Техника - молодёжи 1962-08, страница 25

iET НА 25% СТОИМОСТЬ 1 КВТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

НЕДОСТАТКИ И ПРЕИМУЩЕСТВА

Прежде чем перейти к этой проблеме, вспомним о новом двигателе, столь успешно зарекомендовавшем себя в авиации и других отраслях техники. Не будут ли энергетические установки завтрашнего дня газотурбинными?

Здесь снова выступают на сцену неизбежные следствия всякого решения — преимущества и недостатки. В газовой турбине работают непосредственно дымовые газы, образующиеся при сжигании топлива. Но и здесь главное препятствие — высокая начальная температура газов, поступающих на лопатки турбины. Современные жаропрочные стали выдерживают температуру до 700—800'С. Это выше, чем в паровых установках, и все-таки кпд газовой турбины не превышает кпд паровой: в паровой турбине пар охлаждается до 20—30°С, а на выходе из газовой турбины — не меньше 400—500°С.

Итак, большое преимущество паросиловых установок — очень низкий температурный уровень отвода тепла из цикла, то есть глубокое охлаждение пара а конденсаторе. Недостаток — невысокий верхний температурный уровень подвода тепла в цикл, который ограничивается жаропрочностью сталей пароперегревателя. Большое преимущество газотурбинных установок — отсутствие поверхностей нагрева для получения рабочего тела, что позволяет иметь высокий верхний температурный уровень подвода тепла в цикл. Однако высокий нижний температурный уровень отвода тепла из цикла — главный недостаток газовой турбины.

Совмещение двух циклов — газотурбинного и паросилового — позволяет создать новый тип машин — парогазовую установку (ПГУ). В ней рабочим телом служат продукты сгорания топлива и водяной пар.

Посмотрим, как будет изменяться обычная паросиловая установка, если мы начнем с помощью компрессора сжимать воздух, поступающий в топку котла. Очевидно, по мере повышения давления размеры котла будут уменьшаться. Повышение давления в топке до 0,3—0,5 ати уже позволяет снизить металловложения в 1,5—2 раза. Но экономия металла не окупается, если на компрессор отбирать мощность, снимаемую с паровых турбин. И вот здесь-то и приходит на помощь газовая турбина, которая работает на отходящих из котла газах в зоне высоких температур; 700— 800°. Она вращает компрессор, а избыточная мощность идет на электрогенератор. Паровой же цикл позволяет выгодно использовать тепло при низких температурах, как и в обычной паровой установке. Котел в такой установке очень небольших размеров и называется высоконапорным парогенератором.

Другая установка — это объединенные газовая и паровая

турбины. В этом случае газы, выходящие из газовой турбины и имеющие сравнительно высокую температуру, поступают в паровой котел, испаряют воду.

И, наконец, третья схема — со впрыском. В струю раскаленных газов, выходящих из камеры сгорания газотурбинной установки, впрыскивается вода или вводится пар. Температура газа при этом понижается с 1500—1800°С до 700—800°С Получившийся парогаз отдает свою энергию парогазовой турбине, увеличивая ее мощность и экономичность. Для энергетических установок средней (25—30 Мвт) и большой (200 Мвт) мощности наибольшая эффективность у установок с высоконапорным парогенератором.

ПГУ — ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО

Центральный котло-турбинный институт имени И. Ползу нова, используя газовые и паровые турбины, выпускаемые отечественными заводами, разработал парогазовые установки малой, средней и большой мощности (от 2,5 до 400 Мвт). В них новыми элементами являются лишь высоконапорные парогенераторы, разработанные институтом.

ПГУ малой мощности состоят из газовых турбин завода «Экономайзер» мощностью от 300 до 1 500 квт и теплофикационных паровых турбин мощностью 2,5—6 Мвт. Парогенераторы для таких установок производительностью 25 и 50 т пара в час могут компоноваться с паровой турбиной энергопоезда в 4000 квт.

ПГУ средней мощности разработаны на базе одновальных газовых турбин ГТУ-4-700 мощностью 4 000 квт и ГТУ-12-700 мощностью 12 000 квт Невского завода имени В. И. Ленина. Она изображена на схеме.

ПГУ большой мощности — 200 тыс. квт — имеет простую схему газовой турбины и типовую паровую турбину мощностью 150 тыс. квт. Кпд ее — 42,2%. По сравнению с паросиловой установкой таких же размеров она экономичнее на 8—10%.

Но самое главное — то, что, кроме экономии топлива, парогазовые установки большой мощности требуют в 1,5—2 раза меньше металла, чем паросиловые установки.

Небольшие высота, площадь и кубатура, занимаемые парогенератором большой производительности, позволяют компоновать его с газовой и паровой турбинами в одном машинном зале, под одним краном. Удельная кубатура здания и объем строительных работ снизятся в два раза.

ПГУ, состоящие из серийных двигателей, уже сейчас могут успешно конкурировать как с газотурбинными, так и с паротурбинными установками. А дальнейшее совершенствование двигателей, из которых состоит ПГУ, приведет к еще более экономичным, дешевым и малогабаритным установкам.