RU180005U1 - Газотурбинная воздухонезависимая установка подводного аппарата - Google Patents
Газотурбинная воздухонезависимая установка подводного аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU180005U1 RU180005U1 RU2017111332U RU2017111332U RU180005U1 RU 180005 U1 RU180005 U1 RU 180005U1 RU 2017111332 U RU2017111332 U RU 2017111332U RU 2017111332 U RU2017111332 U RU 2017111332U RU 180005 U1 RU180005 U1 RU 180005U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- turbine
- compressor
- carbon dioxide
- gas turbine
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 65
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000000306 component Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 abstract description 13
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 abstract 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 241000272470 Circus Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/02—Plural gas-turbine plants having a common power output
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
- F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
- F01D1/10—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines having two or more stages subjected to working-fluid flow without essential intermediate pressure change, i.e. with velocity stages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/06—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Drying Of Gases (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к судостроению, а именно к воздухонезависимым судовым энергетическим установкам подводных аппаратов, работающих по замкнутому циклу, т.е. без доступа атмосферного воздуха. В энергетической установке подводного аппарата установлен газотурбинный двигатель с турбокомпрессорным утилизатором, снабженный регенератором теплоты отработанных газов и охладителем отработанных тазов. В качестве рабочего тела используется смесь углекислого газа, как основного компонента, кислорода и водяного пара. После компрессора газотурбинного двигателя установлена система поглощения углекислого газа, удаляющая углекислый газ посредством растворений его в забортной воде в количестве, образовавшемся в результате сгорания топлива. Изобретение направлено на повышение КПД, упрощение конструкции и систем газотурбинной установки, работающей на органическом топливе и окислителе кислороде. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Полезная модель относится к судостроению, а именно к воздухонезависимым судовым энергетическим установкам подводных аппаратов, работающих по замкнутому циклу, т.е. без доступа атмосферного воздуха.
Известна энергетическая установка подводного аппарата (пат. RU №2542166, опубл. 20.02.2015 г.). Энергетическая установка подводного аппарата содержит тепловой двигатель, в качестве теплового двигателя установлен газотурбинный двигатель, систему автоматического управления, впускную систему, образованную ресивером-смесителем и регенератором тепла отработанных газов, последовательно соединенные с ним охладитель отработанных газов, фильтр-влагоотделитель, клапан регулирования рециркуляции. Конденсатор углекислого газа системы удаления выполнен в виде трехкамерного газо-газового неконтактного теплообменника. При этом камера отработанных газов конденсатора соединена с сепаратором, который одной своей камерой соединен через устройство понижения давления со смесителем холодных потоков, а другой камерой соединен с емкостью хранения жидкого CO2. Криогенная емкость хранения жидкого окислителя соединена через первую охлаждающую камеру конденсатора со смесителем холодных потоков, который соединен через вторую
Недостатками являются частичное использование возможностей по увеличению КПД газотурбинного двигателя, наличие системы сжижения и хранения углекислого газа и как следствие повышенная сложность энергетической установки.
Техническим результатом является повышение КПД, упрощение конструкции и систем газотурбинной установки.
Технический результат достигается тем, что в энергетической установке подводного аппарата установлен газотурбинный двигатель с турбокомпрессорным утилизатором, снабженный регенератором теплоты отработанных газов и охладителем отработанных газов, в качестве рабочего тела используется смесь углекислого газа, как основного компонента, кислорода и водяного пара, а после компрессора газотурбинного двигателя установлена система поглощения углекислого газа, удаляющая углекислый газ в количестве, образовавшемся в результате сгорания топлива.
Повышение КПД установки достигается за счет применения газотурбинного двигателя с турбокомпрессорным утилизатором. Применение турбокомпрессорного утилизатора в газотурбинном двигателе позволяет увеличить перепад давлений в силовой турбине, что приводит к увеличению ее мощности при неизменном расходе топлива, а, следовательно, и к увеличению эффективного КПД всего двигателя. Кроме того, турбокомпрессорный утилизатор может иметь встроенный регенератор теплоты отработанных газов, что снижает расход топлива на подогрев рабочего тела, и также приводит к увеличению эффективного КПД всего двигателя. Встроенный в турбокомпресорный утилизатор охладитель отработанных газов может использоваться в качестве котла-утилизатора, который может передавать утилизируемую теплоту как для нужд теплоснабжения, увеличивая общий КПД установки, так и на утилизационную электрогенерирующую установку, увеличивая эффективный КПД двигателя.
Упрощение конструкции газотурбинной установки происходит за счет отсутствия механической (кинематической) связи пристыкованного к выхлопу силовой турбины турбокомпрессорного утилизатора и использования без изменения конструкции газогенератора двигателя. Использование штатного компрессора газогенератора для сжатия избыточного количества углекислого газа, образованного при сгорании топлива,
В качестве регенератора теплоты отработанных газов может быть установлен газогазовый неконтактный теплообменник, встроенный в турбокомпрессорный утилизатор, камера отработанных газов которого соединена с охладителем отработанных газов, а камера газовой смеси - с камерой сгорания газотурбинного двигателя.
Охладители отработанных газов могут быть выполнены в виде газожидкостных неконтактных теплообменников.
Система поглощения углекислого газа может быть выполнена в виде барботера, с установленным сепаратором пара и заполненного забортной водой, а также снабженного
установленным после барботера влагопоглотителем-адсорбером, который может быть выполнен двухсекционным с возможностью поочередной работы каждой из секций.
Принципиальная схема газотурбинной установки представлена на фиг. 1. Установка содержит газотурбинный двигатель с турбокомпрессорным утилизатором и регенератором теплоты, имеющий повышенную эффективность по сравнению с обычным газотурбинным двигателем. Газотурбинный двигатель с турбокомпрессорным утилизатором представляет из себя роторный тепловой двигатель и включает компрессор 19, камеру сгорания 18, турбину компрессора 17, свободную силовую турбину 16, турбину перерасширения 15 и дожимающий компрессор 14, регенератор теплоты отработанных газов 12, расположенный после турбины перерасширения 15, и охладитель отработанных газов 13, расположенный между регенератором 12 и дожимающим компрессором 14, который прокачивается забортной водой, циркулирующей по системе трубопроводов посредством циркуляционного насоса 5. Компрессор, камера сгорания, турбина компрессора установлены соосно с валом силовой турбины и нагрузкой 20. Система охлаждения газовой смеси образована охладителем отработанных газов 21, включающего фильтр-влагоотделитель 7, соединенный с накопительной цистерной 22 через конденсатный насос 6а соответствующими трубопроводами, расположенным между дожимающим компрессором и ресивером-смесителем 23 и соединенный с ними газопроводами, и циркуляционным насосом 6, обеспечивающим подачу охлаждающей забортной воды, и соединенным с охладителем газов 21 соответствующими трубопроводами. Система подготовки газовой смеси образована ресивером-смесителем 23, расположенным между охладителем 21 и компрессором 19, и предназначенным для формирования состава газовой смеси, и соединена с системой хранения и подачи окислителя 8 (не показана). Регулирующий клапан 4, расположен между компрессором 19 и барботером 1, и предназначен для отбора рабочего тела и подачи его в систему поглощения углекислого газа, которая расположена между компрессором 19 и ресивером-смесителем 23 и выполнена в виде барботера 1, с установленным сепаратором пара 11, заполненного забортной водой и предназначенного для охлаждения части газовой смеси после компрессора и растворения углекислого газа в забортной воде, и снабженного откачивающим насосом 3, предназначенным для удаления нагретой и насыщенной углекислотой забортной воды, нагнетательным насосом 3а, и регулятором уровня 2, предназначенным для поддержания постоянного уровня забортной воды в барботере 1 независимо от глубины погружения, а также влагопоглотителем-адсорбером 10, предназначенным для удаления паров воды из смеси окислителя и водяного пара на выходе из барботера 1. Топливная система (не показана) образована системой хранения и подачи топлива 9.
Установка снабжена регулируемыми автоматическими клапанами (не показано), которые управляющими связями подключены к системе автоматического управления, контроля и защиты установки (стандартные), функционально состоящей из подсистемы управления газотурбинным двигателем с турбокомпрессорным утилизатором и подсистемы управления подготовкой искусственной газовой смеси. Все клапаны и механизмы оснащены исполнительными механизмами, дистанционно управляемыми системой автоматического управления, что обеспечивает функционирование установки с оптимальными для текущего режима технико-экономическими характеристиками. Установка работает следующим образом.
Работу газотурбинного двигателя с турбокомпрессорным утилизатором обеспечивают подачей в камеру сгорания 18 из ресивера-смесителя 23 газовой смеси, сжатой компрессором 19, содержащей необходимую концентрацию окислителя, а также углеводородного топлива из системы хранения и подачи топлива 9. Образовавшиеся в камере сгорания 18 рабочие газы поступают сначала на турбину компрессора 17, а затем на силовую турбину 16, приводящую нагрузку 20. После силовой турбины 16 рабочие газы поступают в турбину перерасширения 15, приводящую дожимающий компрессор 14. Отработанные газы после турбины перерасширения 15 поступают в регенератор 12, где охлаждаются, передавая теплоту газовой смеси перед камерой сгорания 18. После регенератора 12 отработанные газы проходят через охладитель 13, отдавая теплоту прокачиваемой с помощью циркуляционного насоса 5 забортной воде. Охлажденные в охладителе 13 газы сжимаются дожимающим компрессором 14, и подаются на охладитель отработанных газов 21, где отдают теплоту прокачиваемой с помощью циркуляционного насоса 6 забортной воде. Сконденсированная в охладителе 21 влага через фильтр-влагоотделитель 7 сбрасывается в накопительную цистерну 22 конденсатным насосом 6а. Охлажденные и очищенные от влаги отработанные газы представляют собой смесь с недостатком окислителя и избытком углекислого газа. Недостаток окислителя восполняется в ресивере-смесителе 23, куда обедненная окислителем газовая смесь поступает после охладителя 21 и фильтра-влагоотделителя 7. Излишки рабочего тела после компрессора 19 через регулирующий клапан 4, подаются в систему поглощения углекислого газа. Кислород поступает в ресивер-смеситель 23 из системы хранения и подачи окислителя 8, а также от системы поглощения углекислого газа, включающей барботер 1, с установленным сепаратором пара 11, заполненный забортной водой и предназначенный для охлаждения излишков рабочего тела после компрессора и растворения углекислого газа в забортной воде, и снабженный откачивающим насосом 3, предназначенным для удаления нагретой и насыщенной углекислотой забортной воды, нагнетательным насосом 3а и регулятором уровня 2, предназначенным для поддержания постоянного уровня забортной воды в барботере 1 независимо от глубины погружения. Влагопоглотитель-адсорбер 10 поглощает водяной пар из смеси окислителя и водяного пара на выходе из барботера 1. Таким образом выходит из влагопоглотителя-адсорбера 10 чистый окислитель, который затем поступает в ресивер-смеситель 23.
Claims (3)
1. Газотурбинная воздухонезависимая установка подводного аппарата, содержащая газотурбинный двигатель с регенератором, систему автоматического управления, охладитель отработанных газов, включающий фильтр - влагоотделитель, и циркуляционный насос, систему подготовки газовой смеси, образованную ресивером-смесителем, регулирующим клапаном и системой хранения и подачи окислителя, топливную систему, образованную системой хранения и подачи топлива, отличающаяся тем, что к газотурбинному двигателю, содержащему компрессор, камеру сгорания, турбину компрессора и свободную силовую турбину, присоединен турбокомпрессорный утилизатор, представляющий из себя турбину перерасширения с дожимающим компрессором, между которыми последовательно установлены регенератор теплоты и охладитель отработанных газов, снабженный циркуляционным насосом, в качестве рабочего тела используется смесь углекислого газа, как основного компонента, кислорода и водяного пара, а после компрессора газотурбинного двигателя установлена система поглощения углекислого газа, включающая, заполненный забортной водой барботер со встроенным сепаратором пара, снабженный откачивающим насосом, нагнетательным насосом и регулятором уровня, и влагопоглотитель-адсорбер, установленный между барботером и ресивером-смесителем.
2. Газотурбинная воздухонезависимая установка подводного аппарата по п. 1, отличающаяся тем, что силовая турбина блокирована с турбиной компрессора газогенератора двигателя.
3. Газотурбинная воздухонезависимая установка подводного аппарата по п. 1, отличающаяся тем, что в турбокомпрессорном утилизаторе охладитель отработанных газов используется в качестве котла-утилизатора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111332U RU180005U1 (ru) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Газотурбинная воздухонезависимая установка подводного аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111332U RU180005U1 (ru) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Газотурбинная воздухонезависимая установка подводного аппарата |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU180005U1 true RU180005U1 (ru) | 2018-05-30 |
Family
ID=62560922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017111332U RU180005U1 (ru) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Газотурбинная воздухонезависимая установка подводного аппарата |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU180005U1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1663214A1 (ru) * | 1988-09-13 | 1991-07-15 | Завод-Втуз При Производственном Объединении Турбостроения "Ленинградский Металлический Завод" | Газотурбинна установка |
| RU2070985C1 (ru) * | 1992-12-25 | 1996-12-27 | Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова | Дизельная энергетическая установка замкнутого цикла с удалением продуктов сгорания в твердом виде |
| WO1997011310A1 (en) * | 1993-10-29 | 1997-03-27 | Abboud Harry I | Fuel gas from incineration process |
| EP0887530A2 (en) * | 1997-06-27 | 1998-12-30 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine with exhaust gas recirculation |
| RU2542166C1 (ru) * | 2013-12-04 | 2015-02-20 | ОАО "Санкт-Петербургское морское бюро машиностроения "Малахит" (ОАО "СПМБМ "Малахит") | Энергетическая установка подводного аппарата |
-
2017
- 2017-04-04 RU RU2017111332U patent/RU180005U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1663214A1 (ru) * | 1988-09-13 | 1991-07-15 | Завод-Втуз При Производственном Объединении Турбостроения "Ленинградский Металлический Завод" | Газотурбинна установка |
| RU2070985C1 (ru) * | 1992-12-25 | 1996-12-27 | Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова | Дизельная энергетическая установка замкнутого цикла с удалением продуктов сгорания в твердом виде |
| WO1997011310A1 (en) * | 1993-10-29 | 1997-03-27 | Abboud Harry I | Fuel gas from incineration process |
| EP0887530A2 (en) * | 1997-06-27 | 1998-12-30 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine with exhaust gas recirculation |
| RU2542166C1 (ru) * | 2013-12-04 | 2015-02-20 | ОАО "Санкт-Петербургское морское бюро машиностроения "Малахит" (ОАО "СПМБМ "Малахит") | Энергетическая установка подводного аппарата |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5864602B2 (ja) | 過給機が設けられた船舶の吸入空気冷却システム | |
| RU2542166C1 (ru) | Энергетическая установка подводного аппарата | |
| KR101614605B1 (ko) | 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박 | |
| KR102035891B1 (ko) | 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박 | |
| RU180005U1 (ru) | Газотурбинная воздухонезависимая установка подводного аппарата | |
| CN209053647U (zh) | 一种多动力装置的船舶冷热综合利用系统 | |
| KR20160073349A (ko) | 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박 | |
| KR101215477B1 (ko) | 선박 엔진의 연소공기 냉각 시스템 | |
| KR101928138B1 (ko) | 초임계 이산화탄소 발전시스템이 설치된 선박 | |
| KR101839643B1 (ko) | 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박 | |
| CN109779709A (zh) | 一种lng动力船冷热电联装置 | |
| US11927156B2 (en) | Apparatus for reducing greenhouse gas emission in vessel cooperated with exhaust gas recirculation and vessel including the same | |
| KR20160017740A (ko) | 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박 | |
| KR20160017286A (ko) | 초임계 이산화탄소 발전시스템 | |
| RU2194870C2 (ru) | Способ работы и устройство газотурбинной установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу | |
| KR20160073356A (ko) | 초임계 이산화탄소 발전시스템 | |
| KR20160017735A (ko) | 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박 | |
| RU2615042C1 (ru) | Устройство для удаления углекислого газа | |
| RU2823394C1 (ru) | Энергетическая система для неатомной подводной лодки с установкой органического цикла Ренкина | |
| RU2823393C1 (ru) | Энергетическая система на основе установки органического цикла Ренкина для подводной лодки | |
| RU2616136C1 (ru) | Устройство для удаления углекислого газа | |
| CN117605636B (zh) | 一种适用于海上平台低温位热源的温差能发电系统 | |
| RU2799261C1 (ru) | Энергетическая установка подводного аппарата | |
| RU2823395C1 (ru) | Энергетическая система для подводной лодки на основе паровой установки с органическим рабочим телом | |
| RU2362890C2 (ru) | Парогазовая турбоустановка |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180612 |