Рабенко В.С. Термодинамические циклы газотурбинных установок

Подождите немного. Документ загружается.

34. Утилизационная стационарная газотурбинная установка.

Стационарная ГТУ, рабочим телом которой служат обладающие энер-

гией газообразные продукты отхода производства.

35. Энергетическая ГТУ – ГТУ, предназначенная для привода

электрогенератора.

36. Энергетический газотурбинный агрегат. Газотурбинный аг-

регат, имеющий в качестве приводимой машины электромашинный

генератор.

ПГУ

1. Парогазовая установка (ПГУ) – энергетическая установка, в

которой теплота уходящих газов ГТУ прямо или косвенно использует-

ся для выработки электроэнергии в паротурбинном цикле.

2. Утилизационная ПГУ – энергетическая установка, в которой

тепло уходящих газов ГТУ утилизируется в котлах-утилизаторах с

получением пара высоких параметров, используемого в паротурбин-

ном цикле. Главными преимуществами утилизационных ПГУ по срав-

нению с ПТУ являются высокая экономичность (в ближайшие годы их

КПД превысит 60 %) и существенно меньшие капиталовложения,

меньшая потребность в охлаждающей воде, малые вредные выбросы,

высокая маневренность. Утилизационные ПГУ требуют высокоэконо-

мичных высокотемпературных газовых турбин с высокой температу-

рой уходящих газов для генерирования пара высоких параметров для

паротурбинной установки (ПТУ). Современные ГТУ, отвечающие

этим требованиям, пока могут работать либо на природном газе, либо

на легких сортах жидкого топлива.

3. Бинарная ПГУ – энергетическая установка, в которой рабочие

тела газотурбинного цикла (воздух и продукты горения топлива) и

паротурбинной установки (вода и водяной пар) разделены.

4. Монарная ПГУ – энергетическая установка, в которой рабочим

телом турбины является смесь продуктов сгорания и водяного пара. За

рубежом монарная установка получила название STIG (от Steam

Iniected Gas Turbine). Их строит в основном фирма General Electric в

комбинации с ГТУ сравнительно малой мощности.

5. Конденсационная ПГУ – энергетическая установка, в которой

вырабатывают только электроэнергию.

6. Теплофикационная ПГУ – энергетическая установка, в кото-

рой вырабатывают электроэнергию и нагревают сетевую воду в подог-

ревателях, подключаемых к паровой турбине.

7. ПГУ со сбросом выходных газов ГТУ в энергетический ко-

тел (Сбросная ПГУ. Идентично: ПГУ с низконапорным парогенерато-

ром.) В такой ПГУ тепло уходящих газов ГТУ, содержащих достаточ-

ное количество кислорода, направляется в энергетический котел, за-

мещая в нем воздух, подаваемый дутьевыми вентиляторами котла из

атмосферы. При этом отпадает необходимость в воздухоподогревателе

котла, так как уходящие газы ГТУ имеют высокую температуру. Глав-

ным преимуществом сбросной схемы является возможность использо-

вания в паротурбинном цикле недорогих энергетических твердых топ-

лив. В сбросной ПГУ реализуются два термодинамических цикла. Те-

плота, поступившая в камеру сгорания ГТУ вместе с топливом, преоб-

разуется в электроэнергию так же, как и в утилизационной ПГУ, т.е. с

КПД на уровне 50 %, а теплота, поступившая в энергетический котел –

как в обычном паротурбинном цикле, т.е. с КПД на уровне 40 %. Од-

нако достаточно высокое содержание кислорода в уходящих газах

ГТУ, а также необходимость иметь за энергетическим котлом малый

коэффициент избытка воздуха приводят к тому, что доля мощности

паротурбинного цикла составляет примерно 2/3, а доля мощности ГТУ

– 1/3 (в отличие от утилизационной ПГУ, где это соотношение обрат-

ное). Поэтому КПД сбросной ПГУ составляет примерно

ПГУ

=(2/3)

ПТУ

⋅40+(1/3)

ГТУ

⋅50=43,3 % ,

т.е. существенно меньше, чем у утилизационной ПГУ. Ориентировоч-

но можно считать, что в сравнении с обычным паротурбинным циклом

экономия топлива при использовании сбросной ПГУ примерно вдвое

меньше, чем экономия топлива в утилизационной ПГУ.

8. ПГУ с «вытеснением» регенерации – ПГУ, в которой регене-

ративные подогреватели отключаются от паровой турбины, а для по-

догрева питательной воды энергетического котла используется тепло

уходящих газов ГТУ. Пар не поступает в отборы на регенеративный

подогрев питательной воды и служит только для выработки мощности

в паровой турбине. При этом теплота конденсации пара теряется в кон-

денсаторе, а не возвращается питательной воде. Поэтому выигрыш в

экономичности возникает тогда, когда эта потеря будет меньше, чем

экономия топлива за счет уменьшения потери теплоты с уходящими

газами ГТУ. ПГУ с вытеснением регенерации дает наименьшую эко-

номию топлива (около 4 %), однако она позволяет надстроить паро-

турбинный энергоблок с минимальными переделками.

9. Котел-утилизатор – котел, в котором используется теплота от-

ходящих горячих газов технологического процесса или двигателей.