Принципиальная схема работы парогазовой установки

Допустим, что КПД ГТУ составляет 34%. Это означает, что в ГТУ будет получено ЭГТУ = 34 МВт· ч электроэнергии. Количество теплотыпоступает в котел-утилизатор. Пусть его КПД равен hку = 75%. Тогда в дымовую трубу из котла уйдет, а количество тепла QПТУ = Qку — Qух = 49,5 МВт· ч поступает в паротурбинную установку для преобразования в электроэнергию. Пусть ее КПД всего лишь hПТУ = 0,3; тогда электрогенератор паровой турбины выработаетэлектроэнергии. Всего ПГУ выработаетэлектроэнергии и, следовательно, КПД ПГУ hПТУ = Э/Qкс = 0,4885, т. е. около 49%.Приведенные рассуждения позволяют получить простую формулу для определения КПД ПГУ утилизационного типа:

Эта формула сразу же объясняет, почему ПГУ стали строиться лишь в последние 20 лет. Действительно, если к примеру взять ГТУ типа ГТ-100-ЗМ, то ее КПД hгту = 28,5%, а температура за ГТУ qГ = 398 °C. При такой температуре газов в котле-утилизаторе можно сгенерировать пар с температурой около 370 °C, и КПД паротурбинной установки будет составлять примерно 14%. Тогда при hку = 0,75 КПД ПГУ составит, и целесообразнее построить обычный паротурбинный энергоблок СКД с большей экономичностью. С троительство ПГУ стало экономически оправданным лишь после создания высокотемпературных ГТУ, которые не только обеспечили ее высокий КПД, но и создали условия для реализации паротурбинного цикла высокой экономичности. Из соотношения (8.1) можно получить практически универсальное соотношение между мощностями газотурбинной и паротурбинной частью ПГУ, т. е. это отношение определяется только КПД элементов ПГУ.

Для рассмотренного выше примера, т. е. мощность ГТУ примерно вдвое выше, чем мощность паровой турбины. Именно это соотношение объясняет, почему ПГУ-450Т Северо-Западной ТЭЦ Санкт-Петербурга состоит из двух ГТУ и одной паровой турбины мощностью примерно по 150 МВт. Пути повышения эффективности ГТУОсновными путями повышения эффективности ГТУ являются увеличение температур газов перед турбинами, повышение КПД компрессоров и турбин, а также уменьшение потерь давления в газовоздушном тракте. Все это определяется уровнем энергетического машиностроения. Высокие КПД турбомашин обеспечиваются применением совершенных конструкций и технологии их изготовления. К материалам, используемым в газотурбостроении, предъявляются высокие требования. Они должны выдерживать высокие температуры, большие центробежные нагpузки и быть стойкими к коррозии в течение длительного срока эксплуатации, а также выдерживать переменные нагрузки и тепловые удары (резкие изменения температуры) без образования трещин. Большая потребность в жаропрочных материалах привела к появлению множества сплавов, которые можно разделить на несколько групп. В области рабочих температур до 570 °C при меняются преимущественно аустенитные хромоникелевые стали, содержащие 12 16% хрома и столько же никеля. Дополнительными Компонентами являются молибден, ниобий, ванадий и вольфрам.

До температур 800 °C применяются сплавы на никелевой основе с примесью титана, до 950 °C сплавы на основе кобальта. При температурах свыше 950 °C современные жаропрочные металлические сплавы уже не обладают достаточно длительной прочностью И используются металлокерамические материалы. Они изготовляются прессованием и спеканием металлического порошка и керамических компонентов и сохраняют наилучшие прочностные свойства металла и высокую коррозионную стойкость керамических материалов. Масса металлокерамических лопаток составляет 2/3 массы стальных. Находят применение также охлаждаемые лопатки, и ведутся интенсивные работы в этой области.

Высказываются предположения, что при развитии систем охлаждения сопел и лопаток ГТУ смогут работать с начальными температурами до 1700 — 2000 °C. Кроме перечисленных путей повышения эффективности ПУ, применяются ступенчатый подвод теплоты в двух и более камерах сгорания, размещенных между частями турбины, и промежуточное охлаждение сжимаемого воздуха между частями компрессора. Применяется также регенерация теплоты передача части теплотыуходящих газов воздуху после компрессора, что непосредственно приводит к уменьшению необходимого количества теплоты и, следовательно, расхода топлива. Все это может быть весь эффективным при рациональном применении, однако приводит ксущественному усложнению и удорожанию ПУ, лишая ее одного из основных достоинств. Заключение

По состоянию на середину 2011 г. в России в различных стадиях проектирования или строительства находятся несколько ПГУ. По сравнению с Россией, в странах Западной Европы и США парогазовые установки стали широко применяться раньше. На западных электростанциях, использующих в качестве топлива природный газ, установки такого типа используются гораздо чаще. Несмотря на то, что на данный момент парогазовый цикл используется на крупных энергетических объектах, в компании BMW сделали предположение о возможности использования его в автомобилях. Предполагается использовать выхлопные газы автомобиля для работы небольшой паровой турбины.

Список литературы

Котельные установки их эксплуатация Соколов Б. А. 2007 г. 3ысин В. А., Комбинированные парогазовые установки и циклы, М. — Л., 1962

Парогазовые установки. Основы теории, применение и перспективы. Степанов И. Р. 2000 г.

http://ru.wikipedia.org