Парогазотурбинные установки на тепловых электростанциях

На тепловых электростанциях ГТУ применяют­ся в качестве пиковых, полупиковых и базовых аг­регатов, резервных двигателей и, в частности, для покрытия собственных нужд станции.

Рис.27. Схема ГТУ с паровой турбиной

Наибольшее развитие в последние годы приобретает примене­ние ГТУ в комплекте с паротурбинными установка­ми, а также для комбинированной выработки элек­трической и тепловой энергии на ТЭЦ.

Совершенствование ГТУ, в первую очередь ос­воение высоких температур газа (до 1300 1500 и повышение единичной мощности (250 ЗОО МВт и выше), позволяет рассматривать ГТУ как весьма перспективный двигатель для тепловых электро­станций. КПД собственно ГТУ пока не достигает значений полученных на крупных современ­ных паротурбинных электростанциях, однако в со­четании с паротурбинной установкой ГТУ образует парогазотурбинную установку (парогазовую уста­новку), которая может быть реализована во многих вариантах. Некоторые типы таких комбинированн­ых установок достигают рекордных значений КПД среди всех тепловых двигателей (до 60%).

В парогазотурбинной установке те­плота уходящих газов используется для подогрева воды и образования пара в котле-утилизаторе (КУ).

Пар из КУ поступает в паровую турбину паротурбинной установки. Паровая турбина вырабатывает до­полнительную мощность, и тем самым повышается КПД всей комбинированной парогазовой установки утилизационного типа (ПГУ-У), поскольку для вы­работки дополнительной мощности не расходуется дополнительное топливо сверх того, что подано в камеру сгорания.

Принципиальная схема ПГУ-У представлена на рис.27. Установки ПГУ-У служат дня выработки элек­трической энергии с наиболее высоким КПД из всех существующих тепловых двигателей. Уходя­щие газы покидают КУ с невысокой температурой (90-120 ).

Принцип действия ДВС

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)- тепловой двигатель, внутри которого про­исходит сжигание топлива и преобразование части выделившейся теплоты в меха­ническую работу.

Рис.28. Схема ДВС

Образующиеся при сгорании топлива высокотемпературные газы (рис.28) оказывают давление на поршень 6 и перемещают его. Поступательное движение поршня через шатун 7 передается установленному в картере коленчатому валу 8 и таким образом преобразуется во вращательное движение.

В связи с возвратно-поступательным движением поршня 6 сгорание топлива в поршневых двигателях происходит периодически (циклично) определенными порциями, причем сгоранию каждой порции предшествует ряд под­готовительных процессов. Свежий заряд поступает в цилиндр через впускной кла­пан 3, а продукты сгорания удаляются через выпускной клапан 4.

Продукты сгорания несут значительное количество тепловой энергии, которую целесообразно использовать в газовой турбины с компрессором для повышения давления на впуске в ДВС. Увеличение наполнения цилиндров двигателя воздухом путем повышения давления на впуске называют наддувом.

Широкое применение ДВС в промышленнос­ти, на транспорте, в сельском хозяйстве и стационарной энергетике обусловлено рядом их положительных качеств. Это прежде всего высокая экономичность, достаточно большой срок службы и надежность в эксплуатации

Наряду с преимуществами ДВС следует отметить их недостатки. Это ограни­ченная по сравнению, например, с паровыми и газовыми турбинами агрегатная мощность, относительно высокий уровень шума, токсичность выпускных га­зов, а также возвратно-поступательное движение поршня, ограничивающее частоту вращения и являющееся причиной появления неуравновешенных сил инерции и моментов от них.

В стационарной теплоэнергетике ДВС используются на небольших электро­станциях (мощностью в несколько киловатт), а также достаточно мощных аварий­ных и передвижных энергоустановках. В мировой практике известны случаи стро­ительства электростанций мощностью до 100 тыс. кВт, оборудованных дизелями.

Виды рабочих циклов ДВС

Рабочий цикл любого поршневого двигателя внутреннего сгорания может быть выполнен по одной из двух схем с внешним и внутренним смесеобразованием.

По первой схеме рабочий цикл осуще­ствляется следующим образом. Топливо и воздух в определенных соотношениях, необходимых для полного сгорания топли­ва, хорошо перемешиваются вне цилиндра двигателя и образуют горючую смесь. По­лученная смесь поступает в цилиндр (впуск), после чего подвергается сжатию до давления p=10…18 бар и при этом температура повышается до Т=470…680 ^оК. Такая степень сжатия ограничена температурой самовоспламенения.

Рис. 29. Схемы рабочих циклов ДВС с внешним (а) и внутренним (б) смесеобразованием

Подготовленная горючая смесь воспла­меняется в цилиндре обычно от электриче­ской искры. Вследствие быстрого сгора­ния смеси в цилиндре резко повышаются температура и давление, под воздействием которого происходит перемещение поршня в цилиндре. В процессе расширения, на­гретые до высокой температуры газы, со­вершают полезную работу. Давление, а вместе с ним и температура газов в ци­линдре при этом понижаются.

После про­цесса расширения следует очистка цилин­дра от продуктов сгорания (выпуск) и ра­бочий цикл повторяется.

В рассмотренной схеме подготовка сме­си воздуха с топливом, т. е. процесс

смесе­образования, происходит в основном вне цилиндра, поэтому двигатели, работаю­щие по этой схеме, называют также двига­телями с внешним смесеобразованием.

По второй схеме с внутренним смесеобразованием рабочий цикл осуще­ствляется следующим образом.

Рабочий цилиндр заполняется не смесью, а воз­духом (впуск), который подвергается сжа­тию до давления p=30…60 бар и при этом температура повышается до Т=900…1100 ^оК. В конце процесса сжатия в цилиндр через форсунку под большим давлением впрыскивается топливо. Мелко распылённое топливо под действием горячего воздуха нагревается и самовоспламеняется.

В результате более высокой степени сжатия, допустимой при работе двигателя по данной схеме, достигается более высокий КПД.

Для двигателей с внутренним смесеоб­разованием могут быть использованы все виды жидкого и газообразного топлива. В подавляющем большинстве эти двигате­ли работают на жидком топливе. Двигате­ли, в которых воспламенение топлива про­исходит в результате высокого сжатия, называют также двигателями с воспламе­нением от сжатия или дизелями.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: