ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Применение комбинированных циклов в новых схемах производства электроэнергии из "Комбинированные парогазовые установки и циклы " Прогресс науки и техники открывает дорогу новым методам получения электроэнергии, которые в перспективе, вероятно, позволят вообще исключить тепловые двигатели как ненужное звено в процессах преобразования различных видов потенциальной энергии в электричество. Однако в ближайщее время все способы получения больших электрических мощностей еще будут в той или иной степени связаны с использованием турбомашин либо для перемещения газожидкостных потоков, либо для превращения в механическую работу энергии, выделивщейся в виде тепла. При этом в ряде случаев создаются условия для успешного применения комбинированных паровых и газовых циклов. [c.60] Прежде всего следует упомянуть о методах повышения к. п. д. паровых циклов, использующих тепло атомных реакторов. При ограниченной температуре в реакторе неизбежны большие потери в турбине, работающей на влажном паре. Предлагается осуществлять перегрев пара, полученного за счет ядерного горючего в пароперегревателе, работающем на органическом горючем [Л. 2-12 ]. При этом за счет повышения сухости пара уменьшаются потери в паровой турбине и тем самым увеличивается к. п. д. ядерной части установки. Если в пароперегревательной части применить комбинированный парогазовый цикл, то органическое горючее будет использоваться с к. п. д. порядка 40%, а удельный расход тепла понизится на 6—12%. Тепловая схема такой установки, рассчитанной на одновременное использование ядерного и органического горючего, весьма близка к схеме Фойта, изображенной на рис. 2-14. Условия для применения подобных установок отпадут, если реактор сможет обеспечить перегрев генерируемого пара. [c.60] В настоящее время разрабатывают магнитогидродинамический (МГД) способ получения электрической энергии, сулящий резкое повыщение термического к. п. д. установок и позволяющий использовать как органическое, так и ядерное горючее [Л. 1-21, 2-13, 14]. Принципиальная тепловая схема соответствующей установки общеизвестна. На рис. 2-20 в Т— -координатах изображен идеальный цикл ее работы. [c.60] Газ из камеры сгорания вытекает в диффузор — генератор электрического тока, взаимодействуя в нем с магнитным полем. В идеальном случае энтропия газа не меняется, а теплосодержание уменьшается, переходя частично в электроэнергию. За диффузором-генератором состояние газа определяется точкой d, температура, в которой должна превышать 2400 С, так как при более низких температурах резко падает степень ионизации газового потока. [c.61] Ввиду неизбежных потерь действительный к. п. д. будет меньше и составит, судя по литературным данным, около 40—45% этой величины. [c.61] Тепло уходящих газов в упомянутой энергетической схеме используется в паросиловой установке, идеальному циклу которой на рис. 2-20 соответствует контур р—п—k—х—/—у—z—р. [c.61] При этом к. п. д. котла-утилизатора составит около 83—84% против 92—93% в обычных паросиловых установках. [c.62] Рабочий процесс протекает примерно следующим образом. [c.62] Компрессор сжимает воздух до повышенного давления, которому на рис. 2-20 соответствует точка Ь . Изобарный процесс Ь—с, протекающий в регенераторе и в камере сгорания, заменяется процессом Ь —с, а процесс с—й в идеальном диффузоре-генераторе — процессом с — 1, расположенным в области повышенных давлений. Состояние продуктов сгорания после регенератора будет определяться точкой . Далее газы будут охлаждаться в высоконапорном котле-утилизаторе, совершая процесс g —Ь . За счет тепла, отведенного от газов, будет генерироваться и перегреваться пар (процесс п—к —х ). В точке Ь газы будут иметь температуру, допускаемую газовой турбиной. Расширившись в газовой турбине (процесс Ь —а ) до атмосферного давления, газы отдадут тепло в водяном экономайзере и нагреют воду до точки кипения (процесс р —п). В итоге, по существу, будет иметь место комбинация из следующих трех циклов цикла МГД (контур Ь—Ь —с —д —Ь), цикла ГТУ (контур а—Ь—Ь —а —а) и парового цикла (контур р —п—к —х —г —р ). [c.62] Основным препятствием к замене ПСУ комбинированной установкой является то, что компрессор создает давление воздуха 60 ama (против 10 ama в установке с ПСУ). Из-за этого давление продуктов сгорания за регенератором 3 при той же степени расширения будет составлять около 6 ama, что в еще большей степени осложнит и без того нелегкие задачи обеспечения прочности. [c.63] Парогенератор разделен на две части. В первой части, состоящей из пароперегревателя 4 и небольшой кипятильной поверхности нагрева 5, газы охлаждаются до 750° С и поступают в газовую турбину 6. После турбины газы при абсолютном давлении 1,05 ama подаются в концевую часть парогенератора 5 , состоящую из водяного экономайзера и кипятильных труб. [c.63] При использовании парогазового цикла нецелесообразно усложнять установку вторичным перегревом пара. Поэтому приняты начальные параметры пара 120 ama и 530° С при однократном перегреве пара. [c.63] Замена парового цикла теплосиловой части установки парогазовым циклом сокращает удельный расход тепла (на выработку электроэнергии генератором 7) на 15—20%. [c.63] В установках небольшой мощности, где оправдано применение поршневых газовых машин, также можно реализовать комбинированные циклы с раздельными контурами рабочих тел. При этом поршневые машины используются только в газовой части цикла. В паровом контуре предпочитают ставить паровые турбины. [c.63] В области наименьших мощностей речь может идти об использовании в паровой турбине отходящего тепла поршневого двигателя внутреннего сгорания. В более крупных установках осуществимо сочетание в газовой части цикла турбины и свободнопоршневых генераторов газа — СПГГ. [c.63] Мы не останавливаемся на других элементах схемы, указанных на рис. 2-22, но не имеющих принципиального значения для характеристики цикла, по которому должна работать установка. Следует отметить только наличие клапанов 13 и 14, позволяющих производить переключение на обычную систему охлаждения двигателя. [c.64] Термодинамический цикл, по которому работает данная установка, в общих чертах аналогичен комбинированному циклу парогазовой турбинной установки (см. рис. 2-5). Отличие только в том, что вместо идеального цикла ГТУ, которому на упомянутом рисунке соответствует контур а—Ь—с—4—а, в данном случае нужно будет рассматривать идеальный цикл работы соответствующего двигателя. [c.64] Относительно проще схемы комбинированных парогазовых турбинных установок со свободнопоршневыми генераторами газа. Поскольку эти схемы рассчитаны на значительно большие мощности, перспективы их применения в энергетике более благоприятны. [c.65] Схема уже осуществленной установки такого типа показана на рис. 2-23 [Л. 1-16]. Здесь так же, как в парогазовой схеме с предвключенной газовой турбиной и в схеме Фойта, предусмотрено сжигание топлива в двух элементах установки. Первый из них — свободнопоршневой агрегат, состоящий из двигателя и компрессоров низкого и высокого давления. В данном случае двигатель не только приводит в действие компрессор, но и генерирует сжатый газ, работающий в части низкого давления газовой турбины. [c.65] Воздух, пройдя компрессор высокого давления и теплообменник, поступает в камеру сгорания второго элемента установки — ВПГ, где сжигают дополнительное топливо. Пар, генерируемый котлом, используют в конденсационной турбине, а продукты сгорания сначала пропускают через часть высокого давления газовой турбины, а затем через ее же часть низкого давления вместе с газами, идущими из двигателя. [c.65] Вернуться к основной статье