7.4 Пути совершенствования гту

1. Повышение эффективности ГТУ (повышение КПД, уменьшение расхода топливного газа, уменьшение безвозвратных потерь масла).

2. Повышение эксплуатационной надежности узлов и деталей ГТУ (увеличение наработки на отказ), увеличение общего ресурса ГТУ, увеличение межремонтного ресурса.

3. Уменьшение содержания токсичных веществ в выхлопных газах (NO).

Достижение этих целей возможно за счёт

1. Повышения параметров рабочего цикла (температурой перед турбиной, степени сжатия ОК, что в свою очередь возможно использовать жаропрочные материалы для лопаток ГТ, покрытие лопаток или за счёт специальных конструкций лопаток обеспечивающих их охлаждение).

2. Разработка ГТУ по схеме с многоступенчатым сжатием и промежуточным охлаждением воздуха в ОК.

3. Утилизация тепла отходящих газов (применение регенеративных циклов, парогазового цикла, использование утилизационных аппаратов).

4. Применение схем ГТУ (впрыск воды в КС ГТУ).

5. Создание автоматизированных систем контроля технического состояния ГТУ, диагностики и прогнозирования дефектов на ранних стадиях их развития.

6. Совершенствование камеры сгорания для оптимизации процессов горения и обеспечение равномерного температурного поля перед ГТ.

Повышение эффективности использования продуктов сгорания.

КПД ГТУ, применяемых в газовой промышленности, колеблется от 20 до 32%. Большая часть теплоты теряется с выхлопными газами. Использование теплоты продуктов сгорания возможно в следующих направлениях:

• подогрев циклового воздуха сжатого в ОК до подачи в КС (регенерация)

• нагрев воды в системе теплоснабжения и горячего водоснабжения (утилизация)

• нагрев воды до состояния перегретого пара в котле–утилизаторе для совершения им механической работы на паровой турбине (парогазовой установки)

• регенерация тепла в ГТУ повышает КПД на 3-4%

Использование тепла уходящих газов (регенерация)

Регенерация тепла в ГТУ повышает КПД ГТУ на 3-4%. В качестве теплообменных аппаратов используются воздухоподогреватели (регенераторы) пластинчатого или трубчатого типа.

Теплообменная поверхность воздухонагревателя I типа выполнена из профилированных листов, II типа из пучков трубок.

Степень регенерации характеризует полноту отдачи тепла цикловому воздуху отходящими газами 0,7-0,85.

Рис. 97. Степень регенерации

T₁ – атмосферная

T₂ – после осевого компрессора

T₃ – перед турбиной

T₄ – выхлопные газы

T₅ – перед камерой сгорания

1. Увеличение степени регенерации возможно за счёт увеличения поверхности теплопередачи, что приведёт к значительной металлоёмкости и массы воздуха подогревателя.

2. Нагрев воды систем и водоснабжения и тепло – выходящими газами широко применяются на КС.

Влияние впрыска воды на ГТД с регенерацией тепла.

При вводе жидкости в тракт высокого давления ГТД с регенерацией тепла (между компрессором и выходом из камеры сгорания) возрастает удельная мощность и снижается удельный расход топлива при поддержании и степени регенерации цикла. При вводе 3% воды в сечении за компрессором передаваемое тепло возрастет на 8%, а при впрыске 4,46% жидкости на 12%. При вводе воды в камеру сгорания необходимое увеличение передаваемого тепла ещё больше: соответственно на 12% и 17%.

При подаче за компрессор 4,46% воды габариты теплообменника можно уменьшить на 3,8% или получить степень регенерации 0,828 и удельный расход 0,22 кг/кВ·ч, что на 9,5% ниже варианта без добавки жидкости.

Вопросы для самопроверки:

1. Пути совершенствования ГТУ.

2. Способы совершенствования ГТУ.

3. Повышение эффективности использования продуктов сгорания.

4. Использование тепла уходящих газов.

5. Влияние впрыска воды на ГТД с регенерацией тепла.