Многоступенчатая газотурбинная установка ТЭС

Для повышения КПДгазотурбинных установокчасто используются ГТУ с многоступенчатым  сжатиемвоздуха и многоступенчатым расширением рабочего тела. На рис. 4.3 представлена принципиальная схема современнойГТУс двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением.

При двухступенчатомсжатии первую ступень, работающую при более низком давлении, называют компрессором низкого давления (КНД), вторую ступень –компрессором высокого давления (КВД). После первой ступени сжатия, воздух охлаждается почти до температуры окружающей среды.

Рис.4.3. Принципиальная схема ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением

В схеме сдвухступенчатым расширением присутствуют две газовые турбины –турбина высокого давления (ТВД) и турбина низкого давления (ТНД).

Сгорание рабочего тела осуществляется также ступенями в нескольких камерах сгорания. В двухступенчатой схеме ГТУ перед ТВДрасположена камера сгорания высокого давления (КСВД), а передТНД – камера сгорания низкого давления (КСНД).

После первой ступени расширения в ТВД, рабочее тело (газ = воздух + газообразные продукты сгорания топливной смеси) направляется в камеру (камеры) сгоранияКСНД, где нагревается до максимальной температуры цикла ГТУ. Хотя после первой камеры сгоранияпо тракту ГТУ движется газ, воздуха в этом газе достаточно для горения в последующей камере сгорания.

ГТУ обладают, по сравнению с ПТУ, следующими преимуществами: 

·  отпадает надобность в паровом котле,

·  нет необходимости в потреблении большого количества воды,

·  пуск осуществляется очень быстро (в зависимости от мощности, от

нескольких секунд до нескольких минут),

·  малые размеры; например, потребность в пространстве у газовой турбины, по сравнению с комплексом, состоящим из парового котла и паровой турбины, приблизительно в 200 раз меньше; 

·  меньшее вредное воздействие продуктов сгорания топлива на окружающую среду.

Недостатками ГТУ по сравнению с ПТУ следует считать:

·  необходимость применять более дорогие жаропрочные конструктивные материалы (специальные стали и сплавы),

· бóльшую стоимость,

·  более быстрый износ лопаток и других активных частей,

·  необходимость в более частом регулярном уходе,

·  меньший срок службы (обычно не более нескольких десятков тысяч часов).

Газотурбинные электростанции находят применение в маловодных регионах (например, в странах Аравийского полуострова), а также в качестве быстро запускающихся пиковых или резервных источников энергии. Кроме электрических генераторов, газовые турбины могут приводить в движение и другие машины. Весьма часто они используются, например, для привода компрессоров нефтерафинирующих заводов и на компрессорных станциях газопроводов.