Сложные и многовальные ГТУ

С увеличением единичной мощности ГТ значительно снижаются капитальные затраты и эксплуатационные расходы.

В настоящее время единичная мощность ГТУ ≤150 мВт. Что ограничивает предельную мощность ГТУ можно понять из следующего определения полезной мощности простейшей одновальной ГТУ:

N_е=G_r(H_o^т•η_оi^т•η_м^т- ),

где G_r-расход газов через ГТ [кг/с],

H_o-изоэнтропные теплоперепады в ГТ и в К,[кДж/кг],

η_oi, η_м-относительные внутреннее и механическое КПД ГТ и К.

Из формул видно, что часть развиваемой турбиной мощности затрагивается на привод компрессора, а это для простейших схем ГТУ составляет до (70-75)%.

Кроме того, вследствие меньшей теплоемкости С_р газов (смеси продуктов сгорания с воздухом) по сравнению с водяным паром и более высокой температуры на выходе из турбин, располагаемый теплоперепад Н_о^т в ГТ в 4-6 раз меньше, чем в паровой.

С целью увеличения мощности и экономичности открытых ГТУ применяют сложные и многовальные схемы, в которых осуществляются ступенчатое сжатие воздуха, ступенчатый подогрев газа, регенерация и т.д.

Кроме того они позволяют сохранять высокий КПД ГТУ при работе на частичных нагрузках.

ГТ как бы разделена на 2 части, соединенные между собой патрубком.

Турбины высокого давления являются приводом компрессора и работает с переменной частотой вращения. Турбина низкого давления (ТНД) вращает с постоянной частотой эл. генератор.

Практическим примером сложной двухвальной ГТУ может служить ГТ-100-750-2 ЛМЗ.

Воздух сжимается в компрессоре низкого давления (КНД) до Р=0,42 МПа. Подача компрессора G_в=435 кг/с, а его КПД=88%. Далее воздух направляется через охлаждаемый водой двухсекционный воздухоохладитель (Во) в компрессор высокого давления, где сжимается до Р=2,55 МПа и поступает в камеру сгорания высокого давления. Компрессор ВД вращается на номинальном режиме с частотой 69 с^-1 турбиной ВД.

Температура газов перед обеими турбинами на номинаьном режиме поддерживается 1020 К (~750⁰с), КПД ГТУ при этом достигает 28%.

В схеме также предусмотрен теплофикационный подогреватель (ТП), использующий теплоту отработавших в ТНД газов. Сетевая вода предварительно подогревается в одной секции ВО, а затем нагревается в ТП и поступает потребителю.