Газотурбинные установки

При использовании газа в качестве рабочего тела турбинная установка приобретает ряд существенных особенностей по сравнению с паротурбинной. Теплоперепад, который используется в проточной части газовой турбины, значительно меньше, чем теплоперепад паровой турбины, однако объемный и массовый расходы газа, а также уровень температур значительно выше. Это приводит к конструктивным отличиям газовых турбин.

Рис. 7.6. Схема включения ГУБТ в сеть доменного газа:

1 - печь; 2 – газоочистка;

3 – дроссельная группа; 4 – ГУБТ;

5 – газопровод доменного газа

Один из типов газотурбинных установок (ГТУ), получивших распространение в народном хозяйстве как в виде стационарных, так и в виде транспортных установок (например в авиации), имеет в своём составе, кроме собственно газовой турбины и камеры сгорания топлива с топливным насосом, такой обязательный элемент как воздушный компрессор.

Эффективная или полезная мощность таких ГТУ определяется разностью между мощностью вырабатываемой турбиной и мощностью, потребляемой воздушным компрессором и топливным насосом. Используя регенеративный подогрев воздуха и ступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением, можно достичь величины внутреннего к.п.д. установки до 38 %, т. е. сравнимой с величиной к.п.д. конденсационных паротурбинных.

В черной металлургии успешно применяется другой тип газовых расширительных турбин — утилизационные бескомпрессорные, типа ГУБТ. В них сжигания газов не производится, поэтому камера сгорания и воздушный компрессор отсутствуют. ГУБТ предназначены для использования потенциальной энергии доменного газа с параметрами кПа и °С до давления порядка 110 кПа.

Схема включения ГУБТ в сеть доменного газа дана на рис. 7.6. Проточная часть турбины имеет две ступени. Подвод газа осевой, через блок поворотных диафрагм, выполняющих роль регулирующего и отсечного устройства. Отвод газа вниз, под углом через цилиндрический патрубок, и далее в сеть доменного газа. На валу турбины находится электрогенератор с частотой вращения 3000 об/мин.

Освоен выпуск нескольких типоразмеров ГУБТ для установки за доменными печами различного объема, которые маркируются по предельной мощности генератора на 6, 8, 12 МВт (ГУБТ-6; ГУБТ-8 или ГУБТ-12), на расход газа соответственно 150, 260 и 360 тыс. м³/ч.

Себестоимость выработки электроэнергии в установках ГУБТ по опыту ряда заводов страны в 2—3 раза ниже стоимости 1 кВт-ч ТЭЦ. Эффект от использования утилизационных турбин на доменном газе позволяет покрыть расходы на компресирование воздушного дутья доменных печей на 40 %.