RU237032U1

RU237032U1 - GAS TURBINE

Info

Publication number: RU237032U1
Application number: RU2025111326U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Пузырёв; Филипп Николаевич Скляров
Original assignee: Евгений Михайлович Пузырёв; Филипп Николаевич Скляров
Filing date: 2025-04-30
Publication date: 2025-09-04

Abstract

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в газотурбинных установках (ГТУ). Предложена конструкция газовой турбины (ГТ) с подводом дополнительного топлива в проточную часть, в которой в сопловых лопатках установлены подключённые к системе топливоподачи патрубки, соединённые с распределёнными по высоте сопловых каналов в ряд форсунками, установленными на боковых поверхностях сопловых лопаток, около их передней кромки, и их сопла направлены в сопловые каналы с обеих сторон в набегающий поток рабочего тела, причём патрубки и форсунки установлены в сопловых решётках только нескольких первых ступеней расширения. Конструкция позволяет упростить ГТ с подводом дополнительного топлива в проточную часть и повысить её КПД. 5 з.п. ф-лы, 3 ил. The utility model relates to thermal power engineering and can be used in gas turbine units (GTU). A design of a gas turbine (GT) with an additional fuel supply to the flow path is proposed, in which nozzle blades are equipped with nozzles connected to the fuel supply system, connected to nozzles distributed along the height of the nozzle channels in a row, installed on the side surfaces of the nozzle blades, near their leading edge, and their nozzles are directed into the nozzle channels on both sides into the oncoming flow of the working fluid, wherein the nozzles and nozzles are installed in the nozzle grids of only the first few expansion stages. The design makes it possible to simplify the GT with an additional fuel supply to the flow path and to increase its efficiency. 5 clauses, 3 figs.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в газотурбинных установках (ГТУ).The utility model relates to thermal power engineering and can be used in gas turbine units (GTU).

Известна входящая в состав ГТУ газовая турбина (ГТ) со ступенями расширения [1. Костюк А.Г., Фролов В.В., Булкин А.Е., Трухний А.Д. Турбины тепловых и атомных электрических станций, М.: Издательство МЭИ, 2001. Рис. 12.1, глава 12.1.], которые состоят из пар кольцевых турбинных решёток с сопловыми и рабочими лопатками и имеют систему охлаждения.A gas turbine (GT) with expansion stages is known as a part of a gas turbine unit [1. Kostyuk A.G., Frolov V.V., Bulkin A.E., Trukhniy A.D. Turbines of thermal and nuclear power plants, Moscow: MPEI Publishing House, 2001. Fig. 12.1, chapter 12.1.], which consist of pairs of annular turbine cascades with nozzle and working blades and have a cooling system.

При работе ГТУ поток сжатых горячих газов, образующихся в камере сгорания, проходит через ступени расширения ГТ, расширяется, охлаждается и теряет давление с преобразованием потенциальной энергии в кинетическую, которая передаётся на рабочие лопатки, закреплённые на роторе ГТ. Здесь продукты сгорания имеют повышенное по сравнению с окружающей средой давление за счёт работы воздушного компрессора и газового компрессора или топливного насоса. После расширения до давления окружающей среды продукты сгорания покидают ГТ, и в зависимости от схемы ГТУ их тепло может быть утилизировано при помощи регенератора или котла-утилизатора.When the GTU is operating, the flow of compressed hot gases generated in the combustion chamber passes through the expansion stages of the GTU, expands, cools and loses pressure with the transformation of potential energy into kinetic energy, which is transferred to the working blades fixed on the GTU rotor. Here, the combustion products have an increased pressure compared to the environment due to the operation of the air compressor and gas compressor or fuel pump. After expansion to the ambient pressure, the combustion products leave the GTU, and depending on the GTU scheme, their heat can be utilized using a regenerator or a waste heat boiler.

Известно, что промежуточный подвод теплоты в ГТ увеличивает её эффективность (КПД) и мощность [1. С. 380-383]. Примеры ГТУ с промежуточным подводом теплоты приведены на [1. Рис. 12.11-12.13]. Здесь для подвода теплоты предлагается использовать дополнительные полноценные камеры сгорания, а установка может содержать несколько ГТ, нередко располагающихся на разных валах. Подвод теплоты осуществляется путём подогрева газа за счёт сжигания топлива в камерах сгорания, со смешением продуктов сгорания с рабочим телом ГТ.It is known that intermediate heat supply to a gas turbine increases its efficiency (COP) and power [1. P. 380-383]. Examples of gas turbines with intermediate heat supply are shown in [1. Fig. 12.11-12.13]. Here, additional full-fledged combustion chambers are proposed for heat supply, and the installation can contain several gas turbines, often located on different shafts. Heat is supplied by heating the gas due to fuel combustion in the combustion chambers, with mixing of combustion products with the working fluid of the gas turbine.

Недостатком данной ГТУ является значительное увеличение размеров ГТ или увеличение количества турбин, а также сложность реализации схем с многократным подогревом газа.The disadvantage of this gas turbine is a significant increase in the size of the gas turbine or an increase in the number of turbines, as well as the complexity of implementing schemes with multiple gas heating.

В качестве прототипа рассматривается [2. Патент РФ № 2826042] газовая турбина, имеющая группы ступеней расширения, состоящие из пар кольцевых турбинных решёток с охлаждаемыми сопловыми и рабочими лопатками, а также подключённые к системе топливоподачи, установленные в сопловых решётках патрубки, именуемые в [2] лопатками-форсунками, соединённые с установленными в два ряда по высоте сопловых каналов форсунками, которые выполнены в виде сопел с конусной расточкой на выходе. То есть в [2] предложено в проточную часть ГТ подводить дополнительное газообразное топливо, по меньшей мере, начиная со второй ступени расширения. Поскольку рабочее тело имеет после камеры сгорания достаточное количество кислорода и в ступенях расширения высокую температуру, инициировать возгорание топлива не требуется. Кроме того, для поддержания высокой температуры в последних ступенях расширения с низким содержанием кислорода предлагается подавать в патрубки совместно с газообразным топливом дополнительно воздух.The prototype considered is [2. Russian Federation Patent No. 2826042] a gas turbine having groups of expansion stages consisting of pairs of annular turbine grates with cooled nozzle and working blades, as well as pipes connected to the fuel supply system installed in the nozzle grates, called in [2] nozzle blades, connected to nozzles installed in two rows along the height of the nozzle channels, which are made in the form of nozzles with a conical bore at the outlet. That is, in [2] it is proposed to supply additional gaseous fuel to the flow part of the GT, at least starting from the second expansion stage. Since the working fluid has a sufficient amount of oxygen after the combustion chamber and a high temperature in the expansion stages, it is not necessary to initiate combustion of the fuel. In addition, in order to maintain a high temperature in the last expansion stages with a low oxygen content, it is proposed to supply additional air to the pipes together with the gaseous fuel.

Достигаемым результатом прототипа является повышение КПД и мощности ГТУ путём увеличения средней температуры расширения рабочего тела в газотурбинном цикле, а также температуры выхлопных газов за счёт сжигания дополнительного топлива в проточной части турбины, как и в аналоге, но в большем количестве ступеней расширения.The achieved result of the prototype is an increase in the efficiency and power of the gas turbine unit by increasing the average expansion temperature of the working fluid in the gas turbine cycle, as well as the temperature of the exhaust gases due to the combustion of additional fuel in the flow part of the turbine, as in the analogue, but in a larger number of expansion stages.

ГТ, предложенная в [2], имеет следующие недостатки.The GT proposed in [2] has the following disadvantages.

Во-первых, размещение патрубков во всех сопловых каналах приводит к усложнению конструкции ГТ и создаёт заметное аэродинамическое сопротивление проточной части ГТ и соответственно потери энергии в потоке рабочего тела со снижением КПД ГТУ.Firstly, the placement of pipes in all nozzle channels leads to a complication of the design of the gas turbine and creates a noticeable aerodynamic resistance of the flow part of the gas turbine and, accordingly, energy losses in the flow of the working fluid with a decrease in the efficiency of the gas turbine.

Во-вторых, размещение патрубков и подача дополнительного топлива, причём с дополнительным воздухом и в последние ступени расширения, также усложнит конструкцию и малоэффективно, так как преобразование дополнительной тепловой энергии в механическую в последних ступенях расширения, то есть при низком отношении исходного и конечного давлений, будет малым, но потребует увеличения размеров проточной части ГТ и создаст большие потери тепла с выхлопом уходящих газов, что в итоге заметно снизит общий КПД ГТУ.Secondly, the placement of pipes and the supply of additional fuel, moreover with additional air and in the last stages of expansion, will also complicate the design and will be ineffective, since the conversion of additional thermal energy into mechanical energy in the last stages of expansion, that is, at a low ratio of the initial and final pressures, will be small, but will require an increase in the size of the flow part of the GT and will create large heat losses with the exhaust of exhaust gases, which will ultimately significantly reduce the overall efficiency of the GTU.

В-третьих, форсунки, исходящие из них газовые топливные струи и горение смещены в конец сопловых каналов, поэтому перемешивание дополнительного топлива и воздуха, находящегося в потоке рабочего тела, и собственно горение, не успеют завершиться в оставшемся объёме сопловых каналов, и увеличение КПД ступени будет меньше, чем возможный для варианта полного сгорания дополнительного топлива.Thirdly, the nozzles, the gas fuel jets emanating from them and the combustion are shifted to the end of the nozzle channels, therefore the mixing of additional fuel and air in the flow of the working fluid, and the combustion itself, will not have time to complete in the remaining volume of the nozzle channels, and the increase in the efficiency of the stage will be less than that possible for the option of complete combustion of additional fuel.

Кроме того, предлагаемая система подачи топлива в ГТ не предполагает применения наиболее простого и эффективного его варианта: подачи жидкого топлива, например, простым топливным насосом с минимальными затратами энергии на подачу топлива.In addition, the proposed system for supplying fuel to the GT does not assume the use of its simplest and most effective option: supplying liquid fuel, for example, with a simple fuel pump with minimal energy costs for supplying fuel.

Техническими задачами, на решение которых направлена полезная модель, является упрощение конструкции ГТ и повышение её КПД.The technical tasks that the utility model is aimed at solving are simplifying the design of the gas turbine and increasing its efficiency.

Технический результат заключается в применения конструктивно более простого многоступенчатого промежуточного подвода теплоты путём подачи в ступени расширения ГТ дополнительного топлива через сопловые лопатки, оснащённые форсунками, при условии его подачи только в первые ступени расширения ГТ при оптимальных схемах размещения форсунок.The technical result consists in the use of a structurally simpler multi-stage intermediate heat supply by feeding additional fuel into the expansion stages of the gas turbine through nozzle blades equipped with injectors, provided that it is fed only into the first stages of the gas turbine expansion with optimal injector placement schemes.

Для достижения этого технического результата в ГТ, имеющей группы ступеней расширения, состоящих из пар кольцевых турбинных решёток с охлаждаемыми сопловыми и рабочими лопатками, а также подключённые к системе топливоподачи, установленные в сопловых решётках ступеней расширения, патрубки, соединённые с распределёнными по высоте сопловых каналов в ряд форсунками, выполненными в виде сопел с конусной расточкой, предлагается патрубки разместить непосредственно в сопловых лопатках, по меньшей мере в части из них, а форсунки установить на боковых поверхностях сопловых лопаток, около их передней кромки, и их сопла направить в сопловые каналы с обеих сторон в набегающий поток рабочего тела, причём патрубки и форсунки устанавливаются в сопловых решётках только в нескольких первых ступенях расширения.In order to achieve this technical result in a GT having groups of expansion stages consisting of pairs of annular turbine grids with cooled nozzle and working blades, as well as pipes connected to the fuel supply system, installed in the nozzle grids of the expansion stages, connected to nozzles distributed along the height of the nozzle channels in a row, made in the form of nozzles with a conical bore, it is proposed to place the pipes directly in the nozzle blades, at least in some of them, and to install the nozzles on the side surfaces of the nozzle blades, near their leading edge, and direct their nozzles into the nozzle channels on both sides into the oncoming flow of the working fluid, wherein the pipes and nozzles are installed in the nozzle grids only in the first few expansion stages.

Соответственно, предлагаемое размещение патрубков внутри сопловых лопаток, по меньшей мере в части из них, упростит конструкцию ГТ, заметно снизит аэродинамическое сопротивление проточной части ГТ и соответственно потери энергии в потоке рабочего тела с соответствующим увеличением КПД ГТУ.Accordingly, the proposed placement of the nozzles inside the nozzle blades, at least in some of them, will simplify the design of the gas turbine, significantly reduce the aerodynamic resistance of the flow part of the gas turbine and, accordingly, the energy loss in the flow of the working fluid with a corresponding increase in the efficiency of the gas turbine.

Далее, предлагаемая подача дополнительного топлива только в нескольких первых ступенях расширения, и соответственно отказ от подачи дополнительного топлива, причём с дополнительным воздухом, в последние ступени расширения с низким отношением исходного и конечного давлений, не только дополнительно упростит конструкцию ГТ, но и устранит большие потери тепла с выхлопом уходящих газов, что в итоге заметно повысит общий КПД ГТУ, причём без увеличения размеров проточной части ГТ.Furthermore, the proposed supply of additional fuel only in the first few expansion stages, and accordingly the refusal to supply additional fuel, moreover with additional air, in the last expansion stages with a low ratio of the initial and final pressures, will not only further simplify the design of the GT, but will also eliminate large heat losses with the exhaust of exhaust gases, which will ultimately significantly increase the overall efficiency of the GTU, without increasing the size of the flow part of the GT.

Предлагаемая установка форсунок около передней кромки сопловых лопаток и направление их сопл в сопловые каналы с обеих сторон в набегающий поток рабочего тела обеспечит длительные процессы перемешивания и горения на всей длине сопловых каналов, с полным завершением выгорания дополнительного топлива при максимальных температуре и КПД ступени, причём без набрасывания микрофакелов на стенки сопловых и рабочих лопаток.The proposed installation of nozzles near the leading edge of the nozzle blades and the direction of their nozzles into the nozzle channels on both sides into the oncoming flow of the working fluid will ensure long-term mixing and combustion processes along the entire length of the nozzle channels, with complete completion of the burnout of additional fuel at the maximum temperature and efficiency of the stage, without throwing microtorches onto the walls of the nozzle and working blades.

В итоге совокупность заявляемых признаков, в сравнении с прототипом, обеспечивает упрощение конструкции ГТ и повышение её КПД:As a result, the set of declared features, in comparison with the prototype, ensures a simplification of the GT design and an increase in its efficiency:

конструкция ГТ упрощается благодаря размещению патрубков непосредственно внутри сопловых лопаток, причём при использовании только части из них, и особенно за счёт установки патрубков только в первых ступенях расширения;the design of the GT is simplified by placing the nozzles directly inside the nozzle blades, while using only part of them, and especially by installing the nozzles only in the first stages of expansion;

КПД ГТ повышается, так как снижаются аэродинамическое сопротивление проточной части ГТ и потери энергии в потоке рабочего тела, дополнительное топливо подаётся только в несколько первых ступеней, которые имеют высокую степень расширения и глубину преобразования тепловой энергии рабочего тела в механическую энергию привода, а также за счёт полного выгорания дополнительного топлива в сопловых каналах.The efficiency of the gas turbine increases because the aerodynamic resistance of the gas turbine flow path and energy losses in the flow of the working fluid are reduced, additional fuel is supplied only to the first few stages, which have a high degree of expansion and depth of conversion of the thermal energy of the working fluid into mechanical energy of the drive, and also due to the complete burnout of additional fuel in the nozzle channels.

В прототипе [2] также есть ограничение: подводить дополнительное газообразное топливо, по меньшей мере начиная со второй ступени расширения. Отказ от этого ограничения и подогрев рабочего тела, начиная с первой ступени расширения, даёт возможность снизить температуру и расход рабочего тела в камере сгорания ГТУ и тракте подвода рабочего тела до первой ступени расширения, что также упрощает конструкцию ГТ.The prototype [2] also has a limitation: to supply additional gaseous fuel, at least starting from the second expansion stage. The rejection of this limitation and heating of the working fluid, starting from the first expansion stage, makes it possible to reduce the temperature and consumption of the working fluid in the combustion chamber of the GTU and the working fluid supply tract before the first expansion stage, which also simplifies the GT design.

Дополнительные технические решения пп. 2-6 формулы касаются рассмотрения оптимальных вариантов:Additional technical solutions in paragraphs 2-6 of the formula concern the consideration of optimal options:

встречная установка на одном уровне, п. 2, рядов форсунок на боковых стенках в начале сопловых каналов обеспечивает хорошее перешивание дополнительного топлива с кислородом в потоке рабочего тела, стабилизирует горение и даёт быстрое выгорание при взаимном соударении пар струй топлива за счёт возникающей при этом высокой турбулентности;counter installation at one level, item 2, of rows of nozzles on the side walls at the beginning of the nozzle channels ensures good mixing of additional fuel with oxygen in the flow of the working fluid, stabilizes combustion and provides rapid burnout during mutual collision of pairs of fuel jets due to the high turbulence that occurs;

такой же эффект обеспечивается и при установке этих рядов форсунок при их взаимном смещении по высоте на полшага, но за счёт взаимного проникновения и торможения топливных струй, встречающихся по встречно-смещённой схеме, п. 3;the same effect is achieved when installing these rows of injectors with their mutual displacement in height by half a step, but due to the mutual penetration and braking of fuel jets meeting in a counter-displaced pattern, p. 3;

размещение патрубков только в некоторых сопловых лопатках, предлагаемое их расположение группами по два и более с чередованием таких групп через один или несколько сопловых каналов, в которых нет форсунок, причём равномерно по кольцевой сопловой турбинной решётке, обеспечит упрощение конструкции ГТ за счёт кратного уменьшения количества трубопроводов, необходимых для подключения групп патрубков к системе топливоподачи, п. 4;the placement of the branch pipes only in some nozzle blades, their proposed placement in groups of two or more with alternation of such groups through one or several nozzle channels in which there are no injectors, and evenly across the annular nozzle turbine grid, will ensure a simplification of the GT design due to a multiple reduction in the number of pipelines required to connect the branch pipe groups to the fuel supply system, p. 4;

-ёподключение патрубков к системе подачи жидкого топлива позволяет использовать наиболее простую, надёжную и экономичную систему подачи жидкого топлива простым топливным насосом, п. 5;-connecting the pipes to the liquid fuel supply system allows using the simplest, most reliable and economical liquid fuel supply system with a simple fuel pump, item 5;

подключение патрубков не только к системе подачи дополнительного топлива, но и к системе подачи дополнительного воздуха, п.6, необходимо в ГТУ с глубоким выгоранием кислорода в камере сгорания ГТУ. К их числу, например, относится ГТУ, действующая в составе парогазовой установки [1. Рис. 13.36, стр. 437]. Здесь пар, вырабатываемый в котле-утилизаторе, подаётся в камеру сгорания. Расход воздуха при этом меньше, чем в обычных ГТУ, так как понижение температуры газов до выбранного значения осуществляется не только путём подмешивания воздуха, поступающего от компрессора, но также и за счёт подачи в камеру сгорания пара из котла-утилизатора, и рабочим телом является не поддерживающая горение парогазовая смесь.connection of the pipes not only to the additional fuel supply system, but also to the additional air supply system, item 6, is necessary in gas turbines with deep oxygen burnout in the combustion chamber of the gas turbine. These include, for example, a gas turbine operating as part of a combined-cycle plant [1. Fig. 13.36, p. 437]. Here, the steam generated in the waste heat boiler is fed to the combustion chamber. The air consumption is lower than in conventional gas turbines, since the temperature of the gases is reduced to the selected value not only by mixing in air from the compressor, but also by feeding steam from the waste heat boiler to the combustion chamber, and the working fluid is a non-combustion-supporting steam-gas mixture.

Сущность полезной модели поясняется чертежами (фиг. 1-3).The essence of the utility model is explained by drawings (Fig. 1-3).

Предлагаемая полезная модель касается только многоступенчатого промежуточного подвода теплоты путём подачи в первые ступени расширения ГТ дополнительного топлива через сопловые лопатки, в остальном практически не касается устройства и принципа действия ГТ и ГТУ. Поэтому ниже рассматриваются только конструкции сопловых лопаток и образованных ими сопловых каналов, а также обеспечения промежуточного подогрева рабочего тела на примере работы одной из ступеней расширения. Схема охлаждения лопаток может быть различной, она также неважна для сути изобретения, поэтому на чертежах сопловых лопаток не отображена.The proposed utility model concerns only the multi-stage intermediate heat supply by feeding additional fuel to the first stages of the GT expansion through nozzle blades, otherwise it practically does not concern the structure and operating principle of the GT and GTU. Therefore, only the designs of nozzle blades and the nozzle channels formed by them, as well as the provision of intermediate heating of the working fluid using the example of the operation of one of the expansion stages, are considered below. The cooling scheme of the blades may be different, it is also unimportant for the essence of the invention, therefore it is not shown in the drawings of the nozzle blades.

На фиг. 1-3 приняты следующие обозначения:In Fig. 1-3 the following notations are used:

1 - поток рабочего тела, 2 - сопловые лопатки, 3 - патрубки, подключённые к системе топливоподачи, 4 - поток топлива (поток смеси топлива и окислителя), 5 - сопла с конусной расточкой, 6 - факел, 7 - поток подогретого рабочего тела, 8 - сопловой канал.1 - flow of working fluid, 2 - nozzle blades, 3 - pipes connected to the fuel supply system, 4 - fuel flow (flow of fuel and oxidizer mixture), 5 - nozzles with conical bore, 6 - torch, 7 - flow of heated working fluid, 8 - nozzle channel.

На фиг. 1 изображён поперечный разрез лопаток. Fig. 1 shows a cross-section of the blades.

На фиг. 2 изображён вид на сопловую решётку по направлению вдоль ротора турбины в случае выполнения форсунок в сопловых каналах в ряд на одинаковой высоте. Fig. 2 shows a view of the nozzle grid in the direction along the turbine rotor in the case of the nozzles being made in the nozzle channels in a row at the same height.

На фиг. 3 изображён вид на сопловую решётку по направлению вдоль ротора турбины в случае выполнения форсунок в сопловых каналах со смещением рядов по высоте на полшага.Fig. 3 shows a view of the nozzle grid in the direction along the turbine rotor in the case of nozzles being made in nozzle channels with a half-step offset in height of the rows.

Схема по фиг. 1 используется в нескольких из первых ступеней расширения ГТ. Поток 1 рабочего тела направлен на сопловые лопатки 2, которые включают в себя патрубки 3, подключённые к системе топливоподачи (не показана), и с другой стороны соединены с форсунками, выполненными в виде сопел 5 с конусной расточкой на выходе. При этом сопла 5 направлены в набегающий поток 1 рабочего тела и с обеих сторон. Соответственно этим создаются условия для встречи потоков 4 топлива, образование факела 6 и потока 7 подогретого рабочего тела посередине соплового канала 8, без прямого контакта сопловых лопаток 2 с факелом 6 и раскалённой частью потока 7 подогретого рабочего тела.The diagram in Fig. 1 is used in several of the first stages of the GT expansion. The flow 1 of the working fluid is directed to the nozzle vanes 2, which include pipes 3 connected to the fuel supply system (not shown), and on the other side are connected to the injectors made in the form of nozzles 5 with a conical bore at the outlet. In this case, the nozzles 5 are directed into the oncoming flow 1 of the working fluid and from both sides. Accordingly, this creates conditions for the meeting of the fuel flows 4, the formation of a torch 6 and a flow 7 of the heated working fluid in the middle of the nozzle channel 8, without direct contact of the nozzle vanes 2 with the torch 6 and the hot part of the flow 7 of the heated working fluid.

Работа сопловых турбинных решёток нескольких первых ступеней расширения ГТ по полезной модели осуществляется следующим образом. Поток рабочего тела 1 проходит в канале 8 между сопловыми лопатками 2. Из патрубков 3, подключённых к системе топливоподачи, подаётся поток топлива 4 (поток смеси топлива и окислителя), который проходит через сопла 5 с конусной расточной и впрыскивается в поток 1 рабочего тела.The operation of the nozzle turbine grids of several first stages of the GT expansion according to the utility model is carried out as follows. The flow of the working fluid 1 passes in the channel 8 between the nozzle blades 2. From the branch pipes 3 connected to the fuel supply system, the flow of fuel 4 (the flow of the mixture of fuel and oxidizer) is supplied, which passes through the nozzles 5 with a conical boring and is injected into the flow 1 of the working fluid.

Двухсторонняя встречная подача потоков 4 топлива в начало сопловых каналов 8 обеспечивает останов потоков (струй) 4 топлива по схеме соударения (фиг. 2) или за счёт взаимного проникновения и торможения (фиг. 3) сопровождающейся генерацией турбулентности высокой интенсивности, и быстрое перемешивание топлива с кислородом в сносящем потоке 1 рабочего тела. В итоге за счёт высокой температуры рабочего тела потоки топлива 4 воспламеняются, причём сразу, в начале сопловых каналов 8, образуется факел 6. А это обеспечивает длительные процессы перемешивания и горения на всей длине сопловых каналов, с полным завершением выгорания дополнительного топлива, оно быстро сгорает, создавая поток 7 подогретого рабочего тела. Далее кинетическая энергия потока 7 подогретого рабочего тела сопловыми лопатками 2 направляется на рабочие лопатки ступени расширения и здесь преобразуется в механическую энергию вращения ротора ГТ со снижением давления и температура рабочего тела. Далее рабочее тело поступает в сопловые каналы следующей ступени расширения и описанный процесс повторяется, обеспечивая повышение средней температуры рабочего тела с соответствующим увеличением КПД ГТУ.The two-way counter feed of fuel flows 4 to the beginning of nozzle channels 8 ensures the stopping of fuel flows (jets) 4 according to the collision scheme (Fig. 2) or due to mutual penetration and braking (Fig. 3) accompanied by the generation of high-intensity turbulence, and rapid mixing of fuel with oxygen in the carrying flow 1 of the working fluid. As a result, due to the high temperature of the working fluid, fuel flows 4 ignite, and immediately, at the beginning of nozzle channels 8, a torch 6 is formed. And this ensures long-term processes of mixing and combustion along the entire length of the nozzle channels, with complete completion of the burnout of additional fuel, it quickly burns, creating a flow 7 of heated working fluid. Then the kinetic energy of the flow 7 of heated working fluid is directed by nozzle blades 2 to the working blades of the expansion stage and here it is converted into mechanical energy of rotation of the GT rotor with a decrease in pressure and the temperature of the working fluid. Next, the working fluid enters the nozzle channels of the next expansion stage and the described process is repeated, ensuring an increase in the average temperature of the working fluid with a corresponding increase in the efficiency of the gas turbine unit.

Claims

1. A gas turbine having groups of expansion stages consisting of pairs of annular turbine grates with cooled nozzle and working blades, as well as branch pipes connected to the fuel supply system, installed in the nozzle grates of the expansion stages, connected to nozzles distributed along the height of the nozzle channels in a row, made in the form of nozzles with a conical bore, characterized in that the branch pipes are located directly in the nozzle blades, at least in some of them, and the nozzles are installed on the side surfaces of the nozzle blades, near their leading edge, and their nozzles are directed into the nozzle channels on both sides into the oncoming flow of the working fluid, wherein the branch pipes and nozzles are installed in the nozzle grates of only the first few expansion stages.

2. A gas turbine according to item 1, characterized in that the nozzles in the nozzle channels are installed in a row at the same level along its height.

3. A gas turbine according to item 1 or 2, characterized in that the rows of nozzles in the nozzle channels are installed with a half-step offset in height of the rows.

4. A gas turbine according to item 1, characterized in that when placing the branch pipes in the section of nozzle blades, the nozzle channels having nozzles are arranged evenly along the annular nozzle turbine grid in groups of two or more and alternate through one or more nozzle channels that are free of nozzles.

5. A gas turbine according to any of paragraphs 1-4, characterized in that the pipes are connected to a liquid fuel supply system.

6. A gas turbine according to any of paragraphs 1-5, characterized in that the pipes are also connected to the additional air supply system.