15.13. Одновальные теплофикационные гтэ.
Схема данной установки представлена на рисунке 15.13.1 Установка однокомпрессорная, нагрузка (генератор) устанавливается со стороны ОК, в общем случае через редуктор. Для регулирования присутствует РВНА. Установка двухтопливная (жидкое и газообразное топливо). Особый интерес представляет конструкция выхлопного тракта (Рисунок 15.13.1).
В
работе установки можно выделить два
характерных режима. Первый режим: режим
на выработку
только электрической мощности.
Этот режим совпадает с режимом обычных
одновальных энергетических установок.
При этом шибер полностью открыт.
Режим с теплофикацией: Для осуществления данного режима шибер прикрывается, сопротивление тракта растет, и когда сопротивление теплообменника становится меньше сопротивления основного выхлопного тракта, выхлопные газы начинают циркулировать через утилизатор. Утилизатор поверхностного типа, противоточный (или с перекрестным током), внутри трубок - вода, нагнетаемая насосом. Выхлопные газы сперва минуют подтопочное устройство. Гидравлическое сопротивление теплообменника выбирается на основании технико-экономического расчета, обычно его значение около 300 мм.вод.ст (примерно 2кПа). В утилизаторе можно получать либо горячую воду, либо пар низких параметров.
Эффект достигается за счет охлаждения уходящих выхлопных газов (с температурой 400-5000С), воду же нагревают максимум до 1500С(необходимо следить, чтобы не началось кипение, для этого контролировать давление и температуру воды). Теплообменную поверхность проектируют с небольшим запасом.
Включение теплообменника приводит к увеличению сопротивления выхлопного тракта, что приводит к снижению вырабатываемой мощности ГТУ (до5-7%).
При работе по теплофикационному циклу вводят две основных характеристики энергозатрат (для ГТУ простого цикла – только одна –эффективный КПД):
КПД по использованию топлива– величина, характеризующая количество подведенной теплоты, используемой для выработки только электрической мощности.
Теплофикационный КПД – показывает, какое количество подведенной тепловой энергии полезно используется в цикле.
где Nэл – электрическая мощность, кВт;Qтепл – количество теплоты, полученной в утилизаторе (подведенной воде); Qтопл – количество теплоты, подведенной в камере сгорания.
15.14 Контактные газопаровые установки
Контактными газопаровыми установками называют газотурбинные установки, в которых в камеру сгорания, или за ней подмешивается некоторое количество пара или воды. Пар или вода должны быть очищены от механических примесей , а также обессолены, иначе появятся отложения на подводящих воду(пар) форсунках, а кроме того, попадание солей в проточную часть турбины приведет к коррозии, закупорке охлаждающих каналов. Впрыск воды(пара) приведет к резкому скачку мощности форсируемой турбины, поэтому применить данный метод можно только к турбине, приводящей компрессор. Скачок мощности обуславливается нарушением массовых балансов: количество сжимаемого в компрессоре воздуха одно, а количество рабочего тела в турбине другое, численно большее. На универсальной характеристике при впрыске воды(пара) рабочая точка начнет приближаться к границе помпажа. Следует также отметить, что при впрыске воды(пара) в камеру сгорания температура горения снизится, при этом снизится и образование окислов азота.
Если впрыскивать пар, то при этом возрастет КПД и мощность, если воду – мощность возрастет, КПД немного уменьшится.
Контактные газопаровые установки – блокированные, иначе, например, в случае двухвальной приводной ГТУ, впрыск пара (воды) приведет к забросу частоты вращения силового вала.
Необходимо также напомнить, что давление воды(пара) в точке впрыска должно быть больше давления рабочего тела ГТУ.