Теплофікаційні та газові турбіни
Теплофікаційні турбіни – призначені для видобутку теплової і електричної енергії на теперішній час експлуатуються теплофікаційні турбіни з регульованими відборами пари для споживачів теплоти.
Принцип роботи:
пара, яка надходить до турбіни (G), після проходження ЧВТ турбіни розділюється на два потока. Частина пари (Gk) продовжує розширюватись в турбіні і поступає до конденсатора, а інша частина (Gт) направляється до споживача теплоти.
В теплофікаційних турбінах є можливість зміни як електричної, так і теплової потужності незалежно одна від іншої, у межах, які визначені діаграмою режимів установки.
Якщо клапани 1 і 2 відкривати, або закривати одночасно так, щоб витрата пари у відборі Gt=G-Gk залишалась постійною, то буде змінюватись потужність турбіни. І навпаки при протилежній дії на клапани можна змінити витрату пари на відбір, підтримуючи сумарну потужність агрегату незмінною.
Конструкція теплофікаційної турбіни ускладнюється наявністю додаткових виводів з циліндра великих об‘ємних витрат пари та розташуванням регулюючих органів відборів.
Р
исунок
1.4 – Схема паротурбінної установки з
теплофікаційною турбіною
Теплофікаційні турбіни з протитиском.
турбіни (рисунок 1.5), в яких процес розширення пари доводиться до тиску > 4 кПа, і цю пару з більш високою температурою використовують з метою теплозабезпечення.
Принцип роботи:
свіжа пара підводиться з котла з тиском Р0 та направляється до турбіни, де відбувається розширення пари до тиску Рп, який необхідний для споживачів теплоти.
Для опалення застосовується пара з тиском Рп=70÷250кПа для виробничого забезпечення Рп=0,4÷1,8мПа.
Пара, яка залишаю турбіну з протитиском, використовується тільки в тій кількості, яка необхідна тепловому споживачу, тому потужність, яка розвивається турбіною, жорстко пов’язана з навантаженням теплового споживача.
Турбіна з протитиском, яка працює ізольовано, не може забезпечити споживачів електроенергією, тому що графік споживання електроенергії не співпадає з графіком споживання теплоти.
Різновиди теплофікаційних турбін представлені в питанні 1.1.2.
Рисунок 1.5 – Схема паротурбінної установки з протитиском та конденсаційною турбіною
Газові турбіни – тепловий двигун ротаційного циклу, в якому робоче тіло є продуктом згорання палива в суміші з повітрям, а також Нагріте до високої температури повітря або інші газоподібні речовини, що володіють певними властивостями.
За принципом дії газова турбіна аналогічна паровій. В її проточній частині розширення робочого тіла супроводжується перетворенням теплової енергії в кінетичну енергію газового потоку, який після цього перетворюється в механічну роботу обертання ротора газової турбіни.
За призначенням стаціонарні ГТУ поділяють на:
енергетичні – стаціонарні ГТУ, визначені для електричного генератора;
привідні – стаціонарні ГТУ, призначені для приводу насоса або компресора;
утилізаційні – стаціонарні ГТУ, робочим тілом яких служить газоподібні продукти які володіють енергією відходів виробництва;
технологічні – стаціонарні ГТУ, які включені в технологічний цикл виробництва. (привід продувок, нафтоперегінні заводи);
атомні – стаціонарні ГТУ, в яких в якості джерела нагріву робочого тіла використовується реактор з газових охолоджуванням.
Газотурбінною установкою (рисунок 1.6) називають конструктивно об’єднану сукупність газової турбіни, газоповітряного тракту, системи управління і допоміжних приладів.
В залежності від виду ГТУ в неї можуть входити: компресори, камери спалювання, регенератори, тощо.
Газотурбінна установка складається з:
повітряного компресора – який стискає повітря до необхідного тиску;
регенератора – в якому повітря з компресора підігрівається за рахунок теплоти від відпрацьованих газів турбіни;
камери спалювання – де відбувається спалювання палива;
газової турбіни;
електричного генератора;
пускового електродвигуна;
фільтрів – для очищення повітря.
Рисунок 1.6 - Схема замкненої газотурбінної установки.
Принцип роботи ГТУ:
З атмосфери повітря забирається компресором, після чого при підвищенні тиску його подають в камеру спалювання, куди через форсунку, водночас підводять рідке або газоподібне паливо паливним насосом. В камері спалювання повітря поділяється на 2 потоки: один потік – в кількості яка необхідна для спалювання палива, надходить в середину парової турбіни; другий потік – обтікає жарову трубу зовні і підмішується до продуктів спалювання для пониження їх температури. Процес спалювання для пониження їх температури. Процес спалювання в топці минає при P=const. Газ, отриманий після змішування надходить в газову турбіну, в якій розширюється, виконує роботу, а після цього викидається в атмосферу. Потужність, що розвивається газовою турбіною, частково витрачається на привід компресора, а решта залишається корисною потужністю ГТУ і може частково використовуватись для приводу електрогенератора.