В зависимости от вида применяемого топлива газотурбинные станции работают по открытому (или разомкнутому) или по закрытому (замкнутому) циклу

воздух топливо продукты сгорания

камера

сгорания электрогенератор

Компрессор газовая турбина

Рис.43.

Рассмотрим простейшую газотурбинную установку (рис.43). Она состоит из воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины с электрогенератором.

Принцип работы газотурбинной установки (ГТУ) следующий: атмосферный воздух в компрессоре сжимается и под давлением поступает в камеру сгорания, куда подаётся также газообразное или жидкое топливо. Образовавшиеся продукты сгорания направляются из камеры сгорания в газовую турбину, для которой они служат рабочим телом. Отработавшие в турбине продукты сгорания выбрасываются в атмосферу. Большая часть мощности газовой турбины (до 65%) передаётся электрическому генератору, остальная потребляется воздушным компрессором.

Теперь разберём работу газотурбинной электростанции открытого типа.

Газотурбинная установка открытого типа ― это ГТУ, в которой рабочее тело поступает из атмосферы, однократно проходит через все элементы ГТУ и выбрасывается в атмосферу. ГТУ открытого типа выполняются по простому циклу (мы уже рассмотрели эту схему) и по сложным циклам.

Газотурбинные установки по сложным циклам включают одну или несколько ступеней промежуточного охлаждения воздуха при сжатии в компрессоре. Рассмотрим одну из таких открытых схем ГТУ.

5 1 ―электрогенератор;

2 ―компрессор низкого

2 4 6 1 давления;

8 3 ―воздухоохладитель;

4 ―компрессор высокого

давления; 5 ―регенератор;

воздух t₀=700⁰С 6 ―газовая турбина;

3 7 7 ―камера сгорания;

Рис.44. 8 ―пусковой двигатель.

Температура отработавших газов при атмосферном давлении очень высока (380÷440⁰С). По этой причине велика потеря с физическим теплом уходящих газов. Тепло это можно частично использовать в регенераторе дл подогрева воздуха перед камерой сгорания. Регенератор (поверхностный теплообменник) служит для утилизации теплоты (охлаждения выхлопных газов) путём подогрева воздуха перед его подачей в камеру сгорания. Коэффициент теплопередачи от газа к воздуху через металлическую стенку невысок, поэтому поверхность нагрева, габариты и стоимость регенератора велики. Разместить регенератор можно на открытом воздухе, около здания электростанции или в пристройке к нему.

Первоначально газотурбинные установки предназначались для покрытия основной нагрузки, и их оборудовали, как правило, регенераторами.

В настоящее время признано, что газотурбинные установки должны служить для покрытия пиковой части нагрузки, регулирования частоты электрического тока, поэтому должны быть простыми и мобильными. На таких ГТУ с невысоким использованием мощности устанавливать регенератор нецелесообразно.

Мощность ГТУ открытого типа ограничена. При двух — трёх последовательно включённых компрессорах начальное давление газа перед турбиной не превышает 1,0÷1,5 МПа. А объём газа велик, что затрудняет повышение мощности такой установки.

На отечественных электростанциях с газовыми турбинами таких типов как ГТ-25-700, ГТУ-50-800, ГТ-100-750-2 принята начальная температура газов 700÷800⁰С, а на ГТУ-200-1000 ― 1000⁰С.

Компоновка газотурбинных электростанций существенно отличается от компоновок паротурбинных электростанций. Газотурбинные агрегаты обычно устанавливаются поперечно в машинном зале с пролётом 36 м и ячейкой блока в 24 м. Дымовые газы отводятся в дымовую трубу высотой 120 м с тремя металлическими газоотводящими стволами.