Паровые турбины. Газотурбинные установки. Двигатели внутреннего сгорания, страница 30

В газотурбинных установках большей частью используется жидкое топливо, сжигание которого в камере сгорания не связано с большими трудностями и легко поддается автоматическому регулированию. В стационарных установках используются тяжелые сорта жидкого топлива (газотурбинное, мазуты) авиационных газотурбинных двигателях сжигается керосин хорошей очистки. Теплотворная способность всех жидких топлив из нефти колеблется в пределах 10500 – 11000 ккал/кг.

Значительное число ГТУ работает на газообразном топливе, в том числе на природном горючем газе с теплотворностью до 9500 ккал/нм³, газогенераторном газе с теплотворностью 1200 – 1400 ккал/нм³ или на промышленных горючих газах с теплотворностью от 950 ккал/нм³ и выше.

Твердое топливо также используется в газотурбинных установках. Имеется более десятка стационарных и транспортных ГТУ преимущественно экспериментального характера, работающих на каменном угле или на торфе. Наметились следующие пути использования твердого топлива: а) предварительная газификация твердого топлива в газогенераторе или подземная газификация углей с использованием в дальнейшем в ГТУ газообразного топлива; б) прямое пылевидное сжигание твердого топлива в камерах сгорания; в) применение газотурбинных установок закрытого цикла с внешней топкой, в которой можно непосредственно сжигать твердое топливо.

При прямом сжигании топлива в камерах сгорания существенным является обеспечение хорошей очистки продуктов сгорания от мелкой золы и шлаковой пыли, так как при загрязнении рабочего газа пылью с размерами более 10 –15 мкм быстро изнашиваются (эрозируются) лопатки газовой турбины. Большие исследовательские работы ведутся по очистке газа перед турбиной с помощью разного рода золоуловителей (циклоны, отбойные сепараторы, отсасывающие и др.).

Некоторыми заграничными заводами в течение ряда лет разрабатываются ГТУ замкнутого цикла. В такой установке рабочий газ (обычно нагретый воздух), произведя работу в турбине, поступает в регенератор, где частично нагревает встречный поток, затем охлаждается в холодильнике, после чего вновь сжимается в компрессоре, потом через регенератор поступает в воздушный котел, где нагревается, и снова направляется в газовую турбину. Таким образом, схема циркуляции рабочего воздуха замкнутая. В подобных установках имеются специальные воздушные котлы с внешней топкой, в которой можно сжигать любое топливо, в частности уголь.

Для увеличения экономичности ГТУ необходимо, прежде всего, решить вопрос о возможности значительного повышения начальной температуры рабочего газа. Второй важной проблемой для развития газовых турбин является проблема экономичного использования тяжелых сортов жидкого топлива и разнообразного газового топлива.

Трудности использования тяжелых, в том числе сернистых, сортов жидкого топлива заключаются, прежде всего, в разработке эффективных методов борьбы с ванадиевой коррозией в проточной части турбин, с учетом наличия в золе этих топлив ванадия и натрия.

Особо важной проблемой является использование для ГТУ ядерного горючего. Для этого, прежде всего, необходимо решить вопрос о создании атомных реакторов с нагревом газа до температур порядка 500 – 600°С и выше

В табл. 2.1 и 2.2 приведены характеристики топлива для газотурбинных установок и некоторых марок мазута, которой после мероприятий по топливоподготовке может быть использованы для ГТУ.

Таблица 2.1

Характеристики топлива для газотурбинных установок (ГОСТ 10433-75)