Газотурбинная электростанция

Газотурбинная электростанция может быть определена как электростанция, «в которой основным первичным двигателем является турбина, а рабочим телом является постоянный газ».

Простая газотурбинная установка состоит из:

• компрессора;
• промежуточного охладителя;
• регенератора;
• камеры сгорания;
• газовой турбины;
• блока догрева.

В газотурбинной установке используются осевые и центробежные компрессоры. В большинстве газотурбинных электростанций используются два компрессора. Один компрессор низкого давления, второй компрессор высокого давления. В компрессоре низкого давления атмосферный воздух всасывается в компрессор через фильтр. Большая часть мощности, развиваемой турбиной (около 66%), расходуется на работу компрессора. Этот воздух низкого давления поступает в компрессор высокого давления через промежуточный охладитель. Затем воздух под высоким давлением поступает в регенератор.

Промежуточный охладитель используется для уменьшения работы компрессора и размещается между компрессором высокого и низкого давления. Промежуточные охладители обычно используются, когда степень сжатия очень высока. Энергия, необходимая для сжатия воздуха, пропорциональна температуре воздуха на входе. Охлаждение сжатого воздуха в промежуточном охладителе обычно осуществляется водой.

Регенераторы используются для предварительного нагрева воздуха, поступающего в камеру сгорания, для снижения расхода топлива и повышения эффективности. Это делается за счет тепла горячих выхлопных газов, выходящих из турбины.

Горячий воздух из регенератора поступает в камеры сгорания, и топливо, такое как уголь, природный газ или керосин, впрыскивается в камеру сгорания. После впрыска топлива происходит сгорание. Это высокое давление, высокотемпературные продукты сгорания пропускаются через турбину.

В газотурбинной установке используются два типа газовых турбин.

1. Турбина высокого давления. Вначале пусковой двигатель вращает вал компрессора. Сгоревшие газы (продукт сгорания) расширяются через турбину высокого давления. Важно отметить, что когда вал турбины вращается, он фактически приводит в движение вал компрессора, который соединен с ним. Теперь турбина высокого давления запускает компрессор, а пусковой двигатель останавливается. Около 66% мощности, развиваемой турбиной, используется для работы компрессора и только 34% развиваемой мощности используется для выработки электроэнергии.
2. Турбина низкого давления. Турбина низкого давления предназначена для производства электроэнергии. Вал соединен с генератором. Сгоревшее топливо (газы) после выхода снова направляется в камеру сгорания, где подвергается дальнейшему сгоранию. Даже если остается несгоревшее топливо от предыдущей турбины, оно полностью сгорает в камере сгорания. Сгоревшие газы приводят в действие турбину низкого давления. Вал турбины напрямую соединен с генератором для производства электроэнергии. Отработанные горячие газы после выхода проходят через регенератор, прежде чем выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. Тепло от горячих газов используется для предварительного нагрева воздуха перед поступлением в камеру сгорания. Этот предварительный нагрев воздуха повышает эффективность камеры сгорания.

Работа газотурбинной электростанции

Атмосферный воздух всасывается в компрессор низкого давления через воздушный фильтр и сжимается. Сжатый воздух низкого давления поступает в компрессор высокого давления через промежуточный охладитель. Здесь отводится тепло сжатого воздуха. Затем сжатый воздух под высоким давлением поступает в камеру сгорания через регенератор. В камере сгорания к сжатому воздуху добавляется топливо, и происходит сгорание топлива. Продукт сгорания поступает в турбину высокого давления. Выхлоп турбины высокого давления поступает в другую камеру сгорания, добавляется дополнительное топливо, и он поступает в турбину низкого давления. После расширения в турбине низкого давления выхлоп используется для нагрева воздуха высокого давления, поступающего в камеру сгорания через регенератор. После этого выхлоп уходит в атмосферу.