Решение дифференциальных уравнений Примеры решения типовых задач Курс практики по математике Инженерная графика Машиностроительное черчение История дизайна Архитектура ПК Лабораторные работы Курс лекций по физике теплоэнергетика
Малая теплоэнергетика Котельное оборудование Водогрейные котлоагрегаты Котлы-утилизаторы (КУ) Турбинное оборудование Конденсационная установка Мобильная энергоустановка Случаи аварийных ситуаций в теплоэнергетике

Малая теплоэнергетика

Газотурбинные и парогазовые ТЭС.

Альтернативные источники энергии.

Энергосбережение

Газотурбинные электростанции

Газотурбинные установки (ГТУ) применяются для производства электроэнергии в ряде стран. Работающие и строящиеся в настоящее время ТЭС такого типа характеризуются высокой маневренностью (возможностью быстрых пусков и остановов, форсирования электрических нагрузок); более низкими, чем для КЭС на органическом топливе, удельными капитальными затратами; незначительной потребностью в охлаждающей воде; малыми габаритами и небольшими сроками строительства. Однако работают они на дорогом и для ряда стран дефицитном топливе (природном газе или жидком малосернистом газотурбинном топливе) со сравнительно низким КПД. Единичная мощность современных ГТУ не превышает 150 МВт, что значительно ниже той, которая требуется в настоящее время для блоков крупных конденсационных электростанций. Из сказанного можно сделать вывод, что такие ГТУ наиболее подходят для покрытия пиковой части графика электрических нагрузок и поэтому в основном используются именно в этих целях.

Расчет токов короткого замыкания необходим для выбора аппаратов и проводников и решения вопросов об ограничении токов при выборе схем электрических соединений.

а) б)

в) г)

Рис. 2.20. Упрощенные схемы ГТУ разомкнутого типа

На рисунке обозначено: а − без регенерации теплоты уходящих газов; б – с регенерацией теплоты; 1 − компрессор; 2 − камера сгорания; 3 − газовая турбина; 4 − генератор; 5 – регенеративный теплообменник; Т − линия подвода топлива; ВГ − выход выхлопных газов; В – линия подвода воздуха, в, г − теоретические (идеализированные) циклы процессов.

Газотурбинные электростанции могут работать по разомкнутому и замкнутому циклам. Упрощенные схемы ГТУ разомкнутого типа показаны на рис. 2.20 Установка может работать по схеме без регенерации теплоты уходящих газов (рис. 2.20 а) и по схеме с регенерацией теплоты (рис. 2.20 б). В обоих случаях в камере сгорания топливо сжигается при большом избытке воздуха (а = 2,5−5). Образующиеся здесь газы при температуре 750−1200 °С направляются в газовую турбину. В установке без регенерации теплоты они выбрасываются при температуре 450−550 °С; в установке с регенерацией теплоты температура выхлопных газов может быть заметно ниже. Теоретические (идеализированные) циклы газотурбинных установок такого типа показаны на рис. 2.20 в. Процесс сгорания топлива (линия 2–3) изображен как процесс изобарного расширения газов; линии 1−2 и 3–4 изображают адиабатические процессы сжатия воздуха и расширения газов; всасываемый компрессором воздух заменен изобарно охлажденными газами (линия 4–1). На рис. 2.20 г линии 1–2 и 3–4 имеют тот же смысл: изобарические изменения удельных объемов газов v происходят по линиям 2–3а и 4–4а (при подводе теплоты к воздуху и охлаждении выхлопных газов в регенеративном подогревателе 5). В установках, работающих по разомкнутому циклу, поступающий в камеру сгорания воздух засасывается компрессором из атмосферы, а отработавшие в турбине газы выбрасываются. Рабочая среда в каждом новом цикле меняется. Изображение таких циклов в виде замкнутых контуров (рис. 2.20 в, г) является условным.

На рис. 2.21 приведена схема ГТУ, работающей по замкнутому циклу. Здесь в процессе работы установки теплоноситель (образовавшиеся в камере сгорания газы) передает теплоту рабочей среде, циркулирующей по замкнутому контуру, и, охладившись в воздухоподогревателе 3, выбрасывается в атмосферу. Газы рабочей среды из камеры сгорания направляются в турбину 4. Отработавшие газы после охлаждения в регенеративном теплообменнике 5 и охладителе 7 сжимаются и, пройдя тот же теплообменник 5, возвращаются в камеру сгорания. Таким образом, одна и та же рабочая среда непрерывно участвует в совершении работы. Это позволяет применять в качестве рабочего тела вместо продуктов сгорания или воздуха газы с большими значениями показателя адиабаты, что приводит к повышению КПД цикла. Однако пока установки с такими газами (гелием, аргоном) не нашли распространения, так как ГТУ применяются только для покрытия пиковой и полупиковой частей графика электрических нагрузок и, как уже отмечалось, должны быть возможно более дешевыми.

Рис. 2.21. Упрощенная схема ГТУ замкнутого типа

На рисунке обозначено: 1 − компрессор; 2 − камера сгорания; 3 − воздухоподогреватель; 4 – газовая турбина; 5 − регенеративный теплообменник; 6 − генератор; 7 – охладитель.

Чрезмерная подача воздуха снижает температуру газов в топке, понижает устойчивость горения, увеличивает потери с уходящими газами и затраты на привод дымососов и дутьевых вентиляторов. Поэтому при ведении топочного процесса необходимо: постоянно наблюдать за состоянием горелочных устройств, пылепроводов, обмуровки; осматривать топку, ширмы, фестон, пароперегреватель (для предупреждения шлакования);
Основные причины аварийности тепловых сетейи