Газотурбинные установки

В отличие от паротурбинного цикла (паросилового цикла Ренкина для водяного пара), в циклах газотурбинных установок (ГТУ) рабочим телом служат нагретые до высокой температуры сжатые газы. В качестве таких газов чаще всего используют смесь воздуха и продуктов сгорания жидкого (или газообразного) топлива.

Технологическая схема электростанции с газовыми турбинами (ГТУ с подводом теплоты при р = const) представлена на рисунке 5.5. Воздушный компрессор К сжимает атмосферный воздух, повы­шая его давление с р1 до р2, и непрерывно подает его в камеру сгорания КС. Туда же специальным насосом непрерывно подается необходимое количество жидкого или газообразного топлива. Об­разующиеся в камере продукты сгорания выходят из нее с темпе­ратурой Тъ и практически с тем же давлением р2 (если не учиты­вать сопротивления), что и на выходе из компрессора (р2 = р2).

Следовательно, горение топлива (т.е. подвод теплоты) происхо­дит при постоянном давлении.

Рисунок 5.5 – Цикл ГТУ: 1. 2 – вход и выход воздуха в компрессоре; 3, 4 – вход и выход газа в турбине; КС – камера сгорания; ГТ – газовая турбина; К – компрессор; Г – генератор; Т – трансформатор; РУВН – распределительное устройство высокого напряже­ния; М – пусковой двигатель.

Максимальная температура газов перед турби­ной ограничивается жаропрочностью металла, из которого дела­ют ее основные элементы. Для авиационных двигателей эта тем­пература составляет 1100... 1200 °С, а для стационарных 750... 850 вС. Поэтому приходится сознательно идти на снижение температуры горения топлива (за счет подачи излишнего количества воздуха).

При определении оптимального значения л для заданной на­чальной температуры газа стремятся не только к более высокому КПД, но и к минимальному расходу газа на единицу вырабатыва­емой мощности. Чем меньше этот расход, тем меньше размеры турбины и компрессора, а следовательно, размеры всей установ­ки. Значение л, отвечающее максимуму rj„ не совпадает со значе­нием л, отвечающим минимуму расхода газа.

Оптимальные значения л находятся в диапазоне 3...6, в неко­торых случаях 10... 12.

Основу современных газотурбинных электростанций России составляют газовые турбины мощностью 25... 100 МВт.

В последние годы для электроснабжения газовых и нефтяных месторождений получили широкое распространение газотурбин­ные электростанции мощностью 2,5...25,0 МВт.