Газовые турбины проблемы и перспективы. Манушин Э.А. (1014151), страница 10
Текст из файла (страница 10)
По два агрегата типа ГТГ-12 с двигателем ГТД-1 устанавливаются на плавучих (на баржах) электростанциях типа "Северное сияние*'; кроме электрической мощности они вырабатывают в котлах-утилизаторах цо !5 т1ч пара давлением 0,5 МПа цля отопления. Лучшие из этих установок имеют удельный расход топлива (в пересчете на условное) се ( 500 ту(кВт ч) [3!]. Опыт эксттуатации плавучих электростанций показал их высокую надежность, ремонтопригодность, быстроту ввода в действие после перебазирования и экономичность.
Капитзльные затраты на постройку станции окупаются в течение 3 — 4 лет [2]. В настоящее время ведутся работы по созданию плавучих электростанций мощностью до 50 МВт. Агрегаты, подобные указанным в табл. 2.7, применяются на энерго. поездах. Максимальная наработка этих ГТУ без капитального ремонта составляет 20,2 тыс.ч, средняя — свыше 10 тыс. ч [31]. В качестве уста- 44 новок на знергопоездах применяются ГТУ типа ГТГ-4, а также преобра- зованный авиадионный ГТД типа АИ-20, Передвижные электростанции с ГТУ, выполненные, как правила, на базе авиадвигателей, широко применяются за рубежом.
Обычно они устанавливаются на автомобильных прицепах и используются как пи- ковые, вспомогательные или аварийные. Единичные мощности таких электростанций постоянно растут и достигают уже 20-.30 МВт. Все пере- движные электростанции с ГТУ отличаются быстрым вводом в действие; так, электростанция мощностью 12,6 МВт фирмы "Стзл-Лавзль" начинает давать ток в электрическую сеть через 24 ч после прибытия на место. КПД современных АЭС с реакторами различных типов и паротурбип- ными установками на насыщенном паре не превышает 30 — 32 % [37]. Кроме того, такие установки оказывают заметное отрицательное воз- действие на окружающую среду.
Атомные замкнутые ГТУ (АЗГТУ) на гелии с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором (ВТГР), принципиальные схемы которых могут отличаться от приведенной на рис, 1.6 лишь числом агрегатов, позволяют повысить КПД АЭС до 45 — 46 %, уменьшить стоимость установленного 1 кВт мощности на ! 5 — 20 % по сравнению с АЭС на базе ВТГР с ПТУ и существенно снизить отрицательное экологическое воздействие, так как позволяют исполь. зовать так называемые сухие градирни и уменьшить потребность в охлаждающей воде. АЗГТУ могут найти широкое применение в ка- честве маневренных блоков АЭС для покрытия пиков графика нагрузни электрических сетей [39].
. Прииципизльные возможности создания АЗГТУ на гелии бьши выяв- лены в результате постройки и испытаний замкнутого гелиевого конту- ра с турбомашинами на ТЭС в г. Оберхаузен (ФРГ). Был испьпан лишь сам контур без ядерного реактора; гелий в установке нагревался в кот- ле, работавшем на органическом топливе. Результаты испытаний в целом оценены как удовлетворительные. В нашей стране разработаны проекты прототипных опытно-промыш- ленных ВТГР трех типов; ВГР.50, ВГ-400 (реакторы на тепловых нейт- ронах с гелиевым охлаждением) и БГР (реактор на быстрых нейтронах с гелиевым охлажцением) [39]. Электоическую мощность на первом этапе сооружения установок с этими реакторами предполагается полу- чать с использованием паровых турбин, но при освоении реакторов воз- можно создание одноконтурной установки с ГТУ на гелии.
Опытно-промышленные исследования и проектные проработки энер- гоустановок с ВТГР н ГТу проводятся в СССР и других странах в тече- ние последних ! Π— ! 5 лет, однако до их постройки и освоения потребуется еще много усилий. По мнению некоторых специалистов [64], АЭС с ВТГР и АЗГТУ могут быть освоены к 2000 г. По мере развития магнитогидродинамического (МГД) метода генери- рования энергии рассматриваются возможности применения ПГУ, ГТУ и ПТУ ПТУ дчя утилизации теплоты газов, выходящих из МГД.генератора (МГДГ) [27], с делью повышения КПД процесса преобразования теплоты ~р~анического или ядерного топлива. ГТу в установках с МГдГ обеспе- чивает привод компрессоров, подающих рабочее тело в камеру сгорания, 45 установленную перед МГД-каналом, и сама может служить источником полезной энергии с относитепьно высоким КПД. МГД-генератор может работать на любом виде топлива, включая уголь; при этом также оказывается целесообразным сочетание МГД-генератора и ГТУ.
Ограниченные ресурсы химического и ядерного топпива, возрастание стоимости его добычи и транспортировки, ужесточающиеся экологические требования приводят к поиску путей применения возобновпяемых источников энергии. Рассмотрим возможности применения ГТУ и ПГУ лишь в одной области — солнечной энергетике (гелиоэнергетике). Отношение к таким установкам в настоящее время характеризуется как выжидательное [49], а надежных экономических показатепей пля солнечных энергоустановок (СЭУ) пока не существует. Академик М.А. Стырикович полагает, что СЭУ могут играть значительную Ропь только в энергетике отдаленных районов, особенно в развивающихся странах; в мировом балансе СЭУ будут занимать в обозримом будущем незначительное место и использоваться в основном дчя мепких рассредоточенных потребителей теплоты. Основной трудностью создания СЭУ большой мощности (несколько десятков и даже сотен мегаватт) является обеспечение кондентрации солнечной энергии, плотность которой низка, — в средних широтах она составляет всего несколько сот ватт на 1 м', в усповиях непостоянства солнечного излучения как по времени суток, так и из-за погодных усповий.
В связи с этим необходимо, во-первых, концентрирование энерг Солнца, во-вторых, ее аккумулирование с целью использования пр отсутствии солнечного изпучения. Задача создания СЭУ бопьшой моши сти решается путем разработки системы зеркап-гепиостатов, распопагае мых на земче вокруг приемного коллектора. Зеркала должны автоматически поворачиваться вслед за Солнцем, а приемный коллектор допжен располагаться на достаточно большой высоте, чтобы лучи, отраженные от зеркал, могли попадать па него даже при большом расстоянии между зеркалами и колпектором. Обычно рассматривают СЭУ с коплектором (или коппекторами), расположенными на высоких 1до 100 — 400 м) башнях, поэтому СЭУ такого типа называют башенными.
Наряду с крупными СЭУ башенного типа рассматривают автономные системы с параболическими тарельчатыми коллекторами диаметрами 10 — 100 м с ГТУ сравнительно небольшой мощности (50 — 2000 кВт). В таких СЭУ блок преобразователя ГТУ с электрогенератором размещается в фокальной плоскости коллектора. Нескопько таких СЭУ могут давать энергию в общую сеть. КПД попного преобразования таких СЭУ может бьггь 20 — 30 %, что выше, чем КПД СЭУ башенного типа [57]. Это объясняется более высокой степенью концентрации лучистой энергии Солнца и однородностью распределения теплового потока в течение всего светового дня.
Кроме того, возможно получение очень высокой температуры рабочей среды, при которой КПД ГТУ высок. Представляют также интерес автономные СЭУ мощностью несколько киловатт. Такие установки могут служить дпя привода насосов, поднн. мающих воду из скважин в отдаленных пустынных и полупустынных районах с большим числом солнечных дней в году. 46 В течение последнего десятилетия в США обсуждается проблема создания сопнечных космических орбитальных энергетических систем (СОЭС) . При~шип работы СОЭС заключается в выработке электрической энергии иа космической орбитальной станции и в передаче ее тем ипи иным способом (например, лазерным) потребителям на Земле.
Расчеты показывают, что 20 СОЭС мощностью по 10 000 МВт каждая обеспечат передачу на Землю 1,7 10 ТВт ч энергии в год, что соответствует потребностям з стран Европейского сообщества в электрической энергии в 1985 г. [23]. Последования показывают достоинства теплового преобразования на СОЭС при применении ГТУ замкнутого цикла по сравнению с фотоэпе1стрическим способом преобразования. Следует иметь в виду, что, несмотря на перспективность и грандиозность этих проектов, их практическое осуществление сопряжено с огромными затратами и может рассматриваться как одна из проблем конца ХХ вЂ” начала ХХ1 в. 2.3.
Технологические и утилизационные стационарные ГТУ Стационарные ГТУ находят применение в технологических процессах химической и метаплургической промышпенности, при которых происходит выделение больших копичеств теплоты. ГТУ, включенные в технопогический дикп производства, называют технологическими. В СССР технологические ГТУ испопьзуют при производстве азотной кисяоты и в доменном процессе; показаны возможности испопьзования ГТУ при синтезе аммиака, в коксохимическом производстве, при получении серной киспоты, этилена, метанола и других химических продуктов, в нефтеперерабатывающей промышленности. Для процессов производства азотной кислоты на заводе "Дальэнергомаш" по чертежам НЗЛ выпущены ГТУ двух типов: ГТТ-3 и ГТТ-12. Установки типа ГТТ-3 смонтированы в технологических комплексах по производству слабой азотной кислоты с годовой производительностью 120 тыс. т каждый [1].
Установка типа ГТТ-12 предназначена дпя осуществления технопогического процесса производства слабой азотной кисло. ты в технологической схеме иного типа с годовой производительностью азотной кислоты 400 тыс. т. В будущем она должна стать основным агрегатом в этом производстве. Современные доменные печи имеют выход доменного газа, равный 300 — 400 тыс.
м /ч, и работают с избыточным давлением газа 0,155— 3 0255 МПа. Наиболее эффективно это давление можно использовать в так называемых газовых утилизационных бескомпрессорных турбииах (ГУБТ). Первая отечественная установка этого типа ГУБТ-6 была "зготовпена на НЗЛ и установлена на одной из доменных печей Магнито~~рского металлургического комбината. Опыт ее эксплуатации в целом оказ взялся попожитепьным; с его учетом ТМЗ спроектировал, изготовил и "аладнп серийный выпуск утилизационных установок типа ГуБТ. ДО 1980 г. такие установки выпускались только в нашей стране.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
