Методы повышения КПД ГТУ

Использование теплоты уходящих газов.

Регенеративный подогрев сжатого воздуха продуктами сгорания ГТ.

Т₄ > Т₁

Рисунок 69 – Схема ГТУ с использованием теплоты уходящих газов

-температура воздуха на выходе из РП

Рисунок 70 – Процесс работы газа в ГТУ в ТS- диаграмме

Уменьшается количество подводимой теплоты в КС; уменьшается количество теплоты, выбрасываемое в окружающую среду, следовательно, эффективность возрастает.

Т₆=Т₂

, Р₄=Р₁, Р₂=Р₃

π > 1, следовательно, чем ниже π, тем больше выгода от регенерации теплоты.

При увеличении π: и ;

с увеличением Т₃: ;

при определенной π:

Промежуточное охлаждение воздуха в компрессоре.

- уменьшение работы на сжатие воздуха компрессором при промежуточном охлаждении воздуха, сжимаемого компрессором.

- (адиабатный) изоэнтропный (относительный) КПД компрессора.

- полезная работа компрессора ГТУ с промежуточным охлаждением воздеха.

>

Промежуточный подогрев газов в ГТ

η_t –относительный КПД турбины (адиабатный)

Р₃ = Р₂ ; Р₄ = Р₁

- увеличение работы расширения продуктов сгорания в турбине за счет промышленного перегрева этих газов.

ПОВ – промежуточный охладитель воздуха; ПП - промежуточный подогреватель продуктов сгорания.

Рисунок 71 – Схема ГТУ с промежуточным подогревом газов в ГТ

Пример:

С Т₁ =300К

Т₃ =973К

π=5

увеличилась в 1,8 раз (на 80%).

Если и увеличить на 2%, то увеличится на 14%.

Полезная мощность

- расход газа через турбину;

- расход газа через компрессор.

– расход теплоты с топливом в КС.

N_эл=N_пол·η_эм

Условия отпуска теплоты от газотурбинной ТЭЦ имеют следующие особенности:

1. Продолжительность сгорания на выходе из ГТУ составляют t=400-500°С,то достаточно для нагрева теплоносителей, в т.ч. пару, для отпуска тепловой энергии внешним потребителям.

2. Выработка тепловой энергии в виде пара или горячей воды производится за счет теплоты полностью отработавших в ГТ продуктов сгорания, поэтому:

- температурный уровень отпускаемой теплоты не влияет на тепловую экономичность ГТ.

- мощность газотурбинного двигателя ГТУ при любой величине отпуска тепловой энергии остается постоянным (электрическая и тепловая нагрузка не связаны).

3. Высокая температура продуктов сгорания может быть использована на ГТУ небольшой мощности, т.е. технико-экономические показатели ГТУ не зависят от единичной мощности.

4. Удельные капитальные затраты на газотурбинной ТЭЦ на 20-30% ниже, чем на паротурбинной ТЭЦ.

5. Так как температурный уровень отпускаемой теплоты не влияет на экономию топлива, то экономически оптимальная температура прямой воды в теплосети, работающей от газотурбинной ТЭЦ может быть значительно выше, чем от паротурбинной ТЭЦ и может составлять 200-300°С.

6. Т.к.вырабатываемый пар для отпуска внешним потребителям имеет не высокое давление (15÷20 атм), то ХВО значительно проще и дешевле, что очень важно для промышленной ТЭЦ, когда возврат конденсата менее 50%.

7. Пиковые тепловые нагрузки могут покрываться за счет форсирования подтопки сетевого подогревателя, следовательно отпадает необходимость в ПВК.

"-" ГТУ работает только на очень хорошем топливе: газ, хорошее жидкое топливо (дизельное топливо).