Способы повышения экономичности ГТУ

Существуют некоторые возможности повышения экономичности ГТУ:

1)  применение регенерации теплоты уходящих газов;

2)  применение ступенчатого сжатие воздуха с промежуточным охлаждением;

3)  применение ступенчатого расширения с промежуточным подводом теплоты;

4)  использование сложных и многовальных схем ГТУ, позволяющих повысить экономичность ГТУ на частичных нагрузках;

5)  применение комбинированных установок, работающих по парогазовому циклу и с поршневыми камерами сгорания.

Схема ГТУ с регенераций теплоты отходящих газов.

Применение регенерации теплоты уходящих газов

Заключается в использовании теплоты уходящих газов для подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания.

ОК

ГТ

П

КС

Р

Д

Ф

Рис. 3.14. Схема ГТУ с регенеративным циклом

 

Ф - фильтр для очистки воздуха

ОК - осевой компрессор

Р - регенератор

КС - камера сгорания

ГТ - газовая турбина

П - приемник энергии

Д - двигатель пусковой

 

Для осуществления регенерации воздух после компрессора ОК пропускается через регенератор Р, который представляет собой теплообменник поверхностного типа. В регенератор Р после газовой турбины ГТ отправляются и рабочие газы, которые отдают часть своей теплоты воздуху и затем удаляются в атмосферу.

Подогретый в регенераторе воздух подается в камеру сгорания.

 

T

S

0

1

2

3

4

qкс

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

5max

5

6

a   b         c  d

50. Реальный цикл ГТУ с регенерацией теплоты отходящих газов.

 

Рис.3.15. Цикл ГТУ с регенерацией теплоты

 

1-2 -сжатие воздуха в компрессоре

2-5 - подвод тепла к воздуху в регенераторе

3-4 - расширение рабочего газа в турбине

4-6 - отвод теплоты от газов в регенераторе

6-1 - отвод теплоты в окружающую среду

 

 

Площадь Sa25b изображает на T-s диаграмме количество теплоты q_1p  , получаемое 1 кг воздуха в регенераторе.

Площадь Sc64d - количество теплоты q_2p, отданное газами в регенераторе 1-му кг воздуха.

Если отсутствуют потери, то   

                                                          .

Таким образом, количество теплоты, подводимое в камере сгорания q_KC   для доведения температуры продуктов сгорания до заданной, уменьшается. Это приводит к сокращению расхода топлива.

Воздух в регенераторе теоретически можно подогреть до

                                                          .

При этом воздух будет получать количество теплоты, равное q_{1 max}.