Газовые турбины проблемы и перспективы. Манушин Э.А. (1014151), страница 20
Текст из файла (страница 20)
1.6. Давление и расход (84,3 кг/с) гелия выбраны так, чтобы обеспечить мощность установки около 50 МВт; повышение давления и расхода обеспечивало в перспективе получение в этой же установке при ядерном подогреве мощности 300 МВт. Для лучшего сопротивления внутреннему давлению корпуса бчока высокого давления КНД и ТНД выполнены сферическими.
Для предотвращения утечек гелия стыки деталей корпуса герметизированы. За последние !Π— 12 лет появилось несколько проектных проработок АЗГТУ различной мощности на гелии. Одна из наиболее современных конструкпий АЗГТУ лля АЭС интегральной компоновки разработана фирмами ФРГ и 11!вейцарин. Реактор тешчовой мощностью 3000 МВт в этой установке служит источником теплоты лля трех АЗГТУ электрической мощностью по 360 МВт каждая, турбоблокн которых расположены горизонтзльно, а три регенератора и три газоохладителя установлены в вертикальных каналах (см.
Рис .3.26). Тепловая схема одной нз трех АЗГТУ приведена на рис. 3.28, Прн указанных на схеме параметрах электрическая мощность АЗГТУ, равная 360 МВт, обеспечивается при расходе газа 539 кг(с и степени регенерации 0,87. На схеме показан отбор гелия (8,„о =- 3,1 %) за компрессором на охлаждение дисков, подшипяиков н других цеталей турбины. Частота вращения ротора 3000 мин '; КПД АЭС составляет около 36 %. 5 "не, 3.27.
Прннпнлнзльная схема (а) н Г, гднаграмма (б) ЗГТУ в г. Оберхаузен (ФРГ) . 1 — КНД; 2 — промежуточный газоохлапнтель; 3 — КВД; 4 — теплообменннкрекуператор; 5 — газонагревательб б — ТВд; 7 — редуктор; 8 — Тпд; 9 — конпевой гззоохлзпнтельб 1Π— злектрогенератор 99 Ллббсб телля Оэ угбгибул Рис. 3 30 Схеме уплотнения лодшнпникового уэлв турбокомпрессорного блока АЗГТУ: 1 — разъемная неподвижная втул. кз; 2 -- втулка на валу; 3 — конец ввлв; диск ротора; 5 — вращающийся элемент уплотнения с острыми гребеш:- «еми; б — неподвижный элемент уплотнения с острыми гребешками; 7 — демпФерная камере с гелием; 8 — подвод гелия к камере 7; р — подшипник 101 Рис.
3.28. Схема и параметры одноконтурной АЗГТУ: 1 — Ш вЂ” три аналогичные схемы ГТУ; 1 — реактор; 2 — компрессор; 3 — турбвеи; 4 — электрогеиератор; 5 — гелиевый охлядитель; б — теллообменник-рекуператор;, 7 — насос; 8 — сухая градирня На основе существующих разработок фирма "Броун Бовери" выпол. нила проект АЗГТУ единичной мощностью 1240 МВт, являющейся, по.видимому, предельной по условиям прочности лопаток турбины.
Фирма "Дженерал атомик" 1С!1)А) совместно с фирмами '*Пратт-Уитни", "Дженерал электрик" и "Броун Бовери" разрабатывает АЭС с ГТУ, в которой в качестве источника мощности выбран ядерный реактор с гелневым охлаждением тепловой мощностью 3000 МВт; он обслужи. вается тремя ГТУ электрической мощностью по 400 МВт, каждая из ко. торых работает на свой электрогенератор. Схема турбокомпрессора АЗГТУ мощностью 400 МВт приведена на рис. 3.29. Размеры лопаток и дисков компрессоров и турбин установки выбирались так, чтобы нх можно было изготовить на имеющемся оборудовании, предназначенном для изготовления соответствующих деталей ГТУ открытого цикла мош. постыл 100 МВт типа ТС вЂ” 50 1см.
табл. 2.5) . Из-за особенностей свойств гелия 1большая удельная теплоемкость, малая сжнмаемость и др.) числа ступеней компрессоров и турбин полу. чаются большими. При разработках АЗГТУ трудно решается проблема создания осевых и радиальных подшипников н уплотнения масляных полостей. Труд. ность разработки подшипников определяется тем, что роторы турбомашин получаются тяжелыми, а осевые нагрузки значительными. Утечки смазочного масла в контур с рабочим телом недопустимы. Дпя эффективного уплотнения масляной полости и уменьшения длины участка вала, на котором располагаются элементы лабиринтного упдот пения, предложена конструкция уплотнения, показанная на рис. 330 100 рис. 3.29. Блок компрессор — турбина АЗГТУ мощностью 400 МВт ЭтЬ многоступенчатое уплотнение со ступенями, расположенными концентрично в радиальном направлении.
Лишь небольшое 15 %) количество уплотняющего гелия попадает в полость подпипника, после чего отделяется в системе сепарации. Кроме описанного лабирннтного уплотнения в проектах ЗГТУ рассматриваются масляные концевые уплотнения, подшипники-уплотнения, работающие на эвтектическом сплаве свинца и висмута 1такое ушштнение значительно более эффективно, чем масляное), и контактные уплотнения с плавающими графитовыми кольцами 127]. Трудности уплотнения гелиевых турбомашнн существенно упростятся, если в качестве опор применять подшипники на газовой смазке; в ЗГТУ на гелии этой смазкой может служить сам гелий.
Газовые подшипники нашли применение в турбомашинах небольшой мощности (например, в ГТУ для космических и подводных объектов 1271). Для тяжелых роторов они сще находятся в стадии разработки. Перспективы развития АЗТГУ с ВТГР в определенной степени связы- Рнс. 3.31. Схема бинарной гелаева-аммиачной энергсустановкн с Р ядерным реактором. 1 - реактор; 2 — компрессор; 3 газовая турбина: 4— паровая (аммиачнал) турбина; 5 - электрсгенератор мощ. постыл 1540 МВт; б — электро.
генератор мощностью 460 МВт; 7 — гелневый охладнтсль (аммначный парогенератор); е регенератор; 9 — насос 4 ваются с применением ПГУ. 1 Если температура гелия после реактора не ниже 1220 К, то при л = 2 —: 2,5, характер. ных для АЗГТУ, можно осу ществить ПГУ с экономичны паротурбинным циклом н сверхкритических параметрах; КПД ПГУ при этом может достигать 51 — 53 % [12] 102 Рнс. 3.32.
Приемник солнечны лучей и блек ГТУ для СЭУ мсщ. постыл 250 кВт: 1 — приемник; 2 — трубы. нагревателя; 3 — коллектор подвода воздуха; 4 — коллектор ог вола воздуха; 5 — конус-распределитель солнечных лучей; б— корпус приемника с изоляцией; 7 - фекальная плоскость; 3 — охлаждающие трубы; 9 — отражательная стенка; !Π— рсгенера. тор; 11 — турбоблок; !2 — генератор; 13 — промежуточный воэ духосхладнтелец 14 — редуктор", 15 стойка параболического эер капа Включение ГТУ в состав генерирующего оборудовагщя на АЭС с паровыми турбинами рассматривается как один из способов решения пробле.
мы покрытия переменной части суточного графика электрических на. грузок [50]. В такой ПГУ можно получить дополнительную маневренную мощность сверх той, которую выдает ГТУ, равную 10 — ! 2 % номинальной мощности паровой турбины. В тех случаях, когда располагаемый температурный интервал нецостаточен цля осуществления паровоцяного цикла, рассматривают другие низкокипяшие вещества, например фреоны, которые обладают хорошими эксплуатационными качествами (неядовиты, невзрьвоопасны, не воспламеняются и др.) [16]. При применении АЗГТУ простого цикла с Т„= 1223 К и р, = 4,8 МПа с одной ступенью сжатия и одной ступенью расширения и фреонового контура (с фреоном-22) с начальной температурой фреона 773 и 817 К КПД бинарного цикла достигает 45-48 %. Фирма "Дженерал атомик" определила перспективныс параметры бинарной ЗГТУ с ядерным реактором и аммиаком в качестве рабочего тела второго контура [схема на рис.
3.31) . Полезная электрическая мощность всей установки составляет примерно 4000 МВт; полный КПД АЭС 50%. Дстальныс проработки турбины на аммиаке показали, что по размерам и параметрам она весьма похожа на современные турбины на водяном паре среднего давления. Конструкционные проработки солнечных ГТУ в литературе встречаются крайне редко. В качестве примера компоновочного решения СЭУ тарельчатого типа с ГТУ на рис. 3.32 показан приемник солнечных лучей и блок ГТУ. Основные особенности СЭУ ясны из подписи к этому рисунку.
3.3. Технологические и утилизационные ГТУ ГТУ, входягцие в состав технологических и утилизационных установок, работают, как правило, при низких температурах и давлениях, к ним не предъявляются требования высокой экономичности, По этим причинам конструкции таких ГТУ отличаются простотой; вместе с тем узлы некоторых ГТУ этого типа должны работать в эрозионных или коррозионных средах. В одной из установок лля производства разбавленной азотной кислоты в газовой турбина используется теплота нитрозных газов, выходяп(их из химического реактора, с давлением на расчетных режимах 0,54 МПа и температурой 973 К [1]. Теплота отработавших в турбине газов используется в котле-утилизаторе и в экономайзере для генерирования технологического пара. Газовая турбина служит для привода воздушных компрессоров низкого и высокого давлений, сжимающих воздух с Расходом !2,9 кг/с до давления 0,73 МПа при температуре 403 К.
Вал КНД соединен с валом турбины непосредственно, а вал КВД вЂ” через Редуктор. Между компрессорами установлен воэдухоохладнтель. Для бруска ГТУ перед турбиной установлена камера сгорания, работающая на пРиродном газе; она же позволяет осуществить автономную работу 103 ГТУ. На переменных режимах турбина отдает избыточную мощность злсктрогенератору. В такой установке применен газотурбинный агрегат типа ГТТ-3 НЗЛ. Он скомпонован в едином блоке и смонтирован на единой фундаментной рамс. Турбогруппа установки включает 16-ступенчатый осевой компрессор низкого давления и 7-ступенчатую газовую тур. бину. Корпус турбогруппы литой, имеет горизонтальный разъем. В более современных схемах производства азотной кислоты (напри.
мер, в АК-72) используется двухвальная ГТУ типа ГТТ-12 НЗЛ. Температура газа перед турбиной высокого давления установки ГТТ-12 раве на 1020 К. Как и установка ГТТ-З, установка ГТТ-12 скомпонована в едином блоке на общей фундаментной раме. Конструкция ГТУ подобна конструкциям установок ~илов ГТ-700.5 и ГТ-750-6 НЗЛ, выпускавшихся.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
