RU222049U1

RU222049U1 - Steam turbine

Info

Publication number: RU222049U1
Application number: RU2023123848U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Пузырёв; Филипп Николаевич Скляров
Original assignee: Евгений Михайлович Пузырёв; Филипп Николаевич Скляров
Filing date: 2023-09-15
Publication date: 2023-12-07

Abstract

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в паровых турбинах (ПТ). Предложена конструкция паровой турбины, содержащая активные лопатки, выполненные полыми, причём в этих полостях размещены микрокамеры сгорания, подключенные к системам подачи искры, топлива и окислителя. Также, на передней части активных лопаток устанавливаются сквозные каналы, которые входят в полость по касательной к её стенкам, а с другой стороны полость соединяется с газоотводящим соплом, установленным в задней части активной лопатки. Конструкция позволяет упростить и удешевить технологию промперегрева пара с повышением термического КПД и расширением диапазона регулирования нагрузки ПТ. 9 з.п. ф-лы, 2 ил. The utility model relates to thermal power engineering and can be used in steam turbines (ST). A steam turbine design is proposed that contains active blades made hollow, and in these cavities there are microcombustion chambers connected to spark, fuel and oxidizer supply systems. Also, through channels are installed on the front part of the active blades, which enter the cavity tangentially to its walls, and on the other side, the cavity is connected to a gas exhaust nozzle installed in the rear part of the active blade. The design makes it possible to simplify and reduce the cost of steam reheating technology, increasing thermal efficiency and expanding the range of DC load regulation. 9 salary f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в паровых турбинах (ПТ).The utility model relates to thermal power engineering and can be used in steam turbines (ST).

Типично ПТ [Щегляев А.В. Паровые турбины. М.:- Энергия, 1976. Рис. 9.5 и 9.6.] содержит установленный в разъёмном корпусе ротор с дисками, на которых равномерно распределены рабочие лопатки и входящие в промежутки между рабочими лопатками и дисками диафрагмы с закрепленными в них равномерно распределенными неподвижными сопловыми лопатками, которые образуют сопловые каналы. Известно, что эффективность использования энергии пара [Щегляев А.В. Паровые турбины. М.: - Энергия, 1976. Стр. 20-21.], производимого парогенераторами, в ПТ существенно увеличивается с ростом параметров пара: температуры и давления.Typically PT [Shcheglyaev A.V. Steam turbines. M.: - Energy, 1976. Fig. 9.5 and 9.6.] contains a rotor installed in a split housing with disks on which working blades are evenly distributed and diaphragms included in the spaces between the working blades and disks with uniformly distributed fixed nozzle blades fixed in them, which form nozzle channels. It is known that the efficiency of using steam energy [Shcheglyaev A.V. Steam turbines. M.: - Energy, 1976. Pp. 20-21.], produced by steam generators, in the PT increases significantly with increasing steam parameters: temperature and pressure.

Недостатком этой ПТ является то, что при росте параметров пара процесс расширения его в ПТ заходит в область влажного пара. Здесь из-за опасности эрозионного износа рабочих лопаток ПТ каплями конденсата дальнейшее расширение пара не производят с соответствующими потерями энергии влажного пара.The disadvantage of this PT is that as the steam parameters increase, the process of its expansion in the PT enters the region of wet steam. Here, due to the danger of erosive wear of the PT working blades by condensate drops, further expansion of steam is not carried out with corresponding losses of wet steam energy.

В энергетике применяют также многокорпусные ПТ с промежуточным перегревом (промперегрев) пара [Щегляев А.В. Паровые турбины. М.: - Энергия, 1976. Рис. 1.15–1.17.]. При этом пар после частичного адиабатного расширения в первом корпусе ПТ уже при более низком давлении снова перегревается в парогенераторе, первый промперегрев, и адиабатно расширяется во втором корпусе ПТ в области перегретого пара до глубокого вакуума, который поддерживается в конденсаторе на выхлопе ПТ. За счет этого не только возрастает мощность ПТ, но и увеличивается её термический КПД на 3-4% при однократном и до 6-6,5% при двукратном промперегреве пара.In the power industry, multi-case PTs with intermediate superheating (intermittent superheating) of steam are also used [Shcheglyaev A.V. Steam turbines. M.: - Energy, 1976. Fig. 1.15–1.17.]. In this case, the steam, after partial adiabatic expansion in the first PT housing, already at a lower pressure, is again overheated in the steam generator, the first reheat, and expands adiabatically in the second PT housing in the region of superheated steam to a deep vacuum, which is maintained in the condenser at the PT exhaust. Due to this, not only does the power of the steam generator increase, but also its thermal efficiency increases by 3-4% with single reheating of steam and up to 6-6.5% with double reheating.

Недостатками этой ПТ, выбранной в качестве прототипа, являются:The disadvantages of this PT, chosen as a prototype, are:

сложность технологии, из-за дорогостоящей системы промперегрева пара, включающей пароперегреватели промперегрева, которые размещены в парогенераторе, и их внешних связей с ПТ, так как уже при однократном промперегреве стоимость только собственно ПТ, в том числе из-за выполнения её двухкорпусной, повышается на 10-12%;the complexity of the technology, due to the expensive steam reheat system, including reheat superheaters, which are located in the steam generator, and their external connections with the steam generator, since even with a single reheat, the cost of the steam station itself, including due to its double-case design, increases by 10-12%;

низкая термическая эффективность ПТ, так при применении одной-двух ступеней промперегрева пара работа ПТ сопровождается значительными потерями тепла и энергии давления пара, на 1-1,5% в каждой ступени, суммарно до 2-4%, из-за прохода пара через арматуру, пароперегреватели промперегрева и паропроводы, прямые и обратные;low thermal efficiency of PT, so when using one or two stages of steam reheating, the operation of PT is accompanied by significant losses of heat and steam pressure energy, by 1-1.5% in each stage, in total up to 2-4%, due to the passage of steam through the fittings , reheat superheaters and steam pipelines, direct and return;

малый диапазон регулирования, так как при низких нагрузках температура перегрева пара в парогенераторе снижается ниже допустимого уровня.small control range, since at low loads the superheated steam temperature in the steam generator drops below the permissible level.

Техническими задачами, на решение которых направлена полезная модель, является упрощение и удешевление технологии промперегрева пара, повышение термического КПД и расширение диапазона регулирования нагрузки ПТ.The technical problems that the utility model is aimed at solving are simplifying and reducing the cost of steam reheat technology, increasing thermal efficiency and expanding the range of DC load regulation.

Технический результат заключается в разработке компактных устройств промперегрева пара, которые располагаются непосредственно в ПТ.The technical result consists in the development of compact devices for reheating steam, which are located directly in the PT.

Для достижения заявленного технического результата в заявляемой ПТ, содержащей ротор с дисками на которых равномерно распределены рабочие лопатки и входящие в промежутки между рабочими лопатками и дисками диафрагмы с закрепленными в них равномерно распределенными неподвижными сопловыми лопатками, которые образуют сопловые каналы, предлагается, по крайней мере, в одной из диафрагм по меньшей мере часть сопловых лопаток, названных активными лопатками, выполнить полыми и в этих полостях разместить микрокамеры сгорания, подключенные к системам подачи искры, топлива и окислителя, причём на передней части активных лопаток устанавливаются сквозные каналы, которые входят в полость по касательной к её стенкам, а с другой стороны полость соединяется с газоотводящим соплом, установленным в задней части активной лопатки.To achieve the stated technical result in the claimed PT, containing a rotor with disks on which working blades are evenly distributed and diaphragms included in the spaces between the working blades and disks with uniformly distributed fixed nozzle blades fixed in them, which form nozzle channels, it is proposed to at least in one of the diaphragms, at least part of the nozzle blades, called active blades, are made hollow and micro-combustion chambers are placed in these cavities, connected to spark, fuel and oxidizer supply systems, and through channels are installed on the front of the active blades, which enter the cavity along tangent to its walls, and on the other side the cavity is connected to a gas exhaust nozzle installed at the rear of the active blade.

Таким образом, предложены компактные охлаждаемые устройства промперегрева пара, которые могут располагаться непосредственно в ПТ. При этом совершающий в ПТ работу пар (рабочее тело), проходя ступени с активными лопатками, смешивается и воспринимает тепловую энергию продуктов сгорания, перегревается, а расход и работоспособность рабочего тела возрастают. При многоступенчатом промперегреве термодинамический процесс с подводом тепла в ступенях с активными лопатками приближается к изотермическому процессу, рассматриваемому в теоретическом цикле Карно, обеспечивая заявляемое повышение термического КПД цикла.Thus, compact cooled steam reheat devices have been proposed, which can be located directly in the PT. At the same time, the steam (working fluid) performing work in the PT, passing through stages with active blades, mixes and absorbs the thermal energy of the combustion products, overheats, and the flow rate and efficiency of the working fluid increases. With multi-stage reheating, the thermodynamic process with heat supply in stages with active blades approaches the isothermal process considered in the theoretical Carnot cycle, providing the claimed increase in the thermal efficiency of the cycle.

В итоге совокупность заявляемых признаков, в сравнении с прототипом, обеспечивает упрощение и удешевление технологии промперегрева, повышение термического КПД и расширение рабочего диапазона нагрузок ПТ:As a result, the set of claimed features, in comparison with the prototype, simplifies and reduces the cost of reheating technology, increases thermal efficiency and expands the operating range of DC loads:

технология промперегрева существенно удешевляется и упрощается, так как не требуются ни пароперегреватели промперегрева, размещенные в парогенераторе, ни их внешние связи с ПТ и собственно многокорпусная ПТ с существенно повышенной на 10-12% стоимостью;the reheating technology is significantly cheaper and simplified, since neither the reheat superheaters located in the steam generator nor their external connections with the steam generator and the multi-case steam heater itself with a significantly increased cost of 10-12% are required;

температура, энергия и расход пара и соответственно эффективность ПТ повышаются за счет подвода потоку пара теплоты от сжигания топлива в микрокамерах сгорания непосредственно в ПТ, причём повышение эффективности (термического КПД ПТ) обеспечивается ещё и тем, что активные лопатки с микрокамерами сгорания могут быть размещены в сопловых лопатках на многих диафрагмах, и этим обеспечивается двух-, трёх- и более кратное применение ступеней промперегрева пара, более того, в предлагаемой паровой турбине эффективность не снижается, как в прототипе, со значительной потерей энергии пара из-за охлаждения и потерь давления при проходе пара через ступени промперегрева и внешние паропроводы;temperature, energy and steam consumption and, accordingly, the efficiency of the steam generator are increased due to the supply of heat to the steam flow from the combustion of fuel in microcombustion chambers directly in the steam chamber, and the increase in efficiency (thermal efficiency of the steam generator) is also ensured by the fact that active blades with microcombustion chambers can be placed in nozzle blades on many diaphragms, and this ensures two-, three- and more-fold use of steam reheating stages; moreover, in the proposed steam turbine, the efficiency does not decrease, as in the prototype, with a significant loss of steam energy due to cooling and pressure losses during passage of steam through reheat stages and external steam lines;

при подаче недогретого пара, например, при низкой нагрузке парогенератора, пар может быть перегрет до требуемого уровня температуры непосредственно в ПТ, и это расширяет рабочий диапазон ПТ.when subcooled steam is supplied, for example, at low steam generator load, the steam can be superheated to the required temperature level directly in the PT, and this expands the operating range of the PT.

Надежная работа активных лопаток и микрокамер сгорания, подвергающихся интенсивному тепловому воздействию со стороны раскалённых продуктов сгорания, при этом обеспечивается как внешним охлаждением активных лопаток, обтекающим их паром, так и внутренним потоком пара, который поступает внутрь по сквозным каналам, по касательной к её стенкам. Причём внутренний поток пара даёт не только конвективное охлаждение, он смешивается с раскалёнными продуктами горения с эндотермическим формированием из пара активных радикалов, водорода, ОН и кислорода, обеспечивающих быстрое и полное завершение реакций горения.Reliable operation of active blades and microcombustion chambers, exposed to intense thermal effects from hot combustion products, is ensured both by external cooling of the active blades, steam flowing around them, and by the internal flow of steam, which enters inside through through channels, tangential to its walls. Moreover, the internal flow of steam provides not only convective cooling, it mixes with hot combustion products with the endothermic formation of active radicals, hydrogen, OH and oxygen from the steam, ensuring the rapid and complete completion of combustion reactions.

Дополнительные технические решения пп. 2-7 касаются уточнения собственно реализации конструкции активных лопаток и микрокамер сгорания, а пп. 8 - 10 уточняют выбор топлива и окислителя.Additional technical solutions pp. 2-7 concern clarification of the actual implementation of the design of active blades and microcombustion chambers, and paragraphs. 8 - 10 clarify the choice of fuel and oxidizer.

Заявляемое в п. 2 выполнение в стенках активных лопаток каналов, выходящих в полость по касательной к её стенкам в направлении газоотводящего сопла и подключенных с другой стороны к системе подачи конденсата, обеспечивает охлаждение лопаток испаряющимся конденсатом с последующим эндотермическим перегревом пара в каналах и в пристенном слое.Declared in paragraph 2, the execution of channels in the walls of the active blades, extending into the cavity tangentially to its walls in the direction of the gas exhaust nozzle and connected on the other side to the condensate supply system, ensures cooling of the blades by evaporating condensate with subsequent endothermic overheating of the steam in the channels and in the near-wall layer .

Выделение в объёме полости микрокамеры сгорания полуобечайкой, п. 3, изготовленной из листа жаростойкой материала, например, из жаростойкой стали, установленной с зазором в передней части, экранирует её стенки от теплового излучения из зоны горения и в ещё большей степени защищает лопатку от внутреннего перегрева. Это позволяет использовать для изготовления лопаток более дешевые, традиционные металлы и технологии.Isolation in the volume of the microcombustion chamber cavity by a semi-shell, item 3, made of a sheet of heat-resistant material, for example, from heat-resistant steel, installed with a gap in the front part, shields its walls from thermal radiation from the combustion zone and further protects the blade from internal overheating . This allows the use of cheaper, traditional metals and technologies for the manufacture of blades.

Покрытие стенок микрокамеры сгорания и полуобечайки изнутри и рабочих лопаток снаружи теплозащитным слоем, пп. 4 и 7, выполненным, например, напылением теплозащитного слоя из керамики с низким коэффициентом теплопроводности, позволяет понизить температуру металла и этим увеличить надёжность работы этих элементов.Coating the walls of the microcombustion chamber and half-shell from the inside and the working blades from the outside with a heat-protective layer, paragraphs. 4 and 7, performed, for example, by spraying a heat-protective layer of ceramic with a low thermal conductivity coefficient, allows one to lower the temperature of the metal and thereby increase the reliability of the operation of these elements.

Подключение к микрокамере сгорания систем подачи, инициирующей горение искры, топлива и окислителя общей подающей трубой, в которой на выходе расположены пламегаситель и завихритель потока, п. 5, обеспечивает простую, компактную, взрывобезопасную конструкцию микрокамеры сгорания с устойчивой вихревой стабилизацией горения факела в ней.Connecting the supply systems that initiate the combustion of the spark, fuel and oxidizer to the microcombustion chamber with a common supply pipe, in which the flame arrester and flow swirler are located at the outlet, item 5, provides a simple, compact, explosion-proof design of the microcombustion chamber with stable vortex stabilization of the torch combustion in it.

Установка активных лопаток в диафрагме входной ступени, п. 6, позволяет при подаче недогретого пара, например, при такой неисправности парогенератора, как зашлаковывание поверхности нагрева пароперегревателя, перегреть пар до требуемой температуры сразу при входе в турбину, что дополнительно расширяет рабочий диапазон ПТ.Installation of active blades in the diaphragm of the input stage, item 6, allows, when subcooled steam is supplied, for example, in the event of a malfunction of the steam generator such as slagging of the heating surface of the superheater, the steam can be overheated to the required temperature immediately upon entering the turbine, which further expands the operating range of the PT.

Стехиометрическая или близкая к ней смесь водорода и кислорода (гремучий газ), п. 8, является идеальным источником энергии, так как даёт наибольший удельный энергетический эффект и при сгорании производит воду в виде перегретого пара. Развиваемые при горении водорода температуры могут превышать 3000°С, поэтому к конструкциям микрокамер сгорания и активных лопаток предъявляются наиболее жесткие требования по их надёжности и охлаждению, пп. 2 и 3. Гремучий газ самовоспламеняется/погасает при температуре 510°С, поэтому недогоревший в микрокамерах сгорания водород может догорать в выходящих из активных лопаток горячих струях пара.A stoichiometric or close to it mixture of hydrogen and oxygen (detonating gas), item 8, is an ideal source of energy, since it gives the greatest specific energy effect and, upon combustion, produces water in the form of superheated steam. The temperatures developed during hydrogen combustion can exceed 3000°C, therefore the most stringent requirements for their reliability and cooling are imposed on the designs of microcombustion chambers and active blades, paragraphs. 2 and 3. Explosive gas self-ignites/extinguishes at a temperature of 510°C, so hydrogen that has not burned out in the microcombustion chambers can burn out in hot steam jets emerging from the active blades.

В менее дорогом варианте, п. 9, сжигания водорода в потоке воздуха, появляется не участвующий в горении балластирующий газ азот, поэтому температура горения снижается до 2050°С. Некоторой проблемой здесь является образование при горении NOx.In the less expensive option, point 9, burning hydrogen in an air stream, nitrogen ballasting gas, which is not involved in combustion, appears, so the combustion temperature is reduced to 2050°C. Some of the problem here is the formation of NOx during combustion.

Стехиометрическая смесь горючих газов, типично углеводородов и воздуха, п. 10, также является идеальным, причём наиболее дешевым источником энергии с температурой горения около 2000-2050°С, но её горение сопровождается некоторой эмиссией NOx и СО₂.A stoichiometric mixture of flammable gases, typically hydrocarbons and air, item 10, is also an ideal, and the cheapest source of energy with a combustion temperature of about 2000-2050 ° C, but its combustion is accompanied by some emissions of NOx and CO ₂ .

Полезная модель поясняется рисунками, которые касаются конструкции активных лопаток с микрокамерами сгорания, устанавливаемых взамен части сопловых лопаток в типовой конструкции ПТ. На фиг.1 в 3D-модели на развернутом виде с разрезом Б-Б показана сопловая решетка с активной лопаткой. На фиг. 2 показана активная лопатка в разрезе А-А.The utility model is illustrated by drawings that relate to the design of active blades with micro-combustion chambers, installed instead of part of the nozzle blades in a typical PT design. In Fig. 1, in a 3D model, in an expanded view with a section B-B, a nozzle array with an active blade is shown. In fig. Figure 2 shows the active blade in section A-A.

В сопловой решетке 1 ПТ равномерно по окружности установлены, фиг.1, обычные сопловые лопатки 2 и служащие для перегрева пара за счёт сжигания топлива активные лопатки 3. Они совместно формируют сопловые каналы, которые направляют поток пара в ПТ, как показано стрелками 4. Сопловая решетка 1 неподвижно закреплена в диске диафрагмы 5, которая в свою очередь крепится в корпусе 6 ПТ. В промежутках между дисками диафрагм размещаются по типовой схеме, поэтому не показаны здесь, закрепленные на роторе вращающиеся диски с рабочими лопатками. При этом сопловая решетка может быть выполнена полностью из активных лопаток 3 или с различной их долей, и совместно с решеткой с рабочими лопатками они образуют в ПТ ступень расширения пара с промперегревом. Установка нескольких таких ступеней даёт термодинамический процесс с многоступенчатым промперегревом, и термический КПД ПТ повышается. Кроме того, применение большого числа микрокамер сгорания снижает мощность, и это позволяет располагать их в теле активных лопаток 3.In the nozzle grid 1 of the PT, uniformly around the circumference are installed, Fig. 1, conventional nozzle blades 2 and active blades 3, which serve to superheat the steam due to fuel combustion. They together form nozzle channels that direct the flow of steam into the PT, as shown by arrows 4. Nozzle the grille 1 is fixedly fixed in the diaphragm disk 5, which in turn is mounted in the PT housing 6. In the spaces between the diaphragm disks, rotating disks with rotating blades mounted on the rotor are placed according to a standard design; therefore, they are not shown here. In this case, the nozzle grid can be made entirely of active blades 3 or with different proportions thereof, and together with the grid with working blades they form a steam expansion stage with reheating in the PT. The installation of several such stages results in a thermodynamic process with multi-stage reheating, and the thermal efficiency of the PT increases. In addition, the use of a large number of microcombustion chambers reduces power, and this allows them to be located in the body of active blades 3.

Конструктивно в активной лопатке 3 имеется полость 7, ограниченная стенками 8 с внутренней поверхностью 9, и в стенке 8, её передней части, выполнены сквозные каналы 10, которые входят в полость 7 по касательной к стенкам 8, по внутренней поверхности 9, например, за счёт делителя 11. С другой стороны, в задней части активной лопатки 3, полость 7 соединяется с газоотводящим соплом 12. В полость 7 через корпус 8 ПТ также введена подающая труба 13, подключенная к системам подачи 14 искры, топлива и окислителя, и соответственно полость 7 является микрокамерой сгорания 15.Structurally, in the active blade 3 there is a cavity 7, limited by walls 8 with an inner surface 9, and in the wall 8, its front part, through channels 10 are made, which enter the cavity 7 tangentially to the walls 8, along the inner surface 9, for example, behind divider count 11. On the other hand, in the rear part of the active blade 3, the cavity 7 is connected to the exhaust nozzle 12. A supply pipe 13 is also inserted into the cavity 7 through the PT housing 8, connected to the spark, fuel and oxidizer supply systems 14, and, accordingly, the cavity 7 is a micro combustion chamber 15.

Кроме того, микрокамера 15 сгорания может быть выделена в передней части полости 7, как показано на фиг. 1 и 2, изготовленной из листа жаростойкого материала полуобечайкой 16, установленной с зазором. На выходе подающей трубы 13 расположены пламегаситель 17 и завихритель 18 потока, формирующий стабильный вихревой факел 19.In addition, a micro combustion chamber 15 may be allocated at the front of the cavity 7, as shown in FIG. 1 and 2, made of a sheet of heat-resistant material with a half-shell 16 installed with a gap. At the outlet of the supply pipe 13 there is a flame arrester 17 and a flow swirler 18, which forms a stable vortex torch 19.

Для защиты от высокотемпературного воздействия микрокамер 15 сгорания и полуобечаек 16 изнутри и рабочих лопаток снаружи, особенно в ступенях с активными лопатками, могут использоваться теплозащитные слои, выполненные, например, из керамики, или применяться подача через активные лопатки конденсата (обессоленная вода), здесь не показаны.To protect against high-temperature effects of combustion microchambers 15 and half-shells 16 from the inside and working blades from the outside, especially in stages with active blades, heat-protective layers made, for example, of ceramics can be used, or condensate (desalted water) can be supplied through the active blades, not here shown.

При работе ПТ активные лопатки 3 могут работать в активном и пассивном режиме, то есть без подачи топлива, например, это режимы пуска, выхода на стабильную нагрузку и сброса нагрузки. Диски диафрагм 5 плотно закреплены в корпусе 6 ПТ, поэтому поток пара 4 проходит через сопловые решетки 1 по каналам, образованным обычными сопловыми и активными лопатками 2 и 3. Далее пар поступает на рабочие лопатки, совершает работу, вращая электрогенератор, и параметры пара (давление, температура и энтальпия) и его работоспособность снижаются. Отработанный пар поступает в конденсатор, в котором неиспользованная часть тепла сбрасывает из цикла.When the PT is operating, the active blades 3 can operate in active and passive modes, that is, without fuel supply, for example, these are the start-up modes, reaching a stable load and load shedding. The diaphragm disks 5 are tightly fixed in the PT housing 6, so the steam flow 4 passes through the nozzle grids 1 through the channels formed by conventional nozzle and active blades 2 and 3. Next, the steam enters the working blades, does work by rotating the electric generator, and steam parameters (pressure , temperature and enthalpy) and its performance decreases. The exhaust steam enters the condenser, where the unused portion of the heat is removed from the cycle.

Активные лопатки 3 включаются в работу после прогрева и выхода ПТ на стабильный режим работы путём подачи в микрокамеру 15 сгорания по подающей трубе 13 из системы подачи 14 окислителя, топлива и искры, инициирующей их воспламенение. При этом пламегаситель 17 защищает от обратного проскока пламени в подающую трубу 13, а завихритель 18 потока не только равномерно перемешивает потоки окислителя и топлива, но и формирует вихревой факел 19, который обеспечивает стабилизацию горения в малом объёме микрокамеры 15 сгорания: в полости 7, ограниченной внутренней поверхностью 9 стенки 8, или в объёме, выделенном полуобечайкой 16.Active blades 3 are put into operation after warming up and the PT reaches a stable operating mode by supplying oxidizer, fuel and a spark into the microcombustion chamber 15 through the supply pipe 13 from the supply system 14, initiating their ignition. In this case, the flame arrester 17 protects against the reverse penetration of the flame into the supply pipe 13, and the flow swirler 18 not only evenly mixes the oxidizer and fuel flows, but also forms a vortex torch 19, which ensures combustion stabilization in the small volume of the microcombustion chamber 15: in the cavity 7, limited the inner surface 9 of the wall 8, or in the volume allocated by the half-shell 16.

Так как при горении газов развивается очень высокие температуры, свыше двух-трёх тысяч градусов Цельсия, то в активных лопатках предусмотрено охлаждение её стенки 8 паром за счёт внешнего и внутреннего обтекания. Вовнутрь полости 7 пар поступает через сквозные каналы 10, делителями 11 струи пара направляются в обе стороны по внутренней поверхности 9 полости 7, охлаждают стенку 8 и полуобечайку 16, смешиваются с продуктами сгорания, по газоотводящему соплу 12 с допустимой температурой поступают на рабочие лопатки 2 совместно с основным потоком пара и передают ему тепловую энергию сгорания топлива. Перемешивание пара и раскалённых продуктов горения сопровождается дополнительным эндотермическим формированием из пара активных радикалов, водорода, ОН и кислорода, обеспечивающих быстрое и полное завершение реакций горения. Так как температура самовоспламенения водорода 510°С, у природного газа 537°С и у окиси углерода 630-810°С, то догорание разных видов углеводородных топлив может распространяться по горячим струям за пределы микрокамер 15 сгорания и активных лопаток 3, обеспечивая завершение процессов.Since very high temperatures develop during the combustion of gases, over two to three thousand degrees Celsius, the active blades provide cooling of its wall 8 with steam due to external and internal flow. Inside the cavity 7, steam enters through through channels 10, by dividers 11, steam jets are directed in both directions along the inner surface 9 of cavity 7, cool the wall 8 and half-shell 16, mix with combustion products, and through the exhaust nozzle 12 with an acceptable temperature enter the working blades 2 together with the main steam flow and transfer to it the thermal energy of fuel combustion. The mixing of steam and hot combustion products is accompanied by additional endothermic formation of active radicals, hydrogen, OH and oxygen from the steam, ensuring the rapid and complete completion of combustion reactions. Since the self-ignition temperature of hydrogen is 510°C, that of natural gas is 537°C and that of carbon monoxide is 630-810°C, the after-burning of various types of hydrocarbon fuels can spread through hot jets beyond the microcombustion chambers 15 and active blades 3, ensuring the completion of the processes.

Таким образом, предложена конструкция ПТ с охлаждаемыми активными лопатками, включающими микрокамеры сгорания, которая позволяет упростить и удешевить технологию промперегрева пара с повышением термического КПД и расширением диапазона регулирования нагрузки ПТ.Thus, a design of a steam generator with cooled active blades, including microcombustion chambers, has been proposed, which makes it possible to simplify and reduce the cost of the steam reheat technology with an increase in thermal efficiency and an expansion of the load control range of the steam generator.

Из уровня техники не выявлены технические решения с предложенной совокупностью признаков, обеспечивающие заявляемые преимущества.No technical solutions with the proposed set of features that provide the claimed advantages have been identified from the state of the art.

Claims

1. A steam turbine containing a rotor with disks on which working blades are evenly distributed and diaphragms included in the spaces between the working blades and disks with uniformly distributed stationary nozzle blades fixed in them, which form nozzle channels, characterized in that at least in one of the diaphragms, at least part of the nozzle blades, the active blades, are made hollow and micro-combustion chambers are located in these cavities, connected to spark, fuel and oxidizer supply systems, and through channels are installed on the front part of the active blades, which enter the cavity tangentially to its walls, and on the other side the cavity is connected to a gas exhaust nozzle installed in the rear part of the active blade.

2. The steam turbine according to claim 1, characterized in that the walls of the active blades have channels that extend into the cavity tangentially to its walls in the direction of the gas exhaust nozzle and are connected on the other side to the condensate supply system.

3. The steam turbine according to claim 1, characterized in that the microcombustion chamber is separated by a half-shell made of a sheet of heat-resistant material, installed with a gap in the front part of the cavity.

4. Steam turbine according to claims. 1-3, characterized in that the microcombustion chambers and half-shells have a heat-protective layer on the inside.

5. Steam turbine according to claims. 1-4, characterized in that the supply systems for the combustion-initiating spark, fuel and oxidizer are connected to the microcombustion chambers by a supply pipe in which a flame arrester and a flow swirler are located at the outlet.

6. Steam turbine according to claims. 1-4, characterized in that the active blades are installed in the diaphragm of the input stage.

7. Steam turbine according to claims. 1-4, characterized in that the working blades mounted on disks behind diaphragms with active blades have a heat-protective layer.

8. Steam turbine according to claims. 1-5, characterized in that hydrogen is used as a fuel, and oxygen is used as an oxidizer.

9. Steam turbine according to claims. 1-5, characterized in that hydrogen is used as a fuel, and air is used as an oxidizer.

10. Steam turbine according to claims. 1-5, characterized in that combustible gas is used as a fuel, and air is used as an oxidizer.