Применение газотурбинных установок в энергетике и промышленности

Последние годы характеризуются более широким применением ГТУ в различных областях: на транспорте, в энергетике, для привода стационарных и мобильных установок и др. Единичная мощность эксплуатируемых ГТУ пока не превышает 100 МВт, а КПД 30%, но в перспективе мощность ГТУ будет доведена до 200 МВт, а КПД до 38%.

Энергетические газотурбинные установки. Газовая турбина меньше и легче паровой, поэтому при пуске она прогревается до рабочих температур значительно быстрее. Камера сгорания выводится на режим практически мгновенно, а отличие от парового котла, который требует медленного длительного (многие часы и даже десятки часов) прогрева во избежание аварии из-за неравномерных тепловых удлинений, особенно массивного барабана диаметром до 1,5 м, длиной до 15 м, с толщиной стенки выше 100 мм.

Поэтому ГТУ применяются прежде всего для покрытия пиковых нагрузок и в качестве аварийного резерва для собственных нужд крупных энергосистем, когда надо очень быстро включить агрегат в работу. Меньший КПД газотурбинной установки по сравнению с паросиловой установкой в этом случае роли не играет, так как такие установки работают в течение небольших отрезков времени. Для энергетических ГТУ характерны частые пуски (до 1000 в год) при относительно малом числе часов использования (от 100 до 1500 ч/год). Диапазон единичных мощностей таких газотурбинных установок составляет от 3,0 до 200 МВт, а КПД - от 20 до 33%.

В настоящее время разрабатываются и внедряются установки ГТЭ-125, ГТЭ-150 и ГТЭ-200 ЛМЗ. Например, газотурбинная установка мощностью 150 МВт (ГТЭ-150) рассчитана на 500 пусков в год при общем ресурсе 100 тыс. ч. Время пуска и набора полной нагрузки не превышает 30 мин. В качестве топлива предусмотрены природный газ и жидкое турбинное топливо, причем переход с одного вида топлива на другой будет осуществлен без остановки ГТУ.

Двигатели внутреннего сгорания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Поршневым двигателем внутреннего сгорания (ДВС) называется тепловая машина, в рабочем цилиндре которой происходит сжигание топлива и преобразование теплоты в работу.

 

Принципиальная схема поршневого двигателя внутреннего сгорания

Индикаторная диаграмма четырехтактного (а) и двухтактного (б) двигателей:

 

 

 

 

Роторно-поршневые двигатели (РПД).

Принципиальная и кинематическая схемы роторно-поршневого двигателя

1 - выпускной канал; 2 - впускной канал; 3 - корпус; 4 - зубчатое колесо с внутренним зацеплением; 5 - свеча; 6 - неподвижное зубчатое колесо с наружным зацеплением; 7 – ротор

Свободно-поршневые генераторы газа (СПГГ).

Такие установки являются комбинацией ДВС и ГТУ, причем ДВС выполняют роль генератора газа для ГТУ (или камеры сгорания) и одновременно приводит в действие воздушный компрессор (поршни у двигателя внутреннего сгорания и компрессора общие, дифференциального типа)

1 — рабочая полость генератора газа; 2 — рабочая полость компрессора; 3 — буферная (аккумуляторная) полость; 4 — поршень компрессора; 5 — газовая турбина; 6 — выпускные окна; 7 — ресивер газа перед турбиной; 8 — впускные окна;

9 — поршень двигателя