Парогазовый цикл

В любом цикле вся теплота горячего источника q₁, не превращенная в работу lц отдается холодному источнику q₂. В цикле ГТУ она факти­чески выбрасывается в атмосферу вместе с продуктами сгорания, имеющими до­статочно высокую температуру (400 °С и выше). Конечно, теплоту этих газов можно использовать для целей теплофикации, однако высокий ее потенциал (большая работоспособность) позволяет применить ее и для производ­ства энергии в комбинированных уста­новках.

Комбинированные установки, в кото­рых одновременно используются два ра­бочих тела: газ и пар, называются парогазовыми. Простейшая схема парогазовой установки показана на; рис. 1.33, а цикл ее - на рис. 1.34.

Рис. 1.33. Схема простейшей парогазовой установки:

ГТ - газовая турбина; ЭГ - электрогенератор; ПК - паровой котел; ПН - питательный насос; К - конденсатор; ПТ - паровая турбина; ВК - воздушный компрессор; КС - камера сгорания; ТН - топливный насос; П - подогреватель

Рис. 1.34. Цикл простейшей парогазовой установки

Горя­чие газы, уходящие из газовой турбины после совершения в ней работы, охлаж­даются в подогревателе П, нагревая пи­тательную воду, поступающую в паровой котел. В результате уменьшается расход теплоты (топлива) на получение пара в котле, что приводит к повышению эф­фективности комбинированного цикла по сравнению с этими же циклами, осуще­ствляемыми раздельно. Мощности и параметры газотурбин­ной и паротурбинной установок выбира­ются таким образом, чтобы количество теплоты, отданной в подогревателе П га­зами, равнялось количеству теплоты, воспринятой питательной водой. Это оп­ределяет соотношение между расходами газа и воды через подогреватель П. Цикл комбинированной установки (рис. 1.34) строится для 1 кг водяного пара и соответствующего количества газа, приходящегося на 1 кг воды.

В цикле газотурбинной установки подводится теплота, равная площади 1-б-3-5, и получается полезная работа lц.г, равная площади 1-2-3-4-5. В цикле паротурбинной установки, при его раз­дельном осуществлении количество подведенной теплоты равно площади 6-е-в-8-9-10, а полезная работа l_цп - площади 6-7-8-9-10. Теплота отработавших в турбине газов, равная площади 2-б-д-4, при раздельном осуществлении обоих циклов выбрасывается в атмосферу. В парогазо­вом цикле теплота, выделяющаяся при охлаждении газов по линии 2-3 и равная площади 2-б-а-З, не выбрасывается в ат­мосферу, а используется на подогрев пи­тательной воды по линии 8-9 в подогрева­теле П. Теплота, затрачиваемая на обра­зование пара в котле, уменьшается на количество, равное заштрихованной пло­щадке 9-г-в-8, а эффективность комбини­рованного цикла увеличивается, посколь­ку суммарная полезная работа обоих циклов l_ц.г + l_ц.п одинакова при совместном и раздельном их осуществлении.

В различных технологических схемах возможны другие варианты парогазовых установок, позволяющих использовать теплоту, выделяющуюся в технологиче­ском процессе для получения механиче­ской энергии, чаще всего потребляемой в этих же схемах, на привод компрессо­ров, насосов и т. д.