24. Гтэ. Основные элементы гтд и их назначение. Цикл гтд в p-V, t-s координатах. Цель повышения πк в компрессоре. И повышение температуры рабочего газа перед турбиной Комбинированные пгу.
ГТУ на газовом топливе проще и дешевле (по капитальным затратам) паротурбинных установок, однако возникает проблема с использованием сернистого мазута и твёрдых топлив и экономически это использование не оправдывается.
Топливо (природный газ, малосернистый мазут) и воздух поступают в камеру сгорания; газообразные продукты сгорания с высокой температурой служат в турбине рабочим телом. Отработавший в турбине газ выбрасывается в атмосферу. Для подачи воздуха в камеру сгорания и создания повышенного давления газа перед турбиной устанавливают воздушный компрессор, имеющий привод от основной газовой турбины. Воздушный компрессор потребляет значительную часть (до 40%) мощности газовой турбины. Основная часть мощности передаётся электрическому генератору; на одном валу с основными машинами устанавливают пусковой электродвигатель. Сжигать топливо можно при постоянном давлении или постоянном объёме. Если исходить из одинаковой температуры продуктов сгорания, то КПД и работа в изобарном процессе подвода тепла выше чем в изохорном.
Чтобы получить начальную температуру газа перед турбиной 700 – 10000C при теоретической температуре горения газа около 20000C требуется большой избыток воздуха в камере сгорания (>3).
Температура отработавших газов при атмосферном давлении 380 – 4400C. Поэтому велики и потери с физическим теплом уходящих газов. Тепло это можно частично использовать в регенераторе для подогрева воздуха перед камерой сгорания.
Мощность газотурбинной установки открытого типа ограничена. Степень сжатия воздуха в компрессоре составляет обычно 4 – 6. При двух-трёх последовательно включённых компрессорах начальное давление газа перед турбиной не превышает 1 – 1,5 МПа, объём газа велик, что затрудняет повышение мощности такой установки.
Практически применяют открытые схемы газотурбинных установок с несколькими (двумя-тремя) ступенями сжатия воздуха, сжигания топлива, работы газа в турбинах. В многоступенчатом цикле процессы подвода и отвода тепла приближаются к изотермическим и КПД повышается.
Сочетание паротурбинной и газотурбинной установок, объединённых общим технологическим циклом, называется парогазовой электростанцией. Смысл объединения установок в одно целое заключается в снижении потерь тепла от газовых турбин и парогенераторов, а, следовательно, и в повышении КПД.
Применяются ПГУ с высоконапорным парогенератором и со сбросом отработавшего в газовой турбине газа в топочную камеру парогенератора.
Высоконапорные ПГУ с парогенераторов газы сбрасываются в газовую турбину, а со сбросом, наоборот из газовой турбины газы сбрасываются в парогенератор.
25. Преимущества и недостатки пту и гту
ГТУ перед ПТУ обладают следующими преимуществами:
- отсутствием котельной установки с большим количеством вспомогательных устройств и сложной системой водоподготовки;
- отсутствием конденсационной установки и, следовательно, значительным сокращением потребности в охлаждающей воде;
- компактностью установки, меньшими габаритами и весом (отсутствие котельной);
- быстрым пуском, простотой обслуживания и автоматизации;
- меньшей строительной площадью и кубатурой зданий и, следовательно, меньшей стоимостью сооружения;
- меньшими эксплуатационными расходами.
Недостатком ГТУ является:
- ограниченная единичная мощность, что совершенно недостаточно для строительства электростанций большой мощности;
- меньшая долговечность по сравнению с ПТУ;
- невозможность использования в них низкосортных топлив;
- меньшую экономичность, чем у ПТУ.