Преимущества и недостатки гту.

Одним из преимуществ ГТУ является ее компактность. Даже с учетом камеры сгорания и воздушного компрессора ГТУ мощностью 150 МВт имеет длину 8 – 12 метров, а паровая турбина примерно такой же мощности в 1,5 раза больше.

ГТУ практически не имеет системы регенерации, деаэратор, что существенно упрощает схему ГТУ, т.к. отсутствует система регенерации, а так же конденсаторы.

ГТУ может быть установлено на бетонное основание на нулевой отметке машинного зала, а ПТУ требует равного фундамента высотой от 9 до 16 м. с размещением паровой турбины на верхней фундаментной плите и вспомогательного оборудования на нижнем уровне.

Компактность ГТУ облегчает условия транспортировке.

ГТУ не требует охладителей воды, соответственно здесь отсутствует конденсатор и система технического водоснабжения. В результате стоимость одного кВт установленной мощности ГТУ значительно меньше.

Важным преимуществом ГТУ является ее маневренность, которая определяется относительно малым уровнем давления и, следовательно, легким прогревом и охлаждением.

Однако ГТУ имеет и недостатки, и прежде всего меньшая экономичность типовых ГТУ. Средний КПД хорошей ГТУ составляет 37 – 38 %. Лучшие перспективные ГТУ – 40 %, а ПТУ – 42 – 43 %.

Еще одним недостатком ГТУ является невозможность использования низкосортного топлива, она может работать только на газе или хорошем жидком топливе. ПТУ может работать на любом топливе, даже самом некачественном.

Основная область индивидуального применения ГТУ – это пиковые или резервные источники мощности.

Парогазовые установки.

Парогазовыми называются энергетические установки, в которых теплота уходящих газов ГТУ используется для выработки электроэнергии.

На рис.3. показана принципиальная схема простейшей ПГУ утилизационного типа. В ней уходящие газы ГТУ поступают в котел-утилизатор, который представляет собой теплообменник противоточного типа. В нем генерируется пар высоких параметров. Особенностью такой ПГУ является то, что топливо в котеле-утилизаторе не сжигается, а необходимая для паротурбинной части теплота берется от уходящих газов ГТУ. Необходимо отметить, что температура уходящих газов ГТУ практически однозначно определяется температурой газов перед газовой турбиной. В большинстве современных ГТУ температура уходящих газов составляет 530 – 580 ⁰С, хотя имеются турбины с температурой с температурой до 640 ⁰С.

По условиям надежности работы трубной системы экономайзера, при работе на природном газе, температура питательной воды на входе в котел-утилизатор должна быть не меньше 60 ⁰С.

КПД котлов-утилизаторов составляет 84 – 88 %, что ниже, чем у паровых котлов. КПД ПТУ в составе ПГУ так же существенно ниже, чем на обычной ТЭС. Это определяется, во-первых, параметрами пара, генерируемого в котле-утилизаторе, которые ниже, чем в обычном котле, а, во-вторых, ПТУ в составе ПГУ практически не имеет системы регенерации, нов целом КПД ПГУ оказывается весьма высоким.

Пусть в КС газовой турбины сжигается определенное количество газа, из которого получается . Пусть КПД газовой турбины составит , то тогда

Теплота, уводимая в котел-утилизатор:

Пусть КПД котла-утилизатора . На производство пара для ПТУ пойдет:

Следовательно, КПД ПГУ:

Выполненные вычисления позволяют получить простую формулу для определения КПД ПГУ утилизационного типа:

(1)

Из этой формулы становится очевидным, почему ПГУ стали активно строиться во всем мире в последние 30 – 35 лет.

Так как при низком уровне температур на выходе из газовой турбины КПД собственно газовой турбины менее 30 %, соответственно при низком уровне температур поступающих в котел-утилизатор газов в нем будет генерирован пар низких параметров, что приведет к очень низкому КПД паровой турбины.

При температуре газов за газовой турбиной примерно равной 400 ⁰С в котле может быть сгенерирован пар с температурой около 370 ⁰С, в этом случае КПД ПТУ будет примерно равен 15 %.

Из соотношения (1) можно получить практически универсальное соотношение между мощностью газовой турбины и паротурбинной части в составе ПГУ:

(оптимальное отношение),

т.е. оптимальным считается отношение мощности ГТУ к мощности паровой части как 2:1.