Способ генерации мощности, комбинированная энергетическая установка для его осуществления, газовая турбина и способ адаптации газовых турбин к работе с частичным окислением топлива (варианты)

Номер патента: 1417

Опубликовано: 26.02.2001

Авторы: Рибесс Жак, Калитвенцефф Борис

Есть еще 10 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ генерации мощности, согласно которому газ вводится в каталитический реактор (107), в котором газ подвергается реакции частичного окисления в присутствии газа, содержащего кислород и водяной пар, а окисленный газ, выходящий из каталитического реактора приводит в действие энергетическую турбину, отличающийся тем, что реакция частичного окисления происходит в присутствии газа, содержащего кислород в достехиометрическом количестве и водяной пар, и в присутствии определенного количества водорода, действующего в качестве агента, инициирующего указанную реакцию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водород добавляется в количестве, задаваемом тремя молярными отношениями, описываемыми следующими выражениями:

R1 = О2/С; R2 = H2O/C; R3 = Н2/С,

в которых молярные отношения имеют определенные значения, выбранные в интервалах 0,55-0,75; 0,8-1,4 и 0,03-0,15 соответственно.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что молярное отношение согласно выражению Н2О/С за указанным реактором (107) выбрано в интервале 1,5-2, предпочтительно близким к 2.

4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что водород поступает от самой установки при частичной рециркуляции газов, собираемых за указанным реактором (107), при этом поток топлива предварительно перемешивается с паром.

5. Способ по п. 2 или 3, или 4, отличающийся тем, что водород поступает от комбинации указанной газовой турбины частичного окисления и реактора (107), который обеспечивает непрямой теплообмен с выхлопными газами (109) энергетической турбины (104).

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что реакция частичного окисления осуществляется в присутствии многослойной каталитической массы, содержащей, по меньшей мере, первый неактивный слой и второй активный слой.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что активный слой состоит из субслоев, содержащих материалы различной природы и/или различной активности, и/или различной концентрации.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что активный слой размещен на подложке, состоящей из жаростойкого материала.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что участвующие в реакции вещества предварительно нагреты до температуры, выбранной в интервале примерно от 400 до 500шС.

10. Установка для генерации мощности в соответствии со способом по любому из предыдущих пунктов, содержащая газовый компрессор (101), каталитический реактор (107) для производства высокотемпературного горючего газа путем частичного окисления газообразного топлива с участием газа, сжатого посредством указанного газового компрессора, в присутствии пара, и расширительную турбину, приводимую в действие указанным горючим газом, отличающаяся тем, что указанный каталитический реактор содержит многослойную каталитическую массу (170), содержащую, по меньшей мере, один неактивный (171) и один активный (172) слои.

11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что активный слой состоит из субслоев, содержащих материалы различной природы и/или различной активности, и/или различной концентрации.

12. Установка по п.10 или 11, отличающаяся тем, что на лопатки расширительной турбины (103) нанесено каталитическое покрытие.

13. Установка по любому из пп.10-12, отличающаяся тем, что указанный катализатор (107) снабжен подложкой (175).

14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что указанная подложка (175) катализатора выполнена с ячеистой структурой (173).

15. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что указанный реактора (107) содержит активные материалы, состоящие из платины и окиси циркония, способствующие реакциям, включающим частичное окисление топлива паром и воздухом или газами, уходящими из газовой турбины высокого давления (103), смежной с указанным реактором (107) частичного окисления.

16. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что указанный реактора (107) содержит активный материал, представляющий собой никель на подложке из активированной окиси алюминия.

17. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что указанный реактора (107) содержит активный материал, представляющий собой сплав платины и родия в форме последовательности сеток.

18. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что в качестве материала подложки выбраны жаростойкие металлы.

19. Установка по п.18, отличающаяся тем, что в качестве жаростойкого материала выбран сплав типа хромоникелевого сплава.

20. Установка по любому из пп.16-19, отличающаяся тем, что указанная подложка катализатора состоит из материала с добавкой оксидов металла.

21.Установка по п.16 или 17, отличающаяся тем, что указанная подложка катализатора выполнена на основе неорганических полимеров с активным материалом, нанесенным на Pt-ZrO2.

22. Установка по п.21, отличающаяся тем, что каталитический модуль, состоящий из катализатора или катализаторов (171, 172) и указанной подложки катализатора выполнен близким к цилиндрическому и имеет ячеистую структуру.

23. Установка по любому из пп.10-22, отличающаяся тем, что каталитический реактор (107) содержит фильтр (8), размещенный перед катализатором (7).

24. Установка по п.23, отличающаяся тем, что указанный фильтр (8) выполнен съемным.

25. Установка по п.24, отличающаяся тем, что она содержит подкачивающий эжектор-смеситель (106, 206, 306), снабженный в соответствующих случаях распределителем газа в указанном неактивным слое (171) с фиксированной подложкой, при этом второй слой (172) состоит из катализатора частичного окисления.

26. Установка по п.25, отличающаяся тем, что подкачивающий эжектор-смеситель (106) имеет биконическую форму.

27. Установка по п.26, отличающаяся тем, что указанный реактор (107) частичного окисления встроен в газовую турбину авиационного типа, пригодную для осуществления частичного окисления.

28. Установка по п.27, отличающаяся тем, что указанный каталитический реактор является по существу цилиндрическим, установлен горизонтально и содержит металлические сетки, предпочтительно изготовленные из платины.

29. Установка по любому из пп.10-26, отличающаяся тем, что указанный каталитический реактор выполнен по существу цилиндрическим, установлен горизонтально и содержит секцию увеличенного диаметра, содержащую свободный катализатор частичного окисления, удерживаемый сетками.

30. Установка по любому из пп.10-24, отличающаяся тем, что реактор (207) частичного окисления введен в промышленную газовую турбину, в которой указанный реактор (207) выполнен по существу цилиндрическим и установлен по периферии газовой турбины.

31. Установка по п.30, отличающаяся тем, что реактор, адаптированный к турбине, выполнен в форме бункера, на верхней поверхности которого установлен биконический подкачивающий эжектор-смеситель, а в бункере, в цилиндрическом корпусе содержится катализатор.

32. Установка по п.31, отличающаяся тем, что вертикальный бункер (227) выполнен цилиндрическим и снабжен горелкой (220), расположенной над слоем катализаторов частичного окисления.

33. Установка по любому из пп.10-26, отличающаяся тем, что указанный реактор (307) частичного окисления установлен на специально разработанные газовые турбины, работающие в условиях высоких давлений.

34. Установка по п.33, отличающаяся тем, что подкачивающий эжектор-смеситель имеет радиальный профиль и содержит кольцевой инжектор горючего газа.

35. Установка по п.34, отличающаяся тем, что продольное сечение подкачивающего эжектора-смесителя (116) имеет закругленную форму в зоне (119) сужения.

36. Установка по любому из пп.25-34, отличающаяся тем, что указанный подкачивающий эжектор состоит из модуля типа трубки Вентури, по существу, с радиальным профилем периферийной поверхности и с питанием через указанный тороидальный инжектор (15).

37. Установка по любому из пп.10-36, отличающаяся тем, что на входе указанного каталитического реактора (107, 207, 307) присутствует инициатор реакции.

38. Установка по п.37, отличающаяся тем, что указанэыщ инициатор представляет собой водород в заданном количестве.

39. Установка по любому из пп.10-38, отличающаяся тем, что она содержит средства, предназначенные для управления потоками различных текучих сред, а именно воздуха, топлива и пара, причем указанные средства выполнены с возможностью учета, в реальном масштабе времени, параметров температуры и давления и способны адаптироваться в непрерывном режиме к термодинамическим характеристикам реакций частичного окисления и функционировать в соответствии с математической моделью реактора, с обеспечением, тем самым, управления различными текучими средами при любых условиях работы на основе моделирования в реальном масштабе времени.

40. Установка по любому из пп.10-39, отличающаяся тем, что она содержит

- воздушный компрессор (310), имеющий, по меньшей мере, две ступени (311, 312) с промежуточным охлаждением (315) путем впрыска воды (W), участвующей в реакции, причем компрессор выполнен с возможностью подачи воздуха под высоким давлением (3-6 МПа),

- каталитический реактор частичного окисления (307), выполненный с возможностью подачи в него указанного воздуха, пара и топлива и формирования внем горючего газа при контролируемой высокой температуре,

- турбину (303), приспособленную для обеспечения расширения и сжигания указанного горючего газа, содержащую:

- статор и ротор, лопатки которых (313, 314) выполнены с внутренним охлаждением посредством впрыска указанного воздуха,

- внутренние каналы (340, 360) и наружные каналы (380) для подачи охлаждающего воздуха от воздушного компрессора (310) к лопаткам ротора и статора соответственно с последующим введением охлаждающего воздуха в турбине (303) в контакт с горючим газом для постепенного сжигания газа в режиме, близком к изотермическому.

41. Способ адаптации газовых турбин авиационного типа, в частности, в установке по п.27, отличающийся тем, что в нем используют реактор (107) частичного окисления, который устанавливают за турбиной (103) высокого давления, реактор (107) содержит подкачивающий эжектор (106) и катализатор (170), к которому под высоким давлением подают газовое (газовые) топливо (топлива), газ от турбины (103), расположенной перед указанным реактором, и пар, и производит горючий газ, который подают в энергетическую турбину (104), при этом газ, уходящий из высокотемпературной энергетической турбины, предназначен для сжигания при вторичной тепловой утилизации.

42. Способ адаптации промышленных газовых турбин любого типа для работы в режиме частичного окисления, отличающийся тем, что в нем, в качестве заменителя камер сгорания, устанавливают реактор (207) частичного окисления, при этом реактор содержит подкачивающий эжектор (206) и катализатор (270), к которому под давлением подают пар и топливо, а также воздух от компрессора (201).

43. Способ по п.41, отличающийся тем, что активный газ от реактора (107) подают в расширительную турбину, которая вырабатывает энергию, необходимую для приведения в действие воздушного компрессора и рабочей машины, при этом выхлопной газ энергетической турбины, имеющий высокую температуру, предназначен для сжигания при вторичной тепловой утилизации, а турбина для расширения избыточного сжатого воздуха связана с основным воздушным компрессором, и ее лопасти охлаждают паром вместо воздуха.

44. Способ по п.43, отличающийся тем, что избыточный сжатый воздух от компрессора (201) расширяют в соответствующей расширительной турбине (203) с утилизацией значительной части энергии сжатия, при этом указанный избыточный сжатый воздух перед расширением в турбине (203) предварительно нагревают в компрессоре.

45. Способ по п.44, отличающийся тем, что теплоту для указанного предварительного нагрева получают путем непрямого теплообмена с уходящими газами, образующимися при сжигании части выхлопных газов (209) энергетической турбины (204).

46. Способ по любому из пп.43-45, отличающийся тем, что предварительный нагрев осуществляют в температурном интервале от 400 до 500шС, предпочтительно от 420 до 470шС и еще более предпочтительно при температуре около 450шС.

47. Способ генерации мощности в установке для генерации мощности с подачей в турбину горючего газа, производимого в каталитическом реакторе частичного окисления, отличающийся тем, что

- в качестве указанной установки используют установку по п. 40,

- впрыскивают воду, предназначенную для участия в реакции, между двумя ступенями воздушного компрессора (310) для охлаждения сжатого воздуха, переходящей из первой ступени компрессора во вторую и для подачи воды к указанному реактору с образованием на выходе компрессора (310) смеси воздуха и водяного пара под высоким давлением, составляющим 3-6 МПА,

- подают указанную смесь воздуха и водяного пара под высоким давлением, а также дополнительный пар и топливо в каталитический реактор (307) частичного окисления с получением горючего газа при контролируемой высокой температуре,

- подают часть указанного воздуха под высоким давлением для внутреннего охлаждения лопаток статора (313) и ротора (314) указанной турбины,

- используют охлаждающий воздух на выходе из охлажденных лопаток в качестве окислителя горючего газа,

- постепенно производят сжигание горючего газа в процессе его расширения в турбине (303), которое становится почти изотермическим, и

- используют уходящий из турбины газ (Е), практически свободный от горючих материалов и имеющий очень высокую температуру, в качестве источника теплоты.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

1 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к теплоэнергетической системе, или установке, содержащей, по меньшей мере, одну газовую турбину, предназначенную для выработки механической и/или электрической энергии при осуществлении газотурбинного цикла, в котором производятся выхлопные газы, обладающие определенной энергией, которую можно утилизировать, в частности, в качестве механической и/или тепловой энергии. Изобретение относится также к способам генерации мощности с использованием подобной установки и к способам адаптации авиационных и промышленных газовых турбин для работы в режиме частичного окисления. Уровень техники Использование обычных газовых турбин для различных промышленных применений хорошо известно. Так, например, если установка с одной или несколькими газовыми турбинами устанавливается на входе парового цикла тепловой станции, суммарная энергетическая эффективность обычной тепловой станции может быть увеличена с 0,4 до 0,45 ценой существенной модификации парового цикла, прежде всего, путем введения теплообменников с малым расходом воды. Однако такой подход оказывается дорогостоящим, так что он оправдан, только если стоимость самого топлива высока. Более того, данный подход связан со значительным снижением мощности парового цикла. В результате общий выигрыш по энергии оказывается весьма скромным, т.е. неудовлетворительным по экономическим соображениям. Другой метод использует теплоэнергетические циклы, в которых газовая турбина вырабатывает механическую энергию, а выхлопные газы обеспечивают теплоту, которая может быть использована в различных формах. Применительно к обычной газовой турбине данный метод может оказаться полезным, если необходимая тепловая энергия производится при низких температурах, как правило, ниже 600 С. С другой стороны, этот метод неприменим, когда теплоту необходимо использовать при более высоких, а в некоторых случаях и при существенно более высоких температурах, как это имеет место при производстве цемента, стекла и стали, а также в некоторых печах. Все подобные установки, на входе которых может быть использован газотурбинный цикл, снабжаются регенераторами теплоты для повторного нагрева отработавшего воздуха, и после такой модификации эта теплота уже не может быть применена для других целей. Обычная газотурбинная установка, применяемая в комбинированных теплоэнергетических установках, содержит воздушный компрессор, камеру сгорания, работающую с большим избытком воздуха, и турбину, которая вы 001417 2 рабатывает механическую энергию. На выходе турбины может быть использовано только тепло выхлопных газов. Известны также комбинированные установки, состоящие из специально разработанных для этой цели газовых и паровых турбин. Их эффективность в настоящее время находится в пределах от 0,5 до 0,53. Несмотря на то, что известные комбинированные установки являются работоспособными,проблемы, связанные с их практической реализацией, остаются. В так называемых установках с частичным окислением сгорание, несомненно, является полным, но поэтапным. Сначала в каталитическом реакторе, который заменяет камеру сгорания обычной газотурбинной установки, при использовании воздуха в достехиометрическом количестве и пара, происходит частичное окисление. Затем сгорание завершается до того, как будет использована тепловая энергия отходящих газов. Хотя приведенные принципы работы газовой турбины с частичным окислением известны,появление атомных электростанций и другие факторы, такие как возможность работы на природном газе, не способствовали развитию этих принципов. Более того, из существующего уровня техники могло бы показаться, что технологические элементы, имеющие существенное значение для совершенствования применения данных принципов, не разрабатываются. Необходимо принять во внимание следующие публикации: J. Ribesse. "Gas-turbine"The Isotherm Partial-Oxidation Gas Turbine",European Journal, 1990, Vol. 36, December, No. 1,pages 27-32. Из этих публикаций следует, что принцип частичного окисления заключается в проведении каталитической экзотермической реакции топлива, такого как природный газ, со сжатым воздухом в достехиометрических условиях и при ограниченном количестве пара для того, чтобы достичь заданной температуры химически активного газа, выбранной для газотурбинного цикла. Это приводит к тому, что химически активный газ состоит из СО, Н 2, Н 2 О, СН 4, и топлива. При этом имеют место следующие реакции: 3 В бельгийском патенте ВЕ 769133 описана машина, использующая два специальных элемента, а именно две компрессорные ступени и каталитический реактор частичного окисления,производящий горючий газ, который расширяется в вырабатывающей энергию турбине с промежуточным впрыском воды и пара. Выхлопной газ может быть использован как источник тепла благодаря своей энтальпии. Использованный процесс предусматривает применение машин специальной конструкции, таких как турбины и компрессоры, однако специфичные элементы таких машин не описаны. В бельгийском патенте ВЕ 1003760, который может рассматриваться в качестве источника информации о ближайшем аналоге настоящего изобретения, описана газотурбинная установка, разработанная специально для реализации частичного окисления. С этой целью она содержит компрессор, выполненный таким образом, чтобы обеспечить более высокий уровень давления, каталитический реактор и турбину,обеспечивающую изотермическое расширение за счет эффекта постепенного внутреннего сгорания благодаря охлаждению турбинных лопаток воздухом. Эта перспективная система сможет быть, однако, реализована только после того, как установки, описанные в бельгийской патентной заявке 09500879 и настоящей заявке, будут применены в более легко реализуемых вариантах. В упомянутом бельгийском патенте более конкретные средства реализации изобретения также не раскрыты. Главным недостатком установок, кратко описанных в указанных патентах ВЕ 769133 и ВЕ 1003760, является то, что они не допускают модернизацию на их основе промышленно выпускающихся газовых турбин. Поэтому для их реализации требуются машины, которые в настоящее время не выпускаются и, следовательно, должны быть специально разработаны, что требует значительных инвестиций. В бельгийском патенте ВЕ 1004714 описан газотурбинный цикл с частичным окислением. Для его осуществления предусмотрен каталитический реактор. Реактор содержит катализатор реформинга, подкачивающий эжектор и систему зажигания и поддержания температуры при остановке. Оснащение этим реактором существующих турбин рассмотрено применительно к диапазону давлений от 5 до 6 МПа, с использованием в качестве окислителя охлаждающего воздуха для того, чтобы обеспечить расширение газа в турбине при постоянной температуре. Далее в указанном патенте ВЕ 1004714 кратко и только в теоретическом плане обсуждаются два из трех применений частичного окисления, которые будут рассмотрены ниже, а именно переоборудование обычных газовых турбин и специально разработанная турбина с расширением газа при постоянной температуре. 4 Таким образом, в общем случае сохраняется проблема практического осуществления каждого из перечисленных патентов. Сущность изобретения С учетом изложенного, задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и обеспечение приемлемого решения проблем, обусловленных рассмотренными факторами, свойственными существующему уровню техники. Установка в соответствии с настоящим изобретением предназначена для применения в любых энергетических системах, в которых имеется цикл, состоящий из одной или нескольких газовых турбин, независимо от того, комбинируется ли этот цикл с паротурбинным циклом или с утилизацией тепловой энергии уходящих газов газотурбинного цикла. Таким образом, настоящее изобретение,прежде всего, относится к процессу повышения мощности тепловой электростанции. Изобретение относится также к конкретным аспектам этой технологии, связанным с рассмотренными выше применениями, в частности, к энергетическим установкам, в которых используется газотурбинный цикл в сочетании с утилизацией энергии уходящих газов этого цикла. Такая утилизация достигается либо дополнительной выработкой механической энергии (в циклах, содержащих одну или несколько газовых турбин и паровые турбины), либо совместной выработкой теплоты/энергии. Все эти различные установки далее будут называться комбинированными энергетическими установками. В число задач, решаемых настоящим изобретением, входит также создание дополнительных технологических средств для осуществления частичного каталитического окисления,применимых во всех комбинированных энергетических установках, в которых имеется цикл,состоящий из одной или более газовых турбин. Изобретение в одном из главных аспектов представляет собой комбинированную энергетическую установку, содержащую, по меньшей мере, одну газовую турбину, предназначенную для выработки энергии путем реализации газотурбинного цикла. В этом цикле образуются уходящие газы, которые обладают определенной тепловой энергией. Указанная газовая турбина представляет собой газовую турбину частичного окисления. Установка по изобретению содержит воздушный, компрессор, каталитический реактор частичного окисления, в котором имеет место реакция: с образованием горючего газа при высокой и управляемой температуре, а также приводную турбину. Отличительная особенность установки заключается в том, что частичное окисление осуществляется в указанном каталитическом реакторе посредством воздуха, впрыскиваемого 5 в достехиометрическом количестве, и паром, с тем, чтобы обеспечить первую фазу окисления,которое затем завершается на выходе турбины путем дальнейшего окисления в энергетической турбине или за последней, причем сама энергетическая турбина помещается за каталитическим реактором. Еще одной отличительной особенностью установки является утилизация тепловой энергии выхлопных газов путем их сжигания. Таким образом, установка в соответствии с изобретением прежде всего позволяет адаптировать серийно выпускаемые газовые турбины типа применяемых в авиации или, в общем случае, промышленные газовые турбины, работающие в режиме сжигания топлива в условиях избытка воздуха, таким образом, чтобы повысить термодинамические показатели цикла для конкретной машины и увеличить вырабатываемую механическую энергию. Изобретение позволяет также улучшить утилизацию энергии во вторичном цикле комбинированных теплоэнергетических систем с получением на выходе адаптированной турбины высокотемпературного горючего газа. Изобретение направлено на такие применения, как например, с одной стороны, повышение мощности и показателей энергетических циклов обычных электростанций с паровым циклом, с другой стороны, теплоэнергетические циклы, в которых вторичный тепловой цикл может осуществляться при любых температурах, вплоть до 1300 С, позволяя тем самым расширить совместное производство тепловой и электрической энергии на многие промышленные термические процессы. Изобретение позволит в будущем создать и использовать изотермические газовые турбины. Повышение показателей является результатом лучшего использования термодинамических свойств циклов, включающих одну или несколько газовых турбин благодаря устранению потерь, свойственных традиционным циклам, которые обусловлены использованием воздуха с большим избытком. Это улучшение связано с тем, что становится возможным получить ту же самую температуру перед расширительной турбиной, используя воздух в достехиометрическом количестве, когда температура оказывается совместимой с ограничениями на характеристики лопаток. Химически активный газ, получаемый при частичном окислении, представляет собой горючий газ, который имеет меньший удельный вес, чем газообразные продукты сгорания, и который не содержит кислорода и практически не содержит NOх, где NOх = aNO + bNO2. Реакция подобного типа широко известна при производстве синтетического газа Если провести сравнение с хорошо известными газовыми турбинами, то при использова 001417 6 нии одной и той же приводной турбины, механическая энергия, вырабатываемая энергетической турбиной, в случае реализации изобретения будет более высокой, тогда как поглощение энергии при компрессии воздуха сокращается. Оба этих фактора способствуют увеличению полезной механической энергии, вплоть до ее удвоения. В приведенной ниже таблице 1 индекс А соответствует традиционному варианту, тогда как индекс Б - случаю частичного окисления. Таблица 1 А Б Объемное отношение(газ + воздух)/воздух 1,02 1,6 Плотность газа 0,98 0,7 Мощность,вырабатываемая турбиной 1,0 1,15 Мощность, поглощаемая при компрессии 0,65 0,45 Полезная механическая энергия 0,35 0,70 горючий Состав газа 14% O2 газ Далее будут описаны специфические технологические аспекты изобретения применительно к реализации принципа частичного каталитического окисления топлива таким образом,что реакция частичного окисления обеспечивает заданный уровень температуры, который не может повредить лопатки газовых турбин, и не требует при этом значительного избытка воздуха, который ухудшил бы показатели тепловых машин, установленных за турбинами. Переход на частичное окисление позволяет улучшить показатели действующих энергетических систем. Устраняя недостатки существующего уровня техники, изобретение позволяет эффективно реализовать режим частичного окисления в промышленном масштабе на различных энергетических установках. Это, в частности, относится к случаю повышения мощности существующих тепловых электростанций с паровым циклом. То же самое относится и к случаю адаптации существующих интегрированных газотурбинных циклов для одновременного производства тепла и энергии. Аналогичным образом изобретение может быть использовано и в будущих турбинах изотермического расширения. Действительно, представляется возможным достичь эффективности, примерно равной 0,6, в результате значительного прогресса, в частности, в отношении стойкости материалов при высоких температурах. Изобретение распространяет принцип частичного окисления, во-первых, на существующие установки, включая промышленные турбины и турбины авиационного типа, благодаря наличию существенных признаков, благодаря снабжению этих турбин соответствующим ка 7 талитическим реактором частичного окисления и, во-вторых, на специально разрабатываемые газовые турбины. Благодаря настоящему изобретению могут быть созданы комбинированные циклы с очень высокой эффективностью,вплоть до 0,63. Таким образом, изобретение представляет собой установку, обеспечивающую работоспособную и эффективную реализацию турбин частичного окисления. В соответствии с более конкретными вариантами осуществления изобретения введение каталитического реактора позволяет адаптировать серийные турбины авиационного типа или промышленного назначения, соответственно, к работе в режиме сгорания топлива без избытка воздуха с тем, чтобы улучшить термодинамические характеристики циклов преобразования энергии топлива в механическую и электрическую энергию. Кроме того, изобретение делает возможным разработать и реализовать газовые турбины будущего, прежде всего, изотермические газовые турбины. Таким образом, изобретение охватывает дополнительные инновационные технологические элементы для осуществления частичного окисления. Другие эффективные варианты выполнения изобретения сформулированы в соответствующих зависимых пунктах формулы. В частности, предусматривается управление установкой, в первую очередь, управление различными текучими средами (воздухом, топливом и паром) на базе математической модели, с учетом,в реальном времени, параметров температуры и давления. В соответствии с одним из дополнительных аспектов изобретения беспламенное частичное каталитическое окисление сталкивается с двумя основными проблемами, а именно достижения температуры, достаточной для инициирования реакции, и опасности осаждения углерода. Среди признаков, относящихся к способу генерации мощности и к энергетической установке по настоящему изобретению, следует отметить как направленные на решение, по крайней мере, первой из названных проблем такие существенные признаки, как присутствие инициатора реакции на входе указанного каталитического реактора и особенно использование в качестве такого инициатора водорода в заданном количестве. Решение второй проблемы достигается благодаря подаче водорода в соответствии с определенными молярными соотношениями. Таким образом, присутствие соответствующего количества инициатора, предпочтительно водорода, в рабочем потоке на входе реактора частичного окисления способствует решению обеих из названных проблем. Одновременно обеспечивается определенная гибкость в отношении управляемости и работоспособности установки в целом. Водород может поступать от внешнего 8 источника, если это экономически приемлемо,или от самой установки. В последнем случае имеются две альтернативы: либо частичная рециркуляция газов, собираемых за реактором,либо инновационнаякомбинация газовой турбины с частичным окислением и небольшого,так называемого "реформингового" реактора,который осуществляет непрямой теплообмен с выхлопными газами энергетической турбины. Реакции, связанные с частичным окислением газообразного топлива, происходят с различными скоростями, которые характеризуются различными энергиями активации. Отсюда следует, что температурные профили являются плохо управляемыми, в связи с чем оказывается затруднительным избежать температурных напряжений в каталитических массах, срок службы которых поэтому существенно сокращается. Катализаторы в этом случае делаются хрупкими, аналогично тому, как если бы в поры катализатора был осажден углерод. Для решения этой дополнительной проблемы предусмотрены меры, заключающиеся в использовании последовательных слоев катализаторов различных типов и/или различной активности и/или различной концентрации. Благодаря этому температурные профили становятся полностью управляемыми и предотвращается риск выхода реакций из-под контроля. В будущих турбинах с частичным окислением, особенного в турбинах изотермического типа, будет возникать дополнительная проблема сжигания газов, уходящих из реактора частичного окисления, внутри действующей энергетической турбины, используя воздух, прежде всего, воздух, служащий для охлаждения этой турбины. Данная дополнительная проблема решена нанесением на лопатки газовой турбины покрытия из каталитического сплава. Оно может быть нанесено, в частности, методами электро- или плазменного осаждения. Таким образом, данное дополнительное окисление может быть осуществлено в промышленном масштабе. Когда частичное окисление топлива производится в цикле, содержащим одну или несколько газовых турбин и воздушный компрессор, последний оказывается слишком мощным. Избыток сжатого воздуха может быть расширен в соответствующей турбине с регенерацией значительной части энергии, использованной на осуществление компрессии. Показатели цикла могут быть значительно улучшены, если этот избыток воздуха до расширения в указанной соответствующей турбине будет предварительно нагрет. Эффективный путь обеспечения необходимого тепла состоит в непрямом теплообмене с продуктами сгорания, входящими в состав уходящих газов энергетической турбины,или в прямом сжигании горючего газа с воздухом, который нужно нагреть. Согласно настоящему изобретению это тепло может также по 9 ступать от соответствующего внешнего источника, расположенного вблизи турбины. Таким образом, улучшение показателей,обусловленное лучшим использованием термодинамических свойств цикла, содержащего одну или более газовых турбин, становится технологически достижимым прежде всего благодаря присутствию водорода на входе каталитического реактора окисления и применению различных каталитических масс. Далее, в предпочтительном варианте изобретения лопатки турбины, установленной на выходе реактора, снабжены каталитическим покрытием и в необходимых случаях производится предварительный нагрев воздуха. Настоящее изобретение относится также к способу адаптации авиационных и промышленных турбин снабжения их реактором частичного окисления, устанавливаемого в первом случае за турбиной высокого давления, а во втором случае - в качестве заменителя камер сгорания. Преимущества подобной адаптации раскрыты в описании изобретения. Прочие достоинства и особенности настоящего изобретения будут описаны далее на конкретных примерах его осуществления, которые иллюстрируются прилагаемыми чертежами. Перечень фигур чертежей Фиг. 1 представляет схематичное изображение сечения базовой турбины; фиг. 2 соответствует первому варианту осуществления установки по изобретению, соответствующему адаптации турбины авиационного типа; фиг. 3 представляет в увеличенном масштабе часть фиг. 2, иллюстрируя предпочтительный профиль подкачивающего эжектора и реактора; фиг. 4 на виде, аналогичном виду по фиг. 3, представляет другой вариант подкачивающего эжектора; фиг. 5 и 6 иллюстрируют варианты каталитического реактора, соответственно с сетками из благородных металлов и с фиксированным объемом, заполненным гранулами катализатора; фиг. 7 представляет схематичное изображение сечения обычной промышленной турбины; фиг. 8 иллюстрирует предпочтительный путь адаптации промышленной газовой турбины в соответствии со вторым вариантом осуществления установки согласно настоящему изобретению; фиг. 9 иллюстрирует в увеличенном масштабе часть предпочтительного варианта осуществления реактора установки по фиг. 8; фиг. 10-12 иллюстрируют преобразование камеры сгорания в форме бункера, с использованием двух различных вариантов преобразования; фиг. 13 - 15 иллюстрируют преобразование существующих периферийных камер сгорания, 001417 10 с использованием двух различных вариантов преобразования; фиг. 16 представляет вид, аналогичный представленным на фиг. 1 и 7, специально разработанной турбины с частичным окислением,соответствующей третьему варианту осуществления изобретения; фиг. 17-19 - это диаграммы, иллюстрирующие работу первого варианта осуществления установки по изобретению, аналогичного представленному на фиг. 1 и 2, в трех последовательных режимах инициации-впрыска; фиг. 20 - это диаграмма, соответствующая второму варианту осуществления установки по изобретению, представленного на фиг. 8. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Компоненты для осуществления частичного окисления согласно настоящему изобретению будут далее описаны для каждого рассматриваемого применения, которое приводится в качестве предпочтительных примеров. На фиг. 1 и 7 показаны существующие серийные газовые турбины. Фиг. 1 иллюстрирует вариант турбины авиационного типа, к которой добавлена турбина для выработки энергии. Фиг. 7 соответствует промышленной газовой турбине. Фиг. 2-6 служат в качестве иллюстраций особенностей изобретения для случая описываемого далее первого применения, заключающегося в адаптации турбин авиационного типа для технологии частичного окисления как с целью повышения мощности традиционных тепловых электростанций, так и для совместного производства теплоты и механической энергии. Фиг. 8-15 иллюстрируют преобразование промышленных турбин путем их приспосабливания к технологии частичного окисления в целях улучшения комбинированных энергетических установок, что соответствует второму из описываемых далее применений изобретения. Фиг. 16 показывает включение технологии согласно изобретению в газовые специально разработанные турбины,соответствующие третьему из описываемых применений. Фиг. 1 и 2; 7 и 8, а также 16 предназначены для демонстрации особенностей изобретения. На них показан одноступенчатый (см. фиг. 1 и 2) или, в качестве альтернативы, двухступенчатый (см. фиг. 16) компрессор 101, камера сгорания 102, работающая с большим избытком воздуха, приводная турбина 103 и энергетическая турбина 104, генератор 5 переменного тока, каталитический реактор, включающий инертный слой 171 и активный слой 172, фильтр 8 и выпускные трубы 109, обращенные к паровому циклу или к другому устройству утилизации энтальпии. Предусмотрена также система зажигания и поддержания температуры при остановке. Указанная реакция предпочтительно инициируется без использования пламени и при мини 11 мальном расходе пара, благодаря чему устраняется осаждение углерода. Большинство из технологических элементов, как структурного, так и функционального характера, являются общими для всех описываемых далее применений, но они могут иметь специфические особенности для конкретных применений настоящего изобретения (в частности, катализатор 170, 270, 370, реактор частичного окисления 107, 207, 307) и обладать гибкостью в отношении окислителя, перед каталитическим реактором 107, 207, 307. Если давление в реакторе оказывается слишком низким, добавляется подкачивающий эжектор 106, 206, 306,который во всех случаях служит смесителем и,в случае необходимости, использует более высокое давление продуктов сгорания, при управлении установкой на основе математической модели. В дополнение предлагается способ оснащения известных машин различными компонентами по настоящему изобретению для формирования установки с высокими показателями. Тем самым достигается повышение отдачи от этого оборудования при удовлетворительных условиях его работы. Как результат, появляется возможность эффективным образом обеспечить значительную экономию и уменьшить загрязнение окружающей среды от промышленных и энергетических установок. Описываемые далее технологические компоненты следует рассматривать в контексте настоящего изобретения либо самостоятельно,либо через их использование в рамках различных применений, связанных с осуществлением частичного окисления в комбинированных энергетических циклах или в установках для совместного производства теплоты и энергии. Каталитические средства, используемые в реакторе 107 частичного окисления, состоят из металлов, импрегнированных в пористые подложки 173, и предназначены дляобеспечения реакций частичного окисления топлива паром и воздухом или газами, уходящими из газовой турбины 103 высокого давления в указанный реактор 107 частичного окисления. Так, могут быть использованы следующие материалы: никель на активированной окиси алюминия,Ni/Al2O3, предпочтительно при концентрациях в интервале 3-15%; платина на окиси циркония,Pt/ZrO2, что является предпочтительной композицией при концентрации от 0,1 до 1%, поскольку соответствует минимальному осаждению углерода; Pd/ZrO2 или Pt-Rh/ZrO2. В качестве альтернативы, указанные каталитические средства могут состоять из металлических сеток, изготовленных из указанных металлов,особенно из Pt, Pt-Rh и Pt-Zr. Далее, активная пористая подложка 172 катализатора и неактивный слой 171 предпочтительно представляют собой цельные компоненты 173 ячеистой структуры с внутренними каналами 174, как это показано на фиг. 3, или гра 001417 12 нулы с гладкой наружной поверхностью и с одним (177) или несколькими (178) цилиндрическими каналами, или гранулы 179 с рифленой поверхностью, как это показано на фиг. 6. Предпочтительной является форма гранул с несколькими каналами. Катализатор реакции частичного окисления на подложке применим в газовых турбинах, характеризующихся стабильностью и устойчивостью к ударным тепловым нагрузкам в диапазоне температур от 600 до 1000 С, не формирующих твердых частиц и работающих при малых перепадах давления. Подложка катализатора выполняется из окиси алюминия или из тугоплавких металлов,по возможности, в форме сплава, например хромоникелевого. В случае использования активной окиси алюминия, в дополнение к ней могут применяться и другие оксиды, например магния или кремния. В некоторых конкретных случаях подложка катализатора может выполняться в форме полых колец или цилиндров со сквозными отверстиями или выступами на боковой поверхности. Реакторы 107, 207, 307 адаптированы к конкретным применениям, а именно к турбинам авиационного типа, промышленным газовым турбинам и к газовым турбинам специальной конструкции. Как показано на фиг. 2, реактор,установленный на выходе турбины авиационного типа, подающей окислитель, имеет форму горизонтального цилиндра. На фиг. 3 этот реактор 107 представлен в виде двух последовательных слоев 171, 172, только один из которых,второй по ходу потока F активных газов, содержит катализатор. Реактор может также иметь форму вертикального цилиндра, типа бункера,или же содержать набор несущих катализатор металлических сеток 176, установленных перпендикулярно потоку F, как это показано на фиг. 5. Цилиндрический металлический корпус 175 теплоизолирован или защищен от перегрева путем выполнения его двойным, с циркуляцией между его стенками входного потока, подлежащего нагреву. В контексте настоящего изобретения может быть применен также реактор по вышеупомянутому патенту ВЕ 1004714, особенно если он заполнен соответствующим катализатором из числа названных выше. Далее, как показано на фиг. 8-12, изобретением предусматривается также наличие устройств 206 для обеспечения радиального течения реактивных газов через неактивный слой 271 соответствующего катализатора 272. Использование этих устройств 206 предпочтительно, когда минимизация падения давления на катализаторе 207; 271, 272 является критичной. Показанный на фиг. 8 реактор 207 заполнен соответствующим катализатором, как это было описано ранее. Как видно из фиг. 16, аналогичным образом может быть выполнен и реактор 307, предназначенный для специально 13 разработанных установок, в которых, в частности, используется компрессор 310 с двумя ступенями 311, 312. Форма аксиального горизонтального цилиндра с использованием моноблочного катализатора 170 с сотовой структурой 173 предпочтительна в применениях по повышению мощности тепловых электростанций, которые иллюстрируются фиг. 2 и 3. Варианты вертикальных цилиндров, использующих металлические сетки 176 или гранулы 180 катализатора, предпочтительны в случае адаптации существующих промышленных газотурбинных циклов. Эти варианты не представлены на чертежах, поскольку в подобных случаях применяются структуры существующих камер 202 сгорания, работающие с большим избытком воздуха, которые вполне приспособлены для беспламенного окисления. На фиг. 3 показан также подкачивающий эжектор (смеситель) 106, имеющий асимметричную форму. Подкачивающий эжектор 106 может быть сформирован из нескольких сопел,размещенных в цилиндрических кожухах, образующих кольцевую конфигурацию с кольцевыми распределителем и коллектором. Применительно к случаю повышения мощности тепловых электростанций, окислитель, впрыскиваемый в реактор 107 частичного окисления, представляет собой выходной поток турбореактивной установки (см. фиг. 2). В случаях адаптации существующих промышленных газовых турбин (см. фиг. 8) или специально разработанных турбин с частичным окислением,которые должны изготавливаться в соответствии с фиг. 16, предпочтительно, чтобы окислитель поступал с выхода воздушного компрессора 201, 301, соответственно. Как показано на диаграмме установки,представленной на фиг. 3, турбореактивная установка обеспечивает подачу окислителя для реактора путем сжигания и обеспечения расширения газа при наличии большого избытка сжатого воздуха. Горелки камеры 102 сгорания соответствуют используемому газу. Подкачивающий эжектор 106 описанной выше формы использует давление поступающих в него продуктов сгорания для повышения давления газовой смеси по отношению к давлению окислителя. Реактор 107 частичного окисления использует катализатор и подложку, выбранные из числа описанных выше. Фильтр 8 для удерживания пылевидных частиц углерода, кокса и катализатора установлен с возможностью его быстрого удаления. Обычная энергетическая газовая турбина 104, завершающая газотурбинный цикл,характерный для рассматриваемого применения, приводит в действие генератор 5 переменного тока или механическую машину, а также подает продукты сгорания к выпускным трубам 109. Энтальпия продуктов сгорания будет затем использована в тепловой электростанции, котел 14 которой не нуждается в дорогостоящей модификации в связи с диапазоном температур, достигаемых при сжигании газов, уходящих из энергетической турбины 104. Далее будет приведено более подробное описание со ссылкой на фиг. 1 с тем, чтобы полнее выявить характеристики настоящего изобретения. Турбореактивная установка состоит из воздушного компрессора 101, группы камер 102 сгорания, в которых происходит сгорание топлива в условиях большого избытка воздуха, подаваемого компрессором 101, для того, чтобы обеспечить требуемую установкой температуру,и приводной турбины 103 высокого давления,вырабатывающей механическую энергию, поглощаемую компрессором 101, установленным на общей оси 51 с указанной турбиной. Горячие газы, уходящие из турбины 103 высокого давления, например, при температуре 650 С, имеют остаточное давление 0,3-0,5 МПа. В традиционных известных установках,как это показано на фиг. 1, реактивные газы далее расширяются в энергетической турбине 104 и уходят из нее при низком давлении и при температуре в интервале от 400 до 500 С. Эта энергетическая турбина 104 приводит во вращение механическую или электрическую машину 5. Рабочая мощность составляет только примерно одну треть от суммарной мощности, выделяющейся при полном расширении газов, тогда как остальные две трети мощности предназначены для приведения в действие компрессора 101. Газы, уходящие из выходных труб 109, содержат от 13 до 16% кислорода, поскольку в камерах сгорания имеется большой избыток воздуха,а также большое количество токсичных газов,таких как NОx. Удельная мощность традиционной газовой турбины, определяемая как отношение полезной механической энергии к количеству газа, введенного в цикл, весьма ограничена. Настоящее изобретение позволяет существенно улучшить показатели известных установок за счет существенного повышения удельной мощности (которая в общем случае может быть удвоена) и резкого снижения эмиссии NOx, которая падает практически до нулевого уровня на выходе из реактора. Это делает возможным достижение наиболее высоких результатов в рамках повышения мощности тепловых электростанций, работающих на паре, без необходимости адаптировать или изменять тепловой цикл этих станций. Как показано на фиг. 2 и 3, вариант осуществления изобретения, пригодный для описанных выше турбоустановок, предусматривает использование нескольких подкачивающих эжекторов 106 специальной формы, к которым под высоким давлением подается топливо, такое как природный газ при давлении 3-5 МПа, и пар высокого давления. Эти статические устройства 15 всасывают газы, в избытке содержащие кислород, от турбины 103 высокого давления. Они обеспечивают однородное перемешивание газаокислителя, входящего в состав топлива, с паром, создавая таким образом условия для последующей экзотермической реакции частичного окисления. Их наличие делает возможным регенерацию энергии сжатия двух последних текучих сред путем повышения давления в смеси относительно давления в окислителе. Одна из конкретных модификаций подкачивающего эжектора, обозначенная как 116, 126, показана на фиг. 3 и 4. Она содержит трубу 113, которая подает топливо и пар высокого давления во внутренний кольцевой канал. Этот канал обеспечивает распределение текучих сред в инжекторе, имеющем тороидальную оболочку 115 в форме усеченных секторов, постепенно расширяющихся и имеющих зону 119 сужения, в которой скорость текучей среды приближается к скорости звука. За зоной 119 это сечение постепенно расширяется. Благодаря наличию этого устройства достигается оптимизация регенерации потенциальной энергии текучих сред высокого давления. Подкачивающий эжектор может быть также сконструирован так, как это показано на фиг. 4, где он обозначен как 126, т.е. с центральным элементом 127 полусферической формы, за которым располагается горловина 128 в форме слегка расходящегося конуса, после которого следует инвертированный конус 129. Наружную поверхность подкачивающего эжектора 126 образует расходящийся усеченный конус. Настоящее изобретение охватывает также любые другие формы подкачивающего эжектора, позволяющего использовать кинетическую энергию газов в контексте повышения мощности тепловых электростанций. Газы в смеси, которая испускается из подкачивающих эжекторов 106 на высокой скорости, предпочтительно проходят через каталитический реактор 107, состоящий из блока соответствующего катализатора 173 с ячеистой структурой. Соответственно подобранный катализатор не приводит к образованию ни пыли, ни свободного углерода, тогда как его конфигурация обеспечивает протекание газов с малым падением давления. Реакции частичного окисления топлива в этих условиях стабилизированы; в результате этих реакций образуются продукты сгорания с управляемой температурой,лежащей в интервале 700-1000 С, например равной 900 С. Впрыск определенного количества пара производится с целью предотвратить образование сажи. Один из конкретных вариантов выполнения каталитической массы приведен на фиг. 3,где она обозначена, как 171, 172. В соответствии с изобретением катализатор 170 образован наложением элементов, образующих каналы 174 квадратного сечения с размерами от 1 до 5 16 мм при длине элементов от 100 до 300 мм. Эти элементы состоят из жесткого тонкостенного каркаса-подложки, устойчивого к ударным тепловым нагрузкам и импрегнированного катализатором, состав которого был описан ранее. Подложки катализаторов имеют большую удельную поверхность. Их основу применительно к Ni составляет активированная окись алюминия, предпочтительно в количестве от 3 до 15% по весу, и окись циркония применительно к платине, предпочтительно в количестве от 0,1 до 1% по весу. Упомянутая неактивная часть 171 каталитического реактора состоит из упомянутой неимпрегнированной подложки, при этом указанная часть 171 служит для того, чтобы равномерно распределить активные газы и предотвратить возникновение экзотермических реакций внутри подкачивающего эжектора 106. Согласно настоящему изобретению могут быть использованы и другие варианты каталитических реакторов, а также другие варианты катализаторов, которые будут рассмотрены далее. Каталитический элемент, показанный на фиг. 5, состоит из множества металлических сеток 176, изготовленных из платины, сплавовPt-Rh и Pt-Zr, а также палладия (как это будет описано далее). На фиг. 6 показан реактор 181 в форме цилиндра большего размера, заполненного гранулами 180 катализатора частичного окисления. Гранулы 180 могут иметь форму цилиндров 177,полых цилиндров 178 или рифленых цилиндров 179. Предпочтительно, чтобы для изготовления катализатора использовалась подложка 175 из огнеупорного или металлического материала, с применением в качестве активного материала никеля на подложке из окиси алюминия или же платины или палладия на подложке окиси циркония. Изобретение охватывает также любой другой подходящий вариант выполнения каталитического реактора, применимый для повышения мощности тепловой электростанции. После выхода из каталитического реактора 107 газ проходит через высокотемпературный фильтр 8, предназначенный для сбора частиц,которые могут быть случайным образом вовлечены в поток, и/или тонкий слой 187 положки,который не содержит активного материала и служит для улавливания активных элементов,захваченных потоком. Затем газ попадает в энергетическую турбину 104, которая приводит во вращение генератор или механическую машину. Энергетическая турбина представляет собой хорошо известную машину. В контексте данного изобретения эта машина должна работать при умеренных температурах для того,чтобы в предпочтительном варианте выполнения можно было бы отказаться от установок охлаждения турбинных лопаток. Однако в некоторых случаях оказывается необходимым предусмотреть контуры охлаждения и, в этом случае, подавать в них пар вместо воздуха. Газ выводится из выходных труб 109 энергетической турбины 104 под низким давлением и с температурой в интервале от 550 до 600 С в направлении, обозначенном стрелкой Е. Он представляет собой горючий газ, который может подаваться в обычный тепловой модуль,такой как котел традиционной тепловой электростанции, работающей на паре, промышленную тепловую установку или промышленный котел любого типа, печь, работающую при любой температуре, например, используемую в цементной, стекольной или сталелитейной промышленности. Тип газовой турбины Обычный Таблица 2 ПромышИзобретеленная турние без бина, модимодифифицированкации ная согласно турбины изобретению Эквивалентная тепловая мощность 210 250 240 блока, МВт Мощность газовой 2 х 25 57 130 турбины, МВт Полная мощность 260 307 370 без деградации, МВт Потребление топли 577 697 787 ва, МВт/ч Повышение полез 10 57 120 ной мощности, МВт Эффективность пре 0,44 0,44 0,47 образования 3NОx, мг/м 100 10 5 - 10 Стоимость преобраВысокая Низкая Умеренная зования теплового циклаИспользуются две газовые турбины.Должна быть адаптирована единственная газовая турбина того же типа. В таблице 2, в качестве иллюстрации, приведены характеристики газовой турбины авиационного типа, адаптированной согласно настоящему изобретению к частичному окислению и примененной для повышения мощности тепловой электростанции, использующей пар, с полезной мощностью 250 МВт. Тепловые установки, которые обычно содержат регенераторы тепла, не требуют модификации. Это приносит выгоду за счет снижения затрат на адаптацию, которые в этом случае становятся очень низкими. Кроме того, процесс модификации является обратимым, что делает возможным возврат к исходному положению. Как видно из примера, проиллюстрированного данными, приведенными в таблице 2,осуществление изобретения обеспечивает существенные технические и экономические преимущества. Эти данные наглядно показывают,что удельная мощность турбины увеличивается более чем вдвое, о чем уже говорилось ранее. Более того, достигается существенное повыше 18 ние (более чем на 22%) мощности электростанции. Это значение следует сравнить с соответствующим значением для обычной газовой турбины, которое составляет всего 10%. В дополнение, обеспечивается очень низкая стоимость преобразования, тогда как генерация NОx практически исключается. В случае осуществления настоящего изобретения газовая турбина авиационного типа не требует никакой модификации. Второе применение изобретения относится к преобразованию традиционных промышленных газовых турбин. Возможна адаптация любой традиционной газовой турбины к режиму частичного окисления согласно настоящему изобретению в контексте рассмотренных выше применений в промышленности, связанных с турбореактивными установками. Однако подобная адаптация требует модифицирования исходной газовой турбины, как это иллюстрируется фиг. 10-12. На фиг. 7 показано, что промышленная газовая турбина содержит воздушный компрессор 201, одну или несколько камер 202 сгорания, в каждой из которых сгорание топлива происходит при большом избытке воздуха, и турбину 203 с расширением газа, которая обеспечивает механическую энергию, поглощаемую воздушным компрессором 201 и потребляющей машиной 205, такой как генератор 5 переменного тока. Осуществление частичного окисления в соответствии с изобретением требует реализации трех основных усовершенствований и улучшений показателей, которые будут рассмотрены далее. Первое улучшение состоит в замене камер 202 сгорания, которыми оснащена газовая турбина, реактором 207 частичного окисления, как это показано на фиг. 8. Этот реактор 207 включает один или несколько подкачивающих эжекторов 206, в которые под высоким давлением подается топливо (такое, например, как природный газ) и пар. Каталитический реактор 207 содержит соответствующий катализатор с ячеистой структурой, которая сообщает ему достаточную жесткость при малом падении давления на катализаторе. В соответствии с одним из конкретных вариантов изобретения, показанном на фиг. 8 и 9,в реакторе 207 используется подкачивающий эжектор 206 радиального типа, который состоит из инжектора с тороидальной оболочкой 215,куда под давлением поступают топливо и пар. У подкачивающего эжектора имеется горловина 212 (см. фиг. 9), обеспечивающая достижение скоростей потока, близких к скорости звука. Сечение подкачивающего эжектора 206 увеличивается в направлении потока F, что позволяет регенерировать энергию сжатия. 19 Еще один вариант подкачивающего эжектора содержит группу радиально ориентированных элементов. Каталитический реактор 207 содержит множество каталитических элементов в форме ячеистой структуры, элементы которой включают каналы прямоугольного сечения с размерами каждой стороны, например, в пределах 1 5 мм. При этом каталитический реактор 207 имеет форму кольца, охватывающего газовую турбину. Каталитические элементы разделены на две части 271 и 272, как это показано на фиг. 9. Элементы 272 импрегнированны каталитической массой, состоящей из активированной окиси алюминия и никеля, предпочтительно при содержании в пределах от 5 до 15%, или же другими активными материалами, рассмотренными ранее. В то же время, элементы 271 не импрегнированы каталитической массой. Они предназначены для того, чтобы равномерно распределить газовую смесь по поверхности катализатора, а также предотвратить возникновение экзотермических реакций в подкачивающем эжекторе 206. В зависимости от формы исходных камер сгорания 202, могут использоваться и другие формы реактора частичного окисления. Пример 1. Вместо компоновки, показанной на фиг. 10, могут быть использованы варианты в форме бункера, представленные на фиг. 11 и 12. В этом случае предпочтительно применить реактор 227 в форме двух обращенных конусов, содержащий катализатор в виде ячеек, зафиксированных посредством сеток, как это показано на фиг. 11. Реактор по фиг. 11 также содержит периферийный подкачивающий эжектор 206, аналогичный представленному на фиг. 9, с тороидальным инжектором 215, в который под давлением подается газ. Вариант вертикального реактора, представленный на фиг. 12, содержит периферийную систему подачи сжатого воздуха, смесительэжектор 226 и слой катализатора 272 частичного окисления, подобный используемому в химической промышленности для вторичного реформинга. В этом случае на выходе эжектора 226 формируется пламя 230. Пример 2. Группа цилиндрических камер сгорания,размещенная вокруг газовой турбины под углом к ее оси, как это показано на фиг. 13, заменяется каталитическими реакторами частичного окисления (см. фиг. 13 - 15). Подача сжатого воздуха осуществляется по периферии. Эжекторы подают негорючую смесь к каталитическим массам 273, которые имеют ячеистую структуру (в варианте по фиг. 14) или форму несвязанного катализатора 274, используемого в реформинге 20 После прохождения катализатора 272 (см. фиг. 9) газы проходят через высокотемпературный фильтр (подобный фильтрам 8 на фиг. 9 и 208 на фиг. 8), служащий для сбора случайно испущенных частиц. Точные размеры реактора 207, представленного на фиг. 8, определяются характеристиками газовой турбины, перестраиваемой на режим частичного окисления. Активный газ, образующийся при определенной температуре, расширяясь, проходит через турбину 203, вырабатывающую механическую энергию в существенно увеличенном количестве по сравнению с исходной ситуацией. Воздушный компрессор обычной газовой турбины выдает слишком большую массу воздуха по сравнению с требуемой в режиме частичного окисления. В связи с этим во втором варианте изобретения предусмотрено использование дополнительной турбины 214, которая,как это показано на фиг. 8, перепускает воздух,в избытке поставляемый компрессором 201, и таким образом регенерирует избыточную механическую энергию, поглощаемую компрессором. Расширившийся воздух может быть использован как окислитель в тепловом цикле. Лопатки газовой турбины обычно охлаждаются посредством воздуха от воздушного компрессора 201, протекающего через лопатки. В третьем варианте применения изобретения охлаждающий воздух заменяется паром, подаваемым в меньшем объеме. Это позволяет получить экономию затрат на охлаждающий воздух и предотвращает, обусловленный присутствием в турбине горючего газа режим внутреннего сгорания, который не предусмотрен для традиционных машин. Далее, мощность, вырабатываемая турбиной, существенно увеличивается в связи с увеличением объема газа, который, при сохранении основных параметров, особенно давлений и температур, имеет значительно (примерно на 20%) меньшую плотность. Для того чтобы поглотить дополнительную мощность, необходимо увеличить мощность воспринимающей ее механической машины или генератора переменного тока. Все описанные преобразования существующей промышленной турбины в соответствии с настоящим изобретением приводят к более чем двукратному росту полной полезной мощности, с учетом мощности, регенерируемой посредством дополнительной турбины, в которой происходит расширение воздуха, и роста мощности турбины. В таблице 2 приведены показатели работы обычной промышленной газовой турбины,адаптированной в соответствии с изобретением для повышения мощности тепловой электростанции, использующей пар, с мощностью 250 МВт. 21 Способ преобразования промышленных газовых турбин согласно настоящему изобретению обладает большими преимуществами в случае адаптации тепловых электростанций,использующих пар и работающих в режиме выработки энергии и тепла. Выигрыш по мощности составляет в этом случае от 40 до 50%. Однако подобная адаптация требует модифицирования исходной газовой турбины. Аналогичным образом, данные, приведенные в таблице 3, подтверждают, что удельная мощность турбины существенно возросла (более чем вдвое), что приводит к соответствующему снижению стоимости изготовления. Суммарное количество воздуха, подлежащего компрессии, близко к стехиометрическому отношению, а не превышает его в три раза, как в случае лучших известных турбин. В таблице 3 приведены показатели работы такой турбины, работающей с использованием комбинированного газопарового цикла и в режиме тройного цикла газ/воздух/пар. Таблица 3 Газ/пар Газ/воздух/пар Температура на входе турбины, С 1250 1250 Коэффициент компрессии 45 45 Температура на выходе турбины, С 1050 1050 Температура для вторичного 1050 1050 цикла, С Температура для третичного 525 цикла, С Паровой цикл давление 120/40/6 40 температура, С 560/560 450 Давление, воздушный цикл 40/6,8 Температура, воздушный цикл 950 Топливо, МВт 100 100 Полезная мощность газовой тур 40 40 бины Полезная мощность воздушного 15,6 цикла Полезная мощность парового 21 9,4 цикла Суммарная полезная мощность,61 65 МВт Общий КПД преобразования 0,65 0,65 Третье применение относится к турбинам частичного окисления, имеющим специальную конструкцию, как это показано на фиг. 16. Специально разработанная турбина согласно настоящему изобретению содержит воздушный компрессор 310 с одной или двумя ступенями 311, 312 и (в случае использования двух степеней) промежуточное охлаждение путем впрыска воды 315, участвующей в реакции. Используется также каталитический реактор 307 частичного окисления, который уже был описан в связи со вторым применением. В реакторе 307 воздух под высоким давлением реагирует в режиме частичного окисления с топливом и паром, которые впрыскиваются под высоким давлением. Образующийся при реакции газ, уходящий из реактора 307 высокого давления и имеющий контролируемую температуру, расширяется в турбине 303. Уходящий из реактора 22 307 газ представляет собой топливо с высоким содержанием в нем СО и Н 2. Когда турбина 303 работает при температуре выше 1000 С, необходимо охлаждать статорные лопатки 313 и роторные лопатки 314. Согласно изобретению это охлаждение осуществляется обычным путем, а именно впрыском воздуха внутрь лопаток с тем, чтобы удерживать их при умеренной температуре. Этот охлаждающий воздух после выведения его из турбины реагирует с газом, уходящим из реактора 307, и участвует в его постепенном сжигании. Таким образом, расширение газа происходит в изотермическом режиме, в зависимости от выбранных рабочих параметров турбины 303,прежде всего, температуры, давления и количества пара, участвующего в реакции. Отработавший газ на выходе турбины 303 испытал полное сгорание и имеет очень высокую температуру. Это облегчает его утилизацию для повышения его энергетического потенциала. Оптимальный выбор указанных параметров соответствует сдвигу установки в область высоких давлений, в интервале 4-6 МПа. Охлаждающий воздух подается от воздушного компрессора 310 и поступает к роторным лопаткам 314 по внутренним каналам 340,360 и к статорным лопаткам 313 по наружным каналам 380. Настоящее изобретение существенно улучшает характеристики, достигнутые в самых совершенных газовых турбинах. Так, эффективность прямого преобразования в механическую энергию составляет от 0,40 до 0,45, вместо 0,350,38, а эффективность преобразования в комбинированном цикле достигает 0,62-0,65, вместо известного интервала 0,50-0,55. Далее, из таблицы 3 очевидно, что условия работы, особенно температура на входе турбины, являются менее жесткими в технологическом аспекте. Турбины, в которых предусмотрено частичное окисление горючего газа, являются сложными, причем они даже более сложны в управлении, чем существующие комбинированные установки. Они характеризуются узким интервалом допустимых температур на входе в слой катализатора и в этом слое, несмотря на изменение нагрузки, выраженное в терминах механической мощности или теплоты, в отношении как количественных характеристик, так и постоянства температуры. При разработке турбины применим программный пакет Belsim(проверка достоверности, идентификация параметров, моделирование, оптимизация и работа в оптимальном режиме), причем вся эта компьютерная технология должна быть в контексте изобретения адаптирована к частичному окислению. Фиг. 17-20 иллюстрируют в форме диаграмм весь набор средств, необходимых для осуществления установки по настоящему изобретению, причем базовые элементы этого на 23 бора определены на основе экспериментальных шагов по осуществлению технологии частичного окисления в применении к газотурбинным циклам, т.е. по осуществлению изобретения, как оно описано выше. Инициирование каталитической реакции,само по себе, представляет тонкую операцию. Это связано с тем, что оно зависит от катализатора, размещенного на входе каталитического слоя, и от состава активных газов. В дополнение, после того, как был создан фронт инициирования, он вовсе необязательно будет стабильным, поскольку он может мигрировать в продольном направлении. При некоторых рабочих условиях, а также в переходных состояниях наблюдалось формирование отложений углерода,которые достигали уровня, приводившего к недопустимым падениям давления. Для некоторых катализаторов это явление имело место по всей длине слоя катализатора. До того, как промышленность перешла к использованию водорода,количество пара, необходимого для предотвращения осаждения углерода, было слишком большим, чтобы обеспечить наилучшие показатели установки в целом. Это связано с тем, что хотя и известно, что впрыск пара в газовую турбину повышает ее мощность, как это имеет место, например, в самолетах вертикального взлета, эта дополнительная мощность достигается только ценой снижения теплотворной способности топлива. Реакция реформинга между газовым топливом и паром является эндотермичной, несмотря на то, что она увеличивает количество молей. Отсюда следует, что для того,чтобы реализовать преимущество дополнительного тепла, необходимо повышать молярное отношение кислорода и углерода, и это частично предотвращает возрастание числа молей в связи с частичным окислением. Молярные отношения, определяемые выражениямиR1 = O2/С, R2 = Н 2 О/С и R3 = Н 2/С,в типичных случаях, лежащих в контексте настоящего изобретения, ограничены пределами 0,55R10,75; 0,8R21,4; 0,03R30,15 соответственно. В случае использования в качестве окислителя обогащенного воздуха или кислорода значения R1 уменьшаются по сравнению с приведенными выше. Указанные выше условия могут быть обеспечены за счет повторного использования части уходящих газов, уходящих из турбины или из реактора частичного окисления, причем поток топлива смешивается с паром. Последний производится путем непрямого теплообмена с горючим газом, уходящим из энергетической турбины, или поступает от паровой централи промышленной зоны. Альтернативный режим работы состоит в перепускании части топлива и в смешивании ее с паром или его частью с таким расчетом, чтобы 24 значение R2 было достаточно высоким для того,чтобы предотвратить осаждение углерода. Это условие включает проведение известной операции первичного реформинга, которая согласно настоящему изобретению комбинируется с газотурбинным циклом частичного окисления. Условия работы этого реформингового реактора таковы, что уходящие из него газы содержат необходимые количества пара и водорода. Теплота, подводимая к этому эндотермическому реактору, будет поступать от химической регенерации, имеющей место в самом цикле, или от внешнего источника в пределах промышленной зоны. Лабораторные испытания показали, что качество активных газов существенно улучшается добавлением к ним водорода, при этом улучшается соотношение Н 2/СО на выходной стороне реактора, которое теперь лежит в интервале от 1 до 2 и может приближаться к теоретическому значению, равному 2. Те же тесты продемонстрировали также,что добавление водорода позволяет более точно управлять температурами внутри каталитических масс благодаря существенному снижению разброса температур внутри этих масс по сравнению со значениями, полученными без использования водорода. Вторая дополнительная задача, поставленная перед изобретением, решена в результате экспериментального исследования. Оказалось возможным обеспечить оптимальный профиль,не имеющий явно выраженной "горячей точки",благодаря использованию слоев различных катализаторов и, в некоторых случаях, одного и того же активного материала, но в разных концентрациях. Встраивание технологического решения подобного типа в цикл, содержащий одну или более газовых турбин, никогда ранее не предусматривалось, хотя оно оказалось предпочтительным и почти необходимым для обеспечения длительного срока службы установки в целом. Третья дополнительная задача решена в результате анализа самых современных технологий, применяемых в производстве лопаток газовых турбин. Решение четвертой дополнительной задачи связано с оптимизационными расчетами газотурбинного цикла, который рассматривается в качестве самостоятельного или встроенного в комплексные энергетические установки. Решение данной задачи было продемонстрировано с использованием известных методов анализа энергетических установок. Найденное решение еще не нашло применения в сочетании с базовой технологией. При этом следует учитывать, что решения четырех дополнительных задач могут быть использованы в каждом из трех рассмотренных предпочтительных вариантов применения изобретения. 25 Необходимо также учитывать, что настоящее изобретение распространяется и на энергетические установки описанного выше типа, которые встроены в технологические линии по производству синтетических газов для химической промышленности, таких как метанол и аммиак. Такое применение, естественно, окажет существенное влияние на указанные выше соотношения, особенно сильно зависящее от производимого вещества,Следует учесть и то, что настоящее изобретение обладает полезностью и применительно к циклам, содержащим одну или несколько газовых турбин, питаемых продуктами газификации угля, пропаном/бутаном или другими газами, например, образующимися при нефтепереработке. Частичное окисление применимо также и тогда, когда вместо воздуха используются обогащенный кислородом воздух или кислород. На чертежах, включая фиг. 17-20, стрелка,обозначенная индексом А, обозначает воздух,поступающий в установку в направлении, показанном стрелкой F. Стрелка с индексом G обозначает подачу газов в камеру 102 сгорания; индекс Н обозначает подачу газов в реактор 107, 207. J соответствует сумме G + Н, S - подаче пара, Н 2 - подаче водорода, а К - газам, уходящим из турбины 243. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ генерации мощности, согласно которому газ вводится в каталитический реактор (107), в котором газ подвергается реакции частичного окисления в присутствии газа, содержащего кислород и водяной пар, а окисленный газ, выходящий из каталитического реактора приводит в действие энергетическую турбину, отличающийся тем, что реакция частичного окисления происходит в присутствии газа, содержащего кислород в достехиометрическом количестве и водяной пар, и в присутствии определенного количества водорода, действующего в качестве агента, инициирующего указанную реакцию. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водород добавляется в количестве, задаваемом тремя молярными отношениями, описываемыми следующими выражениями:R3 = Н 2/С,в которых молярные отношения имеют определенные значения, выбранные в интервалах 0,55-0,75; 0,8-1,4 и 0,03-0,15 соответственно. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что молярное отношение согласно выражению Н 2 О/С за указанным реактором (107) выбрано в интервале 1,5-2, предпочтительно близким к 2. 4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем,что водород поступает от самой установки при частичной рециркуляции газов, собираемых за 26 указанным реактором (107), при этом поток топлива предварительно перемешивается с паром. 5. Способ по пп. 2 или 3, или 4, отличающийся тем, что водород поступает от комбинации указанной газовой турбины частичного окисления и реактора (107), который обеспечивает непрямой теплообмен с выхлопными газами (109) энергетической турбины (104). 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что реакция частичного окисления осуществляется в присутствии многослойной каталитической массы, содержащей, по меньшей мере, первый неактивный слой и второй активный слой. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что активный слой состоит из субслоев, содержащих материалы различной природы и/или различной активности, и/или различной концентрации. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что активный слой размещен на подложке, состоящей из жаростойкого материала. 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что участвующие в реакции вещества предварительно нагреты до температуры, выбранной в интервале примерно от 400 до 500 С. 10. Установка для генерации мощности в соответствии со способом по любому из предыдущих пунктов, содержащая газовый компрессор (101), каталитический реактор (107) для производства высокотемпературного горючего газа путем частичного окисления газообразного топлива с участием газа, сжатого посредством указанного газового компрессора, в присутствии пара, и расширительную турбину, приводимую в действие указанным горючим газом, отличающаяся тем, что указанный каталитический реактор содержит многослойную каталитическую массу (170), содержащую, по меньшей мере, один неактивный (171) и один активный(172) слои. 11. Установка по п.10, отличающаяся тем,что активный слой состоит из субслоев, содержащих материалы различной природы и/или различной активности, и/или различной концентрации. 12. Установка по п.10 или 11, отличающаяся тем, что на лопатки расширительной турбины (103) нанесено каталитическое покрытие. 13. Установка по любому из пп.10-12, отличающаяся тем, что указанный катализатор(107) снабжен подложкой (175). 14. Установка по п.13, отличающаяся тем,что указанная подложка (175) катализатора выполнена с ячеистой структурой (173). 15. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что указанный реактора (107) содержит активные материалы, состоящие из платины и окиси циркония, способствующие реакциям, включающим частичное окисление топлива паром и воздухом или газами, уходящими из 27 газовой турбины высокого давления (103),смежной с указанным реактором (107) частичного окисления. 16. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что указанный реактора (107) содержит активный материал, представляющий собой никель на подложке из активированной окиси алюминия. 17. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что указанный реактора (107) содержит активный материал, представляющий собой сплав платины и родия в форме последовательности сеток. 18. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что в качестве материала подложки выбраны жаростойкие металлы. 19. Установка по п.18, отличающаяся тем,что в качестве жаростойкого материала выбран сплав типа хромоникелевого сплава. 20. Установка по любому из пп.16-19, отличающаяся тем, что указанная подложка катализатора состоит из материала с добавкой оксидов металла. 21. Установка по п.16 или 17, отличающаяся тем, что указанная подложка катализатора выполнена на основе неорганических полимеров с активным материалом, нанесенным наPt-ZrO2. 22. Установка по п.21, отличающаяся тем,что каталитический модуль, состоящий из катализатора или катализаторов (171, 172) и указанной подложки катализатора выполнен близким к цилиндрическому и имеет ячеистую структуру. 23. Установка по любому из пп.10-22, отличающаяся тем, что каталитический реактор(107) содержит фильтр (8), размещенный перед катализатором (7). 24. Установка по п.23, отличающаяся тем,что указанный фильтр (8) выполнен съемным. 25. Установка по п.24, отличающаяся тем,что она содержит подкачивающий эжекторсмеситель (106, 206, 306), снабженный в соответствующих случаях распределителем газа в указанном неактивным слое (171) с фиксированной подложкой, при этом второй слой (172) состоит из катализатора частичного окисления. 26. Установка по п.25, отличающаяся тем,что подкачивающий эжектор-смеситель (106) имеет биконическую форму. 27. Установка по п.26, отличающаяся тем,что указанный реактор (107) частичного окисления встроен в газовую турбину авиационного типа, пригодную для осуществления частичного окисления. 28. Установка по п.27, отличающаяся тем,что указанный каталитический реактор является по существу цилиндрическим, установлен горизонтально и содержит металлические сетки,предпочтительно изготовленные из платины. 29. Установка по любому из пп.10-26, отличающаяся тем, что указанный каталитический 28 реактор выполнен по существу цилиндрическим, установлен горизонтально и содержит секцию увеличенного диаметра, содержащую свободный катализатор частичного окисления,удерживаемый сетками. 30. Установка по любому из пп.10-24, отличающаяся тем, что реактор (207) частичного окисления введен в промышленную газовую турбину, в которой указанный реактор (207) выполнен по существу цилиндрическим и установлен по периферии газовой турбины. 31. Установка по п.30, отличающаяся тем,что реактор, адаптированный к турбине, выполнен в форме бункера, на верхней поверхности которого установлен биконический подкачивающий эжектор-смеситель, а в бункере, в цилиндрическом корпусе содержится катализатор. 32. Установка по п.31, отличающаяся тем,что вертикальный бункер (227) выполнен цилиндрическим и снабжен горелкой (220), расположенной над слоем катализаторов частичного окисления. 33. Установка по любому из пп.10-26, отличающаяся тем, что указанный реактор (307) частичного окисления установлен на специально разработанные газовые турбины, работающие в условиях высоких давлений. 34. Установка по п.33, отличающаяся тем,что подкачивающий эжектор-смеситель имеет радиальный профиль и содержит кольцевой инжектор горючего газа. 35. Установка по п.34, отличающаяся тем,что продольное сечение подкачивающего эжектора-смесителя (116) имеет закругленную форму в зоне (119) сужения. 36. Установка по любому из пп.25-34, отличающаяся тем, что указанный подкачивающий эжектор состоит из модуля типа трубки Вентури, по существу, с радиальным профилем периферийной поверхности и с питанием через указанный тороидальный инжектор (15). 37. Установка по любому из пп.10-36, отличающаяся тем, что на входе указанного каталитического реактора (107, 207, 307) присутствует инициатор реакции. 38. Установка по п.37, отличающаяся тем,что указанный инициатор представляет собой водород в заданном количестве. 39. Установка по любому из пп.10-38, отличающаяся тем, что она содержит средства,предназначенные для управления потоками различных текучих сред, а именно воздуха, топлива и пара, причем указанные средства выполнены с возможностью учета, в реальном масштабе времени, параметров температуры и давления и способны адаптироваться в непрерывном режиме к термодинамическим характеристикам реакций частичного окисления и функционировать в соответствии с математической моделью реактора, с обеспечением, тем самым, управления различными текучими средами при любых 29 условиях работы на основе моделирования в реальном масштабе времени. 40. Установка по любому из пп.10-39, отличающаяся тем, что она содержит- воздушный компрессор (310), имеющий,по меньшей мере, две ступени (311, 312) с промежуточным охлаждением (315) путем впрыска воды (W), участвующей в реакции, причем компрессор выполнен с возможностью подачи воздуха под высоким давлением (3-6 МПа),- каталитический реактор частичного окисления (307), выполненный с возможностью подачи в него указанного воздуха, пара и топлива и формирования в нем горючего газа при контролируемой высокой температуре,- турбину (303), приспособленную для обеспечения расширения и сжигания указанного горючего газа, содержащую:- статор и ротор, лопатки которых (313,314) выполнены с внутренним охлаждением посредством впрыска указанного воздуха,- внутренние каналы (340, 360) и наружные каналы (380) для подачи охлаждающего воздуха от воздушного компрессора (310) к лопаткам ротора и статора соответственно с последующим введением охлаждающего воздуха в турбине (303) в контакт с горючим газом для постепенного сжигания газа в режиме, близком к изотермическому. 41. Способ адаптации газовых турбин авиационного типа, в частности, в установке по п.27, отличающийся тем, что в нем используют реактор (107) частичного окисления, который устанавливают за турбиной (103) высокого давления, реактор (107) содержит подкачивающий эжектор (106) и катализатор (170), к которому под высоким давлением подают газовое (газовые) топливо (топлива), газ от турбины (103),расположенной перед указанным реактором, и пар, и производит горючий газ, который подают в энергетическую турбину (104), при этом газ,уходящий из высокотемпературной энергетической турбины, предназначен для сжигания при вторичной тепловой утилизации. 42. Способ адаптации промышленных газовых турбин любого типа для работы в режиме частичного окисления, отличающийся тем, что в нем, в качестве заменителя камер сгорания, устанавливают реактор (207) частичного окисления, при этом реактор содержит подкачивающий эжектор (206) и катализатор (270), к которому под давлением подают пар и топливо, а также воздух от компрессора (201). 43. Способ по п.41, отличающийся тем, что активный газ от реактора (107) подают в расширительную турбину, которая вырабатывает энергию, необходимую для приведения в действие воздушного компрессора и рабочей машины, при этом выхлопной газ энергетической турбины, имеющий высокую температуру,предназначен для сжигания при вторичной теп 001417 30 ловой утилизации, а турбина для расширения избыточного сжатого воздуха связана с основным воздушным компрессором, и ее лопасти охлаждают паром вместо воздуха. 44. Способ по п.43, отличающийся тем, что избыточный сжатый воздух от компрессора(201) расширяют в соответствующей расширительной турбине (203) с утилизацией значительной части энергии сжатия, при этом указанный избыточный сжатый воздух перед расширением в турбине (203) предварительно нагревают в компрессоре. 45. Способ по п.44, отличающийся тем, что теплоту для указанного предварительного нагрева получают путем непрямого теплообмена с уходящими газами, образующимися при сжигании части выхлопных газов (209) энергетической турбины (204). 46. Способ по любому из пп.43-45, отличающийся тем, что предварительный нагрев осуществляют в температурном интервале от 400 до 500 С, предпочтительно от 420 до 470 С и еще более предпочтительно при температуре около 450 С. 47. Способ генерации мощности в установке для генерации мощности с подачей в турбину горючего газа, производимого в каталитическом реакторе частичного окисления, отличающийся тем, что- в качестве указанной установки используют установку по п. 40,- впрыскивают воду, предназначенную для участия в реакции, между двумя ступенями воздушного компрессора (310) для охлаждения сжатого воздуха, переходящей из первой ступени компрессора во вторую и для подачи воды к указанному реактору с образованием на выходе компрессора (310) смеси воздуха и водяного пара под высоким давлением, составляющим 36 МПА,- подают указанную смесь воздуха и водяного пара под высоким давлением, а также дополнительный пар и топливо в каталитический реактор (307) частичного окисления с получением горючего газа при контролируемой высокой температуре,- подают часть указанного воздуха под высоким давлением для внутреннего охлаждения лопаток статора (313) и ротора (314) указанной турбины,- используют охлаждающий воздух на выходе из охлажденных лопаток в качестве окислителя горючего газа,- постепенно производят сжигание горючего газа в процессе его расширения в турбине(303), которое становится почти изотермическим, и- используют уходящий из турбины газ (Е),практически свободный от горючих материалов и имеющий очень высокую температуру, в качестве источника теплоты.

МПК / Метки

МПК: F01K 21/04, F23R 3/40

Метки: генерации, комбинированная, частичным, мощности, газовая, энергетическая, окислением, способ, установка, варианты, адаптации, работе, топлива, турбин, турбина, газовых, осуществления

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/18-1417-sposob-generacii-moshhnosti-kombinirovannaya-energeticheskaya-ustanovka-dlya-ego-osushhestvleniya-gazovaya-turbina-i-sposob-adaptacii-gazovyh-turbin-k-rabote-s-chastichnym-okisleni.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ генерации мощности, комбинированная энергетическая установка для его осуществления, газовая турбина и способ адаптации газовых турбин к работе с частичным окислением топлива (варианты)</a>

Похожие патенты