Где применяются газовые турбины – Применение газовой турбины в современной промышленности — Студопедия.Нет

Содержание

Устройство газотурбинных установок (ГТУ). Основные элементы газотурбинных установок



Устройство газотурбинной установки

Газотурбинная установка состоит из трех основных элементов: газовой турбины, камер сгорания и воздушного компрессора.

На рис. 1-а показана газотурбинная установка, компрессор 1, камеры сгорания 2 и газовая турбина 3 которой расположены в едином сборном корпусе. Роторы 6 и 5 компрессора и турбины жестко соединены друг с другом и опираются на три подшипника. Четырнадцать камер сгорания располагаются вокруг компрессора каждая в своем корпусе. Воздух поступает в компрессор через входной патрубок и уходит из газовой турбины через выхлопной патрубок. Корпус газотурбинной установки опирается на четыре опоры 4 и 8, которые расположены на единой раме 7.

Тепловая схема такой газотурбинной установки показана на рис. 1-б. В камеры сгорания топливным насосом подаются топливо и сжатый воздух после компрессора. Топливо перемешивается с воздухом, который служит окислителем, поджигается и сгорает. Чистые продукты сгорания также смешиваются с воздухом, чтобы температура газа, получившегося после смешения, не превышала заданного значения. Из камер сгорания газ поступает в газовую турбину, которая предназначена для преобразования его потенциальной энергии в механическую работу. Совершая работу, газ остывает и давление его уменьшается до атмосферного. Из газовой турбины газ выбрасывается в окружающую среду.

Из атмосферы в компрессор поступает чистый воздух. В компрессоре его давление увеличивается и температура растет. На привод компрессора приходится отбирать значительную часть мощности турбины.

Газотурбинные установки, работающие по такой схеме, называют установками открытого цикла. Большинство современных ГТУ работает по этой схеме.



Кроме того, применяются замкнутые ГТУ (рис. 2). В замкнутых ГТУ также имеются компрессор 1 и турбина 2. Вместо камеры сгорания используется источник теплоты 4, в котором теплота передается рабочему телу без перемешивания с топливом. В качестве рабочего тела может применяться воздух, углекислый газ, пары ртути или другие газы.

Рис. 2. Схема замкнутой ГТУ:
1 — компрессор, 2 — турбина, 3 — электрический генератор,
4 — источник теплоты, 5 — регенератор, 6 — охладитель

Рабочее тело, давление которого повышено в компрессоре, в источнике теплоты 4 нагревается и поступает в турбину 2, в которой отдает свою энергию. После турбины газ поступает в промежуточный теплообменник 5 (регенератор), в котором он подогревает воздух, а затем охлаждается в охладителе 6, поступает в компрессор 1, и цикл повторяется. В качестве источника теплоты могут использоваться специальные котлы для нагрева рабочего тела энергией сжигаемого топлива или атомные реакторы.



www.gigavat.com

Газовая турбина — Справочник химика 21





    С соответствующими металлами кобальт, родий и иридий образуют твердые растворы и интерметаллические соединения, что определяет физико-химические и механические свойства их сплавов. Особо широко используются кобальтовые сплавы. Многие из них жаропрочны и жаростойки. Например, сплав виталлиум (65% Со, i8% Сг, 3% Ni и 4% Мо), применяемый для изготовления деталей реактивных двигателей и газовых турбин, сохраняет высокую проч-I ость и практически не подвергается газовой коррозии вплоть до 800—900°С. Имеются также кислотоупорные сплавы, не уступающие платине. Кобальтовые сплавы типа алнико (например, 50% Fe, 24% Со, 14% Ni, 9% А п 3% Си) применяются для изготовления постоянных магнитов. Для изготовления режущего инструмента важное значение имеют так называемые сверхтвердые сплавы, представляющие собой сцементированные кобальтом карбиды вольфрама (сплавы ВК) и титана (сплавы ТК). Большое значение имеет кобальт как легирующая добавка к сталям. [c.596]








    Основным компонентом, входящим в состав жаростойких сплавов и сталей, из которых изготавливаются камера сгорания, газовая турбина и реактивное сопло, является никель. При сгорании всех сернистых соединений топлива образуется сернистый газ. В условиях температур выше 1000° С может образоваться сернистый никель, ЧТО приводит к образованию эвтектики никель—сернистый никель. Так как температура плавления этой эвтектики равна приблизительно 650° С, она выгорает и вызывает разрушение деталей. [c.57]

    До недавнего времени область применения центробежных компрессорных машин (ЦКМ) ограничивалась конечным давлением сжимаемого газа. Машины применялись главным образом для средних давлений — 8—10 ат, максимум до 30 ат прн большой производительности. В связи с созданием турбокомпрессоров высокого давления область применения ЦКМ расширяется. ЦКМ постепенно заменяют поршневые машины во многих производствах химической и нефтехимической промышленности, где их используют для сжатия воздуха, кислорода, азота, водорода и других газов. Турбомашины находят широкое применение также в металлургической, горной, холодильной и металлообрабатывающей промышленности. В ряде химических и нефтехимических производств используют нагнетатели и турбокомпрессоры с газовой турбиной (турбоде- [c.262]

    В СССР первые установки по каталитическому восстановлению оксидов азота введены в эксплуатацию в 1965 г. На многих химических предприятиях была реализована схема каталитического восстановления оксидов азота с применением природного газа, разработанная Государственным научно-исследовательским и проектным институтом азотной промышленности и продуктов органического синтеза (ГИАП). Катализатором служит палладий, нанесенный на активный оксид алюминия. Тепло, выделяющееся в процессе восстановления, можно использовать в газовых турбинах для получения дополнительной энергии, что улучшает экономические показатели процесса очистки. [c.65]

    В камерах сгорания реактивных двигателей коррозия стенок камеры сгорания, сопла и деталей газовой турбины вызывается как сернистыми соединениями, так и некоторыми металлами, содержащимися в топливе в виде золы. [c.57]

    В производстве слабой азотной кислоты под абсолютным давлением 7,3 ат применяют газотурбинный агрегат ГТТ-3, состоящий из осевого компрессора, дожимающего нагнетателя, газовой турбины и генератора переменного тока. Осевой компрессор типа ГТ-600-1,5 сжимает воздух до 3,53 ат. Далее воздух поступает в дожимающий нагнетатель типа 360-21-4, где сжимается до 7,3 ат и направляется в установку производства слабой азотной кислоты. Номинальная производительность компрессора 1000 м мин. Агрегат приводится в работу с помощью газовой турбины мощностью 7250 кВт, работающей на природном газе. [c.292]

    Для привода центробежных компрессорных машин часто применяют газотурбинные двигатели. Это особенно удобно, когда установка предназначена для нагнетания природного газа, который используется в качестве дешевого топлива для газовой турбины. В этих случаях в состав установки помимо машин, предназначенных непосредственно для нагнетания газа, входят также центробежные машины, обслуживающие газовую турбину и электрогенераторы, используемые для получения электроэнергии. Такие агрегаты называются газотурбинными установками. [c.292]

    Так, газотурбинная установка ГТ-700-4, предназначенная для нагнетания природного газа, состоит из газовой турбины, осевого компрессора, нагнетателя, редуктора с турбодетандером, генератора и камеры сгорания. Очищенный от механических примесей воздух поступает в осевой компрессор, где сжимается до 5 ат и направляется в регенератор для подогрева отходящими газами турбины до более высокой температуры. В камере сгорания происходит сгорание топлива в потоке горячего сжатого воздуха. Продукты сгорания с температурой 700° С поступают в двухступенчатую активно-реактивную турбину, где расширяются, совершая работы, затем проходят регенератор и далее выбрасываются в атмосферу. Турбина через редуктор приводит во вращение вал нагнетателя, сжимающего природный газ. [c.292]

    Недавно в США введена в эксплуатацию в г. Пампа (штат Тексас) новая установка для окисления газообразных парафинов [14]. На ней окисляют воз-духом бутан, полученный из природного газа газовых скважин в Хуготоне, под давлением, которое, как предполагают, выше, чем на установке в г. Бишопе. По-видимому, одновременно применяют также катализатор, что позволяет снизить температуру процесса. Основным продуктом является уксусная кислота, но, смотря по желанию, можно также получать пропионовую и масляную кислоты с несколько большими выходами. Разделение и очистка продуктов реакции происходят, как описано выше. Остающийся после масляной абсорбции азот подают в газовые турбины, где он, теряя давление, отдает при этом энергию. Поразительно то, что на новой установке формальдегид не получается [15]. [c.438]

    Двигатели сверхзвуковых пассажирских самолетов будут подобны современным газовым турбинам, но с более высокими значениями нагрузки на подшипники и зубчатые передачи, с более высокими температурами газовых и воздушных потоков. Значительно увеличится количество тепла, выделяющегося в результате трения. Масла в двигателе будут подвергаться воздействию более высоких температур и контактных напряжений. [c.176]

    Поршневые дожимающие газоперекачивающие компрессоры применяют главным образом на магистральных газопроводах. Приводом этих компрессоров служит поршневой газовый двигатель, более экономичный, чем газовая турбина. Выпускают газоперекачивающие компрессоры горизонтальные, оппозитные и П-образные. [c.240]

    В турбореактивных газотурбинных двигателях (ТРД) масло используют для смазки и охлаждения крупногабаритных высокоскоростных подшипников качения турбокомпрессорного агрегата (газовой турбины, компрессора), шестерен коробки привода агрегатов и других узлов трения, а также как гидравлическую жидкость в различных системах регулирования и автоматики. В турбовинтовых газотурбинных двигателях (ТВД) масло служит также для смазки и охлаждения тяжелонагруженного силового редуктора, в связи с чем возникают некоторые дополнительные требования к качеству масла для ТВД. [c.60]

    Регулирование изменением числа оборотов осуществляется

www.chem21.info

Где применяются турбины. Газовые и паровые турбины.

Паровые и газовые турбины применяются в энергетике (ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС) металлургии, химической, целюлого-бумажной промышленности и т. д. На предприятиях где большие потребности в электроэнергии, а также паре и горячей воде. Также для нужд населения в сфере ЖКХ (котельных) . На предприятиях которые имеют дешевое топливное сырье (древесные отходы, лузга подсолнечника и т. д. ) Газовые турбины применяются на нефтяных и газовых месторождениях для получения электроэнергии и горячей воды за счет утилизации попутного газа.

На транспорте, в т. ч. трубопроводном. В энергетике.

На тепловых и атомных электростанциях, вообще-то по отдельности их уже не применяют, сейчас применяют паро-газовые блоки.

touch.otvet.mail.ru

Применение — газовая турбина — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Применение — газовая турбина

Cтраница 3

Основная часть электростанций, проектируемых и строящихся за рубежом по комбинированному парогазовому циклу, рассчитана на применение предвключенных газовых турбин. Это, по-видимому, объясняется прежде всего возможностью использовать котлы обычной конструкции, изменив лишь концевые поверхности нагрева; воздухоподогреватель уступает здесь место дополнительной поверхности водяного экономайзера. Открываются перспективы модернизации уже существующих станций с использованием их паротурбинного и частично котельного оборудования. Важным преимуществом парогазовой схемы с предвключенной газовой турбиной может явиться в некоторых случаях наличие в схеме двухступенчатого сжигания топлива. Из рис. 2 — 8 видно, что через газовую турбину проходят продукты сгорания только той части топлива, которая сжигается в камерах сгорания предвключенной ГТУ. Второй ступенью сжигания ( на которую приходится основная часть потребляемого топлива) является топка обычного парового котла. Поскольку продукты сгорания этой части топлива в проточную часть газовой турбины не попадают, здесь может применяться любой вид энергетического топлива.
 [31]

Дизельные топлива со многих точек зрения вполне удовлетворяют требованиям, предъявляемым к газотурбинному топливу и в этом смысле следует заметить, что развитие применения газовых турбин не сдерживается отсутствием специально разработанных видов газотурбинного топлива.
 [32]

В производствах, где энергетические установки могут органически сочетаться с технологическим циклом, имеются широкие возможности для рационализации существующих технологических схем при использовании тех преимуществ, которые вносит применение газовых турбин.
 [33]

Как указывалось ранее, выбор типа привода к нагнетателям ( электрический или газотурбинный) в значительной мере определяется возможностью подключения к электрическим сетям энергосистемы, стоимостью сооружения системы электроснабжения и др. Применение газовых турбин для КС в основном определяется тем, что значительная часть магистральных газопроводов проходит по малоосвоенным местностям и в районах, расположенных на значительном расстоянии от энергетических систем.
 [34]

Одним из вариантов экономии энергоресуроов в охемах производства аммиака является использование газовых турбин для привода мощных компрессоров взамен паровых турбин ( рио. Применение газовых турбин позволяет попользовать выхлопные газы турбины о камерой огорания ( 371 — 427 С) в печи паровой конвероии.
 [36]

Применение газовой турбины в комбинации с паровой ряд исследователей рассматривают как новый, третий этап усовершенствования турбинных агрегатов.
 [37]

В качестве автономного источника энергии для подвижного состава подвесных однорельсовых дорог помимо аккумуляторных батарей применяют карбюраторные и дизельные поршневые двигатели внутреннего сгорания. Применение газовых турбин в подвесном транспорте распространения не получило, хотя в принципе оно возможно, если отсутствуют ограничения по шуму. Для работы внутри помещений карбюраторные двигатели работающие на бензине из-за токсичности выхлопных газов мало пригодны. В этом случае в качестве топлива следует применять баллоны со сжиженным газом, что не везде доступно. Областью применения дизелей являются подвесные однорельсовые дороги в шахтах взрывоопасных по пыли и газу.
 [39]

Необходимо создание насосных агрегатов с приводом от газовых турбин, работающих на нефтяном топливе для трубопроводов всех диаметров и особенно диаметром 820 — 1420 мм. Применение газовых турбин для привода насосных агрегатов может быть технически и экономически оправдано также и в районах с наличием источников электроснабжения.
 [40]

Приводя данные о высокой эффективности применения газовых турбин в различных отраслях народного хозяйства, он высказывает предложения о необходимости ускорить проектирование и организовать производство мощных газовых турбин для крупных тепловых электростанций и газотурбинных установок для железнодорожного транспорта, газопроводов и другого назначения.
 [41]

Были проведены также длительные испытания опытной установки на газогенераторном газе, показавшие возможность промышленного осуществления ее, однако такие установки являются дорогими и сложными и лишены известных преимуществ газотурбинных установок открытого цикла. Фирма считает, таким образом, что применение газовых турбин в настоящее время ограничено использованием лишь жидкого и газообразного топлива.
 [42]

Однако, чтобы перейти конкретно к перспективам развития газовых турбин, необходимо еще решить вопрос о том, в какой же области моторостроения лежит ближайший путь их развития. Где, после авиации, следует ожидать успешного и ближайшего применения газовых турбин.
 [43]

Если необходимо уменьшить вес и габариты котла путем ускорения прохождения горячих газов через котел, этого следует достигать использованием дешевых источников энергии. В котле Велокса ( Velox) эта задача решается применением газовой турбины, которая приводит в движение воздуходувку, подающую воздух в топку.
 [44]

По-прежнему большое внимание уделяется свободнопоршне-вым двигателям и двигателям Ванкеля, которые, однако, еще не вышли из стадии разработок и исследований. Применение газовой турбины в автомобильном транспорте, очевидно, не является делом ближайшего будущего. Разработка смазочных материалов для космических кораблей и ракет только начинается. Работа в этом направлении неизбежно начнется с изменения и дальнейшего усовершенствования современных высококачественных смазочных масел.
 [45]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4




www.ngpedia.ru

Применение — газовая турбина — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Применение — газовая турбина

Cтраница 4

В некоторых случаях комбинированное использование дизелей и газотурбинных двигателей может обеспечить наилучшее решение вопроса достижения максимальной оперативной гибкости при низких расходах топлива. С этой комбинацией двигателей до некоторой степени связано перспективное развитие беспорпшового компрессора газотурбинных двигателей, которые потенциально могут дать более высокую отдачу мощности и хорошую экономию топлива при компактности установок. Применение газовой турбины и комбинации с ней может сильно повыситься, если э ( и силовые установки смогут использовать огромное разнообразие мазутов, которые применяются в морском транспорте.
 [46]

Сжатие всех потоков газа предусматривается в турбокомпрессорах, устанавливаемых без резерва. Привод турбокомпрессоров с мощностью на валу выше 2500 кет осуществляется от газовых турбин. Применение газовой турбины позволяет производить экономическую регулировку компрессора путем изменения числа оборотов.
 [47]

В обоих этих случаях применение газовых турбин с точки зрения регулирования выдвигает и общие, и раздельные задачи.
 [48]

В настоящее время газовые турбины применяются для приведения в действие нагнетателей авиационных двигателей, различных воздуходувок на предприятиях, а также в некоторых других установках. Однако успехи последних лет ( особенно в послевоенный период) позволяют надеяться, что газотурбинные энергетические установки благодаря их высоким потенциальным возможностям в ближайшем будущем получат широкое распространение. Особенно перспективно применение газовых турбин на транспорте и во флоте, где от двигателя требуются малые вес и габариты, относительно высокая экономичность и не всегда может быть удовлетворена потребность в питательной воде.
 [49]

Согласно плану, на указанный период, основным топливом для крупной энергетики будет по-прежнему оставаться твердое топливо. Жидкое и газообразное топливо в большой энергетике предположительно-может быть использовано в качестве резервного. Между тем газовые турбины могут надежно и длительно эксплуатироваться только на газообразном и кондиционном жидком топливе. Поэтому применение газовой турбины в качестве базового энергетического агрегата экономически оправдано лишь в том случае, если она будет иметь удельный расход указанных выше дефицитных видов топлив меньший, чем паротурбинные блоки, используемые для несения базовой нагрузки. В связи с этим применение газовой турбины для покрытия базовых нагрузок явится экономически оправданным в качестве составного элемента комбинированных парогазовых установок ( с высоконапорным парогенератором или со сбросом газов из ГТУ в топку парового котла), поскольку экономичность такого комплекса выше, чем у обычных паротурбинных блоков.
 [51]

В авиации более важным фактором оказывается возможная гибкость процесса, чем чистая стоимость топлива. Развитие авиации непосредственно связано с военными нуждами. Современная военная авиация во всем мире применяет турбодвигатели той или иной конструкции. Гражданская авиация зависит от военной в области создания новых двигателей и конструкции самолетов, но новые типы самолетов, приводимые в действие поршневыми двигателями, не будут развиваться. Какое топливо будет применяться, спустя несколько лет, для транспорта с применением газовой турбины, в настоящее время не может быть точно определено.
 [52]

Согласно плану, на указанный период, основным топливом для крупной энергетики будет по-прежнему оставаться твердое топливо. Жидкое и газообразное топливо в большой энергетике предположительно-может быть использовано в качестве резервного. Между тем газовые турбины могут надежно и длительно эксплуатироваться только на газообразном и кондиционном жидком топливе. Поэтому применение газовой турбины в качестве базового энергетического агрегата экономически оправдано лишь в том случае, если она будет иметь удельный расход указанных выше дефицитных видов топлив меньший, чем паротурбинные блоки, используемые для несения базовой нагрузки. В связи с этим применение газовой турбины для покрытия базовых нагрузок явится экономически оправданным в качестве составного элемента комбинированных парогазовых установок ( с высоконапорным парогенератором или со сбросом газов из ГТУ в топку парового котла), поскольку экономичность такого комплекса выше, чем у обычных паротурбинных блоков.
 [53]

Газы, выходящие из направляющего аппарата, воздействуют на лопатки 9 колеса 10 турбины, приводя его во вращение. Выходящие из турбины газы проходят через теплообменник 4, отдавая часть своего тепла поступающему в камеру сгорания воздуху, после чего выбрасываются в атмосферу. Как видно из изложенного, деталью газотурбинного двигателя, непрерывно воспринимающей энергию газов, является колесо турбины, совершающее только вращательное движение. Отсутствие вспомогательных ходов и непрерывность рабочего процесса позволяют получить большие мощности при небольших размерах газовых турбин, а отсутствие кривошипно-шатунного механизма исключает по сравнению с поршневыми двигателями неравномерность вращения вала. Автомобильные газотурбинные двигатели имеют и другие преимущества перед поршневыми: благоприятное изменение крутящего момента, могут работать на любом жидком или газообразном топливе, легко пускаются при низких температурах, их продукты сгорания менее токсичны. Основными недостатками газотурбинных автомобильных двигателей являются сложность и высокая стоимость их производства, а при отсутствии теплообменника — низкая экономичность. Поэтому область применения газовых турбин ограничивается автомобилями большой грузоподъемности.
 [55]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4




www.ngpedia.ru

Энергетические газотурбинные установки. Циклы газотурбинных установок

Газотурбинные установки (ГТУ) представляют собой единый, относительно компактный энергетический комплекс, в котором спаренно работают силовая турбина и генератор. Система получила широкое распространение в так называемой малой энергетике. Отлично подходит для электро- и теплоснабжения крупных предприятий, отдаленных населенных пунктов и прочих потребителей. Как правило, ГТУ работают на жидком топливе либо газе.

На острие прогресса

В наращивании энергетических мощностей электростанций главенствующая роль переходит к газотурбинным установкам и их дальнейшей эволюции – парогазовым установкам (ПГУ). Так, на электростанциях США с начала 1990-х более 60 % вводимых и модернизируемых мощностей уже составляют ГТУ и ПГУ, а в некоторых странах в отдельные годы их доля достигала 90 %.

В большом количестве строятся также простые ГТУ. Газотурбинная установка – мобильная, экономичная в эксплуатации и легкая в ремонте – оказалась оптимальным решением для покрытия пиковых нагрузок. На рубеже веков (1999-2000 годы) суммарная мощность газотурбинных установок достигла 120 000 МВт. Для сравнения: в 80-е годы суммарная мощность систем этого типа составляла 8000-10 000 МВт. Значительная часть ГТУ (более 60 %) предназначались для работы в составе крупных бинарных парогазовых установок со средней мощностью порядка 350 МВт.

Историческая справка

Теоретические основы применения парогазовых технологий были достаточно подробно изучены у нас в стране еще в начале 60-х годов. Уже в ту пору стало ясно: генеральный путь развития теплоэнергетики связан именно с парогазовыми технологиями. Однако для их успешной реализации были необходимы надежные и высокоэффективные газотурбинные установки.

Именно существенный прогресс газотурбостроения определил современный качественный скачок теплоэнергетики. Ряд зарубежных фирм успешно решили задачи создания эффективных стационарных ГТУ в ту пору, когда отечественные головные ведущие организации в условиях командной экономики занимались продвижением наименее перспективных паротурбинных технологий (ПТУ).

Если в 60-х годах коэффициент полезного действия газотурбинных установок находился на уровне 24-32 %, то в конце 80-х лучшие стационарные энергетические газотурбинные установки уже имели КПД (при автономном использовании) 36-37 %. Это позволяло на их основе создавать ПГУ, КПД которых достигал 50 %. К началу нового века данный показатель был равен 40 %, а в комплексе с парогазовыми – и вовсе 60 %.

Сравнение паротурбинных и парогазовых установок

В парогазовых установках, базирующихся на ГТУ, ближайшей и реальной перспективой стало получение КПД 65 % и более. В то же время для паротурбинных установок (развиваемых в СССР), только в случае успешного решения ряда сложных научных проблем, связанных с генерацией и использованием пара сверхкритических параметров, можно надеяться на КПД не более 46-49 %. Таким образом, по экономичности паротурбинные системы безнадежно проигрывают парогазовым.

Существенно уступают паротурбинные электростанции также по стоимости и срокам строительства. В 2005 году на мировом энергетическом рынке цена 1 кВт на ПГУ мощностью 200 МВт и более составляла 500-600 $/кВт. Для ПГУ меньших мощностей стоимость была в пределах 600-900 $/кВт. Мощные газотурбинные установки соответствуют значениям 200-250 $/кВт. С уменьшением единичной мощности их цена растет, но не превышает обычно 500 $/кВт. Эти значения в разы меньше стоимости киловатта электроэнергии паротурбинных систем. Например, цена установленного киловатта у конденсационных паротурбинных электростанций колеблется в пределах 2000-3000 $/кВт.

Схема газотурбинной установки

Установка включает три базовых узла: газовую турбину, камеру сгорания и воздушный компрессор. Причем все агрегаты размещаются в сборном едином корпусе. Роторы компрессора и турбины соединяются друг с другом жестко, опираясь на подшипники.

Вокруг компрессора размещаются камеры сгорания (например, 14 шт.), каждая в своем отдельном корпусе. Для поступления в компрессор воздуха служит входной патрубок, из газовой турбины воздух уходит через выхлопной патрубок. Базируется корпус ГТУ на мощных опорах, размещенных симметрично на единой раме.

Принцип работы

В большинстве установок ГТУ используется принцип непрерывного горения, или открытого цикла:

  • Вначале рабочее тело (воздух) закачивается при атмосферном давлении соответствующим компрессором.
  • Далее воздух сжимается до большего давления и направляется в камеру сгорания.
  • В нее подается топливо, которое сгорает при постоянном давлении, обеспечивая постоянный подвод тепла. Благодаря сгоранию топлива температура рабочего тела увеличивается.
  • Далее рабочее тело (теперь это уже газ, представляющей собой смесь воздуха и продуктов сгорания) поступает в газовую турбину, где, расширяясь до атмосферного давления, совершает полезную работу (крутит турбину, вырабатывающую электроэнергию).
  • После турбины газы сбрасываются в атмосферу, через которую рабочий цикл и замыкается.
  • Разность работы турбины и компрессора воспринимается электрогенератором, расположенным на общем валу с турбиной и компрессором.

Установки прерывистого горения

В отличие от предыдущей конструктивной схемы, в установках прерывистого горения применяются два клапана вместо одного.

  • Компрессор нагнетает воздух в камеру сгорания через первый клапан при закрытом втором клапане.
  • Когда давление в камере сгорания поднимается, первый клапан закрывают. В результате объем камеры оказывается замкнутым.
  • При закрытых клапанах в камере сжигают топливо, естественно, его сгорание происходит при постоянном объеме. В результате давление рабочего тела дополнительно увеличивается.
  • Далее открывают второй клапан, и рабочее тело поступает в газовую турбину. При этом давление перед турбиной будет постепенно снижаться. Когда оно приблизится к атмосферному, второй клапан следует закрыть, а первый открыть и повторить последовательность действий.

Циклы газотурбинных установок

Переходя к практической реализации того или иного термодинамического цикла, конструкторам приходится сталкиваться с множеством непреодолимых технических препятствий. Наиболее характерный пример: при влажности пара более 8-12 % потери в проточной части паровой турбины резко возрастают, растут динамические нагрузки, возникает эрозия. Это в конечном счете приводит к разрушению проточной части турбины.

В результате указанных ограничений в энергетике (для получения работы) широкое применение пока находят только два базовых термодинамических цикла: цикл Ренкина и цикл Брайтона. Большинство энергетических установок строится на сочетании элементов указанных циклов.

Цикл Ренкина применяют для рабочих тел, которые в процессе реализации цикла совершают фазовый переход, по такому циклу работают паросиловые установки. Для рабочих тел, которые не могут быть сконденсированы в реальных условиях и которые мы называем газами, применяют цикл Брайтона. По этому циклу работают газотурбинные установки и двигатели ДВС.

Используемое топливо

Подавляющее большинство ГТУ рассчитаны на работу на природном газе. Иногда жидкое топливо используется в системах малой мощности (реже – средней, очень редко – большой мощности). Новым трендом становится переход компактных газотурбинных систем на применение твердых горючих материалов (уголь, реже торф и древесина). Указанные тенденции связаны с тем, что газ является ценным технологическим сырьем для химической промышленности, где его использование часто более рентабельно, чем в энергетике. Производство газотурбинных установок, способных эффективно работать на твердом топливе, активно набирает обороты.

Отличие ДВС от ГТУ

Принципиальное отличие двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных комплексов сводится к следующему. В ДВС процессы сжатия воздуха, сгорания топлива и расширения продуктов сгорания происходят в пределах одного конструктивного элемента, именуемого цилиндром двигателя. В ГТУ указанные процессы разнесены по отдельным конструктивным узлам:

  • сжатие осуществляется в компрессоре;
  • сгорание топлива, соответственно, в специальной камере;
  • расширение продуктов сгорания осуществляется в газовой турбине.

В результате конструктивно газотурбинные установки и ДВС мало похожи, хотя работают по схожим термодинамическим циклам.

Вывод

С развитием малой энергетики, повышением ее КПД системы ГТУ и ПТУ занимают все большую долю в общей энергосистеме мира. Соответственно, все более востребована перспективная профессия машинист газотурбинных установок. Вслед за западными партнерами ряд российских производителей освоили выпуск экономически эффективных установок газотурбинного типа. Первой парогазовой электростанцией нового поколения в РФ стала Северо-Западная ТЭЦ в Санкт-Петербурге.

fb.ru

Применение — газовая турбина — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Применение — газовая турбина

Cтраница 2

В первую очередь целесообразно применение газовых турбин на грузовых автомобилях и больших автобусах, где необходима мощность в несколько сотен лошадиных сил.
 [16]

Особый интерес представляет область применения газовых турбин, которые за последние пятнадцать лет приобрели большое техническое значение в результате успехов в компрессоростроении.
 [17]

Прогрессивным направлением в производстве HNO3 является применение газовой турбины для регенерации энергии из горячих нитрозных газов; таким путем удается свести расход электроэнергии до минимума и даже получать HNO3 без дополнительной затраты энергии.
 [18]

Можно привести еще ряд возражений против применения газовой турбины, однако большая их часть может быть поставлена под сомнение на основании результатов эксплуатации достаточно усовершенствованных авиационных газовых турбин. Время работы некоторых авиационных газовых турбин между капитальными ремонтами в течение нескольких лет удалось увеличить в несколько раз, и теперь оно составляет 1000 час. Соответствующий пробег автомобиля между капитальными ремонтами двигателя составит 30 — 50 тыс. км, что для начала следует признать более чем удовлетворительным. Опыт эксплуатации газовых турбин в авиации, кроме того, говорит о том, что стоимость капитального ремонта газовой турбины также значительно ниже, чем поршневого двигателя внутреннего сгорания, что совсем не удивительно, так как газовая турбина состоит из гораздо меньшего числа деталей.
 [19]

Я не буду перечислять подробно области применения газовых турбин, очевидно, они те же, что и для двигателей внутреннего сгорания, которому предстоит тяжела борьба с турбинами.
 [20]

Далее следует кратко упомянуть об области применения газовой турбины, представляющей значительный интерес для нефтяных промыслов.
 [21]

Суммируя изложенное, можно сказать, что применение газовой турбины в качестве первичного двигателя не представляет в настоящее время какого-либо риска. Амортизация таких машин составляет около 0 024 американских центов / квт-ч при полной замене в течение 10 лет всех частей, подвергающихся износу, так что в конце этого периода машина будет практически в таком же хорошем состоянии, как и новая. В нефтяной промышленности, используется ли она как вспомогательная машина, или как первичный двигатель для выработки электроэнергии, или для привода на перекачечных станциях, газовая турбина является очень экономичной и удобной машиной. При проектировании новых установок весьма существенно, чтобы опыт применения этих машин был внимательно проанализирован. Сравнение с другими первичными двигателями показывает, чго газовая турбина обычно дает наиболее экономичные решения применительно к мощностям от относительно небольших до 25 000 кет.
 [22]

Они отражают процесс интенсивного развития производства и применения газовых турбин.
 [23]

Основным путем в решении этой задачи должно быть применение газовой турбины на выхлопе, отдающей свою мощность основному валу двигателя.
 [24]

В докладе кратко рассматриваются достижения в области развития и применения газовых турбин и двигателей со свободно движущимися поршнями и высказываются некоторые соображения о путях их дальнейшего развития.
 [25]

В последние годы были сделаны определенные успехи в области применения газовых турбин в промышленности, на железных дорогах и в морском флоте.
 [26]

Характерно, что разработки комбинированных парогазовых и газопаровых установок исходят из применения обычных газовых турбин, не имеющих никакого охлаждения или использующих охлаждение воздухом. Между тем, например, в парогазовой схеме разрабатываемой ЦКТИ, весовые и объемные расходы пара соизмеримы с расходом воздуха.
 [27]

Фирма Броун Бовери с самого начала уделяла большое внимание тем областям применения газовых турбин, где в большей степени проявляются их преимущества. Характерным примером в этом отношении является построенная фирмой Броун Бовери передвижная электростанция с газовыми турбинами мощностью по 6200 кет. Для снабжения электроэнергией областей с временной недостачей энергии построены три такие передвижные электростанции для Федеральной электрической компании в Мексике и одна для СССР.
 [28]

Много лет жизни Борис Сергеевич посвятил разработке теории, методов расчета и применения газовых турбин. Учитывая, что газовая турбина и компрессор являются основными агрегатами, обеспечивающими прогресс многих отраслей промышленности, энергетики и всех видов транспорта ( авиационного, морского, железнодорожного и автомобильного), а также многих классов и типов боевых машин, становится ясным тот огромный вклад, который Борис Сергеевич внес в общее развитие науки, техники и промышленности.
 [29]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4




www.ngpedia.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о