Комбинированной установки

Наконец, совершенно своеобразные вопросы возникают в связи с перспективой применения установок для получения электроэнергии магнитогидродинамическим способом (МГД) [Л. 1-21 ]. Этот способ пока позволяет рассчитывать на превращение в электричество лишь части энергии газового потока, температура которого превышает 2200° С. Использовать значительную часть тепла продуктов сгорания можно лишь в обычной теплосиловой установке. Таким образом, речь идет о комбинированной установке, в которой необходимо с наибольшим эффектом использовать тепло, отходящее после магнитогидродинамического преобразования энергии.

совершаемые в комбинированной установке, то можно найти зависимость:

Кривая б имеет максимум, обусловленный необратимыми потерями, связанными с большой разницей температур охлаждаемых газов и кипящей воды в соответствующих элементах цикла. Устранить эти потери можно, увеличив степень повышения давления ок или введя газовую регенерацию. Однако оба эти метода, как показал расчетный анализ, малоэффективны. Наиболее рационален переход к сверхкритическому давлению, что иллюстрируется кривой б. Обращает на себя внимание тот факт, что переход к пару сверхкритического давления дает в правильно запроектированной комбинированной установке с высокотемпературной газовой турбиной относительно больший выигрыш (к. п. д. возрастает с 43 до 51%), нежели в обычных паросиловых установках.

Из аналогичных соображений работа 1 кг газа в комбинированной установке

Применение в вышеописанной комбинированной установке сверхкритического давления пара связано с одним специфическим обстоятельством.

Для получения оптимального к. п. д. расход пара в комбинированной установке сверхкритического давления должен составить примерно 20—25% от расхода воздуха. Достижение приемлемых значений к. п. д. проточной части паровой турбины, работающей на паре сверхкритического давления, делает желательным, чтобы расход этого пара составлял величину порядка 700 т/ч. Конструктивная проработка высокотемпературной турбины показала, что при однопоточном выполнении она сможет пропускать примерно такое же весовое количество продуктов сгорания. Следовательно, реализация описанной схемы потребует, чтобы с одной паровой турбиной были связаны четыре высокотемпературные турбины, а это — безусловно нежелательное обстоятельство.

На комбинированной установке с турбинами П вся электроэнергия вырабатывается паром, используемым для теплового потребления. На установке с турбинами КО электроэнергия вырабатывается двумя методами: на базе теплового потребления и одновременно — конденсационным путем. Установки с турбинами КО являются комбинированными в широком смысле этого понятия; они осуществляют не только комбинированную выработку электрической и тепловой энергии, но и одновременную выработку электроэнергии двумя указанными методами.

Частный к. п. д. комбинированной установки по производству электроэнергии. Абсолютный к. п. д. дает одностороннюю оценку тепловой экономичности процесса производства механической (электрической) энергии на комбинированной установке, так как определяет отношение количества тепла, превращенного в механическую (электрическую) энергию, к полному расходу тепла на расочее вещество, включающему дополнительный расход, связанный с отпуском тепла внешнему потребителю. Для характеристики тепловой экономичности каждого из процессов комбинированной установки в отдельности — процесса производства электрической энергии и соответственно тепловой энергии служат частные к. п. д. комбинированной установки по производству электрической и соответственно-тепловой энергии.

Расход тепла на производство электроэнергии комбиниоованной установкой. Сравним часовой расход тепла Q^, относимый на производство электроэнергии в комбинированной установке с турбогенератором КО, с расходом тепла QK3 чисто конденсационной установки с турбогенератором К.

Расход топлива на комбинированной установке

Таким образом, относительная экономия тепла на комбинированной установке приближенно равна:

Мощности и параметры газотурбинной и паротурбинной установок выбираются таким образом, чтобы количество теплоты, отданной в подогревателе П газами, равнялось количеству теплоты, воспринятой питательной водой. Это определяет соотношение между расходами газа и воды через подогреватель П. Цикл комбинированной установки (рис. 6.16) строится для 1 кг водяного пара и соответствующего количества газа, приходящегося на 1 кг воды.

Существенно больший КПД, чем у самой экономичной ПТУ, можно получить при сочетании МГД-генератора с ПТУ или ГТУ, т. е. в МГД-установке. Термодинамический цикл такой комбинированной установки аналогичен циклу ПГУ (см. рис. 4.27). При верхнем температурном пределе работает МГД-генератор (перепад температуры газа в нем может быть 3500-2500 К), а в нижнем - ПТУ (при Т= 820-:-300 К). Между МГД-гене-ратором и ПТУ обычно включается регенератор, подогревающий воздух, сжатый в компрессоре и поступающий в камеру сгорания перед МГД-генера-тором, а за регенератором — парогенератор и пароперегреватель. Компрессор приводится паровой турбиной, которая к тому же выдает дополнительную электрическую /энергию. Термический КПД цикла МГД-установки определяется суммой Г)<МГДУ = Лгмгдг + Л(ПТУ -— Л'мгдгтипту = "П'мгдг + (1 — Л(мгдг) х х Л<ПТУ, где Г,мгдг-доля теплоты, преобразованной в канале МГД-генератора в электричество; (1 — г,мгдг) — доля теплоты, подведенной к ПТУ; Л( ПТУ - КПД ПТУ.

Общий КПД комбинированной установки может быть больше, чем КПД поршневого двигателя с продолженным расширением.

Фирма Frigedaire в конструкции недавно выпущенной комбинированной установки для стирки и сушки «Скини-мини» применила комбинированный бак с мешалкой. Эти детали производит фирма U. S. S Chemicalj методом инжекционного прессования из полипропилена, наполненного стекловолокном.

Экономическое преимущество МГД-генерирования заключается в повышении к. п. д. тепловой электростанции. Это обусловливается тем, что МГД рассматривается как надстройка (по газу) тепловой электростанции, плазма, после канала МГД охлажденная примерно до 1700° С, направляется в топку котла. Современная ТЭС, работающая на высоких параметрах пара крупных энергоблоков, имеет к. п. д., равный 40—42%. При осуществлении надстройки МГД общий к. п. д комбинированной установки может быть увеличен до 50—60%, при этом к. п. д. собственно МГД должен составлять 8—10% (при общем к. п. д. 50%) и 18—20% (при общем к. п. д. 60%).

Достижение высокой эксплуатационной надёжности и эффективности работы каждой единицы указанного выше оборудования способствует повышению производительности, экономической эффективности и экологической безопасности установок по производству нефтяного кокса в целом. Выполненные исследования явились базой для разработки технологической схемы комбинированной установки получения и прокаливания нефтяного кокса. Применение этой установки позволит одновременно повысить рентабельность и экологическую безопасность кок-

К недостаткам комбинированной установки можно отнести неблагоприятное влияние отраженных звуковых волн на характеристики поля в секции бегущих волн при относительно малых размерах оконечной камеры.

воды, что применение регенерации делается невозможным и к. п. д. комбинированной установки падает до значений меньших к. п. д. блока котел — турбина, выполненных без ГТА.

Однако схема парогазовой установки с высоконапорным парогенератором и ее модификации далеко не исчерпывают возможностей использования комбинированных паровых и газовых циклов в энергетике. Наряду с установками, имеющими раздельные контуры потоков рабочих тел и предусматривающими наличие отдельных паровых и газовых турбин, известны установки контактного типа с непосредственным смешением пароводяного рабочего тела с продуктами сгорания. Такие установки рассматриваются за рубежом в качестве оптимального средства для снятия пиков электрической нагрузки. Работы, проведенные в Ленинградском политехническом институте имени М. И. Калинина, показали, что в ряде других случаев установки с подачей пара в проточную часть газовой турбины оказываются экономичнее не только обычных ГТУ, но и комбинированных установок с высоконапорными парогенераторами. Оригинальная схема комбинированной установки контактного типа разрабатывается акад. С. А. Христиановичем и его сотрудниками.

Основные особенности установки ГПУ-ПК: возможность полного обессоливания пара, подаваемого в газовый тракт, и сокращение (по сравнению со схемой ГПУ- К) тепловых потерь. Если генерация пара происходит только за счет отходящего тепла турбины, то к. п. д. комбинированной установки приближается к к. п. д. обычной ГТУ при небольших степенях повышения давления.

Разработать принципиальную схему комбинированной парогазовой установки и выбрать ее оптимальные параметры сложнее, чем спроектировать две раздельные установки. Ведь надо не только учесть все факторы, оказывающие влияние на каждый из элементов комбинированной установки, но и выбрать коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, решить вопрос о целесообразных пределах применения регенеративного подогрева питательной воды и т. д. Поэтому выбору рациональной схемы должен предшествовать термодинамический анализ реального парогазового