Газова турбіна зовнішнього згоряння, що використовує ротаційний регенеративний теплообмінник

Реферат: Газова турбіна (10) для перетворення теплової енергії, наприклад, з вугілля, біомаси або подібного у механічну роботу, яка містить компресорний агрегат (11), турбінний агрегат (13), камеру згоряння (15) і теплообмінник (14) з комплектуючою системою трубок. Газова турбіна (10) виконана таким чином, що повітряний потік подається між компресорним агрегатом (11) і турбінним агрегатом (13) за допомогою гарячого паливного газу з камери згоряння (15) і переноситься до камери стиску (12), розташованої між компресорним агрегатом (11) і турбінним агрегатом (13). UA 103346 C2 (12) UA 103346 C2 UA 103346 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь технічного застосування Даний винахід належить до процесу та установки для використання твердого або сипкого палива в якості джерела енергії для газових турбін таким чином, аби вироблення роботи не вимагало попереднього вироблення пари шляхом, наприклад, спалювання відходів, вугілля або паливних гранул, тощо. Передумови створення винаходу В останні роки пропонується багато технічних рішень для перетворення теплової енергії в механічну роботу. Оскільки дотепер нафта була відносно дешевою, дослідницька діяльність та вдосконалення в основному зосереджувалися на розробці теплових машин, що в якості джерела енергії використовують нафту. Сьогодні склалася така ситуація, що ціна нафти є набагато вищою за ціну, наприклад, енергії біомаси. Було запропоновано декілька рішень щодо перетворення теплової енергії вугілля, біоенергії і тому подібного в механічну роботу. Запропоновані рішення пропонують використовувати парові турбіни. За винятком факту, що такі установки є великими та складними по відношенню до вироблюваної енергії, означені рішення добре показують себе на практиці. Якщо автомобіль зможе працювати на біоенергії, це буде відповідати ціні палива, що дорівнює 1,50 норвезьких крон за літр. Протягом 40-х років автомобілі зазвичай працювали на газогенераторах, функціонування яких базувалося на процесі піролізу. WO 02/055855 розкриває енергетичну установку, яка включає газову турбіну, де повітряний потік між компресорним агрегатом і турбінним агрегатом підігріває теплообмінник, розташований у топці. Відповідно до цього рішення, повітряний потік з компресорного агрегату до турбінного агрегату тримають окремо від паливного газу, що виробляється у камері згоряння; при цьому розріджене повітря з турбінного агрегату подається до камери згоряння. Теплообмінник, відповідно до цього рішення, є стаціонарним, причому теплообмінник виконують таким чином, аби під час простою складові частини теплообмінника потрібно було хоча б частково виймати, щоб видалити вуглисті відкладення та схожі відходи із зовнішніх поверхонь теплообмінника. FR 2916240 описує систему для вироблення енергії, що використовує компресорний агрегат та турбінний агрегат, де повітряний потік, який виходить з компресорного агрегату, проходить крізь ротаційний регенеративний теплообмінник перш ніж потрапити до турбінного агрегату. В ротаційному регенеративному теплообміннику означений повітряний потік отримує теплову енергію від зустрічного потоку гарячого паливного газу, який подається з топки, де спалюється біомаса. Стислий виклад сутності винаходу Задачею даного винаходу є надати таку газову турбіну, аби нижче працюючої турбіни за напрямом течії потоку можна було проводити спалення і при цьому додавати енергії стиснутому повітрю, перед тим як воно розрідиться в турбінному агрегаті. Другою задачею даного винаходу є покращити перетворення енергії, зменшивши необхідний час простою, призначений для ремонту, технічного обслуговування та очищення різних складових частин турбінної системи, в тому числі теплообмінника. Третьою задачею даного винаходу є вдосконалити експлуатаційні якості та продуктивність і подовжити термін експлуатаційної служби теплообмінника, що використовується в турбінній системі, а також зменшити можливий час простою, обумовлений необхідністю технічного обслуговування та ремонтними роботами. Четвертою задачею винаходу є уможливити вироблення механічної роботи, при якому можна уникнути негативного впливу вуглистого відкладення або забрудненого попелом паливного газу на турбінний агрегат. Наступною задачею винаходу є зробити можливим, щоб автомобіль міг їздити, наприклад, на біомасі у вигляді гранул або на вугіллі, а також надати завершену газову турбіну такого типу, аби по співвідношенню вага/продуктивність вона перевершувала звичайний бензиновий двигун. Подальшою задачею винаходує уможливити утилізацію твердого або сипкого палива як джерела енергії для газових турбін, виключивши при цьому проміжну стадію перетворення енергії в пару. Ще одною задачею даного винаходу є використати інші джерела енергії, окрім нафти, для стаціонарного та мобільного вироблення енергії, наприклад, аби надавати руху автомобілям, двигунам, тощо. Газова турбіна відповідно до винаходу містить компресорний агрегат і турбінний агрегат, які обертаються на спільній осі, камеру згоряння і ротаційний регенеративний теплообмінник, де в повітряному потоці нижче турбінного агрегату за напрямом течії потоку відбувається згоряння, причому повітряний потік між компресорним агрегатом і турбінним агрегатом набуває теплової 1 UA 103346 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 енергії від твердого матеріалу, який підігрівається паливним газом, що виробляється під час згоряння. Відповідно до винаходу краще, аби систему виконували таким чином, щоб газоподібні продукти згоряння не контактували з турбінним агрегатом, а теплота передавалася до потоку холоднішого газу у безперервному, безступінчастому процесі, підігріваючи, таким чином, потік холоднішого газу і потім повертаючи підігрівальне джерело до теплового джерела для нового підігрівання. Відповідно до винаходу теплова енергія може подаватися до повітряного потоку між компресорним агрегатом і турбінним агрегатом безперервно або періодично шляхом використання ротаційного регенеративного теплообмінника, який підігрівається за допомогою теплоти із камери згоряння, що подається до означеного повітряного потоку між компресорним агрегатом і турбінним агрегатом і виводиться з нього. Оскільки згоряння відбувається у повітряному потоці нижче турбінного агрегату за напрямом течії потоку, та оскільки теплота згоряння обмінюється з потоком стиснутого повітря між компресорним агрегатом і турбінним агрегатом, досягаються наступні переваги порівняно з методами відомого рівня техніки, де згоряння відбувається безпосередньо в камері згоряння між компресорним агрегатом і турбінним агрегатом: - Залишкове тепло в низхідному повітряному потоці турбінного агрегату становить частину процесу згоряння, і в паливному газі втрачається менша доля тепла. - Може використовуватися паливо, що утворює попіл та вуглисті відкладення. Частки вуглистих відкладень і попіл не контактують з ротором турбіни. Це дуже важливо, оскільки ротор турбіни досягає частоти обертання близької до швидкості звуку. Частка вуглистого відкладення, яка влучає в ротор турбіни на такій високій швидкості, призведе до серйозних ушкоджень означеної частини турбіни. До того ж слід враховувати, що вуглисті відкладення та частки попелу мають ерозійний та шкідливий вплив на ротор турбіни. - Згоряння відбувається під тиском, який більш-менш відповідає атмосферному. При згорянні під таким низьким тиском утворюються менші об'єми оксидів азоту, ніж при згорянні під високими тисками в камері згоряння між компресорним агрегатом і турбінним агрегатом. - Наступна перевага полягає в тому, що головний теплообмінник є самоочисним, і до того ж його можна виконати компактнішим та суттєво меншим за розміром порівняно з системами відомого рівня техніки. Це означає, що агрегат не потрібно чистити настільки часто, як у випадку із звичайними рішеннями. Регенеративний теплообмінник має дуже велику поверхню порівняно з об'ємом 2 3 теплообмінника (до 6000 м на м ) і, відповідно, надасть компактніше та продуктивніше рішення. Відповідно до даного винаходу поверхні теплообмінника можуть бути каталітичного типу; такі поверхні покривають, наприклад, шаром платини. Цих задач можна досягти, впровадивши обвідну лінію, розташовану між виходом з компресорного агрегату і вхідним отвором, щонайменше, одного регенеративного теплообмінника, яка обходить камеру згоряння, дозволяючи частині стиснутого повітря з компресора обійти камеру згоряння. Відповідно до одного варіанта втілення винаходу означене обхідне повітря призначене для того, аби охолоджувати зовнішню поверхню сторони паливного газу, щонайменше, одного теплообмінника. Краще, аби контрольний клапан був розташований вище камери згоряння за напрямом течії потоку, направляючи хоча б частину стиснутого повітря до камери згоряння. Далі, теплообмінник можна виконувати таким чином, щоб частина стиснутого повітря з компресора могла охолоджувати, щонайменше, зовнішню поверхню сторони паливного газу, щонайменше, одного регенеративного теплообмінника. Відповідно до іншого варіанта втілення винаходу можна використовувати два чи більше регенеративних теплообмінників, які отримують повітря з компресора і тепло з камери згоряння (15), причому краще, аби два чи більше таких теплообмінників було розташовано паралельно. Щонайменше, один означений теплообмінник може бути оснащений певною кількістю окремих каналів, розташованих паралельно головному напрямку руху повітря, і виконаний таким чином, аби частини каналів в будь-який момент були розташовані у повітряному потоці між компресорним агрегатом і турбінним агрегатом для підігрівання повітряного потоку, а всі інші частини каналів розташовувалися в потоці паливного газу, який іде з камери згоряння, і таким чином, підігрівалися. Поздовжні осі каналів скошені по відношенню до осі обертання, щонайменше, одного регенеративного теплообмінника. Відповідно до іншого варіанта втілення винаходу частина отворів для введення стиснутого повітря у, щонайменше, один ротаційний теплообмінник має дещо ротаційне зміщення по відношенню до вихідних отворів вище турбінного агрегату за напрямом течії потоку, так що 2 UA 103346 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 частина потоку стиснутого повітря спрямовується до повітряного потоку з камери згоряння; таким чином, унаслідок цього зворотного струму очищуються від часток канали, щонайменше, одного регенеративного теплообмінника. Відповідно до ще одного варіанта втілення винаходу робота, яку виробляє турбіна, постачається у вигляді електроенергії за допомогою генератора; та електроенергія виробляється компресорним агрегатом, ротор якого функціонує як генератор, що генерує електрику, а статорний елемент розташовано навколо компресорного агрегату, причому такий статорний елемент включає одне або декілька витків обмотки. В такому разі краще, аби ротор компресорного агрегату був постійно намагніченим. Ротор компресорного агрегату (11) намагнічується за допомогою зовнішнього магнітного поля. Додатковою перевагою відповідно до даного винаходу є те, що теплообмінник можна більшменш безперервно очищувати, так аби видаляти можливі вуглисті відкладення або відкладення попелу на теплообмінних поверхнях регенеративного теплообмінника, і при цьому не обов'язково зупиняти роботу установки. Стислий опис графічних матеріалів Тепер варіанти втілення винаходу будуть описані детальніше з посиланням на графічні матеріали, де: Фіг. 1 схематично і дуже спрощено ілюструє нарис принципу, який застосовується відповідно до даного винаходу; Фіг. 2 схематично і дуже спрощено ілюструє варіант втілення, в якому використовується ротаційний регенеративний теплообмінник; Фіг. 3 схематично і дуже спрощено ілюструє ротаційний регенеративний теплообмінник відповідно до даного винаходу; Фіг. 4 схематично і дуже спрощено ілюструє варіант втілення, який має зовнішнє згоряння; Фіг. 5 схематично ілюструє можливий варіант втілення ротаційного регенеративного теплообмінника відповідно до даного винаходу; Фіг. 6 схематично ілюструє вертикальний переріз теплообмінника, показаного на фіг. 5, уздовж лінії 6-6; Фіг. 7 ілюструє альтернативний варіант втілення винаходу, при якому компресорний агрегат виконують як постійний магніт, а навколо компресорного агрегату розміщують кільцеву систему; таким чином компресорний агрегат функціонує як генератор для вироблення електрики; Фіг. 8 та 9 ілюструють альтернативний варіант втілення даного винаходу, де частина стиснутого повітря з компресорного агрегату може обходити камеру згоряння; і Фіг. 10 та 11 ілюструють обвідне рішення, як показано на фіг. 8 та 9, яке включає два ротаційних регенеративних теплообмінника відповідно до даного винаходу. Докладний опис винаходу Фіг. 1 схематично і дуже спрощено ілюструє нарис принципу, який застосовується відповідно до даного винаходу. Газова турбіна 10 містить компресорний агрегат 11, який застосовується для стиснення повітря з тиску р1, що дорівнює 1 бару, до тиску р2, що дорівнює 2 барам, = причому температура внаслідок стиснення підвищується з Т 1 = 20 °C до температури Т2 200 °C. 3 У компресорному агрегаті швидкість повітря збільшується з v1 = 0,86 м /c, до швидкості v2 = 3 1 м /с. В камері стиску 12 між компресорним агрегатом 11 і турбінним агрегатом 13 турбіни 10, стиснутий газ ще більше нагрівається за допомогою регенеративного теплообмінника 14 до температури Т2 = 800 °C, тоді як тиск утримується на позначці р3 = 2 бара. Завдяки нагріванню 3 швидкість повітря збільшується до v3 = 1, 83 м /c. Далі, стиснутий та нагрітий газ спрямовується до турбінного агрегату 13, де повітря розріджується до тиску р 4 = 1 бар і де температура 3 зменшується до Т4 = 50 °C, тоді як швидкість підвищується до V4 = 2,64 м /c. Потім розріджене повітря спрямовується до камери згоряння 15, де розріджене повітря сприяє згорянню, наприклад, твердого або сипкого палива, такого як відходи або біомаса, паливні гранули або подібне. Для цього камеру згоряння 15 виконують з усмоктувальними патрубками (не показано) для подачі палива та засобів для видалення попелу (не показано). На вихідному отворі камери згоряння 15 температура Т 5=900 °C, тоді як тиск, як і раніше, становить 3 р5 = 1 бар. Швидкість тепер підвищується до v 5 = 4 м /c. Нагріте повітря спрямовується повз ту частину В регенеративного теплообмінника, яка в будь-який момент розташована всередині камери згоряння 15. Така частина В стане повторно нагрітою частиною і буде перенесена у положення А всередині камери тиску 12. Повітря, яке повторно нагріває означену частину В регенеративного теплообмінника, складається з суміші повітря та паливних газів, що утворюються під час згоряння. 3 UA 103346 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Коли цей паливний газ залишає частину В регенеративного теплообмінника, тиск р 6, як і раніше, р6=1 бар, тоді як температура зменшується до Т 6 = 300 °C. Швидкість тепер 3 зменшується до v6 = 0,86 м /c. Теоретичний коефіцієнт корисної дії для цього варіанта втілення становить η = 1 - Т6 / Т3 = 1 - 573°K / 1073°K ≈ 46 %. Компресорному агрегату 11 у звичайний спосіб, крізь спільну вісь 17, надає руху турбінний агрегат 13. Для рішення відповідно до фіг. 1 частки вуглистих відкладень, що утворюються під час згоряння газу, не вступлять у взаємодію з рухомим частинами турбінного агрегату 13. В подальшому буде можливо використати залишкове тепло в повітрі з турбінного агрегату 13, так що залишкове тепло разом із теплотою згоряння спрямуються назад вище турбінного агрегату 13 за напрямом течії потоку для нагрівання стиснутого повітря в камері стиску 12. Цього досягають, дозволяючи твердому матеріалу нагріватися в положенні В, тобто всередині камери згоряння, і тим, що потім теплова енергія в твердому матеріалі передається стиснутому повітрю в положенні А, тобто в камері стиску 12. Відповідно до цього рішення можливо використовувати паливо в твердому вигляді або в сипкому вигляді, такому як дерев'яний остружок, вугілля, біогранули, не спричиняючи ушкоджень турбінному агрегату 13. Фіг. 2 схематично ілюструє рішення, де головна різниця полягає в тому, що ротаційний регенеративний теплообмінник 16 використовується як регенеративний теплообмінник А, В. Нижче будуть детальніше описані структура та функції означеного ротаційного регенеративного теплообмінника 15 відносно фіг. 3. Фіг. 3 схематично і дуже спрощено ілюструє ротаційний регенеративний теплообмінник 16. Означений теплообмінник 16 може включати дві торцеві кришки 17, які мають отвори, і оточуючий, газонепроникний кожух 18, який оточує теплообмінні елементи (не показано). Теплообмінні елементи включають велику кількість паралельних каналів, які, наприклад, можуть мати трубчасту форму з колом, трикутником, шестикутником або багатокутником у поперечному перерізі. Якщо використовуються трубки, поперечний переріз яких має форму кола, матеріал в стінках трубок буде підігріватися з обох сторін стінки трубки, завдяки чому кількість тепла, що накопичується у камері згоряння, а тому і кількість тепла, що подається до камери стиску, збільшиться. Як позначено на фіг. 3, забруднений, нагрітий гарячий газ витікає з камери згоряння 15 і проходить крізь половину ротаційного регенеративного теплообмінника 16, підігріваючи цю частину, після чого охолоджений паливний газ випускається в атмосферу. Оскільки регенеративний теплообмінник 16 обертається в цьому проілюстрованому варіанті втілення проти годинникової стрілки, нові частини нагрітої половини регенеративного теплообмінника будуть одна за одною входити до камери стиску 12 і, таким чином, до потоку стиснутого повітря, що надходить з компресорного агрегату 11 турбіни 10. Отже, повітряний потік підігрівається, перед тим як повітряний потік подається до камери згоряння 15, тоді як частина ротаційного регенеративного теплообмінника буде відповідно поступово охолоджуватися. Таким чином, процес буде безперервним двоступінчатим циклом. Як позначено на фіг. 3, отвори 18 в торцевій кришці 17, призначені для подачі свіжого повітря з компресору 11 та, відповідно, виходу 18 паливного газу, будуть мати ротаційне зміщення по відношенню до відповідних отворів в торцевій кришці 17 на протилежному кінці ротаційного регенеративного теплообмінника 16. Як позначено на фіг. 3, ця особливість дозволяє чистому, стиснутому повітрю промивати зворотнім струмом трубки, з позначкою 25, в тій частині, яка в будь-який момент циклу обертання спочатку входить до камери стиску 12, так що будь-які можливо наявні частки вуглистих відкладень будуть видалені до можливого попадання в камеру стиску 12. Таким чином, ризики спричинити ушкодження складовим частинам турбіни зменшуються. Стрілки на фіг. 3 показують напрям течії та обертання. Фіг. 4 схематично ілюструє газову турбіну зовнішнього згоряння, оснащену регенеративним теплообмінником, який розташовано між камерою стиску 12 і камерою згоряння 15, нижче останньої за напрямом течії потоку. Відповідно до цього рішення, стиснуте повітря в камері стиску, розташованій між компресорним агрегатом 11 і турбінним агрегатом 12, підігрівається за допомогою регенеративного теплообмінника 14. Теплообмінник 14 накопичує тепло з паливного газу та полум'я камери згоряння 15 і функціонує так само, як описано вище. Шляхом підігрівання твердого матеріалу за допомогою газоподібних продуктів зовнішнього згоряння в положенні В, а потім переносу означеного твердого матеріалу до камери стиску 12, тепло переноситься до стиснутого свіжого повітря в положенні А. Гарячий твердий матеріал 14 в положенні А випромінює тепло в стиснуте повітря з компресорного агрегату 11, після чого твердий матеріал 14 переноситься назад в положення В, де твердий матеріал повторно 4 UA 103346 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 нагрівається новим теплом згоряння. Цей процес безперервний в тому, що декілька твердих мас об'єднано в теплопередачу між положеннями В та А. Переваги, які досягаються завдяки цьому рішенню, полягають в тому, що згоряння відбувається повністю незалежно від повітряного потоку. Частки і вуглисті відкладення з газоподібних продуктів згоряння не вступлять у взаємодію з рухомим частинами турбіни. Зокрема, але не тільки, це рішення можна застосовувати для використання теплоти згоряння, наприклад, зі сміттєспалювальних заводів. Слід зазначити, що регенеративний, тобто такий, що чергує нагрівання та охолодження матеріалу, принцип теплопередачі є набагато ефективнішим, ніж передача тепла за допомогою кондуктивного теплообмінника. Застосовуючи такий регенеративний теплообмінник, можна зменшити вагу, об'єм і частоту технічного обслуговування порівняно з іншими теплообмінниками відомого рівня техніки, не зменшуючи при цьому вихідного ефекту та показників теплопередачі системи. Фіг. 5 схематично, частково в перерізі, ілюструє горизонтальну проекцію ротаційного регенеративного теплообмінника 16 відповідно до винаходу. Як позначено на фіг. 6, ротаційний регенеративний теплообмінник 16 в поперечному перерізі має коло. Далі, теплообмінник оснащено віссю 18, виконаною таким чином, щоб її утримували опори (не показано), так аби частина теплообмінника в будь-який момент розташовувалася всередині камери згоряння 15, де ротаційний теплообмінник 16 підігрівається, а інша частина розташовується в камері стиску 12, де ротаційний теплообмінник 16 постачає тепло стиснутому газу перед тим, як така частина увійде до турбінного агрегату 13. Оскільки теплообмінник 16 обертається, нове тепло з камери згоряння 15 буде безперервно подаватися до камери стиску 12. Далі, ротаційний регенеративний теплообмінник 16 визначається циліндричним тілом 19, яке з кожного кінця обмежується більш-менш відкритою торцевою пластиною 10. Всередині теплообмінник 16 оснащено великою кількістю подовжньо розміщених, відкритих каналів, які пропускають крізь себе рідину, але перешкоджають газовому потоку текти у поперечному напрямку. Краще, аби канали мали у поперечному перерізі коло, так аби газ міг проходити крізь канали 21 та зовні в зірчастих відсіках, що утворюються між сусідніми трубками 21. Однак слід зазначити, що трубки можуть мати поперечний переріз будь-якої придатної форми, такої як трикутник, квадрат або багатокутник. Фіг. 6 схематично ілюструє вертикальний переріз теплообмінника, показаного на фіг. 5, уздовж лінії 6-6 на фіг. 5. Як показано на фіг. 6, теплообмінник 16 оснащено стінками 22, які утворюють внутрішні сектори. Відповідно до варіанта втілення, показаному на фіг. 5 та 6, дуже велика кількість прямих, паралельних, циліндричних трубчатих елементів використовується для передачі гарячого паливного газу, що поступає з камери згоряння, крізь ротаційний регенеративний теплообмінник. Однак слід зазначити, що означені трубчаті елементи можуть мати форму трикутних, квадратних або багатокутних каналів, не відступаючи при цьому від ідеї винаходу. Канали можуть також мати гофровану форму, яка відповідає формі, що використовується в гофрованому картоні. Відповідно до варіанта втілення, показаному на фіг. 5 та 6, паливний газ буде проходити як всередині, крізь циліндричні канали або трубки, так і крізь канали, утворені стінками суміжно розташованих каналів. Ребра 22 призначені для того, щоб стійко утримувати жмути трубок або каналів. У зв'язку з цим, однак, слід зазначити, що використання таких ребер не є обов'язковим, хоча такі стінки сприяють стійкості кільцевої стінки 19, яка оточує трубчасті елементи 21. Далі, слід зазначити, що даний винахід не обмежується використанням чотирьох ребер. Фіг. 7 ілюструє альтернативний варіант втілення даного винаходу. Принципово цей варіант втілення відповідає варіанту втілення, описаному по відношенню до варіанта втілення, розкритому на фіг. 1. Єдиною серйозною відмінністю в принципі є те, що компресорний агрегат 11 виконують як постійний магніт, який має північний та південний полюс, а також те, що навколо ротаційного компресорного агрегату 11 розташовують одне або і декілька витків обмотки 23, що мають магнітне осердя 24 для вироблення електрики від обертання компресорного агрегату 11. Означені кільця 23 діють як статор. Слід взяти до уваги, що означене рішення показано схематично і деталі не показані. Фіг. 8 ілюструє варіант втілення, для якого головна різниця порівняно з варіантами втілення, показаними вище, полягає в тому, що систему оснащено обвідником 23. В інших відношеннях варіант втілення, показаний на фіг. 8, відповідає варіанту втілення, розкритому у фіг. 1. Фіг. 9 ілюструє варіант втілення, пов'язаний з використанням ротаційного регенеративного теплообмінника 16. Варіант втілення, показаний на фіг. 9, відповідає варіанту втілення, показаному на фіг. 2, за винятком запровадження обвідної лінії 23. Експерименти показали, що температура сторони паливного газу ротаційного регенеративного теплообмінника 16 стає занадто високою через високотемпературний газ, який 5 UA 103346 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 виробляє камера згоряння 15, спричиняючи плавлення, щонайменше, частини теплообмінника 16. Для того аби зменшити таку занадто високу температуру теплообмінника 16, частині стиснутого повітря дозволяють проходити зовні камери згоряння 15, а потім, разом із гарячим газом з камери згоряння 15, спрямовують в регенеративний теплообмінник 14 ротаційний регенеративний теплообмінник 16. Газу, який проходить повз камери згоряння 15, дозволяють проходити вздовж зовнішньої частини регенеративного теплообмінника, охолоджуючи, таким чином, означений теплообмінник до, наприклад, 600 °C. Для того, аби мати змогу контролювати температуру теплообмінника 14, 16, можна впровадити клапан/заслінку 24 придатного типу, який би регулював кількість стиснутого повітря нижчої температури, що обходить камеру згоряння 15, забезпечуючи таким чином, щоб температура з боку горіння теплообмінника 14, 16 залишалася в рамках допустимих, безпечних значень. Така безпечна робоча зона знаходиться у рамках 900-1000 °C. Кількість повітря з компресорного агрегату 13, яке обходить камеру згоряння 15, знаходиться у межах 30-50 % від загальної кількості, краще, якщо близько 45 % від загальної кількості, яку постачає компресор. Слід взяти до уваги, що для збільшення допустимої температури, при якій дозволено працювати теплообміннику 16, на теплообмінні поверхні регенеративного теплообмінника, відповідно до даного винаходу, можна нанести каталітичне покриття, таке як, наприклад, платинове покриття. Краще, аби матеріалом теплообмінника була жаротривка легована нікелем сталь. Фіг. 10 та 11 ілюструють альтернативний варіант втілення варіанта втілення, показаного на фіг. 9; єдина різниця полягає в тому, що замість одного показано два ротаційних регенеративних варіанти втілення. Система, відповідно до цих фігур, також включає клапан і обвідну лінію для тих самих цілей, які зазначено вище. Хоча фіг. 10 та 11 ілюструють варіант втілення, оснований на двох паралельно розміщених ротаційних регенеративних теплообмінниках, слід взяти до уваги, що означене число може бути більшим, тобто дорівнювати трьом або більше. Слід зазначити, що торцева кришка з переднього та заднього кінця теплообмінника буде, через мінливі, високі температури, що виникають в теплообміннику, спричиняти теплове розширення та повільно деформувати структуру. Для того аби компенсувати такі зміни у розмірах, обумовлені розширенням, для означених пластинок можна передбачити засіб розширення, який би допускав зміну розмірів, обумовлену мінливою температурою. Слід також взяти до уваги, що вісь означеного ротаційного регенеративного теплообмінника може охолоджуватися, для того щоб підтримувати прийнятну температуру осі, уникаючи складних опор та конструкцій. Відповідно до показаних варіантів втілення, канали 21, що становлять невід'ємну частину ротаційного регенеративного теплообмінника 16, розміщують паралельно до осі обертання теплообмінника. Однак слід взяти до уваги, що осі каналів 21 теплообмінника можуть утворювати кут з віссю обертання теплообмінника. Далі, краще, аби температура на виході з регенеративних теплообмінників знаходилася у межах близько 200 °C. Далі, експерименти показали, що турбіна може обертатися зі швидкістю обертання близькою до швидкості звуку, наприклад, зі швидкістю 120000 обертів за хвилину. Також слід взяти до уваги, що відповідно до даного винаходу регенеративний теплообмінник розміщено в безпосередній близькості від турбіни, у відповідності до чого висока швидкість обертання турбіни призводить до високих або ультрависоких частих коливань в теплообміннику, таким чином перешкоджаючи, або, принаймні частково заважаючи вуглистим відкладенням прикріплятися до стінок каналів, подовжуючи термін експлуатаційної служби системи. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Газова турбіна (10) для перетворення теплової енергії, наприклад, з вугілля, біомаси або подібного, в механічну роботу, яка містить компресорний агрегат (11), турбінний агрегат (13), що обертається навколо спільної осі; щонайменше один регенеративний теплообмінник (16), виконаний з можливістю обертання, розташований між вихідним отвором компресорного агрегату (11) та вхідним отвором до турбінного агрегату (13), камеру згоряння (15) та зв'язану систему трубок, причому регенеративний теплообмінник подає тепло до повітряного потоку з компресорного агрегату (11) на турбінний агрегат (13) за допомогою гарячого паливного газу з камери згоряння (15), причому ротаційний регенеративний теплообмінник переважно поділений на декілька відсіків у формі секторів за допомогою радіальних стінок (22), та газова турбіна (10) також містить обвідну лінію (23), яка обходить камеру згоряння, яка відрізняється тим, що регенеративний теплообмінник, виконаний з можливістю обертання, призначений для 6 UA 103346 C2 5 10 15 20 25 30 35 обертання безперервним, безступінчастим способом, та регенеративний теплообмінник містить велику кількість паралельних окремих елементів каналів (21), відкритих з обох кінців, паралельних або скошених відносно до осі обертання ротаційного регенеративного теплообмінника і призначених для пропускання окремого двостороннього потоку крізь ротаційний регенеративний теплообмінник, і тим, що обвідна лінія (23) розташована між вихідним отвором компресорного агрегату (13) та вхідним отвором щонайменше одного регенеративного теплообмінника (16), обходячи камеру згоряння, що дозволяє частині стиснутого повітря з компресора обходити камеру згоряння (15) та далі бути спрямованою до ротаційного регенеративного теплообмінника та до гарячого газу з камери згоряння (15). 2. Газова турбіна (10) за п. 1, яка відрізняється тим, що контрольний клапан розташований вище камери згоряння за напрямом течії потоку, спрямовуючи щонайменше частину стиснутого повітря до камери згоряння. 3. Газова турбіна (10) за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що на теплообмінні внутрішні поверхні ротаційного регенеративного теплообмінника нанесено каталітичне покриття, таке як, наприклад, платинове покриття. 4. Газова турбіна (10) за одним з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що щонайменше один теплообмінник (16) оснащений певною кількістю окремих каналів (21), розташованих паралельно головному напрямку потоку повітря, і виконаний таким чином, аби частини каналів (21) в будь-який момент були розташовані у повітряному потоці між компресорним агрегатом (11) і турбінним агрегатом (13) для підігрівання повітряного потоку, та аби всі інші частини каналів (21) розташовувалися в потоці паливного газу, який іде з камери згоряння (15), і таким чином підігрівалися. 5. Газова турбіна (10) за п. 4, яка відрізняється тим, що поздовжні осі каналів (21) скошені відносно до осі обертання щонайменше одного регенеративного теплообмінника. 6. Газова турбіна (10) за п. 5, яка відрізняється тим, що частина отворів для введення стиснутого повітря у щонайменше один ротаційний теплообмінник (16) має дещо ротаційне зміщення відносно до вихідних отворів вище турбінного агрегату (13) за напрямом течії потоку, так що частина потоку стиснутого повітря спрямовується до повітряного потоку з камери згоряння (15), таким чином, унаслідок цього промивного потоку, відбувається очищення від часток каналів (21) щонайменше одного регенеративного теплообмінника. 7. Газова турбіна (10) за одним з пп. 1-6, яка відрізняється тим, що електроенергія виробляється компресорним агрегатом, ротор якого функціонує як генератор, що генерує електричну енергію, а статорний елемент (24) розташовано навколо компресорного агрегату (11), причому такий статорний елемент (24) включає одну або декілька витків обмотки. 8. Газова турбіна (10) за п. 1, яка відрізняється тим, що ротор компресорного агрегату (11) є постійно намагніченим. 9. Газова турбіна (10) за п. 8, яка відрізняється тим, що ротор компресорного агрегату (11) намагнічено за допомогою зовнішнього магнітного поля. 7 UA 103346 C2 8 UA 103346 C2 9 UA 103346 C2 10 UA 103346 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11