Газотурбинные установки электростанций
Газотурбинная установка (ГТУ) состоит из воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины, а также вспомогательных систем, обеспечивающих её работу. ГТУ, соединённую с электрическим генератором, называют газотурбинным агрегатом.
Принципиальная схема ГТУ показана на рис. 4.6. Воздух из атмосферы поступает на вход воздушного компрессора, который представляет собой роторную турбомашину с проточной частью, состоящей из вращающихся и неподвижных решёток. Ротор компрессора приводится во вращение газовой турбиной. Поток сжатого воздуха подаётся в одну, две (как на рис. 4.6) или более камер сгорания. При этом в большинстве случаев поток воздуха, идущий из компрессора, разделяется на два потока. Первый поток направляется к горелочным устройствам, куда также подаётся топливо (газ или жидкое топливо). При сжигании топлива образуются продукты сгорания топлива высокой температуры. К ним подмешивается относительно холодный воздух второго потока с тем, чтобы получить газы (их обычно называют рабочими газами) с допустимой для деталей газовой турбины температурой.
Рисунок 4.6. Принципиальная схема ГТУ
Рабочие газы с давлением рс подаются в проточную часть газовой турбины, принцип действия которой ничем не отличается от принципа действия паровой турбины (отличие состоит только в том, что газовая турбина работает на продуктах сгорания топлива, а не на паре). В газовой турбине рабочие газы расширяются практически до атмосферного давления pd, поступают в выходной диффузор 14, и из него - либо сразу в дымовую трубу, либо предварительно в какой-либо теплообменник, использующий теплоту уходящих газов ГТУ.
Вследствие расширения газов приводится во вращение ротор газовой турбине; т.е. происходит преобразование тепловой энергии газов в механическую энергию. Весьма значительная часть (примерно половина) энергии тратится на привод компрессора, а оставшаяся часть - на привод электрогенератора. Это и есть полезная мощность ГТУ, которая указывается при её маркировке.
Тепловая схема ГТУ приведена на рис.4.7.
Рисунок 4.7. Тепловая схема ГТУ
На рис. 4.8 показано устройство ГТУ V94.3 фирмы Siemens. Атмосферный воздух от комплексного воздухоочистительного устройства (КВОУ) поступает в шахту 4, а из неё - к проточной части 16 воздушного компрессора. В компрессоре происходит сжатие воздуха. Степень сжатия в типичных компрессорах составляет 13 - 17, и таким образом давление в тракте ГТУ не превышает 1,3 - 1,7 МПа (13 - 17 ат). Давление пара в паровой турбине больше, чем давление газов в ГТУ в 10 - 15 раз. Малое давление рабочей среды обусловливает малую толщину стенок корпусов и лёгкость их прогрева. Именно это делает ГТУ очень маневренной, т.е. способной к быстрым пускам и остановкам. Если для пуска паровой турбины в зависимости от её начального температурного состояния требуется от 1 ч до нескольких часов, то ГТУ может быть введена в работу за 10 - 15 мин.
Рисунок 4.8. ГТУ V94.3 фирмы Siemens
Для ПГУ-450Т используется ГТУ V94.2 производства предприятия Интертурбо - совместного предприятия фирмы Siemens и АО ЛМЗ.
На рис. 4.9 показан продольный разрез ГТУ V94.2, (верхняя часть чертежа) с закрытой нижней частью.
Рисунок 4.9. Продольный разрез ГТУ V94.2
Газовая турбина является наиболее сложным элементом ГТУ, что обусловлено в первую очередь очень высокой температурой рабочих газов, протекающих через её проточную часть: температура газов перед турбиной 1350 °С в настоящее время считается «стандартной», и ведущие фирмы, в первую очередь General Electric, работают над освоением начальной температуры 1500 °С. Напомним, что «стандартная» начальная температура для паровых турбин составляет 540 °С, а в перспективе - температура 600 - 620 °С. Температура газов за ГТУ достаточно высока, и значительное количество теплоты, полученной при сжигании топлива, в буквальном смысле уходит в дымовую трубу. Поэтому при автономной работе ГТУ её КПД невелик: для типичных ГТУ он составляет 35 - 36 %, т.е. меньше, чем КПД паровой турбины.
Стремление повысить начальную температуру связано, прежде всего, с выигрышем в экономичности, который она даёт; повышение начальной температуры с 1100 до 1450 °С даёт увеличение КПД с 32 до 40 %, т.е. приводит к экономии топлива в 25 %. Ещё одним недостатком ГТУ является невозможность использования в них низкосортных топлив. Она может хорошо работать только на газе или на хорошем жидком топливе, например дизельном. Паросиловые энергоблоки могут работать на любом топливе, включая самое низкокачественное.
Газовая турбина как паровая выполняется многоступенчатой, обычно она имеет 3 - 4 ступени.
Дата добавления: 2016-02-09; просмотров: 3444;