Парогазовые установки

Газотурбинные установки

На тепловых станциях широко исполь­зуются газотурбинные установки (ГТУ). В качестве рабочего тела в таких установках используется смесь продуктов сгорания топли­ва с воздухом или нагретый воздух при большом давлении и высо­кой температуре. В газовых турбинах происходит преобразование тепловой энергии газов в кинетическую энергию вращения ротора турбины.

По конструктивному исполнению и принципу преобразования энергии газовые турбины не отличаются от паровых. Экономич­ность работы газовых турбин примерно такая же, как и двигателей внутреннего сгорания, а при очень высоких температурах рабочего тела экономичность газовых турбин выше, чем двигателей внутрен­него сгорания. Газовые турбины более компактны, чем паровые турбины и двигатели внутреннего сгорания.

Широкое распространение газовые турбины получили на транспорте.

Современные газовые турбины рабо­тают на газовом и жидком топливе.

Работа газотурбинной установки осуществляется следующим образом. В камеру сгорания подается жидкое или газообразное топливо и воздух (рис. 3.27, а). Получающиеся в камере сгорания газы 2 с высокой температурой и под большим давлением направ­ляются на рабочие лопатки турбины 3. Турбина вращает электри­ческий генератор 4 и компрессор 5. Компрессор необходим для по­дачи под давлением воздуха 6 в камеру сгорания. Сжатый в ком­прессоре воздух перед подачей в камеру сгорания подогревается в регенераторе 7 отработанными в турбине горючими газами 8. Подогрев воздуха позволяет повысить эффективность сжигания топлива в камере сгорания.

Отработанные газы, покидающие газотурбинную установку, имеют высокую температуру, что неблагоприятно сказывается на к. п. д. термодинамического цикла. Совмещение газо- и паротур­бинных агрегатов таким образом, что в них происходит совместное использование тепла, получаемого при сжигании топлива, позво­ляет на 8—10% повысить экономичность работы установки, на­зываемой парогазовой.

Парогазовые установки, использующие два вида рабочего те­ла — пар и газ — относятся к бинарным. В них часть тепла, полу­чаемого при сжигании топлива в парогенераторе, расходуется на образование пара необходимых параметров, который затем направ­ляется в паровую турбину (рис. 3.28). Охлажденные до темпера­туры 650—700° С газы попадают на рабочие лопатки газовой тур­бины. Отработанные в турбине газы используются для подогрева питательной воды, что позволяет уменьшить расход топлива и по­высить к. п. д. всей установки, который может достичь примерно 44%.

Парогазовые установки могут работать также по схеме, в ко­торой отработанные в газовой турбине газы поступают в паровой котел (рис. 3.29). Газовая турбина в этом случае служит как бы частью паросиловой установки. В камере сгорания газотурбинной установки сжигается 30—40% топлива, а в парогенераторе—ос­тальное топливо.

Газотурбинные установки могут работать только на жидком или газообразном топливе, так как продукты сгорания твердого топлива, содержащие золу и механические примеси, оказывают вредное влияние на лопатки газовой турбины.

В газотурбинных установках, так же как и в обычных пароси­ловых установках, тепловая энергия преобразовывается в механическую в турбинах и механическая энергия—в электрическую в генераторах. Эта схема электромеханического преобразования энергии обладает тем существенным недостатком, что необходимо использовать материалы, способные выдерживать большие механи­ческие нагрузки при высоких скоростях вращения вала турбины и высоких температурах. Ограниченная прочность материалов вынуж­дает использовать пар при температурах не выше 600° С, в то вре­мя как температура сжигаемого топлива достигает 2000° С, Сокра­щение разницы в этих температурах позволит существенно повы­сить к. п. д. тепловых установок.

Дата добавления: 2015-05-08