ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2018 года по МПК F02C7/52 F02M27/04 F02M25/12 F02M35/02 

Изобретение относится к области энергетики, в частности к газотурбинным установкам (ГТУ). ГТУ оснащены комплексным воздухоочистительным устройством (КВОУ), содержащим фильтры для очистки всасываемого компрессором воздуха. Чистый охлаждающий воздух позволяет избежать отложений на лопатках компрессора и обеспечивает надежное охлаждение конструктивных элементов ГТУ. Работа ГТУ часто требует иметь резервы мощности, которые реализуются при возрастании потока охлаждающего воздуха и желательно очищенного.

Известна энергетическая установка, содержащая КВОУ для газовых турбин энергетических установок, состоящее из последовательно установленных блоков, включающих в том числе фильтр тонкой очистки (Михайлов Е.И., Резник В.А., Кринский А.А. «Комплексные воздухоочистительные устройства для воздухоочистительных установок». Л.: Машиностроение, 1978. с. 34-39).

Недостатком этих энергетических установок является повышенное гидравлическое сопротивление, что снижает эффективность ГТУ. Кроме того, при работе в такой энергетической установке затруднено повышение отдаваемой мощности на внешнюю энергетическую сеть.

Известен способ эксплуатации стационарной газотурбинной установки и всасывающий канал для всасывания воздуха газотурбинной установки (RU 2576407), позволяющие эффективно повышать мощность ГТУ при работе на внешнюю энергетическую сеть. Дополнительная подача охлаждающего воздуха осуществляется путем открывания заслонок для прохождения воздуха в компрессор, минуя фильтры. Это позволяет увеличить охлаждающий поток и снизить влияние гидравлического сопротивления фильтров. Однако при этом на ГТУ подается частично или полностью неочищенный окружающий воздух.

Известно устройство для подготовки воздуха газотурбинной установки, отличающееся тем, что устройство выполнено в виде электростатического пылеосадителя-озонатора. Это устройство существенно снижает гидравлическое сопротивление КВОУ, однако этого недостаточно для повышения отдаваемой от ГТУ мощности.

Технической задачей предлагаемого изобретения и достигаемым при ее решении техническим результатом является создание устройства для повышения отдаваемой мощности газотурбинной установкой, в котором обеспечивается увеличение потока воздуха и осуществляется требуемая очистка воздуха.

Указанный технический результат достигается тем, что воздухоочистительное устройство снабжено вентилятором, а электростатический пылеосадитель-озонатор выполнен с шириной газовых проходов 0,3…0,6 м с коронирующими элементами, выполненными из ленты, при этом плоскость ленты ориентирована вдоль газового потока, а расстояние между фиксированными точками коронирования коронирующих элементов составляет 10…80 мм.

Преимущества предлагаемого изобретения состоят в следующем:

1. В связи с тем, что воздухоочистительное устройство снабжено вентилятором (на фиг. 1 не показан), при повышении нагрузки на ГТУ вентилятор позволяет обеспечить увеличение охлаждающего потока воздуха, что создает предпосылки для резкого увеличения мощности ГТУ.

2. Учитывая, что при увеличении скорости потока увеличивается гидравлическое сопротивление, ширина газовых проходов электростатического пылеосадителя-озонатора составляет от 0,3 до 0,6 м, что позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление КВОУ. Применение ширины газовых проходов менее 0,3 м нецелесообразно по причине возрастания гидравлического сопротивления КВОУ, а увеличение ширины свыше 0,6 м требует применения специальных устройств для обеспечения коронного разряда и защиты от тока высокого напряжения.

3. Плоскость ленты коронирующих элементов, ориентированная вдоль газового потока, также позволяет дополнительно снизить гидравлическое сопротивление электростатического пылеосадителя-озонатора.

4. Учитывая, что с увеличением скорости потока очистка воздуха в электростатическом пылеосадителе (уловителе) снижается, для интенсификации процесса электрической очистки расстояние между фиксированными точками коронирования коронирующих элементов составляет от 10 до 80 мм. Этот диапазон позволяет обеспечить наибольшую эффективность электростатического пылеосадителя-озонатора. Увеличение расстояния между фиксированными точками коронирования более 80 мм снижает величину тока короны и уменьшает количество выделяемого озона. При расстоянии между точками коронирования менее 10 мм происходит их взаимное экранирование, что приводит к уменьшению тока короны и снижает образование озона, способствующего улучшению процесса сгорания топлива.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Возможность осуществления изобретения, охарактеризованного приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации изобретения может быть подтверждена описанием возможного варианта конструкции устройства, выполненного в соответствии с изобретением, сущность которого проясняется на фиг. 1.

Перечень позиций на фиг. 1 следующий.

1. Корпус электростатического пылеосадителя-озонатора;

2. Осадительные электроды;

3. Коронирующие элементы;

4. Фиксированные точки коронирования коронирующих элементов.

Предлагаемое воздухоочистительное устройство газотурбинной установки состоит из корпуса 1, внутри которого расположены осадительные электроды 2 и коронирующие элементы 3. Расстояние между осадительными электродами составляет 0,3…0,6 м. Расстояние между фиксированными точками коронирования коронирующих элементов составляет 10…80 мм.

Функционирование воздухоочистительного устройства ГТУ осуществляется в соответствии со схемой (фиг. 2).

ГТУ состоит из компрессора 9, топочной камеры 8 и турбоагрегата 7. Ротор ГТУ (не показан) подсоединен к генератору 6, который вырабатывает электрическую энергию и направляет ее в электрическую токораспределительную сеть 5.

Вентилятор 10 включается при необходимости повышения отдаваемой мощности от ГТУ генератору 6, и увеличенное количество очищенного и озонированного воздуха поступает на ГТУ.

Воздух вначале проходит через электростатический пылеосадитель-озонатор 11, где под действием электрического поля коронного разряда происходит зарядка и осаждение твердых и жидких частиц воздуха. Кроме того, происходит образование озона.

Очищенный воздух, обогащенный озоном, поступает в камеру сгорания ГТУ. Для снижения гидравлического сопротивления при увеличенном объеме воздушного потока электростатический пылеосадитель-озонатор 11 выполнен с увеличенным расстоянием от 0,3 до 0,6 м между осадительными электродами 2. Для повышения эффективности электрической очистки воздуха и образования озона расстояние между фиксированными точками 4 в коронирующем элементе 3 составляет от 10 до 80 мм. Учитывая, что воздух подвергается очистке, крайней необходимости в определении промежутка времени работы устройства в условиях повышенной мощности ГТУ не возникает, а также отсутствует необходимость внеплановой промывки компрессора.

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как для его изготовления не требуется специальной оснастки и новых технологий.

Описанное в данном примере и изображенное в графическом материале воздухоочистительное устройство газотурбинной установки не является единственно возможным для достижения вышеуказанного технического результата и не исключает других вариантов его изготовления, включенных в формулу изобретения.

Предлагаемое воздухоочистительное устройство газотурбинной установки выполнено для повышения мощности, отдаваемой от газотурбинной установки. Отличие предлагаемого устройства состоит в том, что оно снабжено вентилятором. Для снижения гидравлического сопротивления при повышенном объеме воздуха электростатический пылеосадитель-озонатор выполнен с шириной газовых проходов 0,3…0,6 м и с коронирующими элементами, выполненными из ленты, при этом плоскость ленты ориентирована вдоль газового потока. Для повышения эффективности электрической очистки воздуха и образования озона расстояние между фиксированными точками коронирования коронирующих элементов составляет 10…80 мм. Применение предлагаемого устройства позволяет обеспечить увеличение очищенного потока охлаждающего воздуха, что создает предпосылки для резкого увеличения мощности ГТУ. При этом не возникает необходимости в определении промежутка времени работы устройства в условиях повышенной мощности ГТУ, а также отсутствует необходимость внеплановой промывки компрессора. 2 ил.

Воздухоочистительное устройство газотурбинной установки, выполненное для повышения мощности, отдаваемой от газотурбинной установки, состоящее из электростатического пылеосадителя-озонатора, отличающееся тем, что воздухоочистительное устройство снабжено вентилятором, а электростатический пылеосадитель-озонатор выполнен с шириной газовых проходов 0,3…0,6 м и с коронирующими элементами, выполненными из ленты, при этом плоскость ленты ориентирована вдоль газового потока, а расстояние между фиксированными точками коронирования коронирующих элементов составляет 10…80 мм.