Схемы гту и пгу с впрыском пара/воды

1. ПГУ ВП с открытой схемой

Выходные газы ГТУ – в КУ,где очищенная в ХВО вода нагревается газами и превращается в пер.пар. Он с темп. Тпе=Те → в ГТУ двумя потоками: 1)экологический пар → в КС и ↓Tгорения, ↓NOx, 2)энергетический пар – для формирования начальной температуры газов перед ГТ и для охлаждения ее первой ступени. В ГТ поток – в равновесном состоянии в виде однородной смеси воздуха, прод.сгорания и вод.пара.

Цикл: Общее кол-во теплоты, подведенное в КС

ут

делится на теплоты, подвод-ую к газам q^г

и к пару

ут

q^п . 3-4, f-g – расширения газов и

пара, 3см-4см – расширение парогаз.смеси. Выходящая за ГТ газовая смесь охл в КУ (газы с Т4 до Т5, пар с Тg до Тm, парогаз. С Т4см до Т5см). Это обеспечивает нагрев воды и генерацию пара с Те. Имеют место пинч-поинты. В КУ исп-ся часть теплоты (пл 4-4’-5’-5) b (g-g’-m’-m). Газопаровая смесь с Т5см=Т5=Тm после КУ – в атмосферу. (потери раб тела, ухудшаются показатели установки)

53

2. ПГУ ВП STIG

3. ПГУ ВП с-мы SPRINT

Отработавшее тепло ГТ – для генерации и перегрева пара в КУ – последующий впрыск в КС. Оптимум КПД приходится на большие значения относительного расхода пара к кол-ву сжигаемого в КС т-ва. Иногда – дожигание в КУ для увеличения генерации пара в режимах пиковых нагрузок.

Увеличение расхода парогаз.смеси через ГТ требует повышенной πк. Вместе с тем повышение мощности ГТ компенсирует рост Nкомпр. Для ↑Тпп до нач.Тгазов требуется увеличить Вт в КС, но это также компенсируется ростом мощности ГТ. Присутствие пп в потоке газов за ГТ

↑ теплоемкость среды в КУ при том же перепаде температур в нем.

Промежуточное охлаждение впрыском, предусм.промеж.охл воздуха между ступенями компр-ра. (ГТУ на рис КПД=42%). С-ма понижает Твозд за компр-ром, а его охл ↓работу сжатия. С-ма осуществляет впрыс капельной влаги в об.воздухозаборников КВД и КНД, на 2 воздушных патрубка, патрубки впрыска воды и блоки распыл.насадок, где капли измельчаются перед впрыском в в обл.воздухзаборников.

Впрыск – не более 1,5% от Vвозд на входе в компрессор. Не ближе чем 5-6 ступеней от конца компрессора.

В отличие от большинства ГТУ, установка управляется возд-ем tвозд за КВД вместо нач.Тгазов перед ГТВД. Применение SPRINT

позволяет ↑Gвозд ч/з компр.на 23%, ↑NэГТУ на 28%, КПД ээ брутто до 40%.

Принцип: вода после Эк при 4-6МПа подогревается до t, несколько ниже tнас (250- 275), охлаждая сжатый воздух. В увлажнителе этот воздух контактирует с с подогретой в охладителях и переохлажденной водой и насыщается вод.парами одновременно повышая свою t. Основная часть теплоты испарения – это накопленная теплота подогретой воды, т.е.имеет место регенерация теплоты сжатого воздуха и передача ее влажному воздуху. Он доп-но нагревается в газовоздушном т/о КУ и вводится в КС.

+: 1) ↑Уд.полезная мощность по сравнению с обычной ГТУ вследствие уменьшения затрат

на привод компр-ра. Влажный пар в ГТ замещает часть сжимаемого воздуха. 2)Как в STIG нет турбины (↓капиталовложения)

3)КИТТ близок к 1.

-: большое кол-во влаги, уходящее в атм – нужна постоянная подпитка.

54

28. Перечислить виды впрыска воды или пара в газовый тракт ГТУ. Цели и задачи впрыска. Особенности организации впрыска на ГТУ. Основные недостатки схем с впрыском. ПГУ с впрыском пара/воды в газовоздушный тракт ПГУ (ПГУ ВП) рассчитаны на совместное использование в ГТУ газов и пароводяного рабочего тела, которые в виде парогазовой смеси расширяются в ГТ. Эти ПГУ характеризуются относительной простотой технол.процесса и высокими показ-ми экономичности (↑КПД на 3-4%). Цели и виды впрыска:

1. В КС ГТУ для ↓NOx и темп-ры в зоне горения (экологический), и энергетический впрыск для улучшения энергетических хар-к.

2. В компрессор для изменения плотности воздуха и уменьшения внутр мощности компр-ра

3. В проточную часть ГТ для охлаждения лопаток

4. Комбинация вышеуказанных мер

Впрыск оказывает влияние сечение проточной части ГТ (должно увеличиться),на устойчивость работы компр-ра (↑πк), ↑Gг, изм-ет режим работы КС.

Недостатки: может увеличиться СО (при чрезмерном снижении температуры горения), могут возникнуть пульсации, вибрационное горение, большие затраты на водоподготовку (на 2-3%).

При впрыске в КС вода/пар обладая большей теплоемкостью, чем у продуктов сгорания, подогревается до темп.газов, забирая часть теплоты. Для каждой КС существует предел значения объема впрыска, чтобы не разрушить систему сжигания т-ва и не повредить ГТ.

Тех.решения: вода/пар проходит спец.фильтр, впрыскивается через топливные форсунки (топливо – по внутр.каналу, пар – по наруж.кольц.каналу). Впрыск пара обычно не превышает 5% объема воздуха, засасываемого компрессором. Превышение допустимого уровня впрыска может уменьшить запас устойчивости компр-ра по помпажу.

Лучше впрыскивать пар, чем воду (лучше перемешивается с воздухом при поступлении в КС, слабее гасит пламя в циркулирующем потоке).

1. ПГУ ВП с открытой схемой

Выходные газы ГТУ – в КУ,где очищенная в ХВО вода нагревается газами и превращается в пер.пар. Он с темп. Тпе=Те → в ГТУ двумя потоками: 1)экологический пар → в КС и ↓Tгорения, ↓NOx, 2)энергетический пар – для формирования начальной температуры газов перед ГТ и для охлаждения ее первой ступени. В ГТ поток – в равновесном состоянии в виде однородной смеси воздуха, прод.сгорания и вод.пара.

2. ПГУ ВП STIG

Отработавшее тепло ГТ – для генерации и перегрева пара в КУ – последующий впрыск в КС. Оптимум КПД приходится на большие значения относительного расхода пара к кол-ву сжигаемого в КС т-ва. Иногда – дожигание в КУ для увеличения генерации пара в режимах пиковых нагрузок.

Увеличение расхода парогаз.смеси через ГТ требует повышенной πк. Вместе с тем повышение мощности ГТ компенсирует рост Nкомпр. Для ↑Тпп до нач.Тгазов требуется увеличить Вт в КС, но это также компенсируется ростом мощности ГТ. Присутствие пп в потоке газов за ГТ ↑ теплоемкость среды в КУ при том же перепаде температур в нем.

55

3. ПГУ ВП с-мы SPRINT

Промежуточное охлаждение впрыском, предусм.промеж.охл воздуха между ступенями компр-ра. (ГТУ на рис КПД=42%). С-ма понижает Твозд за компр-ром, а его охл ↓работу сжатия. С-ма осуществляет впрыс капельной влаги в об.воздухозаборников КВД и КНД, на 2 воздушных патрубка, патрубки впрыска воды и блоки распыл.насадок, где капли измельчаются перед впрыском в в обл.воздухзаборников.

Впрыск – не более 1,5% от Vвозд на входе в компрессор. Не ближе чем 5-6 ступеней от конца компрессора.

В отличие от большинства ГТУ, установка управляется возд-ем tвозд за КВД вместо нач.Тгазов перед ГТВД. Применение SPRINT позволяет ↑Gвозд ч/з компр.на 23%, ↑NэГТУ на 28%, КПД ээ брутто до 40%.

4. ПГУ с открытой схемой HAT

газовоздушном т/о КУ и вводится в КС.

Принцип: вода после Эк при 4- 6МПа подогревается до t, несколько ниже tнас (250-275), охлаждая сжатый воздух. Вувлажнителе этот воздух контактирует с с подогретой в охладителях и переохлажденной водой и насыщается вод.парами одновременно повышая свою t. Основная часть теплоты испарения – это накопленная теплота подогретой воды, т.е.имеет место регенерация теплоты сжатого воздуха и передача ее влажному воздуху. Он доп-но нагревается в

+: 1) ↑Уд.полезная мощность по сравнению с обычной ГТУ вследствие уменьшения затрат на привод компр-ра. Влажный пар в ГТ замещает часть сжимаемого воздуха. 2)Как в STIG нет турбины (↓капиталовложения)ю 3)КИТТ близок к 1.

-: большое кол-во влаги, уходящее в атм – нужна постоянная подпитка.