[go: up one dir, main page]

RU2284418C1 - Gas-turbine plant boosting method - Google Patents

Gas-turbine plant boosting method Download PDF

Info

Publication number
RU2284418C1
RU2284418C1 RU2005109449/06A RU2005109449A RU2284418C1 RU 2284418 C1 RU2284418 C1 RU 2284418C1 RU 2005109449/06 A RU2005109449/06 A RU 2005109449/06A RU 2005109449 A RU2005109449 A RU 2005109449A RU 2284418 C1 RU2284418 C1 RU 2284418C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressor
gas
water
gas turbine
turbine
Prior art date
Application number
RU2005109449/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005109449A (en
Inventor
Владимир Леонидович Письменный (RU)
Владимир Леонидович Письменный
Original Assignee
Владимир Леонидович Письменный
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Леонидович Письменный filed Critical Владимир Леонидович Письменный
Priority to RU2005109449/06A priority Critical patent/RU2284418C1/en
Publication of RU2005109449A publication Critical patent/RU2005109449A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2284418C1 publication Critical patent/RU2284418C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; gas-turbine plants.
SUBSTANCE: according to proposed method of boosting of gas-turbine plant water is delivered inside axial-flow compressor. Water is fed into inner space of rotor (drum) of axial-flow compressor with compression ratio not less than 15, and into heat exchanger arranged in compressor stator housing in amount not less than 3% of air flow through compressor. Steam formed in drum and heat exchanger is directed into gas-air duct of gas-turbine plant.
EFFECT: increased effective efficiency of gas-turbine plant.
6 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике.The invention relates to a power system.

Известен способ форсирования газотурбинных двигателей (ГТД) впрыскиванием воды на вход в осевой компрессор (Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей. Под ред. С.М.Шляхтенко. М.: Машиностроение, 1987, с.374-376). Способ позволяет повысить мощность ГТД, однако при этом экономичность двигателей ухудшается. Как показывают опыты, в условиях осевого компрессора ГТД испаряется от 30 до 50% воды, впрыскиваемой перед компрессором. Оставшаяся часть воды испаряется в камере сгорания. Испарение воды в газовоздушном тракте компрессора ведет к охлаждению воздуха (увеличению его расхода, а также изменению теплоемкости смеси) и, как следствие, повышению мощности двигателя. Испарение оставшейся части воды в камере сгорания ведет к поглощению части энергии горячих газов и, как следствие, снижению экономичности (КПД) двигателя. Кроме этого, количество впрыскиваемой в осевой компрессор воды ограничено устойчивостью работы компрессора и, как правило, не превышает 3% от расхода воздуха через компрессор.A known method of forcing gas turbine engines (GTE) by injecting water at the entrance to an axial compressor (Theory and calculation of jet engines. Edited by S.M. Shlyakhtenko. M.: Engineering, 1987, S. 374-376). The method allows to increase the power of a gas turbine engine, but at the same time the efficiency of the engines is deteriorating. As experiments show, in the conditions of an axial compressor a gas turbine engine evaporates from 30 to 50% of the water injected in front of the compressor. The remaining water evaporates in the combustion chamber. Evaporation of water in the gas-air path of the compressor leads to cooling of the air (an increase in its flow rate, as well as a change in the heat capacity of the mixture) and, as a result, an increase in engine power. Evaporation of the remaining part of the water in the combustion chamber leads to the absorption of part of the energy of the hot gases and, as a consequence, to a decrease in the engine efficiency. In addition, the amount of water injected into the axial compressor is limited by the stability of the compressor and, as a rule, does not exceed 3% of the air flow through the compressor.

Известен топливо-воздушный теплообменник (Патент RU № 2241937, МПК 7 F 28 D 11/02, 2004 г.), позволяющий охлаждать воздух в газовоздушном тракте осевого компрессора. Теплообменник предназначен для ГТД, использующих криогенные топлива. Возможности теплообменника ограничены расходом топлива через двигатель.Known fuel-air heat exchanger (Patent RU No. 2241937, IPC 7 F 28 D 11/02, 2004), allowing to cool the air in the gas-air duct of the axial compressor. The heat exchanger is designed for gas turbine engines using cryogenic fuels. The capabilities of the heat exchanger are limited by the fuel consumption through the engine.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности газотурбинных установок: эффективного КПД ηе и эффективной мощности Ne.The problem to which the present invention is directed, is to increase the efficiency of gas turbine plants: effective efficiency η e and effective power Ne.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе форсирования газотурбинной установки, заключающемся в подаче воды во внутрь осевого компрессора, вода подается во внутреннюю полость ротора (барабан) осевого компрессора, имеющего степень сжатия не менее 15, и в теплообменник, расположенный в корпусе статора компрессора, в количестве не менее 3% от расхода воздуха через компрессор, с последующим удалением образующегося в указанных барабане и теплообменнике пара в газовоздушный тракт газотурбинной установки.The problem is solved due to the fact that in the method of forcing a gas turbine installation, which consists in supplying water to the inside of an axial compressor, water is supplied to the internal rotor cavity (drum) of the axial compressor having a compression ratio of at least 15 and to a heat exchanger located in the stator housing compressor, in an amount of at least 3% of the air flow through the compressor, with the subsequent removal of steam generated in the indicated drum and heat exchanger into the gas-air path of the gas turbine installation.

Поставленная задача также решается за счет того, что вода подается в состоянии кипения (влажный пар).The problem is also solved due to the fact that the water is supplied in a boiling state (wet steam).

Поставленная задача также решается за счет того, что часть воды (влажного пара) из внутренней полости барабана компрессора перепускается в газовоздушный тракт компрессора.The problem is also solved due to the fact that part of the water (wet steam) from the inner cavity of the compressor drum is transferred to the gas-air path of the compressor.

Поставленная задача также решается за счет того, что вода нагревается в теплообменнике, расположенном в выходном канале за турбинами установки.The problem is also solved due to the fact that the water is heated in a heat exchanger located in the outlet channel behind the turbines of the installation.

Поставленная задача также решается за счет того, что температура газа за турбинами составляет менее 100°С.The problem is also solved due to the fact that the gas temperature behind the turbines is less than 100 ° C.

Поставленная задача также решается за счет того, что лопатки компрессора и корпус его статора выполнены из алюминиевых сплавов.The problem is also solved due to the fact that the compressor blades and the body of its stator are made of aluminum alloys.

Сущность изобретения состоит в том, что во внутреннюю полость барабана осевого компрессора ГТУ, имеющего степень сжатия более 15, и одновременно в каналы (теплообменник), выполненные в корпусе статора указанного компрессора, подается вода (влажный пар) в количестве более 3% от расхода воздуха через компрессор. Вода при движении по внутренней поверхности барабана поглощает (за счет нагрева и испарения) часть тепловой энергии воздуха, движущегося по проточной части компрессора. Тоже самое происходит при движении воды по каналам статора. Образующийся в том и другом случае пар поступает в турбину. Передача энергии из проточной части компрессора в турбину позволяет получить двойной эффект:The essence of the invention lies in the fact that in the inner cavity of the drum of the axial compressor of a gas turbine with a compression ratio of more than 15, and at the same time, water (wet steam) in an amount of more than 3% of the air flow is supplied to the channels (heat exchanger) made in the stator housing of this compressor through the compressor. When moving along the inner surface of the drum, water absorbs (due to heating and evaporation) part of the thermal energy of the air moving along the flow part of the compressor. The same thing happens when water moves along the stator channels. The steam generated in either case enters the turbine. The transfer of energy from the compressor flow path to the turbine provides a double effect:

- уменьшить работу сжатия воздуха (за счет охлаждения воздуха);- reduce the work of air compression (due to air cooling);

- увеличить работу турбины (за счет использования энергии пара и увеличения массы рабочего тела).- increase the turbine (due to the use of steam energy and increase the mass of the working fluid).

На фиг.1 изображена схема ГТУ.Figure 1 shows a diagram of a gas turbine.

На фиг.2 изображена зависимость эффективного КПД от параметров рабочего процесса ГТУ.Figure 2 shows the dependence of effective efficiency on the parameters of the work process of a gas turbine.

На фиг.3 изображена зависимость эффективной мощности от параметров рабочего процесса ГТУ.Figure 3 shows the dependence of the effective power on the parameters of the work process of a gas turbine.

На фиг.4 изображена зависимость эффективного КПД от параметров рабочего процесса ГТУ.Figure 4 shows the dependence of effective efficiency on the parameters of the work process of a gas turbine.

На фиг.5 изображена зависимость эффективного КПД от параметров рабочего процесса ГТУ.Figure 5 shows the dependence of effective efficiency on the parameters of the work process of a gas turbine.

На фиг.6 изображена схема ГТУ.Figure 6 shows a diagram of a gas turbine.

На фиг.7 изображена зависимость эффективного КПД ГТУ и параметров воды от степени сжатия компрессора ГТУ.Figure 7 shows the dependence of the effective efficiency of gas turbines and water parameters on the compression ratio of the gas turbine compressor.

Применение рассматриваемого способа иллюстрируется работой ГТУ, схема которой показана на фиг.1.The application of this method is illustrated by the operation of the gas turbine, the circuit of which is shown in figure 1.

ГТУ (фиг.1) состоит из входного устройства, осевого компрессора 1, состоящего из статора и ротора, камеры сгорания 2, камеры смешения 3, турбины привода компрессора 4, свободной турбины 5, выходного устройства, насосов (н), стоящих в линиях нагнетания воды и топлива соответственно. В корпусе статора выполнены каналы 6 (теплообменник), соединяющие источник питательной воды с полостью за компрессором (камерой смешения). Внутренняя полость ротора (барабан) с одной стороны соединена с источником питательной воды, а с другой - с полостью за компрессором (камерой смешения).A gas turbine (Fig. 1) consists of an input device, an axial compressor 1, consisting of a stator and a rotor, a combustion chamber 2, a mixing chamber 3, a compressor drive turbine 4, a free turbine 5, an output device, pumps (n) standing in the discharge lines water and fuel, respectively. In the stator housing, channels 6 (heat exchanger) are made, connecting the source of feed water to the cavity behind the compressor (mixing chamber). The inner cavity of the rotor (drum) is connected on one side to a source of feed water and, on the other hand, to a cavity behind the compressor (mixing chamber).

Способ форсирования ГТУ осуществляется следующим образом. Воздух через входное устройство поступает в компрессор 1 для сжатия. Сжатый до заданного давления воздух (степень сжатия не менее 15) направляется в камеру сгорания 2, куда одновременно подается мелкораспыленное топливо. Образующийся в результате сгорания газ направляется в камеру смешения 3.The method of forcing a gas turbine is as follows. Air through the input device enters the compressor 1 for compression. Compressed to a predetermined pressure air (compression ratio of at least 15) is sent to combustion chamber 2, where finely atomized fuel is simultaneously supplied. The gas resulting from combustion is directed into the mixing chamber 3.

Вода под давлением, превышающем давление за компрессором, подается в каналы статора 6 и во внутреннюю полость барабана компрессора 1.Water under a pressure exceeding the pressure behind the compressor is supplied to the stator channels 6 and to the internal cavity of the compressor drum 1.

В каналах 6 вода за счет теплообмена с корпусом статора испаряется, превращаясь в сухой (перегретый пар).In channels 6, water evaporates due to heat exchange with the stator housing, turning into dry (superheated steam).

При попадании воды во внутреннюю полость ротора на его внутренней поверхности под действием центробежных сил образуется пленка, которая перемещается (через отверстия в дисках) в сторону более нагретой части компрессора. Пленка нагревается с обоих сторон: с наружной - корпусом ротора; с внутренней - сухим паром, циркулирующим во внутренней полости ротора. Циркуляция пара происходит вследствие разницы давлений между периферийными и центральными слоями - так называемые зоны обратных токов (Ю.Н.Нечаев, P.M.Федоров. Теория авиационных ГТД. 4.2. М.: Машиностроение, 1978, стр.66, рис.11.6). В результате двойного воздействия пленка интенсивно нагревается и испаряется, поглощая значительное количество теплоты.When water enters the inner cavity of the rotor on its inner surface under the action of centrifugal forces, a film is formed that moves (through the holes in the disks) towards the more heated part of the compressor. The film is heated on both sides: on the outside - by the rotor housing; with internal - dry steam circulating in the internal cavity of the rotor. The steam circulation occurs due to the pressure difference between the peripheral and central layers - the so-called reverse current zones (Yu.N. Nechaev, P.M. Fedorov. Theory of aircraft gas turbine engines. 4.2. M .: Mashinostroenie, 1978, p. 66, Fig. 11.6). As a result of double exposure, the film is heated and evaporated intensively, absorbing a significant amount of heat.

В результате нагрева и испарения воды корпус статора и корпус ротора охлаждаются. Возникающий при этом перепад температур (тепловой напор) между воздухом и конструкцией компрессора создает тепловой поток, понижающий температуру воздуха в проточной части компрессора. Величина теплового потока при достаточном расходе воды определяется степенью сжатия компрессора и тепловым сопротивлением корпусов ротора и статора.As a result of heating and evaporation of water, the stator housing and rotor housing are cooled. The resulting temperature difference (thermal pressure) between the air and the compressor design creates a heat flow that lowers the air temperature in the compressor flow path. The amount of heat flow with sufficient water flow is determined by the compression ratio of the compressor and the thermal resistance of the rotor and stator housings.

Снижение температуры воздуха при его сжатии в компрессоре уменьшает работу, потребную для привода компрессора, что позволяет уменьшить перепад давлений на турбине привода 4. Сухой пар, образующийся при испарении воды, через соответствующие каналы поступает в камеру смешения 3.Lowering the temperature of the air when it is compressed in the compressor reduces the work required to drive the compressor, which reduces the pressure drop across the turbine of the drive 4. The dry steam generated by the evaporation of water through the corresponding channels enters the mixing chamber 3.

В камере смешения 3 горячий газ и сухой (перегретый) пар смешиваются, в результате чего температура рабочего тела (смесь пара с газом) устанавливается в пределах, допустимых по условиям прочности лопаток турбины, а энтальпия рабочего тела и его масса увеличиваются. Из камеры смешения 3 рабочее тело поступает в турбину привода 4, а затем в свободную турбину 5, которая совершает полезную работу. Полезная работа возрастает по трем причинам:In the mixing chamber 3, hot gas and dry (superheated) steam are mixed, as a result of which the temperature of the working fluid (steam-gas mixture) is set within the limits allowed by the strength conditions of the turbine blades, and the enthalpy of the working fluid and its mass increase. From the mixing chamber 3, the working fluid enters the drive turbine 4, and then into the free turbine 5, which performs useful work. Useful work increases for three reasons:

- увеличивается перепад давлений на свободной турбине вследствие уменьшения перепада давлений на турбине привода 4;- increases the pressure drop across a free turbine due to a decrease in the pressure drop across the drive turbine 4;

- увеличивается энтальпия рабочего тела вследствие сложения энергий газа и пара;- the enthalpy of the working fluid increases due to the addition of the energies of gas and steam;

- увеличивается масса рабочего тела вследствие сложения масс воздуха, топлива и воды. Рабочее тело через выходное устройство удаляется в атмосферу.- increases the mass of the working fluid due to the addition of masses of air, fuel and water. The working fluid through the output device is removed into the atmosphere.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить полезную работу ГТУ, т.е. эффективный КПД. Кроме этого, способ позволяет увеличить эффективную мощность ГТУ (мощность, приходящуюся на килограмм расхода воздуха). Использование камеры смешения 3 позволяет понизить коэффициент избытка воздуха в камере сгорания, что эквивалентно повышению эффективной мощности ГТУ.Thus, the proposed method allows to increase the useful work of gas turbines, i.e. effective efficiency. In addition, the method allows to increase the effective capacity of gas turbines (power per kilogram of air flow). Using the mixing chamber 3 allows to reduce the coefficient of excess air in the combustion chamber, which is equivalent to increasing the effective power of gas turbines.

На фиг.2 и 3 показано влияние предлагаемого способа на эффективный КПД и эффективную мощность ГТУ в зависимости от степени сжатия компрессора Пк и температуры газа перед турбиной Тг* соответственно (пунктирными линиями показаны исходные характеристики ГТУ, сплошными - при применении способа). При расчете приняты допущения: тепловой напор ΔТ между воздухом и паром на выходе из компрессора - 150°С; КПД компрессора - 0,85; КПД турбины - 0,94; потери давления в камере сгорания и камере смешения по 3%. Недостатком ГТУ обычных схем, как известно, является их вырождение при повышении Пк, что видно из представленных на фиг.2 зависимостей (пунктирные линии). Предлагаемый способ решает проблему вырождения ГТУ. Так при повышении Пк (в случае подачи воды в компрессор ГТУ) коэффициент избытка воздуха в камере сгорания практически не меняется. Дело в том, что в ГТУ с подачей воды температура на выходе из камеры сгорания не ограничена температурой газа перед турбиной и с ростом Пк увеличивается. Кроме этого, температура на выходе из компрессора (на входе в камеру сгорания) увеличивается медленнее, чем в обычных ГТУ. Предлагаемый способ также решает проблему высоких температур газа перед турбиной ГТУ. В ГТУ обычных схем повышение Тг*, как известно, продиктовано стремлением к повышению КПД за счет использования более высоких Пк. В ГТУ с подачей воды такой необходимости нет, поскольку отсутствуют причины, вызывающие вырождение ГТУ. Напротив, в ГТУ с подачей воды необходимо стремиться к снижению Тг*, т.к. при этом уменьшаются потери с выхлопом (фиг.2).Figures 2 and 3 show the effect of the proposed method on the effective efficiency and effective capacity of a gas turbine, depending on the degree of compression of the compressor Pc and the gas temperature in front of the turbine Tg *, respectively (dashed lines show the initial characteristics of a gas turbine, solid lines when using the method). In the calculation, the following assumptions were made: thermal head ΔТ between air and steam at the outlet of the compressor - 150 ° С; Compressor efficiency - 0.85; Turbine efficiency - 0.94; pressure loss in the combustion chamber and the mixing chamber of 3%. The disadvantage of GTU of conventional schemes, as is known, is their degeneration with increasing PC, which can be seen from the dependences shown in Fig. 2 (dashed lines). The proposed method solves the problem of degeneration of gas turbines. So with an increase in Pc (in the case of water supply to the gas turbine compressor), the coefficient of excess air in the combustion chamber practically does not change. The fact is that in a gas turbine with water supply, the temperature at the outlet of the combustion chamber is not limited by the temperature of the gas in front of the turbine and increases with increasing PC. In addition, the temperature at the outlet of the compressor (at the entrance to the combustion chamber) increases more slowly than in conventional gas turbines. The proposed method also solves the problem of high gas temperatures in front of the turbine turbine. In GTU of conventional schemes, the increase in Tg *, as is known, is dictated by the desire to increase efficiency through the use of higher Pc. In gas turbine engines with water supply, this is not necessary, since there are no reasons for the degeneration of gas turbines. On the contrary, in a gas turbine with water supply, it is necessary to strive to lower Tg *, because while reducing losses with exhaust (figure 2).

Основной конструктивной проблемой при реализации способа является организация эффективного теплообмена в компрессоре между воздухом и водой. Показателем эффективности теплообмена является разность температур ΔТ между воздухом и паром на выходе из компрессора.The main structural problem in the implementation of the method is the organization of effective heat transfer in the compressor between air and water. An indicator of the efficiency of heat transfer is the temperature difference ΔT between air and steam at the outlet of the compressor.

На фиг.4 показано влияние ΔT на эффективный КПД ГТУ при температуре газа перед турбиной - 1000 К. Здесь же нанесены изолинии, соответствующие одинаковым расходам воды т, выраженным в процентах от расхода воздуха. Видно, что эффективность способа начинает проявляться при Пк больших 15 и m больших 3%.Figure 4 shows the effect of ΔT on the effective efficiency of a gas turbine at a gas temperature in front of the turbine of 1000 K. The contours corresponding to the same water flow t, expressed as a percentage of air flow, are plotted here. It can be seen that the effectiveness of the method begins to manifest itself with a PC of large 15 and m large 3%.

Уменьшения величины ΔT можно добиться следующими мероприятиями:A decrease in ΔT can be achieved by the following measures:

- использованием в конструкции компрессора материалов с высокими коэффициентами теплопроводности, например, алюминиевых сплавов;- the use of materials with high coefficients of thermal conductivity, for example, aluminum alloys, in the design of the compressor;

- увеличением количества ступеней компрессора;- an increase in the number of compressor stages;

- увеличением относительного диаметра втулки ротора компрессора;- an increase in the relative diameter of the sleeve of the compressor rotor;

- использованием частичного перепуска воды (влажного пара) из внутренней полости барабана либо через статор в проточную часть компрессора (через перфорированные отверстия);- using partial bypass of water (wet steam) from the inner cavity of the drum or through the stator to the flow part of the compressor (through perforated holes);

- уменьшением скорости движения воздуха по проточной части компрессора;- a decrease in the speed of air movement along the flow part of the compressor;

- использованием "водяной рубашки" вокруг статора компрессора.- the use of a "water jacket" around the compressor stator.

Наибольшая эффективность от применения способа наступает в том случае если температура газа за турбиной будет понижена до 100°С и ниже. На фиг.5 показаны эффективные КПД ГТУ, которые получаются при этом, а также параметры рабочего процесса. Видно, что для достижения максимальных КПД необходимо иметь высокие Пк и достаточно низкие ΔТ, что не всегда возможно.The greatest efficiency from the application of the method occurs if the gas temperature behind the turbine is lowered to 100 ° C or lower. Figure 5 shows the effective efficiency of gas turbines, which are obtained in this case, as well as the parameters of the work process. It is seen that in order to achieve maximum efficiency it is necessary to have high Pc and sufficiently low ΔТ, which is not always possible.

Эффективность предлагаемого способа может быть повышена за счет использования энергии отходящих за турбинами ГТУ газов, что позволяет получать высокие КПД при умеренных параметрах рабочего процесса. На фиг.6 показана схема ГТУ с дополнительным теплообменником 7, установленным за турбинами ГТУ. Вода в теплообменнике 7 превращается во влажный пар, степень влажности которого зависит от параметров рабочего процесса (чем ниже Пк, тем выше влажность пара). Из теплообменника 7 вода (влажный пар) поступает во внутрь барабана компрессора 1.The effectiveness of the proposed method can be improved by using the energy of the gases leaving the turbines of the gas turbine, which allows to obtain high efficiency with moderate parameters of the working process. Figure 6 shows a diagram of a gas turbine with an additional heat exchanger 7 installed behind a gas turbine turbine. Water in the heat exchanger 7 turns into wet steam, the degree of humidity of which depends on the parameters of the working process (the lower the PC, the higher the humidity of the steam). From the heat exchanger 7, water (wet steam) enters the inside of the compressor drum 1.

На фиг.7 показаны эффективные КПД (для трех значений температур газа перед турбиной: 1000, 1200 и 1400 К) в зависимости от Пк и соответствующие им параметры воды: расход воды m; влажность пара х; температура воды (влажного пара) Тв. Зависимости (фиг.7) построены для схемы (фиг.6) при тепловом напоре на выходе из компрессора ΔT=150°С. Ступенчатое изменение параметров (фиг.7) соответствует переходу пара в воду и обратно, что определяется энергетикой теплообменника. Видно, что эффективный КПД даже при умеренных Пк превышает 50%.7 shows the effective efficiency (for three values of the gas temperature in front of the turbine: 1000, 1200 and 1400 K) depending on the PC and the corresponding water parameters: water flow m; steam humidity x; water temperature (wet steam) TV. Dependences (Fig. 7) are constructed for the circuit (Fig. 6) with a thermal pressure at the outlet of the compressor ΔT = 150 ° C. A step change in the parameters (Fig. 7) corresponds to the transition of steam into water and back, which is determined by the energy of the heat exchanger. It can be seen that the effective efficiency even with moderate PCs exceeds 50%.

Таким образом, предлагаемый способ форсирования ГТУ позволяет повысить эффективный КПД до 70% и более, что существенно выше, чем сегодня могут предложить современные технологии изготовления энергетических установок. Так, например, КПД перспективных парогазовых установок сегодня ориентирован на уровень 58÷60%. Предлагаемый способ позволяет также повысить эффективную мощность ГТУ. Так, например, если сравнивать установку с подачей воды с установкой без подачи воды, то увеличение мощности может составлять 100÷200%. Весьма привлекательным следствием предлагаемого способа являются низкие температуры газа перед турбиной, что гарантирует высокий ресурс и относительно низкую стоимость изготовления установки, что при существующих расходах на изготовление современных ГТУ немаловажно.Thus, the proposed method of forcing a gas turbine allows increasing the effective efficiency up to 70% or more, which is significantly higher than modern technologies for manufacturing power plants can offer today. So, for example, the efficiency of promising combined cycle plants today is focused on the level of 58 ÷ 60%. The proposed method also allows to increase the effective capacity of gas turbines. So, for example, if you compare the installation with the water supply with the installation without water supply, then the increase in power can be 100 ÷ 200%. A very attractive consequence of the proposed method is the low gas temperature in front of the turbine, which guarantees a high resource and relatively low cost of manufacturing the installation, which at the current cost of manufacturing modern gas turbines is important.

Claims (6)

1. Способ форсирования газотурбинной установки, заключающийся в подаче воды во внутрь осевого компрессора, отличающийся тем, что вода подается во внутреннюю полость ротора (барабан) осевого компрессора, имеющего степень сжатия не менее 15, и в теплообменник, расположенный в корпусе статора компрессора, в количестве не менее 3% от расхода воздуха через компрессор, с последующим удалением образующегося в указанных барабане и теплообменнике пара в газовоздушный тракт газотурбинной установки.1. The method of forcing a gas turbine installation, which consists in supplying water to the inside of an axial compressor, characterized in that the water is supplied to the inner cavity of the rotor (drum) of the axial compressor having a compression ratio of at least 15, and to a heat exchanger located in the compressor stator housing, the amount of not less than 3% of the air flow through the compressor, with the subsequent removal of the steam generated in the indicated drum and heat exchanger into the gas-air path of the gas turbine installation. 2. Способ форсирования газотурбинной установки по п.1, отличающийся тем, что вода подается в состоянии кипения (влажный пар).2. The method of forcing a gas turbine installation according to claim 1, characterized in that the water is supplied in a boiling state (wet steam). 3. Способ форсирования газотурбинной установки по п.1, отличающийся тем, что часть воды (влажного пара) из внутренней полости барабана компрессора перепускается в газовоздушный тракт компрессора.3. The method of forcing a gas turbine installation according to claim 1, characterized in that part of the water (wet steam) from the internal cavity of the compressor drum is bypassed into the gas-air path of the compressor. 4. Способ форсирования газотурбинной установки по п.1, отличающийся тем, что вода нагревается в теплообменнике, расположенном в выходном канале за турбинами установки.4. The method of forcing a gas turbine installation according to claim 1, characterized in that the water is heated in a heat exchanger located in the outlet channel behind the turbines of the installation. 5. Способ форсирования газотурбинной установки по п.1, отличающийся тем, что температура газа за турбинами составляет менее 100°С.5. The method of forcing a gas turbine installation according to claim 1, characterized in that the gas temperature behind the turbines is less than 100 ° C. 6. Способ форсирования газотурбинной установки по п.1, отличающийся тем, что лопатки компрессора и корпус его статора выполнены из алюминиевых сплавов.6. The method of forcing a gas turbine installation according to claim 1, characterized in that the compressor blades and the body of its stator are made of aluminum alloys.
RU2005109449/06A 2005-04-01 2005-04-01 Gas-turbine plant boosting method RU2284418C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005109449/06A RU2284418C1 (en) 2005-04-01 2005-04-01 Gas-turbine plant boosting method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005109449/06A RU2284418C1 (en) 2005-04-01 2005-04-01 Gas-turbine plant boosting method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005109449A RU2005109449A (en) 2006-09-10
RU2284418C1 true RU2284418C1 (en) 2006-09-27

Family

ID=37112594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005109449/06A RU2284418C1 (en) 2005-04-01 2005-04-01 Gas-turbine plant boosting method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2284418C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2171459A (en) * 1985-02-25 1986-08-28 Gen Electric Gas turbine engine
RU2057960C1 (en) * 1992-12-23 1996-04-10 Лев Кузьмич Хохлов Method of converting thermal energy to work in gas-turbine plant and gas-turbine plant proper
US6189310B1 (en) * 1995-10-20 2001-02-20 Boris Kalitventzeff Combined gas turbine power system using catalytic partial fuel oxidation
RU2193099C2 (en) * 2001-01-04 2002-11-20 Письменный Владимир Леонидович Gas turbine engine boosting method
RU2241937C2 (en) * 2003-01-08 2004-12-10 Письменный Владимир Леонидович Air-and-fuel heat exchanger

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2171459A (en) * 1985-02-25 1986-08-28 Gen Electric Gas turbine engine
RU2057960C1 (en) * 1992-12-23 1996-04-10 Лев Кузьмич Хохлов Method of converting thermal energy to work in gas-turbine plant and gas-turbine plant proper
US6189310B1 (en) * 1995-10-20 2001-02-20 Boris Kalitventzeff Combined gas turbine power system using catalytic partial fuel oxidation
RU2193099C2 (en) * 2001-01-04 2002-11-20 Письменный Владимир Леонидович Gas turbine engine boosting method
RU2241937C2 (en) * 2003-01-08 2004-12-10 Письменный Владимир Леонидович Air-and-fuel heat exchanger

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ШЛЯХТЕНКО С.М. Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей. - М.: Машиностроение, 1987, с.374-376. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005109449A (en) 2006-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5154822B2 (en) Gas turbine intake air conditioning system and method
US4951460A (en) Apparatus and method for optimizing the air inlet temperature of gas turbines
US5083423A (en) Apparatus and method for optimizing the air inlet temperature of gas turbines
US4858428A (en) Advanced integrated propulsion system with total optimized cycle for gas turbines
US6295803B1 (en) Gas turbine cooling system
JP5676122B2 (en) System and method for cooling turbine airfoils using carbon dioxide
CA1121606A (en) Installation for generating pressure gas or mechanical energy
BR112015008722B1 (en) METHODS OF OPERATING A GAS TURBINE ENERGY SYSTEM
US5160096A (en) Gas turbine cycle
JP2001317370A (en) Method and device for supplying cooling air to turbine engine
JPH04228832A (en) Gas turbine and operation method therefor
US20080229751A1 (en) Cooling system for gas turbine engine having improved core system
JPS6340244B2 (en)
US20030133786A1 (en) Gas turbine and turbine rotor for a gas turbine
CS235074B2 (en) Equipment with gas turbine
KR20010012497A (en) Partial oxidation powerplant with sequential combustion
US6260349B1 (en) Multi-stage turbo-machines with specific blade dimension ratios
JP5396525B2 (en) 2-shaft gas turbine
Mohapatra et al. Parametric analysis of cooled gas turbine cycle with evaporative inlet air cooling
JP2005315127A (en) Gas turbine
Karaali et al. Efficiency improvement of gas turbine cogeneration systems
Mohapatra et al. Analytical investigation of parameters affecting the performance of cooled gas turbine cycle with evaporative cooling of inlet air
RU2284418C1 (en) Gas-turbine plant boosting method
RU2423617C2 (en) Method of turbine cooling
US20130061600A1 (en) Method of controlling temperature of gas turbine components using a compressed moisurized coolant

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090402