ЭНЕРГОУСТАНОВКА, ВКЛЮЧАЮЩАЯ КОНТУР РЕЦИРКУЛЯЦИИ

1. Энергоустановка, включающая контур рециркуляции, по которому циркулирует рабочая среда, где контур рециркуляции содержит компоненты, выполненные для приема потока рабочей среды, вытекающего из ближайшего, расположенного по ходу потока ниже компонента, и обеспечения подачи рабочей среды в ближайший расположенный по ходу потока ниже компонент; при этом контур рециркуляции включает: рециркуляционный компрессор; верхнюю по потоку камеру сгорания, расположенную по ходу потока ниже рециркуляционного компрессора; турбину высокого давления, расположенную по ходу потока ниже верхней по потоку камеры сгорания; нижнюю по потоку камеру сгорания, расположенную по ходу потока ниже турбины высокого давления; турбину низкого давления, расположенную по ходу потока ниже нижней по потоку камеры сгорания; и рециркуляционный трубопровод, выполненный для направления потока рабочей среды, вытекающего из турбины низкого давления, в рециркуляционный компрессор; при этом энергоустановка содержит:
компрессор для окислителя, выполненный для обеспечения сжатого окислителя в одну из верхней и нижней по потоку камер сгорания; и
средство отбора части рабочей среды из точки отбора, расположенной в заданном положении на контуре рециркуляции.
2. Энергоустановка по п.1, в которой:
поток рабочей среды, вытекающий из турбины низкого давления, включает отходящие газы, которые по рециркуляционному трубопроводу направляют в рециркуляционный компрессор;
рециркуляционный компрессор выполнен для сжатия отходящих газов, так что поток рабочей среды, вытекающий из рециркуляционного компрессора, включает сжатые отходящие газы; и
средство отбора части рабочей среды из точки отбора включает средства регулирования количества отобранной рабочей среды, которую отбирают в точке отбора.
3. Энергоустановка по п.2, в которой рециркуляционный трубопровод выполнен для отбора части отходящих газов из турбины низкого давления и направления части отходящих газов по этому трубопроводу так, что подают отходящие газы на вход рециркуляционного компрессора;
рециркуляционный трубопровод дополнительно включает генератор пара, используемый для рекуперации тепла, при этом генератор пара включает бойлер; и
генератор пара, используемый для рекуперации тепла, выполнен так, что отходящие газы из турбины низкого давления являются источником тепла для бойлера.
4. Энергоустановка по п.2, в которой на рециркуляционном трубопроводе расположен, по меньшей мере, один из следующих компонентов, выбранный из холодильника и нагнетательного вентилятора;
холодильник включает средства регулируемого удаления тепла из отходящих газов, протекающих по рециркуляционному трубопроводу, так что достигают на входе рециркуляционного компрессора более желательной температуры; и
нагнетательный вентилятор включает средства регулируемой циркуляции отходящих газов, протекающих по рециркуляционному трубопроводу, так что достигают на входе в рециркуляционный компрессор более желательного давления.
5. Энергоустановка по п.2, дополнительно включающая устройства подачи топлива в верхнюю по потоку камеру сгорания и в нижнюю по потоку камеру сгорания; где
устройство подачи топлива в верхнюю по потоку камеру сгорания включает средства регулируемого изменения количества топлива, подаваемого в верхнюю по потоку камеру сгорания; и
устройство подачи топлива в нижнюю по потоку камеру сгорания включает средства регулируемого изменения количества топлива, подаваемого в нижнюю по потоку камеру сгорания.
6. Энергоустановка по п.5, дополнительно включающая трубопровод для окислителя, выполненный для направления сжатого окислителя из компрессора для окислителя в одну из верхней и нижней по потоку камер сгорания; где
трубопровод для окислителя содержит средства регулируемого изменения количества сжатого окислителя, подаваемого в одну из верхней и нижней по потоку камер сгорания.
7. Энергоустановка по п.6, в которой трубопровод для окислителя дополнительно включает средства подачи сжатого окислителя в одну из верхней и нижней по потоку камер сгорания при предпочтительном для впрыска уровне давления.
8. Энергоустановка по п.7, в которой средства подачи сжатого окислителя в одну из верхней и нижней по потоку камер сгорания при предпочтительном для впрыска уровне давления включают выбранное место отбора в компрессоре для окислителя, из которого отбирают сжатый окислитель при желаемом давлении.
9. Энергоустановка по п.7, дополнительно включающая подпорный компрессор, расположенный на трубопроводе для окислителя, и клапан для окислителя, который включает средства регулируемого изменения количества сжатого окислителя, подаваемого в одну из верхней и нижней по потоку камер сгорания;
где подпорный компрессор выполнен для повышения давления сжатого окислителя, протекающего по трубопроводу для окислителя, так что сжатый окислитель, подаваемый в одну из верхней и нижней по потоку камер сгорания, соответствовал предпочтительному для впрыска уровню давления.
10. Энергоустановка по п.9, дополнительно включающая выпуск в атмосферу, расположенный на трубопроводе для окислителя между компрессором для окислителя и подпорным компрессором; причем выпуск в атмосферу выполнен для регулируемого изменения количества сжатого окислителя, выпускаемого в атмосферу.
11. Энергоустановка по п.6, дополнительно включающая средства регулирования энергоустановки, так что одна из верхней и нижней по потоку камер сгорания работает при предпочтительном стехиометрическом отношении;
где заданное положение точки отбора включает некоторый диапазон положений на контуре, и этот диапазон положений определен между той из верхней и нижней по потоку камер сгорания, которая действует при предпочтительном стехиометрическом отношении, и другой из верхней и нижней по потоку камер сгорания, при перемещении в направлении вниз по ходу потока.
12. Энергоустановка по п.11, в которой:
если компрессор для окислителя выполнен для обеспечения сжатого окислителя в верхнюю по потоку камеру сгорания, то энергоустановка включает средства регулирования работы нижней по потоку камеры сгорания при предпочтительном стехиометрическом отношении; и
если компрессор для окислителя выполнен для обеспечения сжатого окислителя в нижнюю по потоку камеру сгорания, то энергоустановка включает средства регулирования работы верхней по потоку камеры сгорания при предпочтительном стехиометрическом отношении.
13. Энергоустановка по п.11, в которой средства регулирования энергоустановки, так что одна из верхней и нижней по потоку камер сгорания работает при предпочтительном стехиометрическом отношении, включают компьютеризованный блок управления, который выполнен для регулирования работы следующих компонентов: средств регулируемого изменения количества сжатого окислителя, подаваемого в одну из верхней и нижней по потоку камер сгорания; средств регулируемого изменения количества топлива, подаваемого в верхнюю по потоку камеру сгорания; и средств регулируемого изменения количества топлива, подаваемого в нижнюю по потоку камеру сгорания; и
где предпочтительное стехиометрическое отношение представляет собой стехиометрическое отношение около 1.
14. Энергоустановка по п.13, в которой предпочтительное стехиометрическое отношение включает стехиометрическое отношение от 0,75 до 1,25.
15. Энергоустановка по п.13, в которой предпочтительное стехиометрическое отношение включает стехиометрическое отношение от 0,9 до 1,1.
16. Энергоустановка по п.13, в которой предпочтительное стехиометрическое отношение включает стехиометрическое отношение от 1,0 до 1,1.
17. Энергоустановка по п.11, в которой компрессор для окислителя выполнен для обеспечения сжатого окислителя в верхнюю по потоку камеру сгорания, но не в нижнюю по потоку камеру сгорания; и
где средства регулирования энергоустановки, так что одна из верхней и нижней по потоку камер сгорания работает при предпочтительном стехиометрическом отношении, включают средства регулирования энергоустановки, так что нижняя по потоку камера сгорания работает при предпочтительном стехиометрическом отношении.
18. Энергоустановка по п.17, в которой заданное положение точки отбора включает некоторый диапазон положений на контуре рециркуляции; при этом диапазон положений определен между нижней по потоку камерой сгорания и верхней по потоку камерой сгорания, при перемещении в направлении вниз по ходу потока.
19. Энергоустановка по п.18, в которой:
верхняя камера сгорания выполнена для объединения сжатого окислителя из компрессора для окислителя со сжатыми отходящими газами из рециркуляционного компрессора и сжигания в ней топлива, поступающего из источника топлива для верхней по потоку камеры сгорания; и
нижняя по потоку камера сгорания выполнена для работы без подачи сжатого окислителя, поступающего непосредственно из компрессора; при этом нижняя по потоку камера сгорания выполнена для сжигания топлива, поступающего из источника топлива для верхней по потоку камеры сгорания, с избытком окислителя, находящегося в отходящих газах из турбины высокого давления.
20. Энергоустановка по п.18, дополнительно содержащая средства определения состава рабочей среды, с целью определения, работает ли нижняя по потоку камера сгорания при предпочтительном стехиометрическом отношении;
где средства определения состава рабочей среды расположены на контуре рециркуляции относительно заданного положения точки отбора.
21. Энергоустановка по п.20, в которой средства определения состава рабочей среды включают по меньшей мере один датчик, выбранный из датчика для определения избытка окислителя и датчика для определения неизрасходованного топлива; и
где положение средств определения состава рабочей среды на контуре рециркуляции включает некоторый диапазон положений, причем этот диапазон положений определен между точкой отбора и нижней по потоку камерой сгорания, при перемещении в направлении вверх по ходу потока.
22. Энергоустановка по п.11, в которой компрессор для окислителя выполнен для подачи сжатого окислителя в нижнюю по потоку камеру сгорания, но не в верхнюю по потоку камеру сгорания; и
где средства регулирования энергоустановки, так что одна из верхней по потоку камер сгорания и нижней по потоку камера сгорания работает при предпочтительном стехиометрическом отношении, включают средства регулирования энергоустановки, так что верхняя по потоку камера сгорания работает при предпочтительном стехиометрическом отношении.
23. Энергоустановка по п.22, в которой заданное положение точки отбора включает некоторый диапазон положений на контуре рециркуляции, и этот диапазон положений определен между верхней по потоку камерой сгорания и нижней по потоку камерой сгорания, при перемещении в направлении вниз по ходу потока.
24. Энергоустановка по п.23, в которой:
нижняя по потоку камера сгорания выполнена для объединения сжатого окислителя из компрессора для окислителя с отходящими газами из турбины высокого давления и сжигания в ней топлива из источника топлива для нижней по потоку камеры сгорания; и
верхняя по потоку камера сгорания выполнена для работы без подачи сжатого окислителя, подаваемого непосредственно от любого компрессора; причем верхняя по потоку камера сгорания выполнена для сжигания топлива из источника топлива для верхней по потоку камеры сгорания с избытком окислителя, который содержится в потоке сжатых отходящих газов из рециркуляционного компрессора.
25. Энергоустановка по п.23, дополнительно содержащая средства определения состава рабочей среды с целью определения, работает ли верхняя камера сгорания при предпочтительном стехиометрическом отношении;
где средства определения состава рабочей среды расположены на контуре рециркуляции относительно заданного положения точки отбора.
26. Энергоустановка по п.25, в которой средства определения состава рабочей среды включают, по меньшей мере, один датчик, выбранный из датчика для определения избытка окислителя и датчика для определения неизрасходованного топлива; и
где положение средств определения состава рабочей среды на контуре рециркуляции включает некоторый диапазон положений, и этот диапазон положений определен между точкой отбора и верхней по потоку камерой сгорания, при перемещении в направлении вверх по ходу потока.
27. Энергоустановка по п.13, дополнительно включающая датчик кислорода, выполненный для определения состава рабочей среды в контуре рециркуляции; причем датчик кислорода расположен между точкой отбора и первой из верхней по потоку камеры сгорания и нижней по потоку камеры сгорания, которая встречается при перемещении в направлении вверх по ходу потока на контуре рециркуляции;
дополнительно включающая средства определения превышает ли содержание кислорода заданный порог.
28. Энергоустановка по п.20, в которой заданное расположение точки отбора включает положение непосредственно выше по ходу потока верхней по потоку камеры сгорания; и
средства определения состава рабочей среды включают датчик кислорода, который расположен непосредственно выше по ходу потока точки отбора.
29. Энергоустановка по п.2, дополнительно включающая:
нагрузку; и
общий вал, который соединяет нагрузку, компрессор для окислителя, рециркуляционный компрессор, турбину высокого давления и турбину низкого давления, так что турбина высокого давления и турбина низкого давления приводят в действие нагрузку, компрессор для окислителя и рециркуляционный компрессор.
30. Энергоустановка по п.29, в которой:
нагрузка включает генератор;
на общем валу рециркуляционный компрессор расположен между турбиной высокого давления и компрессором для окислителя; и
турбина высокого давления располагается на общем валу между турбиной низкого давления и рециркуляционным компрессором.
31. Энергоустановка по п.2, дополнительно включающая:
генератор; и
концентрические валы, включающие первый вал и второй вал;
где первый вал соединен с турбиной высокого давления и приводит в действие, по меньшей мере, один компонент, выбранный из генератора, компрессора для окислителя и рециркуляционного компрессора; и второй вал соединен с турбиной низкого давления и приводит в действие, по меньшей мере, один компонент, выбранный из генератора, компрессора для окислителя или рециркуляционного компрессора.
32. Энергоустановка по п.2, в которой средства отбора части рабочей среды включают клапан отбора, который выполнен для регулируемого изменения части отобранной рабочей среды.
33. Энергоустановка по п.2, в которой рециркуляционный трубопровод включает средства регулируемого выпуска части рабочей среды в атмосферу.