, и затем, при полностью закрытом байпасном вентиле, скорость вращения компрессора низкого давления увеличивается вплоть до номинальной скорости вращения.