Мал. 7.4. Схема гту з розвинутою системою утилізації газів. 1 - відбір гарячого повітря на перший ступінь підігріву води; 2-відбір димових газів на підігрівач теплофікації.

Оскільки діапазон зміни споживання тепла опалювальними системами значно ширший, ніж допускає регулювання ГТУ, в подібних схемах використовуються додаткові пікові водогрійні котли і акумулятори гарячої води.

На мал. 7.4 представлена схема ГТУ з розвинутою системою утилізації відхідних газів. В установці є регенератор і підігрівач мережної води. В літній час установка працює по електричному графіку, взимку - по теплофікації. Обидва повітряохолоджувача - низького і високого тиску виконані двохсекційними. Через перші їх секції прокачується мережна вода, яка відводить від обох повітряохолоджувачів приблизно 20 Гкал/год. Далі вода поступає в підігрівач теплофікації, виконаний у вигляді двох секцій, включених паралельно по ходу газу і води. Система утилізації теплоти відхідних газів, дозволяє забезпечити будь-яке поєднання роботи регенератора і підігрівача теплофікації. За допомогою шиберів газ може проходити або тільки через регенератор, або тільки через підігрівач, або послідовно через регенератор і підігрівач.

На практиці використовуються наступні п'ять типових конструктивних схем ГТУ.

Мал. 7.5. Схема ГТУ з регенеративним газоповітряним теплообмінником.

К - компресор; Р - регенератор; КС - камера згорання, ГТ - газова турбіна.

Мал. 7.6. Схеми двохвальної ГТУ з розрізним валом і різними газогенераторами.

а - найпростіша схема; К - компресор; КС - камера згорання; ТВТ - турбіна високого тиску; ТНТ - турбіна низького тиску ; б - схема з нагрівальним пристроєм (НП); в - схема з регенератором; е - схема з приводом кожного з компресорів самостійною турбіною. КНТ - компресор низького тиску; КВТ - компресор високого тиску; ТСТ - турбіна середнього тиску.

Таблиця 7.1. Характеристики ГТУ

Тип і завод-виготівник	Потужність, МВт	Ступінь		ККД %	Маса на одиницю потужності, кг/кВт	Заводська собівартість, руб/кВт
		підвищення тиску	регенерації
ГТ-25-750, ЛМЗ	25	10	0,75	28,0	25	40
ГТ-50-800, ХТГЗ	50	20	0,75	33,5	—	32
ГТ-100-750, ЛМЗ	100	26,8	немає	28	4,5	12
ГТ-100-750, ЛМЗ	100	20,1	0,8	37,2	—	30

Схема 1. Одновальна ГТУ простого циклу з можливим розбиттям компресорної групи на два-три ступені стиснення і включенням відповідно одного-двох проміжних охолоджувачів (див. рис. 7.1).

Схема 2. Одновальна ГТУ з регенерацією тепла відхідних газів, що йдуть (мал. 7.5).

Схеми 3а-3г. Двовальна ГТУ з розрізним валом, вільною силовою турбіною і пристроєм для підготовки робочого тіла (газогенератором), володіючим необхідним запасом надмірної теплової енергії.

Газогенератор складається з одного або декількох компресорів для стиснення робочого тіла, пристрої для його підігріву і спалювання, і однієї або декількох турбін, що використовуються для приводу компресорів. Тому залежно від конструктивного виконання газогенератора дана схема ГТУ може мати чотири різновиди (мал. 7.6,а-г).

В схемі 3а (мал. 7.6,а) газогенератор виконується по найпростішій конструктивній схемі, яка складається з компресора, камери згоряння і газової турбіни, що приводить в обертання компрессор.

В схемі 3б робоче тіло підігрівається в спеціальному теплообміннику нагрівним пристроєм (НП) за рахунок передачі теплоти від зовнішнього джерела (мал. 7.6,б).

В схемі 3в газогенератор окрім перерахованих елементів включає регенератор, в якому надмірна теплота, що йде з силової турбіни газів використовується для підігріву повітря, що виходить з компресора (мал. 7.6,б).

В схемі 3г газогенератор виконується у вигляді двухвального турбокомпресорного блоку, в якому кожний з компресорів приводиться в обертання самостійною турбіною (мал. 7.6,г).

Схема 4. Двухвальна ГТУ з блокованою силовою турбіною і вільним турбокомпресорним валом (див.мал.7.3,а), в якій компресор розбивається на ступені стиснення з включенням проміжного охолоджувача і регенератора.

Схема 5. Одновальний газотурбокомпресор з використанням потенціалу відбираного робочого тіла (повітря або гарячого газу) для промислових або побутових потреб (див. мал. 7.4).

Основою для вибору конструктивної схеми ГТУ є наступні вимоги замовника: призначення установки; режим експлуатації; масогабаритне обмеження; маневреність; паливо, що використовується. Остаточно конструктивна схема вибирається за наслідками техніко-економічних розрахунків.

При попередньому виборі конструктивної схеми ГТУ можна керуватися наступними міркуваннями.

Для ГТУ, що використовуються як енергетичні агрегати для покриття пікових енергетичних навантажень, основоположними вимогами є добрі маневрені властивості, низька вартість встановленого кіловата при забезпеченні високої експлуатаційної надійності. Тому віддають перевагу схемам 1 або 3а.

Для ГТУ, що використовуються як аварійний резерв, тобто коли число годин використання мале, але потрібен досить високий ступінь надійності при малих питомих витратах на виготовлення, монтаж і експлуатацію, найдоцільнішим слід рахувати типові конструктивні схеми 3а і 3г, які допускають використання газогенератора авіаційного ГТД.

Для стаціонарних ГТУ, що працюють в базовому режимі або близькому до нього, економічно виправданим є використовування схем 2, 3в, 4.

Типова схема 5 знаходить широке застосування в енерготехнологічних ГТУ, що використовуються в хімічній, нафтопереробній і металургійній галузях промисловості.

Транспортні ГТУ виконуються звичайно по конструктивних схемах 3в і 3г, що забезпечують добру пристосувуванність ГТУ до умов зовнішнього навантаження і її високі маневрені якості.

Техніко-економічний аналіз показує переваги ГТУ в порівнянні з ПТУ: зменшення на 20-25% капітальних витрат; зменшення на 50% витрати металу; зменшення термінів будівництва; зменшення в 2-2,5 рази чисельності експлуатаційного персоналу. Одинична потужність ГТУ поки що не перевищує 100 МВт, ККД установки 27-37%.

З підвищенням початкової температури газів до 1200°С потужність ГТУ буде доведена до 200-220 МВт і ККД установки до 38-40%. Орієнтовні характеристики деяких ГТУ приведені в табл. 7.1.