ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2013 года по МПК F01K21/04 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии на электростанциях и автономно на различных предприятиях.

Известна парогазовая установка с котлом высшего горения, содержащая газотурбинный агрегат /ГТА/, паровой котел, паровую турбину и газоводяные теплообменники. Где выхлопные газы ГТА подают к горелкам парового котла, куда также подают топливо. Полученный в котле пар вращает паровую турбину, уходящие газы из котла подогревают подпиточную воду /В.П.Безлепкин. “Паротурбинные и парогазовые установки электростанций”. СПб.: СПбГТУ, 1997 г., стр.27-30/ [1].

Недостатком известной установки является наличие большого состава оборудования, необходимого для реализации двух термодинамических циклов, что не позволяет ее автономно использовать мелкими предприятиями и снижает ее экономическую эффективность и надежность в эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является энергетический агрегат, содержащий высоконапорную камеру сгорания, разделенную на парогазовую с камерами и жидкостную с регенератором полости, где сжигается топливо, а продукты его горения очищаются и охлаждаются в камерах над зеркалом жидкости, устройство топливоподачи, экономайзер, утилизатор теплоты уходящих газов, компрессор, электрогенератор и турбину, выхлопные газы после которой поступают в регенератор и затем в экономайзере греют подпиточную воду и выкидываются в трубу /Патент РФ, №2170827, F01K 11/00, 13/00, 20.07.2001 г./ [2].

Недостатком ближайшего аналога является низкая эффективность и громоздкость ее системы сжигания топлива, низкая устойчивость ее проточной части и в целом камеры сгорания против разрушения от помпажей, гидроударов и вибраций.

Техническая задача решаемая предлагаемым изобретением заключается в повышении степени использования теплоты сгоревшего топлива /термической эффективности/ и надежности, безотказности установки в эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что в энергетической установке, содержащей высоко напорную камеру сгорания разделенную на жидкостную, например, водяную, полость с регенератором и парогазовую полость с перегородками образующими ряд камер, устройство для сжигания топлива, экономайзер, турбину, компрессор, электрогенератор и утилизатор теплоты уходящих газов. Корпус высоконапорной камеры сгорания выполнен цилиндрической формы и с демпферными полостями выполненными между его двухстенными, с сферически во внутрь корпуса и наружу корпуса /двояко/ выгнутыми стенками крышки и днища. Днище при этом выполнено установленным на амортизаторы, например, резиновые, и полой стойкой, например, из трубчатой стали, с компенсатором температурных расширений связанным с крышкой. Причем полая стойка так же выполнена с возможностью сообщения демпферных полостей между собой и с возможностью их сообщения, через компенсирующее окно выполненное во внутрь корпуса вогнутой стенке крышки с парогазовой полостью камеры сгорания. Устройство для сжигания топлива, например, горелочное устройство, выполнено установленным в демпферной полости днища камеры сгорания с возможностью сброса продуктов горения в ее парогазовую полость, через теплообменник выполненный в жидкостной полости и через устройство для дожигания топлива, например, горелочное устройство, выполненное в парогазовой полости.

Сущность изобретения показана на чертеже.

Пример выполнения предлагаемого решения

Энергетическая установка содержат высоконапорную камеру сгорания 1, разделенную на жидкостную полость 2 с регенератором 3 и парогазовую полость 4 с перегородками 5 образующими ряд камер 6, турбину 7, компрессор 8, электрогенератор 9, экономайзер 10, утилизатор теплоты уходящих газов 11, выхлопную трубу 12 и подпиточный насос 13. Корпус камеры сгорания, выполненный цилиндрической формы и с демпферными полостями 14, выполненными между его во внутрь корпуса и наружу корпуса сферически /двояко/ выгнутыми стенками крышки 15 и днища 16. Днище при этом выполнено установленным на амортизаторы 17, например, резиновые и полой стойкой 18 с компенсатором 19 температурных расширений связанным с крышкой, где полая стойка выполнена с возможностью сообщения демпферных полостей между собой и через компенсирующее окно 20, выполненное во внутрь корпуса вогнутой стенке крышки с парогазовой полостью камеры сгорания. Устройство 21 для сжигания топлива 22, выполненное в демпферной полости днища камеры сгорания с возможностью сброса продуктов горения в ее парогазовую полость, через теплообменник 23, выполненный в жидкостной полости и через устройство 24 для дожигания топлива 25, выполненное в парогазовой полости.

Энергетическая установка работает следующим образом.

Для начала работы установки жидкостную полость 2 камеры сгорания 1, подпиточным насосом 13, заполняют водой до уровня парогазовой полости 4 и на этом уровне поддерживают его, например, регулятором уровня /на чертеже не показано/ во все время работы установки. Затем топливо 22 в смеси и под давлением воздуха за компрессором 8 подают и сжигают в устройстве 21 для сжигания топлива, например, горелочное устройство. в демпферной полости 14, в днище 16 камеры сгорания 1. При этом демпферная полость 14 в днище 16 камеры сгорания 1 хорошо прогревается устройством для сжигания топлива 21 и с высокой эффективностью, снизу в верх, через стенки днища 16 греет воду в жидкостной полости 2. Продукты горения из устройства для сжигания топлива 21, с содержанием в них 14-16% кислорода по объему, сначало поступают в теплообменник 23 и так же эффективно греют и испаряют воду в жидкостной полости 2 камеры сгорания 1. Затем из теплообменника 23 продукты горения наступают в устройство для дожигания топлива 24 в парогазовой полости 4, например, горелочное устройство, где дожиганием топлива 25 их температуру поднимают, например, до 900-1100°С и сбрасывают в парогазовую полость 4 камеры сгорания 1.

В парогазовой полости 4 тазы перемещаются по камерам 6 образованным перегородками 5 к турбине 7, контактируют с жидкостью жидкостной полости 2, смешиваются с ее парами, очищаются от сажи и охлаждаются до необходимого для лопаток турбины 7 значения. Затем уже парогазовая смесь поступает на турбину 7, которая вращает электрогенератор 9 и компрессор 8.

При этом все помпажные, гидравлические, вибрационные, разного рода ударные нагрузки на проточную часть и в целом на камеру сгорания 1 ослабляются, погашаются и рассеиваются ее цилиндрической формы корпусом с демпферными полостями 14, выполненными между ее двух стенными с сферически двояко выгнутыми стенками крышки 15 и днища 16. Днище 16 камеры сгорания 1, при этом выполнено установленным на амортизаторы 17 и полой стойкой 18 с компенсатором 19 температурных расширений связанным с крышкой 15, что так же делает камеру сгорания 1 надежной, прочной и безотказной в работе. При этом все колебания давления газов в проточной части камеры сгорания 1, при ее работе, через компенсирующее окно 20 во внутрь корпуса вогнутой стенке крышки 15 и затем через полость в стойке 18 и в его компенсаторе 19 передаются на демпферные полости 14 в крышке 15 и в днище 16 и там гасятся за счет сжимаемости газов в этих полостях и за счет рассеяния энергии. Из турбины 7 отработанная парогазовая смесь поступает в регенератор 3 и греет воду в жидкостной полости 2 камеры сгорания 1. Из регенератора 3 парогазовая смесь идет на экономайзер 10 и греет там воду подаваемую насосом 13 на подпитку камеры сгорания 1. Затем выхлопные газы вместе с парогазовой смесью поступают в утилизатор теплоты уходящих газов 11 промываются там водой и через выхлопную трубу 12 выкидываются в атмосферу.

Предлагаемая энергетическая установка проста, компактна, в эксплуатации высоко надежна, безотказна и благодаря тому, что в своей конструкции имеет высоко эффективные устройства утилизации теплоты сгоревшего в устройстве топлива высоко экономична. Найдет широкое применение для работы на электростанциях и для автономного тепло- и электроснабжения различных производственных и жилых объектов.

Парогазовая энергетическая установка содержит высоконапорную камеру сгорания, разделенную на жидкостную с регенератором и парогазовую с перегородками, образующими ряд камер полости. Установка содержит также устройство для сжигания топлива, экономайзер, утилизатор теплоты уходящих газов, турбину, компрессор и электрогенератор. Корпус камеры сгорания выполнен цилиндрической формы и с демпферными полостями между его сферически двояко выгнутыми стенками крышки и днища. Днище выполнено установленным на амортизаторы и с сообщенной с крышкой полой стойкой с компенсатором. Полая стойка выполнена с возможностью сообщения демпферных полостей между собой и через компенсирующее окно в стенке крышки с парогазовой полостью камеры сгорания. Устройство для сжигания топлива выполнено в демпферной полости днища камеры сгорания с возможностью сброса продуктов горения в парогазовую полость. Продукты горения проходят через теплообменник, выполненный в жидкостной полости, и через устройство для дожигания топлива, выполненное в парогазовой полости. Техническим результатом является повышение степени использования теплоты сгоревшего топлива, надежность и безотказность в работе. 1 ил., 1 пр.

Энергетическая установка, содержащая высоконапорную камеру сгорания, разделенную на жидкостную с регенератором и парогазовую полость с перегородками, образующими ряд камер, устройство для сжигания топлива, экономайзер, утилизатор теплоты уходящих газов, турбину, компрессор и электрогенератор, отличающаяся тем, что корпус камеры сгорания выполнен цилиндрической формы и с демпферными полостями, выполненными между его двухстенными с сферически вовнутрь корпуса и наружу корпуса /двояко/ выгнутыми стенками крышки и днища, днище при этом выполнено установленным на амортизаторы и с полой стойкой с компенсатором температурных расширений, связанным с крышкой, причем полая стойка выполнена с возможностью сообщения демпферных полостей между собой и с возможностью их сообщения через компенсирующее окно, выполненное вовнутрь корпуса вогнутой стенки крышки с парогазовой полостью камеры сгорания, устройство для сжигания топлива при этом выполнено в демпферной полости днища камеры сгорания с возможностью сброса продуктов горения в ее парогазовую полость, через теплообменник, выполненный в жидкостной полости, и через устройство для дожигания топлива, выполненное в парогазовой полости.