1.2.2 Газотурбинные установки

На отечественных ТЭС начинают широко использовать газотурбинные установки (ГТУ), рис. 1.9. В качестве рабочего тела в них используется смесь продуктов сгорания топлива с воздухом или нагретый воздух при большом давлении и высокой температуре. В ГТУ преобразуется теплота 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 газа экономичность газовых турбин выше. Кроме того, газовые турбины более компактны, чем паровые турбины и двигатели внутреннего сгорания аналогичной мощности.

Рисунок 1.8 - Схема блочной ТЭЦ

Г – генератор, Р – реактор, СН – собственные нужды, ТС – трансформатор связи, С – система, Н – нагрузка, КРУ – комплектное распределительное устройство, РУ ВН – распределительное устройство высшего напряжения

Рисунок 1.9 - Промышленная ГТУ-ТЭЦ

Работа газотурбинной установки осуществляется следующим образом. В камеру сгорания 1 подается жидкое или газообразное топливо и воздух (рис. 1.10). 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, необходимый 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.

Рисунок 1.10 - Принципиальная схема газотурбинной установки

Современные газовые турбины в основном работают на жидком топливе, однако кроме жидкого топлива может использоваться газообразное: как естественный природный горючий газ, так и искусственный газ, получаемый особым сжиганием твердых топлив любых видов.

Представляет практический интерес перспектива сжигания угля в местах его залегания. При этом под землю компрессорами в необходимом количестве подается воздух, производится специальное сжигание угля с образованием горючего газа, который затем подается по трубам к газотурбинным установкам. Впервые в мире такая опытная электростанция построена в Тульской области.

1.2.3 Парогазовые установки

Отработанные в ГТУ газы имеют высокую температуру, что неблагоприятно сказывается на КПД термодинамического цикла. Совмещение газо- и паротурбинных агрегатов таким образом, что в них происходит совместное использование теплоты, получаемой при сжигании топлива, позволяет на 810 % повысить экономичность работы установки, называемой парогазовой, и снизить ее стоимость на 25 %.

Рисунок 1.11 - Принципиальная схема парогазовой установки:

1 Парогенератор; 2компрессор; 3газовая турбина; 4генератор; 5паровая турбина; 6конденсатор; 7насос; 8экономайзер

Рисунок 1.12 - Схема парогазовой установки с выбросом отработанных газов в паровой котел (на схеме приняты те же обозначения, что и на рис. 1.11)

Парогазовые установки, использующие два вида рабочего телапар и газотносятся к бинарным. В них часть теплоты, получаемой при сжигании топлива в парогенераторе, расходуется на образование пара, который затемнаправляется в турбину (рис. 1.11). Охлажденные до температуры 650700 °Сгазы попадают на рабочие лопатки газовой турбины. Отработанные в турбине газы используются для подогрева питательной воды, что позволяет уменьшить расход топлива и повысить КПД всей установки. В первом,газотурбинном, цикле КПД редко превышает 38 %. Во втором, паросиловом, цикле используется еще около 20 % энергии сгоревшего топлива. В сумме КПД всей установки оказывается около 58 %.

Парогазовые установки могут работать также по схеме, в которой отработанные в газовой турбине газы поступают в паровой котел, рис. 1.12. 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.