Величина термического КПД газотурбинной установки замкнутого цикла такая же, как у установки разомкнутого цикла, при равных температуре потока и степени регенерации.
Ряд газов (водород, гелий и др.) более пригоден для использования в замкнутом цикле, чем воздух, так как их плотность меньше воздуха, а теплопроводность и теплоемкость значительно больше.
Охлаждающая вода в установке замкнутого цикла вполне может быть использована как теплоноситель, так как имеет на выходе значительно большую температуру (70 – 80°С), чем вода, выходящая из поверхностного конденсатора паросиловой установки.
Существенный недостаток установок замкнутого цикла – очень большая поверхность нагрева теплообменных устройств. Поверхность воздухонагревателя получается близкой к поверхности испарения парового котла при одинаковой электрической мощности и КПД установки. Поверхность холодильника получается даже больше поверхности конденсатора паросиловой установки.
Последние годы характеризуются более широким применением ГТУ в различных областях на транспорте, в энергетике, для привода стационарных и мобильных установок и др. Единичная мощность эксплуатируемых ГТУ пока не превышает 100 МВт, а КПД 30 %, но в перспективе мощность ГТУ будет доведена до 200 МВт, а КПД до 38 %.
Газовая турбина меньше и легче паровой, поэтому при пуске она прогревается до рабочих температур значительно быстрее. Камера сгорания выводится на режим практически мгновенно, в отличие от парового котла, который требует медленного длительного (многие часы и даже десятки часов) прогрева во избежание аварии из-за неравномерных тепловых удлинений, особенно массивного барабана диаметром до 1,5 м, длиной до 15 м, с толщиной стенки выше 100 мм.
Поэтому ГТУ применяются, прежде всего, для покрытия пиковых нагрузок и в качестве аварийного резерва для собственных нужд крупных энергосистем, когда надо очень быстро включить агрегат в работу.
Меньший КПД газотурбинной установки по сравнению с паросиловой установкой в этом случае роли не играет, так как такие установки работают в течение небольших отрезков времени. Для энергетических ГТУ характерны частые пуски (до 1000 в год) при относительно малом числе часов использования (от 100 до 1500 ч/год). Диапазон единичных мощностей таких газотурбинных установок составляет от 3,0 до 200 МВт, а КПД – от 20 до 33 %.
В настоящее время внедрены установки ГТЭ – 125, ГТЭ – 150 и ГТЭ – 200 ЛМЗ. Например, газотурбинная установка мощностью 150 МВт (ГТЭ – 150) рассчитана на 500 пусков в год при общем ресурсе 100 т.ч. Время пуска и набора полной нагрузки не превышает 30 мин. В качестве топлива предусмотрены природный газ и жидкое турбинное топливо, причем переходи с одного вида топлива на другой осуществляется без остановки ГТУ.
В настоящее время за рубежом вводятся блочные парогазовые установки с одной – тремя газовыми и одной паровой турбиной на 120 – 550 МВт, имеющие КПД = 48 – 50 %. Единичные мощности используемых в них ГТУ составляют 100 – 150 МВт при начальной температуре газов 1100ºС.
Фирмой «Дженерал электрик» разработанная блочная GUE мощностью 300 МВт с КПД = 52 %, имеющая ГТУ 150 МВт при начальной температуре газов 1260ºС. Близкие или даже более высокие (до 55 %) КПД получены в проектах фирм Японии, ФРГ, Индии.
ГТУ применяются также для привода электрогенератора и получения электроэнергии в передвижных установках (например, на морских судах). Такие ГТУ обычно работают в диапазоне нагрузок 30 – 110 % номинальной, с частыми пусками и остановками. Единичные мощности таких ГТУ составляют от десятков киловатт до 10 МВт. Быстрое развитие атомных энергетических установок с реакторами, охлаждаемыми, например, гелием, открывает перспективу применения в них одноконтурных ГТУ, работающих по замкнутому циклу (рабочее тело не покидает установку).
Помимо использования газотурбинных установок в энергетике газовые турбины применяют в промышленных установках для утилизации избыточного давления газов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.