9 Слайд
На слайде вы видите Воздушный котел ГТУ замкнутого цикла мощностью 2000кВ, работающего на угольной пыли. В котле имеется радиационная секция, являющаяся камерой сгорания (топкой 8), и конвективная секция 15. В верхней части топки находится горелка 10. Сырой уголь подогревается при перемалывании в: мельнице 4 ив виде пыли поступает к горелке в смеси с воздухом. Из зоны горения горячие газы проходят через нижнюю часть котла, затем идут вверх через конвективную секцию и далее в воздухоподогреватель 16. Воздух для горения подается вентилятором 17, нагревается в подогревателе, откуда часть его поступает в зону горения, а часть — к мельнице для сушки угля. В случае необходимости для регулирования температуры к мельнице может быть подан и холодный воздух. Золу и шлак удаляют из нижней части котла, увлажняют и подают к вагонетке 20. Уходящие газы проходят дополнительную очистку от пыли в. сепараторе 18 и эксгаустером 19 отсасываются в дымовую трубу. Цикловой воздух поступает из регенератора установки во входной коллектор 14 и по петлеобразному пучку труб в конвективной секции проходит к выходному коллектору 13, нагреваясь теплом уходящих газов. Из этого коллектора через внешние необогреваемые трубопроводы воздух попадает во входной коллектор 11 радиационной секции, откуда по трубам, расположенным вдоль стенок топки, проходит вниз — к выходному коллектору 6. Далее воздух поступает непосредственно в турбину.
Однако конструкция воздушного котла имеет существенные недостатки. Для труб котла, работающих при высокой температуре, применяют дорогостоящую аустенитную сталь, но даже при этом температура циклового воздуха на выходе из котла не превышает на сегодняшний день 710°С и перспектива ее дальнейшего роста ограничена. Размеры воздушных колов примерно соответствуют паровым котлам той же мощности. Характерной особенностью воздушеых котлов является возможность их установки вне пределов здания, так как опасность из замерзания исключена. Воздушные котлы и система подготовки топлива имеют большее количество вспомогательного оборудования, усложняющего и удорожающего установку.
10 Слайд
Основной конструктивной особенностью ГТУ замкнутого цикла является выполнение компрессора (или компрессора высокого давления при двух ступенях сжатия) в общем корпусе с турбиной при двухопорном роторе турбокомпрессора. Благодаря этому отпадает необходимость уплотнять воздух со стороны наиболее высокого давления – на выходе из компрессора и на входе в турбину - и достигается высокая компактность турбомашинной группы. Этот конструктивный принцип сохраняется как для радиального, так и для осевого типа компрессора.
В связи с высоким давлением в цикле и малым объемным расходом воздуха компрессоры для установок мощностью до 6—8 МВт выполняют радиальными, для установок большей мощности — осевыми.
Надо отметить, что турбомашинам свойственны массивность корпусов турбин и компрессоров, диктуемая высоким давлением воздуха в цикле. Относительно малые объемные расходы воздуха предопределяют высокие числа оборотов турбомашин, поэтому обязательным элементом каждой машины является понижающий редуктор с большим передаточным отношением. Конструкции ГТУ замкнутого цикла характеризуются рядом общих решений - двухстенные корпуса турбин с внутренней изоляцией, встроенные подшипники, работающие в зоне высокого давления воздуха, высокотемпературные трубопроводы большой длины, компактные регенераторы и др.
Одной из принципиальных конструктивных проблем для ГТУ замкнутого цикла является применение подшипников скольжения, смазка которых осуществляется не маслом, а газом, циркулирующим в тракте установки. Успешное решение этой задачи откроет перспективу создания герметизированных турбокомпрессоров с одним только концевым уплотнением со стороны генератора. Кроме того, очевидны преимущества установок, в которых исключено масло как рабочее тело и все масляное хозяйство с насосами, фильтрами, маслоохладителями, баками и т. п. Это особенно важно для атомных ГТУ с графитными материалами в реакторе, где присутствие масляных паров в теплоносителе должно быть полностью исключено.
Проблема сведения к минимуму утечек рабочего тела актуальна для всех турбоустановок, но особое значение приобретает она для ГТУ замкнутого цикла, работающих не на воздухе, а на гелии или на ином газе. Наряду с объединением турбины и компрессора в общем корпусе и применением газовых подшипников, конструкторские проблемы уплотнения роторов могут быть значительно упрощены при исключении промежуточного воздухоохладителя. КПД установки при этом падает, однако эта потеря экономичности может быть отчасти компенсирована уменьшением сопротивлений в тракте или увеличением регенератора на величину объема устраненного воздухоохладителя.