Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Эта схема может быть усложнена за счет увеличения числа компрессоров, турбин, введения промежуточного охлаждения и промежуточного подогрева рабочего тела, турбонаддува в кот-.ле и т. п.
128
Рис. 80. Схема ГТУ замкнутого цикла с аккумулятором низкого давления:
1 — пусковой электродвигатель; 2 — возбудитель; 3 — генератор; 4 — редуктор; ¦5 — турбина; 6 — компрессор; 7 — предохладитель; 8 — система теплофикации;
9 — промежуточный воздухоохладитель; 10 — сбросный клапан; И — байпасный клапан; 12 — впускной клапаи; ІЗ — аккумулятор воздуха низкого давления; 14 — зарядкый компрессор; 15 — регенератор; 16 — воздушный котел; 17 — воздухоподогреватель воздушного котла; 18 — угольная мельница
Рис. 81. Схема ГТУ замкнутого цикла с аккумулятором высокого давления:
1 — компрессор низкого давления; 2 — компрессор высокого давления; 3 — турбина; 4 — редуктор; 5 — генератор; 6 — аккумулятор воздуха высокого давления; 7 — зарядный компрессор высокого давления; 8 — воздушный котел; 9 — регенератор;
10 — впускной клапан; 11 — сбросный клапан; 12 — байпасный клапан; 13 — промежуточный охладитель; 14 — предохладитель; 15 — блок системы регулирования; 16 — клапан на входе в зарядный компрессор; 17 — зарядный компрессор низкого давления; 18 — редуктор
129
Установки замкнутого цикла имеют ряд преимуществ: возможность использования любых видов топлива, в том числе и ядерного; высокую экономичность и сохранение ее на частичных режимах; возможность получения относительно большой мощности в одном агрегате при малых размерах турбомашин; возможность использования в качестве рабочего тела не только воздуха, но и других газов; в системе циркулирует чистый теплоноситель, не загрязненный продуктами сгорания; отдача в теплофикационную сеть значительного количества тепла; малый по сравнению с паросиловыми установками расход охлаждающей воды; мощности и экономичности установки не зависят от температуры и давления атмосферного воздуха, что является весьма важным преимуществом перед ГТУ открытого цикла; относительно малые затраты средств на капитальное строительство здания, так как наиболее громоздкий элемент установки — воздушный котел обычно размещен вне помещения станции; отсутствие органов регулирования на высокотемпературных трактах (сравни систему парораспределения в паровых турбинах), благодаря чему повышается надежность работы установки.
Установкам замкнутого цикла присущи принципиальные недостатки: большая металлоемкость и высокая стоимость воздушного котла; относительно невысокая начальная температура рабочего тела, ограничиваемая стойкостью металла труб подогревателя; обязательное наличие теплообменников — регенератора и предохладителя; большое число вспомогательных механизмов и аппаратов в системе регулирования (компрессоры для подкачки, баллоны и т. п.).
Рабочее тело может подогреваться в любом поверхностном теплообменнике, например, в атомном реакторе. По данным зарубежной печати можно использовать реакторы с жидкометаллическим теплоносителем и реакторы с газовым охлаждением. Tак как жидкометаллический теплоноситель реактора не контактирует с рабочим телом, выбор теплоносителя вторичного контура может быть достаточно широк, однако нежелательно, чтобы между теплоносителями обоих контуров было сильное химическое родство, как, например, между водой и натрием. В случае нарушения герметичности теплообменника это может привести к крупной аварии.
Теоретически не исключена возможность создания атомной ГТУ на парах металлов с конденсацией или без конденсации их за турбиной. Однако наиболее перспективны для замкнутых ГТУ атомные реакторы с газовым охлаждением. Если на выходе из реактора с газовым охлаждением температура теплоносителя недостаточна для использования его в газовой турбине, имеется принципиальная возможность дальнейшего подогрева его в дополнительном огневом подогревателе, работающем на жидком,
130
твердом или газообразном топливе. Для этого может быть применена одно- или двухконтурная схема с расположением дополнительного котла как первичного, так и вторичного теплоносителя. При таких схемах реактор может работать с постоянной нагрузкой, а изменение мощности турбины будет обеспечиваться дополнительным котлом. К. п. д. ГТУ замкнутого цикла мощностью около 1000 квт достигает 23—30% при умеренных начальных температурах. Такая экономичность может быть получена в первую очередь вследствие очень высокой эффективности работы теплообменных аппаратов. Так, степень регенерации в замкнутых установках при небольших размерах регенератора достигает 90—92% — величины, практически недостижимой в ГТУ открытого цикла. Большие коэффициенты теплопередачи в аппаратах обеспечены благодаря высокому давлению теплоносителя по обеим сторонам поверхности теплообмена и уменьшению размера проходных сечений, так как в системе циркулирует чистый воздух и опасность засорения поверхности отсутствует. Такой уровень экономичности в ГТУ открытого цикла может быть достигнут только при более высокой начальной температуре, развитой системе регенерации и усложненной схеме.
