Газотурбинные и парогазовые установки в России. Парогазовая установка с вводом пара в газовую турбину - перспективное направление развития энергетических установок, страница 25

Методические испытания проводились с впрыском и без него. Исследования выполнены на четырех режимах без подачи пара и на трех режимах с переменным расходом впрыскиваемого пара. Работа сжатия при впрыске определялась по температуре за КВД, полученной расчетным путем; КПД процесса сжатия был задан таким же, как на соответствующей нагрузке без впрыска.

На рис, 1 представлено изменение основных параметров агрегата в зависимости от его эффективной мощности при различных впрысках пара. При условии N_e=const впрыск 2 % пара позволил снизить начальную температуру газа перед турбиной на 30°С при одновременном росте КПД цикла около 2 % (абс.) (затраты энергии на получение пара не учитываются).

Работа камеры сгорания при подаче в нее пара оставалась устойчивой, с хорошим горением, пульсации не наблюдались. Количество NOх, выбрасываемое в атмосферу при расходе пара до 2 %, уменьшилось примерно в 3 раза.

Выше рассматривается влияние впрыска пара на изменение основных параметров агрегата при t_1Т= =const. На рис. 2 приведены эти характеристики в зависимости от относительного расхода пара (по массе) при t_1т=890 °С. В таблице показаны коэффициенты влияния 1 % впрыска пара на изменение параметров, обозначенных на рис. 1, 2.

Корректность результатов, представленных в таблице, подтверждается прямым теплотехническим расчетом влияния 1 % впрыска пара на изменение параметров, в частности КПД цикла. Расчет показал, что при впрыске пара, его нагреве в камере сгорания до 920°С и расширении в турбине с 1 до 0,1 МПа работа силовой турбины возрастает на 4,8 %, затраты энергии на подогрев пара, составляющие около 1 %, компенсируются увеличением удельной работы на 1 % в результате роста суммарной степени сжатия.

На рис, 3 и 4 представлены характеристики осевых компрессоров с нанесенными на них режимными точками при работе с впрыском пара и без него. Из этих рисунков следует, что запас по зоне устойчивой работы компрессоров уменьшился для КНД примерно на 1 %, для КВД примерно на 2,5 % при 2 %-ном впрыске пара.

Таким образом, проведенное экспериментальное исследование показало, что спроектированная на базе ГТН-25 энергетическая установка ГТЭ-30 при подаче 2 % пара перед камерой сгорания и начальной температуре газа 920 °С будет иметь следующие показатели: мощность - 35 МВт, КПД - 30,1 %.

При впрыске пара более 3 % необходимо проведение работ по согласованию ступеней турбины (раскрытие проходных сечений) для сохранения необходимых запасов устойчивой работы компрессоров.

Совершенствование комбинированных установок с паровым охлаждением газовой турбины

Арсеньев Л.В., доктор техн. наук, Ходак Е.А., Ромахова Г.А., Соколов Н.П., Подещук В.Г., кандидаты техн. наук

Санкт-Петербургский государственный технический университет

Отказ от широкого внедрения атомных энергетических установок привел к возрастанию доли органического топлива, сжигаемого на электростанциях страны. Его высокая стоимость и дефицитность заставляют изыскивать пути повышения термической эффективности энергетических установок. В связи с этим со стороны энергосистем непрерывно возрастает спрос на комбинированные установки, позволяющие значительно снизить удельный расход топлива. Эффективность таких установок зависит прежде всего от уровня начальной температуры газа, что выдвигает как одну из важнейших задач проблему создания высокотемпературных ГТУ, специально предназначенных для применения в комбинированном цикле. В таких ГТУ может быть широко использован опыт, накопленный в авиационном двигателестроении. Наряду с этим в них могут быть применены высокоэффективные технологии и решения, которые в силу своей специфики не нашли применения в авиации (например, паровое охлаждение высокотемпературных элементов газовой турбины).