170124. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és szerkezet gázturbinák hatásfokának növelésére

MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Bejelentés napja; 1973.111.22. (EE-2118) Közzététel napja: 1976. XI.27. Megjelent: 1978. IV.25. 170124 Nemzetközi osztályozás: F 02 C 9/04 /Feltaláló: dr. Perédi Károly, oki. gépészmérnök, Budapest Tulajdonos: Energiagazdálkodási Intézet, Budapest Eljárás és szerkezet gázturbinák hatásfokának növelésére Ismert a gázturbinák azon problémája, hogy a turbina szerkezeti anyagának hőigénybevételére való tekintettel a tüzelőanyag égési levegőszükségletét és higitő levegőmennyiségét a belépési nyomásra kell felkomprimálni, ami a gázturbina hasznos teljesítményének kb 2/3-át fogyasztja el. A kompressziót rendszerint több fokozatú süritőben kell elvégezni, emiatt a teljes turbinán belüla kompresszorra jutó sulyhányad jóval nagyobb, mint a gázturbináé. Felmerül tehát az a feladat, hogy hogyan lehetne a gázturbina hatásfokát megnövelni, vagyis ennek érdekében hogyan lehetne a fajlagos kompresszió-munkát csökkentve a hasznos teljesítményt lényegesen megnövelni anélkül, hogy ehhez a turbinába belépő füstgáz hőmérsékletét és nyomását fokozni kellene. Ismert volt az a lehetőség, hogy egy nagynyomású turbina-egység után beiktatott második égéskamra segítségével az összes füstgázmennyiségbe pótlólagos tüzelőanyagot vezettek be, s azt ott elégetve az alacsony nyomású turbina-részben megnövelték a hasznos teljesítményt. Ez az egyszerű utánmelegités azonban csak a két turbina közötti ujabb égéskamrában volt végrehajtható. Az oda- és visszavezetés sok vesztességgel járt, a javulás mértéke nem volt elegendő. Ugyancsak ismert volt pl. a PE-52o a.sz. bejelentésből, hogy többszörös hőbevitel alkalmazása célszerű. Ezt is azonban csak a teljes füstgázmennyiségnek a turbinából történő többszörös ki- és visszavezetésével javasolta megoldani, ami szintén sok súrlódási és hőveszteséggel jár. Az exploziós turbinákkal sem lehetett megoldani a problémát, ezek ki is mentek a gyakorlatból. A találmányra az a felismerés vezetett, hogy a gázturbinába a második hőbeviteltőí 170124 10 15 20 25 30 kezdve olajat vagy gázt elgázositott ill. elbontott "meleg gáz" formájában be lehet vinni, amihez az égési és higitó összes eddigi levegőszükségletnek mindössze kb. 1/lo-nyi hányada szükséges, mint primer levegő + higitő közeg /pl. esetleg higitó füstgáz, amelynek mennyisége a primer levegővel max. egyenlő/, hogy az eddigi előirt belépő hőmérséklettel egyenlő "meleg gáz" hőmérséklet álljon elő. Ezt a "meleg gázt" rövid láng biztositása mellett magában a turbinában az álló lapátkoszorukban is el lehet égetni a "légfelesleges füstgázba" történő bekeveréssel, s igy az izotermikus körfolyamatot jól meg lehet közelíteni. Ehhez olyan combustort célszerű alkalmazni, amely a légtisztasági-követelményeket is kielégíti. Ennek érdekében a combustorban az égési és gázosítási, ill. gázbontási folyamatot ugy kell vezetni, hogy abban sehol sem állhat elő 14oo °C vagy ennél nagyobb hőmérséklet. Ilymódon az idevonatkozó kísérletek tanúsága szerint a mérgező N0X gázkomponens keletkezési lehetősége nagymértékben lecsökken. A találmány lényege tehát abban áll, hogy a második -és a további hőbeviteleket ugy végezzük, hogy az olajból vagy gázból 600-I000 °C közti hőmérsékleten "légfelesleges füstgázt" áilitunk elő és ahhoz egy vagy több lépcsőben "meleg gázt" keverünk hozzá, továbbá, hogy a "meleg gázt" magában a turbinában, annak egy vagy több álló lapátkoszorujában ugy égetjük el, hogy az álló lapátkoszoru kerülete mentén egyenletesen elosztott nyilasokon pl. fúvókákon át keverjük a "meleg gázt" az álló lapátok közt áramló "légfelesleges füstgázba". A találmány foganasositására szolgáló szerkezet akár egy, akár több álló lapátkoszorura kerül felszerelésre és olyan combustorai vannak, amelyek kivezető gázcsonkjai a gázturbina kijelölt nyomású részét kö-