RU2474708C1 - Gas turbine engine with two combustion chambers - Google Patents
Gas turbine engine with two combustion chambers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2474708C1 RU2474708C1 RU2011133007/06A RU2011133007A RU2474708C1 RU 2474708 C1 RU2474708 C1 RU 2474708C1 RU 2011133007/06 A RU2011133007/06 A RU 2011133007/06A RU 2011133007 A RU2011133007 A RU 2011133007A RU 2474708 C1 RU2474708 C1 RU 2474708C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- air
- gas turbine
- turbine
- outlet
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 18
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 133
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 11
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 102100031118 Catenin delta-2 Human genes 0.000 description 4
- 101000922056 Homo sapiens Catenin delta-2 Proteins 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 4
- 101710178035 Chorismate synthase 2 Proteins 0.000 description 2
- 101710152694 Cysteine synthase 2 Proteins 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для повышения КПД стационарных и судовых газотурбинных двигателей (ГТД).The invention relates to a power system and can be used to increase the efficiency of stationary and marine gas turbine engines (GTE).
Наибольший эффект может быть получен при использовании изобретения на компрессорных станциях и на других удаленных объектах, расположенных в холодных климатических зонах, где эксплуатация парогазовых установок затруднена и где предпочтение отдают тепловым двигателям, использующим в качестве рабочего тела только атмосферный воздух и продукты сгорания газового топлива в воздухе.The greatest effect can be obtained by using the invention at compressor stations and at other remote sites located in cold climatic zones, where the operation of combined-cycle plants is difficult and where preference is given to heat engines using only atmospheric air and gas fuel products in the air as a working medium .
Используемые термины и определения (согласно ГОСТ Р 51852-2001 «Установки газотурбинные. Термины и определения»)Used terms and definitions (according to GOST R 51852-2001 "Gas turbine units. Terms and definitions")
Газотурбинный двигатель, ГТД: машина, предназначенная для преобразования тепловой энергии в механическую. Машина может состоять из одного или нескольких компрессоров, одного или нескольких тепловых устройств, в которых повышается температура рабочего тела, одной или нескольких газовых турбин, вала отбора мощности, системы управления и необходимого вспомогательного оборудования. Теплообменники в основном контуре рабочего тела, в которых реализуются процессы, влияющие на термодинамический цикл, являются частью ГТД.Gas turbine engine, gas turbine engine: a machine designed to convert thermal energy into mechanical energy. A machine may consist of one or more compressors, one or more thermal devices in which the temperature of the working fluid, one or more gas turbines, a power take-off shaft, a control system, and necessary auxiliary equipment increase. Heat exchangers in the main circuit of the working fluid, in which processes affecting the thermodynamic cycle are realized, are part of the gas turbine engine.
Газотурбинная установка, ГТУ: ГТД и все основное оборудование, необходимое для генерирования энергии в полезной форме (электрической, механической и др.)Gas turbine unit, gas turbine engine: gas turbine engine and all the basic equipment needed to generate energy in a useful form (electrical, mechanical, etc.)
Газогенератор: комплекс компонентов ГТД, которые производят горячий газ под давлением для совершения какого-либо процесса или для привода силовой турбины. Газогенератор ГТД состоит из одного или более компрессоров, устройств(а) для повышения температуры рабочего тела, одной или более турбин, приводящих компрессор(ы), системы управления и необходимого вспомогательного оборудования.Gas generator: a set of components of a gas turbine engine that produce hot gas under pressure to carry out a process or to drive a power turbine. A gas turbine engine generator consists of one or more compressors, devices (a) for raising the temperature of the working fluid, one or more turbines that drive the compressor (s), a control system, and the necessary auxiliary equipment.
Камера сгорания (основного [промежуточного] подогрева), КС ГТД: устройство газотурбинного двигателя для основного [промежуточного] подогрева рабочего тела путем окисления (сжигания) органического топлива в свободном кислороде, содержащемся в рабочем теле на входе в камеру сгорания.Combustion chamber (main [intermediate] heating), gas turbine engine: gas turbine engine device for the main [intermediate] heating of the working fluid by oxidation (burning) of organic fuel in free oxygen contained in the working fluid at the entrance to the combustion chamber.
В известных ГТД на вход по нагреваемому рабочему телу КС ГТД основного подогрева (или КС ГТД высокого давления) подают воздух высокого давления, на вход по нагреваемому рабочему телу КС ГТД промежуточного подогрева (или КС ГТД низкого давления) - продукты сгорания КС ГТД основного подогрева после их расширения в газовой турбине (ступени) высокого давления (Арсеньев Л.В. и др. Стационарные газотурбинные установки. - Л., Машиностроение, Ленингр. отделение, 1989, стр.39, рис.127 и др.).In the well-known gas turbine engines, high pressure air is fed to the main heating compressor КС ГДД (or КС ГГД high pressure) at the entrance; high pressure air is supplied to the main heating КС ГДД gas cylinder (or КС ГДД low pressure); the combustion products of the КС ГДД main heating after their expansion in a gas turbine (stage) of high pressure (Arsenyev L.V. et al. Stationary gas turbine units. - L., Mechanical Engineering, Leningrad Branch, 1989, p. 39, Fig. 127 and others).
Промежуточный перегрев рабочего тела в ГТД, наряду с промежуточным охлаждением воздуха в компрессоре (Арсеньев Л.В. и др. Стационарные газотурбинные установки. - Л., Машиностроение, Ленингр. отделение, 1989, стр.35, рис.123) относится к основным способам повышения КПД ГТД с достаточно высокой степенью сжатия. Однако их применение по известной схеме затруднено из-за проблем с обеспечением надлежащей полноты сгорания топлива во второй камере сгорания, возникающих вследствие низкой концентрации кислорода в рабочем теле перед второй камерой. Из числа стационарных серийных ГТД с промперегревом в мировой практике известны только ГТ-100 производства ПО «ЛМЗ», выпускавшийся в семидесятых годах 20 века, и ГТД типа GT24 и GT26, выпускаемые компанией Alstom в настоящее время. В ГТ-100 приемлемый уровень концентрации кислорода в газе перед второй камерой сгорания был обеспечен низким уровнем температуры перед газовой турбиной высокого давления (720°C), в GT24 и GT26 - рядом других факторов: относительно большим расходом воздуха на охлаждение высокотемпературных ступеней газовой турбины, выводимого в проточную часть турбины перед КС низкого давления, а также высокой температурой воздуха за компрессором (перед первой камерой сгорания), достигаемой за счет высокой степени сжатия (равной 30) в основном компрессоре.The intermediate overheating of the working fluid in a gas turbine engine, along with the intermediate cooling of the air in a compressor (L. Arsenyev et al. Stationary gas-turbine units. - L., Mechanical Engineering, Leningrad Branch, 1989, p. 35, Fig. 123) refers to the main ways to increase the efficiency of a gas turbine engine with a fairly high compression ratio. However, their use according to the known scheme is difficult due to problems with ensuring proper completeness of fuel combustion in the second combustion chamber, arising due to the low concentration of oxygen in the working fluid in front of the second chamber. Of the stationary stationary gas turbine engines with industrial superheating, only GT-100 manufactured by LMZ software, which was produced in the seventies of the 20th century, and gas turbine engines of the GT24 and GT26 type, which are currently manufactured by Alstom, are known in the world. In the GT-100, an acceptable level of oxygen concentration in the gas in front of the second combustion chamber was ensured by a low temperature in front of the high-pressure gas turbine (720 ° C), in the GT24 and GT26, a number of other factors: a relatively high air flow rate for cooling the high-temperature stages of the gas turbine, output to the turbine flow section before the low pressure compressor, as well as the high air temperature behind the compressor (in front of the first combustion chamber), achieved due to the high compression ratio (equal to 30) in the main compressor.
Последнее позволяет повысить содержание остаточного кислорода в продуктах сгорания за первой камерой, но, во-первых, исключает применение промежуточного охлаждения воздуха в компрессоре, во-вторых, существенно осложняет систему охлаждения газовой турбины. В GT24 и GT26, в частности, это потребовало проведения охлаждения воздуха, отбираемого за компрессором на охлаждение газовой турбины и, в итоге, не позволило достичь высокого уровня КПД ГТД, который у GT24 и GT26 оказался ниже, чем, например, у ГТД производства компании «General Electric Со» («GE») LM2500, LM6000 и LMS100, не имеющих промперегрева.The latter allows to increase the residual oxygen content in the combustion products behind the first chamber, but, firstly, it eliminates the use of intermediate air cooling in the compressor, and secondly, it significantly complicates the cooling system of a gas turbine. In GT24 and GT26, in particular, this required cooling of the air taken from the compressor for cooling the gas turbine and, as a result, did not allow to achieve a high level of GTE efficiency, which was lower for GT24 and GT26 than, for example, for a gas turbine manufactured by a company “General Electric Co” (“GE”) LM2500, LM6000 and LMS100, without industrial overheating.
Известны также устройства, основанные на утилизации тепла выхлопных газов ГТД путем установки дополнительного воздушного компрессора, рекуперативного воздухоподогревателя и воздушной турбины для выработки воздухом дополнительной полезной мощности по циклу Брайтона (патент US №5,927,065, МПК F02C 6/18, от 16.07.1996 г., опубл. 27.07.1999 г. и др.).Also known are devices based on heat recovery of gas turbine exhaust gases by installing an additional air compressor, a regenerative air heater and an air turbine to generate additional useful power by the Brighton cycle (US patent No. 5,927,065, IPC
Наиболее близким аналогом (прототипом) является ГТД (патент US №6,050,082, МПК F02C 3/04, F02C 006/18 от 20.01.1998 г., опубл. 18.04.2000 г., fig.1), содержащий две камеры сгорания высокого и низкого давления 30 и 36, две последовательно размещенные по ходу газа газовые турбины 32 и 38, вторая из которых (38) на входе по газу сообщена с выходом камеры сгорания низкого давления 36 по газу, рекуператор (рекуперативный воздухоподогреватель) 28, сообщенный на входе по греющему газу с выходом последней газовой турбины (в данном случае - турбины 38) по газу, на выходе по газу - с атмосферой, а также компрессор 14 и воздушную турбину 12, установленную на одном валу с компрессором 14 и сообщенную на входе по воздуху с выходом компрессора 14 по воздуху через тракт рекуператора 28 по воздуху, на выходе по воздуху - с атмосферой.The closest analogue (prototype) is a gas turbine engine (US patent No. 6.050.082, IPC F02C 3/04, F02C 006/18 from 01.20.1998, publ. 04/18/2000, fig.1), containing two combustion chambers of high and low pressure 30 and 36, two gas turbines 32 and 38 arranged in series along the gas, the second of which (38) is connected to the outlet of the low pressure combustion chamber 36 by gas at the gas inlet, a recuperator (recuperative air heater) 28, communicated at the inlet through heating gas with the outlet of the last gas turbine (in this case, turbine 38) for gas, at the gas outlet with the atmosphere, as well as a compressor 14 and an air turbine 12 mounted on the same shaft with the compressor 14 and communicated at the air inlet with the compressor 14 through the air through the duct of the recuperator 28 through the air and at the air outlet with the atmosphere.
В прототипе камера сгорания низкого давления 36 на входе по рабочему телу сообщена с выходом первой газовой турбины 32 по рабочему телу (по газу), а весь воздух, подаваемый в рекуператор 28, поступает в воздушную турбину 12, совершающую работу по приводу компрессора 14, сообщенного также на выходе по воздуху через воздушный тракт воздухоохладителя 24 с входом по воздуху компрессора высокого давления 26 ГТД.In the prototype, the low-pressure combustion chamber 36 at the inlet through the working fluid is in communication with the output of the first gas turbine 32 through the working fluid (gas), and all the air supplied to the recuperator 28 enters the air turbine 12, which performs the work of driving the compressor 14, communicated also at the air outlet through the air path of the air cooler 24 with the air inlet of the high pressure compressor 26 GTE.
Недостатком данного устройства является его практическая неосуществимость - как вследствие невозможности обеспечить приемлемую полноту сгорания топлива в камере низкого давления по изложенным выше причинам (недостаточно высокая концентрация кислорода в рабочем теле на входе в камеру сгорания низкого давления 36), так и в связи с тем, что привод дополнительного компрессора 14 воздушной турбиной 12 с расходом воздуха примерно вдвое меньшим расхода воздуха через турбину 12 возможен только при чрезмерно высоком уровне температуры воздуха перед воздушной турбиной 12 (по расчетам заявителя - выше 700°C) и, соответственно, при чрезмерно высокой температуре газа за последней турбиной на входе в рекуператор (выше 770°C).The disadvantage of this device is its practical impracticability - both because of the inability to provide acceptable completeness of fuel combustion in the low pressure chamber for the above reasons (insufficiently high oxygen concentration in the working fluid at the inlet to the low pressure combustion chamber 36), and due to the fact that the drive of the additional compressor 14 by an air turbine 12 with an air flow rate approximately half that of the air flow through the turbine 12 is possible only at an excessively high level of air temperature air turbine unit 12 (estimated applicant - above 700 ° C) and, respectively, at an excessively high temperature of the gas turbine after the last entering the recuperator (above 770 ° C).
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение указанных недостатков прототипа в обеспечение возможности применения промежуточного перегрева рабочего тела в ГТД вне зависимости от состава перегреваемого рабочего тела, с утилизацией тепла отработанных газов для генерации дополнительного рабочего тела ГТД и, в итоге, повышение КПД ГТД.The task to be solved by the claimed invention is aimed at eliminating the indicated disadvantages of the prototype in providing the possibility of using an intermediate overheating of the working fluid in a gas turbine engine, regardless of the composition of the superheated working fluid, with heat recovery from the exhaust gases to generate an additional gas turbine engine and, ultimately, an increase in efficiency GTE.
Данная задача решена в заявляемом газотурбинном двигателе с двумя камерами сгорания, содержащем две камеры сгорания высокого и низкого давления и, по крайней мере, две последовательно размещенные по ходу газа газовые турбины, вторая из которых на входе по газу сообщена с выходом камеры сгорания низкого давления по газу, рекуперативный воздухоподогреватель, сообщенный на входе по греющему газу с выходом последней газовой турбины по газу, на выходе по греющему газу - с атмосферой, а также компрессор и воздушную турбину, установленную на одном валу с компрессором и сообщенную на входе по воздуху с выходом компрессора по воздуху через тракт рекуперативного воздухоподогревателя по воздуху, на выходе по воздуху - с атмосферой.This problem is solved in the inventive gas turbine engine with two combustion chambers, containing two combustion chambers of high and low pressure and at least two gas turbines sequentially placed along the gas, the second of which is connected to the output of the low pressure combustion chamber at the gas inlet gas, a regenerative air heater communicated at the inlet for heating gas with the outlet of the last gas turbine for gas, at the outlet for heating gas with the atmosphere, as well as a compressor and an air turbine installed on one ohm shaft with a compressor and communicated at the inlet through the air with the outlet of the compressor through the air through the duct of the recuperative air heater through the air, at the outlet through the air - with the atmosphere.
Согласно изобретению камера сгорания низкого давления на входе по рабочему телу сообщена с выходом рекуперативного воздухоподогревателя по воздуху, а вторая газовая турбина на входе по газу сообщена также с выходом первой газовой турбины по газу.According to the invention, the low-pressure combustion chamber at the inlet through the working fluid is in communication with the outlet of the regenerative air heater through the air, and the second gas turbine at the gas inlet is also connected with the outlet of the first gas turbine in gas.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение концентрации кислорода в рабочем теле на входе в камеру сгорания низкого давления и снижение минимально необходимой величины температуры воздуха перед воздушной турбиной до приемлемого уровня на всех режимах работы ГТД.The technical result of the claimed invention is to increase the oxygen concentration in the working fluid at the entrance to the low pressure combustion chamber and reduce the minimum required air temperature in front of the air turbine to an acceptable level in all gas turbine operation modes.
Сущность изобретения поясняется схематическими чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by schematic drawings, which depict:
на фиг.1, фиг.2 и фиг.3 - ГТД с двумя камерами сгорания. Варианты с ГТД в трех-, двух- и одновальном исполнении без промежуточного охлаждения воздуха в компрессорах;figure 1, figure 2 and figure 3 - GTE with two combustion chambers. Options with gas turbine engines in three-, two- and single-shaft versions without intermediate air cooling in compressors;
на фиг.4 - ГТД с двумя камерами сгорания. Вариант с ГТД в трехвальном исполнении с промежуточным охлаждением воздуха в компрессорах.figure 4 - gas turbine engine with two combustion chambers. Option with gas turbine engine in three-shaft version with intermediate air cooling in compressors.
Представленный на фиг.1 ГТД с двумя камерами сгорания содержит две камеры сгорания (КС) высокого и низкого давления 1 и 2, две последовательно размещенные по ходу газа газовые турбины 3 и 4, вторая из которых (турбина 4) на входе по газу сообщена с выходом КС низкого давления 2 по газу, рекуперативный воздухоподогреватель 5, сообщенный на входе по греющему газу с выходом последней газовой турбины по газу (в данном примере - турбины 4), на выходе по греющему газу - с атмосферой, а также компрессор 6 и воздушную турбину 7, установленную на одном валу с компрессором 6 и сообщенную на входе по воздуху с выходом компрессора 6 по воздуху через воздушный тракт рекуперативного воздухоподогревателя 5, на выходе по воздуху - с атмосферой.Presented in figure 1, a gas turbine engine with two combustion chambers contains two high and low pressure combustion chambers (KS) 1 and 2, two
Согласно изобретению КС низкого давления 2 на входе по рабочему телу сообщена с выходом рекуперативного воздухоподогревателя 5 по воздуху, а вторая газовая турбина 4 на входе по газу сообщена также с выходом первой газовой турбины по газу 3.According to the invention, the low-pressure CS 2 at the inlet through the working fluid is connected with the outlet of the
Помимо указанных ограничительных и отличительных признаков ГТД в данном примере содержит основной компрессор 8, установленный на одном валу с турбиной 3, а турбина 4 является силовой (т.е. установлена на одном отдельном валу с потребителем мощности - электрогенератором 9). Таким образом, в приведенном на фиг.1 варианте ГТД выполнен состоящим из силовой турбины 4, основного газогенератора - в составе основного компрессора 8, КС высокого давления 1 и турбины 3, и утилизационного газогенератора, состоящего из компрессора 6, рекуперативного воздухоподогревателя (рекуператора) 5, воздушной турбины 7 и КС низкого давления 2 и обеспечивающего сжатие и подогрев воздуха перед КС низкого давления 2 за счет утилизации теплоты отработанных газов за турбиной 4.In addition to the indicated restrictive and distinctive features, a gas turbine engine in this example contains a
ГТД работает следующим образом.GTE works as follows.
Сжатый в основном компрессоре 8 воздух подают в камеру сгорания высокого давления 1. Продуты сгорания из камеры сгорания 1 поступают на вход первой газовой турбины 2 по газу, где, расширяясь, совершают работу по приводу основного компрессора 8, при этом давление газа за первой газовой турбиной 2 (перед второй газовой турбиной 3) составляет порядка 3.0…7.0 бар (в зависимости от начальной температуры газа перед первой газовой турбиной 2, степени сжатия в основном компрессоре 8 и наличия промежуточного охлаждения в основном компрессоре 8). Сжатый в компрессоре 6 утилизационного газогенератора воздух подают в рекуператор 5 в количестве, соответствующем примерному равенству тепловых эквивалентов (произведений расхода на среднюю теплоемкость) со стороны греющего газа и воздуха в рекуператоре 5. Далее, нагретый воздух подают на входы по воздуху КС низкого давления 2 и воздушной турбины 7.Compressed air in the
Воздух в воздушную турбину 7 поступает в количестве, необходимом и достаточном для привода компрессора 6. Избыточный воздух поступает в КС низкого давления 2. Высокотемпературные продукты сгорания из КС низкого давления 2 подают на смешение с газами за турбиной 3, осуществляя таким образом промежуточной подогрев газов перед силовой турбиной 4. Далее, газы, расширяясь в силовой турбине 4 до примерно атмосферного давления, совершают полезную работу по приводу электрогенератора 9. Отработанные в турбине 4 газы поступают на вход рекуператора 5 по газам, где отдают свое тепло, расходуемое на нагрев воздуха, и далее, отводятся в атмосферу.The air enters the
Подача воздуха на вход по рабочему телу КС низкого давления 2 позволяет обеспечить сжигание топлива в этой КС с надлежащей полнотой сгорания независимо от содержания свободного кислорода в газе за турбиной 3. Подогрев воздуха в рекуператоре 5 перед КС низкого давления 2 позволяет снизить расход топлива в КС 2, а параллельное соединение выхода рекуператора 5 по воздуху с входами по воздуху воздушной турбины 7 и КС 2 снимает какие-либо ограничения по минимально допустимой температуре воздуха перед воздушной турбиной 7, характерные для прототипа, поскольку уровень температуры воздуха перед воздушной турбиной 7 влияет только на количество воздуха, поступающего в КС низкого давления 2.The air supply to the inlet through the working fluid of the low pressure compressor station 2 allows for the combustion of fuel in this compressor station with the proper completeness of combustion, regardless of the free oxygen content in the gas behind the
Эффективность применения изобретения в приведенном на фиг.1 варианте проиллюстрирована приведенными ниже тепловыми расчетами на примере надстройки утилизационным газогенератором серийного ГТД компании «GE» PGT2500+G4. В расчетах пропускная способность силовой турбины PGT2500+G4 (газовой турбины 4), равная величине (где G - расход газа в турбину, Т и Р - температура и давление газа перед турбиной 4), предполагается увеличенной по условию сохранения давления Р (при увеличении G и Т) неизменным.The effectiveness of the application of the invention in the embodiment of FIG. 1 is illustrated by the following thermal calculations using an example of an add-in by a gas turbine engine gas turbine recovery company GET PGT2500 + G4. In the calculations, the throughput of the power turbine PGT2500 + G4 (gas turbine 4), equal to (where G is the gas flow rate to the turbine, T and P are the temperature and pressure of the gas in front of the turbine 4), it is assumed to be increased by the condition that the pressure P remains (with increasing G and T) unchanged.
ПАРАМЕТРЫ PGT2500+G4 С УТИЛИЗАЦИОННОЙ НАДСТРОЙКОЙPARAMETERS PGT2500 + G4 WITH RECYCLING ADJUSTMENT
Показатели исходного и надстроенного ГТДIndicators of the initial and superstructure GTE
Параметры рабочих телWork fluid parameters
Обозначения участков газовоздушного тракта утилизационной турбовоздушной надстройки и в ГТД за основным газогенератором:The designations of the sections of the gas-air duct of a turbo-air superstructure and in the gas turbine engine behind the main gas generator:
КВОУ - комплексное воздухоочистительное устройство;KVOU - integrated air cleaning device;
комп - компрессор утилизационной надстройки;comp - compressor utilization superstructure;
РВПВ - воздушный тракт рекуперативного воздухоподогревателя;RVPV - air duct recuperative air heater;
ВТ - воздушная турбина;VT - air turbine;
смеш - участок смешения газа за основным и за утилизационным газогенератором перед силовой турбиной;mix - gas mixing section behind the main and behind the utilization gas generator in front of the power turbine;
СТ - силовая турбина;ST - power turbine;
РВПГ - газовый тракт рекуперативного воздухоподогревателя.RVPG - gas path recuperative air heater.
Из приведенных расчетов следует, что даже без применения промежуточного охлаждения воздуха в компрессорах и с промежуточным перегревом газа до температуры не выше 900°C заявляемое изобретение позволяет достичь КПД более 46,4% в нормальных условиях, что выше известного максимального значения для известных серийных ГТД, использующих в качестве рабочих тел только воздух и продукты сгорания органического топлива в воздухе.From the above calculations it follows that even without the use of intermediate air cooling in compressors and with intermediate gas overheating to a temperature not exceeding 900 ° C, the claimed invention allows to achieve an efficiency of more than 46.4% under normal conditions, which is higher than the known maximum value for known serial gas-turbine engines, using only air and combustion products of organic fuel in air as working bodies.
Представленный на фиг.1 пример, приведенный для иллюстрации принципа действия заявляемого изобретения, не исчерпывает всех возможных вариантов его реализации. Формула заявляемого изобретения ни в ограничительной, ни в отличительной части не накладывает никаких ограничений ни на кинематическую схему ГТД (на число валов и установку компрессоров и турбин на валах), ни на общее чисто компрессоров и турбин (число которых может быть более двух), ни на исполнение компрессоров ГТД.Presented in figure 1, the example shown to illustrate the principle of operation of the claimed invention does not exhaust all possible options for its implementation. The formula of the claimed invention neither in the limiting nor in the distinctive part imposes any restrictions either on the kinematic scheme of the gas turbine engine (on the number of shafts and the installation of compressors and turbines on the shafts), nor on the total of pure compressors and turbines (the number of which can be more than two), nor for the execution of gas turbine compressors.
В частности, компрессор 6 может быть установлен на одном валу с основным компрессором 8 (фиг.2), что позволяет произвести надстройку серийного двухвального ГТД без реконструкции второй газовой турбины 4, связанной с увеличением ее пропускной способности. В этом случае мощность воздушной турбины будет расходоваться не только на привод компрессора 6, но и на компенсацию снижения мощности газовой турбины 3, связанной с увеличением давления за ней вследствие увеличения расхода и температуры газов перед второй турбиной 4. Соответственно, подача воздуха в КС низкого давления 2 снизится, но зато увеличится степень расширения и теплоперепад, срабатываемый в этой турбине.In particular, the
Кроме того, ГТД может быть выполнен одновальным (фиг.3), либо, наоборот, трехвальным, с двухвальным (двухкаскадным) основным газогенератором, при этом основной компрессор 8 и компрессор 6 могут быть выполнены с промежуточными воздухоохладителями 10 (фиг.4). По оценке заявителя, надстройка вышеупомянутого трехвального ГТД с промежуточным охлаждением воздуха в компрессоре типа LMS100 компании «GE» по варианту, схематически изображенному на фиг.4, позволит достичь КПД выше 51% в нормальных условиях.In addition, the gas turbine engine can be performed single-shaft (figure 3), or, conversely, three-shaft, with a two-shaft (two-stage) main gas generator, while the
Наконец, компрессор 6 может быть выполненным совмещенным с основным компрессором низкого давления, как в прототипе, и т.д.Finally, the
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011133007/06A RU2474708C1 (en) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | Gas turbine engine with two combustion chambers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011133007/06A RU2474708C1 (en) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | Gas turbine engine with two combustion chambers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2474708C1 true RU2474708C1 (en) | 2013-02-10 |
Family
ID=49120475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011133007/06A RU2474708C1 (en) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | Gas turbine engine with two combustion chambers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2474708C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2626038C1 (en) * | 2016-10-11 | 2017-07-21 | ОАО "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ") | Drive gas-turbine plant of gas compressor unit with utilisation turbine plant for independent power supply |
| RU180073U1 (en) * | 2017-12-08 | 2018-06-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) | GAS-TURBINE ENGINE WITH TWO COMBUSTION CHAMBERS |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US605082A (en) * | 1898-06-07 | Salt-making apparatus | ||
| US2814181A (en) * | 1952-11-18 | 1957-11-26 | Air Precheater Corp | Regenerative heat exchangers for paired gas turbines |
| GB2180053A (en) * | 1985-08-20 | 1987-03-18 | Howden James & Co Ltd | Inert gas production by gas turbine |
| US4751814A (en) * | 1985-06-21 | 1988-06-21 | General Electric Company | Air cycle thermodynamic conversion system |
| RU2044145C1 (en) * | 1992-12-23 | 1995-09-20 | Лев Кузьмич Хохлов | Gas-turbine plant |
| RU2094636C1 (en) * | 1993-02-24 | 1997-10-27 | Виктор Исаакович Особов | Gas-turbine plant and its operating process (options) |
-
2011
- 2011-07-29 RU RU2011133007/06A patent/RU2474708C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US605082A (en) * | 1898-06-07 | Salt-making apparatus | ||
| US2814181A (en) * | 1952-11-18 | 1957-11-26 | Air Precheater Corp | Regenerative heat exchangers for paired gas turbines |
| US4751814A (en) * | 1985-06-21 | 1988-06-21 | General Electric Company | Air cycle thermodynamic conversion system |
| GB2180053A (en) * | 1985-08-20 | 1987-03-18 | Howden James & Co Ltd | Inert gas production by gas turbine |
| RU2044145C1 (en) * | 1992-12-23 | 1995-09-20 | Лев Кузьмич Хохлов | Gas-turbine plant |
| RU2094636C1 (en) * | 1993-02-24 | 1997-10-27 | Виктор Исаакович Особов | Gas-turbine plant and its operating process (options) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2626038C1 (en) * | 2016-10-11 | 2017-07-21 | ОАО "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ") | Drive gas-turbine plant of gas compressor unit with utilisation turbine plant for independent power supply |
| RU180073U1 (en) * | 2017-12-08 | 2018-06-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) | GAS-TURBINE ENGINE WITH TWO COMBUSTION CHAMBERS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109681329B (en) | Gas turbine energy supplement system and heating system | |
| KR100598447B1 (en) | Compressed air steam generator for use in cooling combustion turbine transitions | |
| RU2015120738A (en) | SYSTEM AND METHOD FOR COMPRESSING AN OXIDATOR IN A GAS TURBINE SYSTEM BASED ON STEECHIOMETRIC EXHAUST GAS RECIRCULATION | |
| CN101598066A (en) | The turbine system that has exhaust gas recirculatioon and heat again | |
| JP2009185809A (en) | Method and system for reforming combined-cycle working fluid and promoting its combustion | |
| US20110016870A1 (en) | Method and apparatus for improved gas turbine efficiency and augmented power output | |
| RU2474708C1 (en) | Gas turbine engine with two combustion chambers | |
| US9074491B2 (en) | Steam cycle system with thermoelectric generator | |
| RU2409746C2 (en) | Steam-gas plant with steam turbine drive of compressor and regenerative gas turbine | |
| RU95105594A (en) | Method of operation of gas turbine | |
| US20130061600A1 (en) | Method of controlling temperature of gas turbine components using a compressed moisurized coolant | |
| RU2561770C2 (en) | Operating method of combined-cycle plant | |
| RU2377428C1 (en) | Combined gas turbine plant (versions) | |
| RU2190104C1 (en) | Power installation | |
| RU2439446C1 (en) | Fluid medium heater | |
| RU2528214C2 (en) | Gas turbine co-generation power plant | |
| RU2599082C1 (en) | Gas turbine expander power plant of compressor station of main gas line | |
| RU2747704C1 (en) | Cogeneration gas turbine power plant | |
| RU2476690C2 (en) | Method of combined cycle plant operation | |
| RU2008147392A (en) | METHOD FOR OPERATING A POWER UNIT WITH A GAS TURBINE UNIT | |
| RU121863U1 (en) | STEAM GAS INSTALLATION | |
| RU2473817C1 (en) | Steam and gas plant with combustion chambers of two pressures | |
| RU2466285C2 (en) | Steam generating plant | |
| RU51112U1 (en) | HEAT GAS TURBINE INSTALLATION | |
| RU2460891C1 (en) | Combined gas turbine compressor unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160730 |