Dujų turbinos agregatai (GTU) Dujų turbinos blokas – tai agregatas, susidedantis iš dujų turbininio variklio, pavarų dėžės, generatoriaus ir pagalbinės sistemos. Dujų srautas, susidarantis dėl kuro degimo, veikdamas turbinos mentes, sukuria sukimo momentą ir suka rotorių, kuris savo ruožtu yra prijungtas prie generatoriaus. Generatorius gamina elektros energiją. Dujų turbinos blokas projektuojamas pagal moduliškumo principą: dujų turbinos blokai susideda iš atskirų blokų, įskaitant automatikos bloką. Modulinė konstrukcija leidžia pagaminti per trumpiausią įmanomą laiką paslauga ir remontas, padidinti galią, o taip pat sutaupyti dėl to, kad visus darbus galima greitai atlikti eksploatacijos vietoje Dujų turbinos bloko statyba Pirmuosiuose dujų turbinų blokų (GTU) kūrimo etapuose kurui deginti buvo naudojamos degimo kamerų rūšys. Kuras ir oksidatorius (oras) buvo nuolat tiekiami į pirmojo tipo degimo kamerą, jų degimas taip pat buvo nuolat palaikomas, slėgis nesikeitė. Kuras ir oksidatorius (oras) buvo tiekiami dalimis į antrojo tipo degimo kamerą. Mišinys buvo uždegamas ir deginamas uždarame tūryje, o tada degimo produktai pateko į turbiną. Tokioje degimo kameroje temperatūra ir slėgis nėra pastovūs: kuro degimo momentu jie smarkiai padidėja. Laikui bėgant išryškėjo neabejotini pirmojo tipo degimo kamerų pranašumai. Todėl šiuolaikinėse dujų turbinose kuras dažniausiai deginamas esant pastovus slėgis degimo kameroje.
Dujų turbinų agregatų veikimo principas 1 pav. Dujų turbinos bloko su vieno veleno dujų turbininiu varikliu schema tiekiamas švarus oras į dujų turbinos jėgos agregato kompresorių (1). Esant aukštam slėgiui, oras iš kompresoriaus nukreipiamas į degimo kamerą (2), kur tiekiamos pagrindinės kuro dujos. Mišinys užsidega. Degant dujų ir oro mišiniui, energija susidaro karštų dujų srauto pavidalu. Ši tema su didelis greitis skuba prie turbinos sparnuotės (3) ir ją suka. Sukimosi kinetinė energija per turbinos veleną varo kompresorių ir elektros generatorių (4). Iš elektros generatoriaus gnybtų pagaminta elektros energija, dažniausiai per transformatorių, siunčiama į elektros tinklą, energijos vartotojams.
Dujų turbinos apibūdinamos termodinaminiu Braitono ciklu Braitono/džaulio ciklo termodinaminis ciklas, apibūdinantis dujų turbinų, turboreaktyvinių ir reaktyvinių variklių veikimo procesus. vidaus degimas, taip pat dujų turbininiai išorinio degimo varikliai su uždara kilpa dujinis (vienfazis) darbinis skystis. 2 pav. Braitono ciklo P,V diagrama Idealus Braitono ciklas susideda iš šių procesų: 12 Izoentropinis suspaudimas. 23 Izobarinis šilumos tiekimas. 34 Izoentropinė plėtra. 41 Izobarinis šilumos šalinimas.
Atsižvelgiant į skirtumus tarp realių adiabatinių plėtimosi ir suspaudimo procesų nuo izentropinių, sukonstruotas tikras Braitono ciklas (12p34p1 T-S diagramoje) (3 pav.) 3 pav. T-S diagrama Braitono ciklas Idealus (12341) Realus (12p34p1) Idealaus Braitono ciklo šiluminis efektyvumas dažniausiai išreiškiamas formule: čia P = p2 / p1 slėgio padidėjimo laipsnis izentropinio suspaudimo procese (12); k adiabatinis indeksas (orui lygus 1,4)
Kaip ir visų ciklinių šiluminių variklių atveju, kuo aukštesnė degimo temperatūra, tuo didesnis efektyvumas. Ribojantis veiksnys yra plieno, nikelio, keramikos ar kitų medžiagų, sudarančių variklį, gebėjimas atlaikyti temperatūrą ir slėgį. Daug inžinerijos yra skirta šilumos pašalinimui iš turbinos dalių. Dauguma turbinų taip pat bando atgauti šilumą iš išmetamųjų dujų, kurios kitu atveju būtų švaistomos. Rekuperatoriai yra šilumokaičiai, kurie prieš degdami perduoda šilumą iš išmetamųjų dujų į suslėgtą orą. Kombinuotame cikle šiluma perduodama garo turbinų sistemoms. O kombinuotoje šilumos ir elektros gamyboje (kogeneracijoje) gaminti naudojama atliekinė šiluma karštas vanduo. Mechaniškai dujų turbinos gali būti žymiai paprastesnės nei stūmokliniai vidaus degimo varikliai. Paprastose turbinose gali būti viena juda dalis: velenas / kompresorius / turbina / alternatyvus rotorius, neįskaitant kuro sistemos. 4 pav. Ši mašina turi vienos pakopos radialinį kompresorių, turbiną, rekuperatorių ir oro guolius.
Sudėtingesnės turbinos (naudojamos šiuolaikiniuose reaktyviniuose varikliuose) gali turėti kelis velenus (ritinius), šimtus turbinų menčių, judančias statoriaus mentes ir plačią sudėtingų vamzdynų, degimo kamerų ir šilumokaičių sistemą. Apskritai, kuo mažesnis variklis, tuo didesnis veleno (-ių) greitis, reikalingas maksimaliam linijiniam ašmenų greičiui palaikyti. Maksimalus greitis turbinos mentės nustato maksimalų slėgį, kurį galima pasiekti, todėl maksimali galia, nepriklausomai nuo variklio dydžio. Reaktyvinis variklis sukasi maždaug sūkiais per minutę, o mikroturbina – maždaug sūkiais per minutę.
GTU įrenginys. Pagrindiniai dujų turbinų įrenginių elementai Dujų turbinos įrenginį sudaro trys pagrindiniai elementai: dujų turbina, degimo kameros ir oro kompresorius. Fig. Fig. 1a parodytas dujų turbinos blokas, kurio kompresorius 1, degimo kameros 2 ir dujų turbina 3 yra viename surenkamame korpuse. Kompresoriaus ir turbinos rotoriai 6 ir 5 yra tvirtai sujungti vienas su kitu ir remiasi į tris guolius. Aplink kompresorių yra keturiolika degimo kamerų, kurių kiekviena yra savo korpuse. Oras į kompresorių patenka per įleidimo vamzdį, o iš dujų turbinos išeina per išmetimo vamzdį. Dujų turbinos bloko korpusas remiasi į keturias atramas 4 ir 8, kurios yra ant vieno rėmo 7.
B) - Šiluminė diagrama Tokios dujų turbinos įrenginio šiluminė diagrama parodyta fig. 1-b. Kuras ir suslėgtas oras į degimo kameras tiekiami kuro siurbliu po kompresoriaus. Kuras sumaišomas su oru, kuris tarnauja kaip oksidatorius, užsidega ir sudegina. Švarūs degimo produktai taip pat sumaišomi su oru, kad susidariusių dujų temperatūra po maišymo neviršytų iš anksto nustatytos vertės. Iš degimo kamerų dujos patenka į dujų turbiną, kuri yra skirta paversti potencialią energiją į mechaninis darbas. Darbo metu dujos atvėsta ir jų slėgis sumažėja iki atmosferos slėgio. Dujos iš dujų turbinos išleidžiamos į aplinką. Iš atmosferos į kompresorių patenka švarus oras. Kompresoriuje jo slėgis didėja ir temperatūra pakyla. Kompresoriaus pavara užima didelę dalį turbinos galios. Dujų turbinos, veikiančios pagal šią schemą, vadinamos atvirojo ciklo įrenginiais. Dauguma šiuolaikinių dujų turbinų veikia pagal šią schemą.
Be to, naudojamos uždaros dujų turbinos (2 pav.). Uždarosiose dujų turbinose taip pat yra kompresorius 1 ir turbina 2. Vietoj degimo kameros naudojamas šilumos šaltinis 4, kuriame šiluma perduodama darbiniam skysčiui nesimaišant su kuru. Oras gali būti naudojamas kaip darbinis skystis, anglies dvideginio, gyvsidabrio garai ar kitos dujos. Ryžiai. 2. Uždaros dujų turbinos agregato schema: 1 - kompresorius, 2 - turbina, 3 - elektros generatorius, 4 - šilumos šaltinis, 5 - regeneratorius, 6 - aušintuvas, kurio slėgis padidintas kompresoriuje, šildomas šilumos šaltinyje 4 ir patenka į turbiną 2, kurioje atiduoda savo energiją. Po turbinos dujos patenka į tarpinį šilumokaitį 5 (regeneratorių), kuriame šildo orą, o po to atšaldomos aušintuve 6, patenka į kompresorių 1 ir ciklas kartojasi. Kaip šilumos šaltinis gali būti naudojami specialūs katilai darbiniam skysčiui šildyti sudegusio kuro energija arba branduoliniuose reaktoriuose.
Modernaus stacionaraus aukštos temperatūros dujų turbinos agregato projektavimas Tradicinis modernus dujų turbininis blokas (GTU) – tai oro kompresoriaus, degimo kameros ir dujų turbinos bei jo darbą užtikrinančių pagalbinių sistemų derinys. Dujų turbinos bloko ir elektros generatoriaus derinys vadinamas dujų turbinos bloku. Būtina pabrėžti vieną svarbų skirtumą tarp GTU ir PTU. PTU neapima katilo, tiksliau, katilas laikomas atskiru šilumos šaltiniu; Atsižvelgiant į tai, katilas yra „juodoji dėžė“: tiekiamas vanduo patenka į jį su temperatūra tp.v, o garas išeina su parametrais p 0, t0. Garo turbinos įrenginys negali veikti be katilo kaip fizinio objekto. Dujų turbinos bloke degimo kamera yra neatsiejamas jo elementas. Šia prasme GTU yra savarankiškas. Dujų turbinos yra labai įvairios, galbūt net įvairesnės nei garo turbinos. Žemiau apžvelgsime perspektyviausias ir dažniausiai naudojamas paprasto ciklo dujų turbinas energetikos sektoriuje.
Tokio dujų turbinos bloko schema parodyta 1 pav. Oras iš atmosferos patenka į oro kompresoriaus, kuris yra sukamoji turbomašina su srauto dalimi, susidedančia iš besisukančių ir stacionarių grotelių, įleidimo angą. Slėgio už kompresoriaus pb santykis su slėgiu prieš jį pa vadinamas oro kompresoriaus suspaudimo laipsniu. Kompresoriaus rotorių varo dujų turbina. Suslėgto oro srautas tiekiamas į vieną, dvi (kaip 1 pav.) ar daugiau degimo kamerų. Daugeliu atvejų oro srautas, einantis iš kompresoriaus, yra padalintas į du srautus. Pirmasis srautas nukreipiamas į degiklio įrenginius, kur kuras (dujos arba skystas kuras). Deginant kuras, susidaro aukštos temperatūros kuro degimo produktai. Su jais sumaišomas santykinai šaltas antrojo srauto oras, kad gautų dujų (dažniausiai vadinamų darbinėmis dujomis), kurių temperatūra yra priimtina dujų turbinos dalims. Darbinės dujos su slėgiu vnt (vnt 
Dujų turbinos grandinės diagramoms pavaizduoti naudojami įprasti simboliai: panašiomis temomis, kurie naudojami techninio rengimo mokykloms (2 pav.). Išnagrinėjus 1 ir 2 pav., tampa aišku, kodėl aprašytas dujų turbinos blokas vadinamas paprasto termodinaminio ciklo dujų turbinos bloku. Dujų turbina negali būti paprastesnė, nes joje yra mažiausiai būtinų komponentų, užtikrinančių nuoseklius darbinio skysčio suspaudimo, šildymo ir išsiplėtimo procesus: vienas kompresorius, viena ar daugiau degimo kamerų, veikiančių tomis pačiomis sąlygomis, ir viena dujų turbina. Kartu su paprasto ciklo dujų turbinomis yra sudėtingo ciklo dujų turbinos, kuriose gali būti keli kompresoriai, turbinos ir degimo kameros.
Dujų turbina Dujų turbina yra labiausiai sudėtingas elementas Dujų turbina, kurią pirmiausia lemia labai aukšta per jos srauto dalį tekančių darbinių dujų temperatūra: 1350°C dujų temperatūra priešais turbiną šiuo metu laikoma „standartine“, o pirmaujančios įmonės, visų pirma „General Electric“, yra dirba taip, kad įvaldytų pradinę 1500 °C temperatūrą. Primename, kad „standartinė“ pradinė garo turbinų temperatūra yra 540°C, o ateityje – °C. Noras padidinti pradinę temperatūrą visų pirma yra susijęs su efektyvumo padidėjimu, kurį tai suteikia. Siekiant užtikrinti ilgalaikį dujų turbinos veikimą, naudojamas dviejų priemonių derinys. Pirmiausia naudokite labiausiai apkrautoms dalims karščiui atsparios medžiagos, galintis atlaikyti dideles mechanines apkrovas ir temperatūras (pirmiausia purkštukams ir rotoriaus mentėms). Jei garo turbinų mentėms ir kai kuriems kitiems elementams naudojami plienai (t. y. geležies lydiniai), kurių chromo kiekis yra 1213%, tai dujų turbinų mentėms naudojami nikelio lydiniai (nimonikai), kurie yra gali atlaikyti °C temperatūrą. Todėl kartu su pirmąja naudojama antroji priemonė karščiausioms dalims vėsinti.
Dujų turbinų aušinimo sistema Dauguma šiuolaikinių dujų turbinų aušinami oru, paimamu iš įvairių oro kompresoriaus pakopų. Jau veikia dujų turbinos, kuriose aušinimui naudojami vandens garai, kurie yra geresnė aušinimo priemonė nei oras. Aušinamasis oras, įkaitęs aušinamaje dalyje, išleidžiamas į dujų turbinos srauto taką. Ši aušinimo sistema vadinama atvira. Yra uždaros aušinimo sistemos, kuriose dalyje pašildytas aušinimo skystis siunčiamas į šaldytuvą, o po to vėl grąžinamas detalei atvėsti. Tokia sistema ne tik labai sudėtinga, bet ir reikalaujanti atgauti šaldytuve sukauptą šilumą. Dujų turbinos aušinimo sistema yra labiausiai sudėtinga sistema dujų turbinos bloke, kuris lemia jo tarnavimo laiką. Tai užtikrina ne tik leistino darbinių ir purkštukų menčių lygio palaikymą, bet ir korpuso elementus, darbinius peilius laikančius diskus, guolių tarpiklių fiksavimą ten, kur cirkuliuoja alyva ir kt. Ši sistema yra itin išsišakojusi ir sutvarkyta taip, kad kiekvienas aušinamas elementas gautų reikiamų parametrų aušinimo oro ir jo kiekiui palaikyti. optimali temperatūra. Per didelis dalių aušinimas yra toks pat žalingas kaip ir nepakankamas aušinimas, nes dėl to išauga aušinimo oro sąnaudos, kurių suspaudimui kompresoriuje reikia turbinos galios. Be to, padidėjusių išlaidų Aušinimui skirtas oras lemia už turbinos esančių dujų temperatūros sumažėjimą, o tai labai reikšmingai paveikia už dujų turbinos bloko įrengtos įrangos (pavyzdžiui, garo turbinos bloko, veikiančio kaip garo turbinos bloko dalis) veikimą. Galiausiai aušinimo sistema turi užtikrinti ne tik reikiamą dalių temperatūros lygį, bet ir tolygų jų šildymą, pašalinant pavojingų temperatūrinių įtempių atsiradimą, kurių ciklinis veikimas sukelia įtrūkimų atsiradimą.
17 paveiksle parodytas tipinės dujų turbinos aušinimo grandinės pavyzdys. Dujų temperatūros reikšmės rodomos stačiakampiais rėmeliais. Prieš 1-os pakopos 1 purkštukų aparatą jis pasiekia 1350°C. Už jo, t.y. prieš 1-os pakopos darbo tinklelį yra 1130°C. Dar prieš paskutinio etapo darbinį peilį jis yra 600°C lygyje. Tokios temperatūros dujos išplauna antgalį ir darbinius peiliukus, o jei nebūtų aušinami, jų temperatūra prilygtų dujų temperatūrai ir tarnavimo laikas būtų apribotas iki kelių valandų.
Dujų turbina dažniausiai turi 34 pakopas, t.y. Yra 68 grotelių ratlankiai, o dažniausiai aušinami visų ratlankių mentės, išskyrus paskutinės pakopos darbinius. Oras purkštukų mentėms aušinti įleidžiamas per jų galus ir išleidžiamas per daugybę (0,50,6 mm skersmens skylių) angų, esančių atitinkamose profilio zonose (18 pav.). Aušinamasis oras į rotoriaus mentes tiekiamas per angas, padarytas kotų galuose.
Kuras dujų turbinos blokui Dujų turbinos blokas gali veikti tiek dujiniu, tiek skystuoju kuru. Taigi, dujų turbininiuose įrenginiuose galima naudoti: dyzelinį kurą žibalą gamtines dujas, susijusias su naftos dujas, biodujas (gaunamas iš atliekų nuotekų, sąvartynai ir kt.) Kasyklų dujos Kokso dujos Medienos dujos ir tt Dauguma dujų turbinų gali veikti naudojant mažai kalorijų turintį kurą, kurio metano koncentracija yra minimali (iki 30 %).
Dujų turbininių jėgainių privalumai: Minimali žala aplinkai: mažos alyvos sąnaudos, galimybė dirbti su gamybos atliekomis; išmetamųjų teršalų kenksmingų medžiagų: per 25 mg/kg. Žemas triukšmo ir vibracijos lygis. Šis skaičius neviršija dBa. Kompaktiški matmenys ir mažas svoris leidžia pastatyti dujų turbinos bloką mažame plote, o tai gali žymiai sutaupyti pinigų. Galimi mažos galios dujų turbinų blokų montavimo ant stogo variantai. Galimybė dirbti su įvairių tipų dujomis leidžia dujų turbinos bloką naudoti bet kurioje gamyboje, naudojant ekonomiškiausią kuro rūšį. Dujų turbininių elektrinių darbas tiek autonominiu režimu, tiek lygiagrečiai su tinklu. Galimybė ilgą laiką eksploatuoti dujų turbinos elektrinę esant labai mažoms apkrovoms, įskaitant tuščiosios eigos režimą. Didžiausia leistina perkrova: 150 % vardinė srovė 1 minutę, 110% vardinė srovė 2 valandas. Generatoriaus ir žadinimo sistemos gebėjimas atlaikyti ne mažiau kaip 300 % vardinės nuolatinės generatoriaus srovės 10 sekundžių, esant trifazei simetriškajai trumpasis jungimas ant generatoriaus gnybtų, taip užtikrinant pakankamai laiko selektyvinių jungiklių veikimui.
Kombinuoto ciklo įrenginiai (kombinuoto tipo įrenginiai) efektyvumu gerokai lenkia visus kitus dėl to, kad juose šiluminė energija, paverčiama elektros energija, pereina du ciklus: dujų deginimą ir garų panaudojimą aušinant atliekas. pirminėje grandinėje. Kombinuoto ciklo įrenginiai leidžia pasiekti daugiau nei 50% elektros efektyvumo. Palyginimui, atskirai veikiančioms garo elektrinėms efektyvumas dažniausiai siekia 33-45%, dujų turbinų – %. Be to, jie atitinka aplinkosaugos reikalavimus dėl žymiai mažesnio išmetimo į atmosferą. Kombinuoto ciklo augalai sunaudoja daug mažiau vandens vienam pagamintos elektros energijos vienetui, palyginti su garo elektrinėmis. Tai sumažina gamybos sąnaudas: vandens aušinimo sistema yra kompaktiškesnė ir sunaudojama mažiau vandens.
Ieškodami būdų, kaip pagerinti dujų turbinų ekonomiką, mokslininkai ir dizaineriai kūrėsi originali sistema kombinuoti įrenginiai. Šios gamyklos, vadinamos kombinuoto ciklo įrenginiais, susideda iš garo ir dujų turbinos derinio. Kombinuotas garo ir dujų ciklų naudojimas sumažina savitąsias šilumos sąnaudas 4-7%, palyginti su panašios galios ir parametrų garo turbinos įrenginiu, o kapitalo investicijas sumažina 10-12%. Didelė CCGT blokų statybos patirtis užsienio energetikos sektoriuje parodė, kad juos galima pastatyti per trumpą laiką. . Čia pirmą kartą sujungta aukšto slėgio HPG garo generatoriaus, veikiančio 650 kn/m2 (6,5 kgf/cm2) slėgiu krosnyje, 43 MW galios dujų turbinos bloko ir garo kombinuota schema. buvo panaudotas 160 MW galios turbininis blokas.
Veikimo principas ir konstrukcija Garo-dujų gamykla susideda iš dviejų individualios instaliacijos: garo jėgainė ir dujų turbina. Dujų turbinos bloke turbiną sukasi dujiniai kuro degimo produktai. Gali tarnauti kaip kuras gamtines dujas, ir naftos pramonės produktai (mazutas, dyzelinis kuras). Ant to paties veleno su turbina yra pirmasis generatorius, kuris dėl rotoriaus sukimosi generuoja elektros srovė. Praeidami per dujų turbiną, degimo produktai atiduoda jai tik dalį savo energijos ir vis tiek turi aukštą temperatūrą prie išėjimo iš dujų turbinos. Iš dujų turbinos išėjimo degimo produktai patenka į garo elektrinę, atliekinės šilumos katilą, kur šildomas vanduo ir susidarę vandens garai. Degimo produktų temperatūra yra pakankama, kad garas pasiektų tokią būseną, kuri būtina naudoti garo turbinoje (temperatūra dūmų dujos apie 500 laipsnių Celsijaus leidžia gauti perkaitintus garus, kurių slėgis yra apie 100 atmosferų). Garo turbina varo antrą elektros generatorių. Yra kombinuoto ciklo įrenginių, kuriuose garo ir dujų turbinos yra ant tos pačios veleno, šiuo atveju sumontuotas tik vienas generatorius. Kartais kombinuoto ciklo dujų jėgainės kuriamos esamų senų garo jėgainių pagrindu. Šiuo atveju išmetamosios dujos iš naujos dujų turbinos išleidžiamos į esamą garo katilą, kuris atitinkamai įrengiamas. Tokių įrenginių efektyvumas paprastai yra mažesnis nei naujų kombinuoto ciklo įrenginių, suprojektuotų ir pastatytų nuo nulio.
Perspektyviausios kombinuoto ciklo dujų elektrinių schemos yra: su žemo ir aukšto slėgio katilais (NPGU ir VPGU), taip pat su šildymu maitinti vandeniu išmetamųjų dujų. 1 pav. Kombinuoto ciklo įrenginio su žemo slėgio katilu schema: 1 - dujų turbinos generatorius, 2 - kompresorius, 3 - degimo kamera, 4,7 - dujų ir garo turbinos, 5 - kuro tiekimas, 6 - katilas, 8 - garo turbina generatorius, 9 - kondensatorius, 10, 11 - kondensato ir padavimo siurbliai Kombinuoto ciklo įrenginio su žemo slėgio katilu schema parodyta 1 pav. Garo turbinos instaliacija beveik nesiskiria nuo įprastos. Dujos iš dujų turbininės turbinos patenka į garo turbininio katilo krosnį, kur kartu tiekiamas kuras joms šildyti. Kadangi šiuo atveju dujos tiekiamos į katilo krosnį pakilusi temperatūra, sumažėja kuro sąnaudos joms šildyti, o tai padidina viso įrenginio efektyvumą. Paprastai kombinuoto ciklo įrenginio dujų turbinos bloko galia yra 12-15% garo turbinos galios. NPGU savitosios šilumos sąnaudos lyginant su STU yra 3-5% mažesnės.
2 pav. Kombinuoto ciklo įrenginio su aukšto slėgio katilu schema: 1,4 dujų ir garo turbinos, 2 kuro padavimas, 3 katilai, 5,8 garo turbinos ir dujų turbinos generatoriai, 6 kondensatoriai, 7 ekonomaizeriai, 9 kompresoriai kombinuoto ciklo dujų gamykla su aukšto slėgio katilu parodyta 2 pav. Kompresorius 9 tiekia orą į krosnį, kurio slėgis yra 0,40,6 MPa. Iš krosnies į dujų turbiną patenkančių dujų temperatūra yra 750°C. Iš turbinos dujos patenka į ekonomaizerį. Už ekonomaizerio jų temperatūra yra °C žemesnė nei po atskiro dujų turbinos bloko. Vidutinė dujų temperatūra katile pakyla dėl to, kad garo turbinos įrengimo grandinėje yra dujų turbinos blokas (palyginti su atskiru garo turbinos bloku). Dėl to kombinuoto ciklo įrenginio efektyvumas padidėja, palyginti su atskiromis garo turbinomis ir dujų turbinomis; tuo pačiu metu specifinės degalų sąnaudos sumažėja 58%. Padidėjus slėgiui katile, sumažėja jo matmenys, sumažėja įrenginių statybos kaštai. Vienas iš CCGT elektrinių trūkumų yra šiek tiek sumažėjęs stoties patikimumas dėl šiluminės grandinės komplikacijos. Be to, CCGT bloke su aukšto slėgio katilu galima naudoti tik skystą arba dujinį kurą, nes dirbant kietasis kuras Degimo produktuose esančios nedegios dalelės sukelia dujų turbinų menčių eroziją.
\ 3 pav. Uždarojo dujų turbinos bloko schema: 1 baterija, 2 reguliatorius, 3 regeneratorius, 4 branduolinis reaktorius, 5 turbinos, 6,8,12 žemo ir aukšto slėgio kompresoriai ir stiprintuvas, 7 tarpinis aušintuvas, 9,11 generatorių, 10 aušintuvų atominės elektrinės(AE) naudoja uždaras dujų turbinas (3 pav.). Darbinis skystis suspaudžiamas žemo slėgio kompresoriuje 6, atšaldomas tarpiniame aušintuve 7, suspaudžiamas aukšto slėgio kompresoriuje 8, o po to patenka į regeneratorių 3 ir branduolinį reaktorių 4. Branduoliniame reaktoriuje pašildytas darbinis skystis patenka į turbina 5, iš ten į regeneratorių 3, o po to į vandens aušintuvą 10. Nesandarumus užpildo stiprintuvas 12, kuris pumpuoja darbinį skystį į akumuliatorių 1. Per valdomą reguliatorių 2 darbinis skystis, esant reikalui, gali , turi būti tiekiamas į dujų turbinos bloko kelią. Uždarojo dujų turbinos bloko turbina ir kompresorius turi maži dydžiai, nes slėgis dujų turbinos kelyje gali būti žymiai didesnis nei atmosferinis. Tačiau dėl papildomų blokų (tarpinio aušintuvo) atsiradimo uždaros dujų turbinos yra didesnės masės ir dydžio nei atviro ciklo dujų turbinos. Uždarų dujų turbinų pranašumas yra nedidelis efektyvumo pokytis keičiantis galiai, taip pat erozijos ar dulkių nuosėdų nebuvimas srauto dalyje. Uždarosios dujų turbinos sunaudoja daug vandens, kad atvėsintų darbinį skystį aušintuve 10. Numatoma naudoti uždaras dujų turbinas atominėse elektrinėse su greitųjų neutronų reaktoriais, kuriuose helis yra darbinis skystis.
CCGT blokų privalumai: Kombinuoto ciklo įrenginiai leidžia pasiekti daugiau nei 60% elektros naudingumo koeficientą. Palyginimui, atskirai veikiančioms garo elektrinėms naudingumo koeficientas dažniausiai yra % intervale, dujų turbinų – % intervale Mažos instaliuotos galios vieneto sąnaudos Kombinuoto ciklo dujinės sunaudoja žymiai mažiau vandens vienam pagamintos elektros energijos vienetui, lyginant su garu. elektrines Trumpi terminai statyba (9-12 mėn.) Nereikia nuolatinio kuro tiekimo geležinkelių ar jūrų transportu Kompaktiški matmenys leidžia statyti tiesiai pas vartotoją (gamykloje ar miesto ribose), o tai sumažina elektros linijų ir elektros transportavimo sąnaudas. energija Ekologiškesnis lyginant su garo turbininėmis elektrinėmis CCGT trūkumai: Maža įrenginių vienetinė galia (,1 MW 1 vnt.), o šiuolaikinės šiluminės elektrinės vienetinės galios siekia iki 1200 MW, o atominės – MW. Poreikis filtruoti kuro deginimui naudojamą orą.
Trigeneracija yra trijų rūšių energijos gamyba vienu metu: elektros, šilumos ir šalčio. Šis metodas ypač efektyvus regionuose, kuriuose dažnai ir dideli temperatūros pokyčiai. Trigeneratoriai pasirodė esą puikūs ir vis daugiau įmonių, siekiančių maksimaliai taupyti energiją, svarsto galimybę įrengti tokio tipo įrangą.
Trigeneracinių įrenginių panaudojimo sritys Rasta trigeneracinių įrenginių platus pritaikymas. IN maisto pramonė, yra poreikis šaltas vanduo kurių technologiniuose procesuose naudojama 8-14°C temperatūra. Alaus daryklos naudoja šaltą vandenį galutiniam produktui vėsinti ir gyvulininkystės ūkiuose aušinti pieno produktus. Šaldytų maisto produktų gamintojai ištisus metus dirba nuo -18°C iki -30°C temperatūroje. Naudojamas šaltis įvairios sistemos kondicionavimas gamybinės patalpos, bankai, viešbučiai, prekybos centrai, ligoninėse, stadionuose, ledo rūmuose, koncertų salėse ir gyvenamieji rajonai. Praktinis įgyvendinimas Trigeneracinės sistemos yra gana paprastai įdiegiamos ir nereikalauja labai didelių kapitalo investicijų, tačiau sutaupymas iš to duoda įspūdingų rezultatų – įrengimas greitai atsiperka. Tai leidžia mums trigeneraciją laikyti vienu iš paprasčiausių būdų sutaupyti pinigų, netrikdant nusistovėjusių gamybos procesų ir kartu sprendžiant aplinkosaugos problemas. Atgaunamos šilumos šaltinis gali būti dyzelinės, dujinės stūmoklinės, dujų turbininės jėgainės, galinčios naudoti tiek tradicinį (dujinį ar skystąjį), tiek atsinaujinantį (biodujų) kurą.
Kaip veikia trigeneracija Trigeneracija – tai procesas, kurio metu dalis šiluminės energijos, susidarančios veikiant vidaus degimo varikliui, naudojama vandens aušinimui, oro kondicionavimui arba šaldymui. Technologiškai trigeneracinė schema yra kogeneracinio bloko sujungimas su absorbcinio šaldymo mašina. Pramoninė absorbcinė šaldymo mašina (taip pat ličio bromido absorbcinė šaldymo mašina, absorbcinis aušintuvas arba ABCM) šaldymo įrenginys, skirtas pasirinkti ir pašalinti šilumos perteklių bei palaikyti nurodytą optimalią temperatūrą ir šiluminės sąlygos kai dirbama įvairių rūšių gamybos įranga, technologiniai įrenginiai, įrankiai, priedai, taip pat technologiniai procesai, susiję su padidėjusiomis šiluminėmis apkrovomis. Kaip absorbentą jie naudoja įvairius tirpalus, pavyzdžiui, ličio bromidą (LiBr) vandenyje.
ABHM yra ekonomiška ir ekologiška alternatyva standartiniam oro kondicionavimui. Atsiranda ABHM šildymas karštas vanduo arba keltu ir gali vykti vienu arba dviem etapais. Taikant vienpakopę schemą iš 1 MW elektros energijos pašalinama 600 kW šalčio, o dviejų pakopų – 1200 kW šalčio. Vienpakopių mašinų, dvipakopių mašinų veikimo šaldymo koeficientas (CR) (aušinimo galios ir suvartojamos energijos santykis) Galimybė gaminti šiluminę energiją šildymo sezonas, o šaltis vasarą daro trineracijos įrenginio veikimą patraukliu ekonominiu požiūriu. Iš tiesų, tokia schema užtikrina pilną įrenginio apkrovą be šilumos energijos sąnaudų kritimo ne šildymo sezono metu.
Trigeneracijos proceso naudojimas yra efektyvesnis vasarą, nes perteklinė dujinio stūmoklio agregato veikimo šiluma gali būti panaudota aušinamam vandeniui gaminti, kuris savo ruožtu gali būti panaudotas technologinėms reikmėms arba pastato oro kondicionavimo sistemoje. IN žiemos laikas metų, kai dingsta šalto vandens poreikis, absorbcinį bloką galima išjungti. Tokiu atveju visa dujų stūmoklinio bloko sukurta šiluma panaudojama šildymo sistemoje. Trigeneracijos pagrindas – generuojamos šiluminės energijos panaudojimo principas, o tai ženkliai sumažina šalčio gamybos sąnaudas.
Trigeneracija ir jos naudojimo nauda. - efektyvumas (šilumos perteklius panaudojamas šalčiui gaminti); - minimalus susidėvėjimas ( paprastas dizainas aušintuvas); - mažas triukšmas (absorbcijos blokas veikia tyliai); - ekologiškumas (vanduo naudojamas kaip šaltnešis); - didelis efektyvumas(koeficientas naudingas veiksmas pasiekia 92 proc.
Trigeneracija ir ekologija Trigeneracinėse sistemose, pagrįstose ABHM, praktiškai nėra išmetamų teršalų šiltnamio efektą sukeliančių dujų, nėra kenksmingų cheminių teršalų, nes vanduo naudojamas kaip šaltnešis. Svarbu pažymėti, kad trigeneracijos naudojimas yra viena geriausių technologijų, leidžiančių sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją ir kitą aplinkos taršą.
DUJŲ TURBINOS ĮRENGINIAI (GTU)
GTU darbo procesas. Šiuolaikinės dujų turbinos naudoja ciklą su degimu, kai p = const (6.5 pav.).
Dujų turbinos bloką paprastai sudaro degimo kamera, dujų turbina, oro kompresorius, šilumokaičiaiįvairios paskirties (oro aušintuvai, alyvos aušintuvai tepimo sistemoms, regeneraciniai šilumokaičiai) ir pagalbiniams įrenginiams (tepalų siurbliams, vandens tiekimo elementams ir kt.).
Dujų turbinos darbinis skystis yra kuro degimo produktai, tai gamtinės dujos, gerai išvalytos dirbtinės dujos (aukštakrosnė, kokso krosnis, generatorius) ir specialus dujų turbininis skystasis kuras (apdorotas dyzelinis variklis ir saulės alyva).
Darbinis mišinys paruošiamas degimo kameroje. Kameros ugnies tūris (20.9 pav.) skirstomas į degimo zoną, kurioje kuras dega apie 2000 °C temperatūroje, ir maišymo zoną, kurioje sumaišomas oras su degimo produktais, siekiant sumažinti jų temperatūrą iki 750 laipsnių. -1090 °C stacionariose turbinose ir iki 1400 °C - orlaivių turbinose.
Dujų ir garo turbinų veikimo principas yra vienodas, tačiau dujų turbinų tekėjimo kelio projektavimas yra daug paprastesnis. Jie veikia esant santykinai nedideliam šilumos kritimui, todėl turi nedidelį etapų skaičių.
Dėl aukštos degimo produktų temperatūros turbinos srauto dalys (purkštukai, rotoriaus mentės, diskai, velenai) gaminamos iš aukštos kokybės legiruotojo plieno. Kad veiktų patikimai, daugumoje turbinų intensyviai aušinamos labiausiai apkrautos korpuso ir rotoriaus dalys.
Realiomis sąlygomis visi procesai dujų turbinų gamyklose yra nepusiausvyros, o tai susiję su darbo nuostoliais turbinoje ir kompresoriuje, taip pat su aerodinaminiu pasipriešinimu dujų turbinų jėgainės kelyje. Fig. 20.10, tikrasis suspaudimo procesas kompresoriuje pavaizduotas 1-2 eilutėje, o plėtimosi procesas turbinoje - 3-4 linija. 2a ir 4a taškai atitinkamai žymi darbinio skysčio būseną pusiausvyros adiabatinio suspaudimo ir išsiplėtimo pabaigoje, taškas O – aplinkos parametrus. Dėl slėgio nuostolių kompresoriaus siurbimo kelyje (01 eilutė), suspaudimo procesas prasideda 1 taške.
Taigi, suspaudžiant orą realiame cikle tenka daug darbo, o plečiant dujas turbinoje gaunama mažiau darbo lyginant su idealiu ciklu. Ciklo efektyvumas yra mažesnis. Kuo didesnis slėgio padidėjimo laipsnis π (t. y. kuo didesnis p 2), tuo didesnė šių nuostolių suma, palyginti su naudingu darbu. Esant tam tikrai π reikšmei (kuo ji didesnė, tuo didesnis T 3 ir vidinis santykinis turbinos bei kompresoriaus efektyvumas, t. y. tuo mažiau nuostolių juose), turbinos darbas gali tapti lygus darbui, sugaištam važiuojant. kompresorius, o naudingas darbas gali tapti nuliu.
Todėl didžiausias realaus ciklo efektyvumas, priešingai nei idealus, pasiekiamas esant tam tikram (optimaliam) slėgio padidėjimo laipsniui, ir kiekviena Tz reikšmė turi savo π opt (20.11 pav.). Paprasčiausių dujų turbinų naudingumo koeficientas neviršija 14-18 proc., o siekiant jį padidinti, dujų turbinos gaminamos su keliais šilumos tiekimo ir suslėgto oro tarpinio aušinimo etapais, taip pat su regeneraciniu suslėgto oro šildymu. išmetamosiomis dujomis po turbinos, taip priartinant tikrąjį ciklą prie Carnot ciklo.
Dujų turbinos blokas su šilumos atgavimu iš išmetamųjų dujų. Iš dujų turbinos bloko išeinančių dujų šiluma gali būti naudojama garui ir karštam vandeniui gaminti įprastuose šilumokaičiuose. Taigi GT-25-700 LMZ įrenginiuose yra įrengti šildytuvai, kurie įkaitina vandenį šildymo sistemoje iki 150-160 °C.
Tuo pačiu, palyginti aukšto lygio Oro pertekliaus koeficientas dujų turbinos bloke leidžia sudeginti pakankamai didelį papildomo kuro kiekį degimo produktų aplinkoje. Dėl to iš papildomos degimo kameros po dujų turbinos išeina pakankamai aukštos temperatūros dujos, tinkamos gaminti energetinių parametrų garą specialiai tam įrengtame garo generatoriuje. Valstybinėje Karmanovskajos rajono elektrinėje pagal šią schemą statomas 500 MW elektrinės galios bloko katilas.
Dujų turbinų agregatų taikymas. Pastaraisiais metais dujų turbininiai blokai buvo plačiai naudojami įvairiose srityse: transporte, energetikoje, stacionarių įrenginių varymui ir kt.
Galios dujų turbinų blokai. Dujų turbina yra mažesnė ir lengvesnė už garo turbiną, todėl paleidus daug greičiau įšyla iki darbinės temperatūros. Degimo kamera pradeda veikti beveik akimirksniu, priešingai nei garo katilas, kuriam reikalingas lėtas ilgalaikis (daug valandų ar net keliasdešimt valandų) pašildymas, kad būtų išvengta nelaimingo atsitikimo dėl netolygaus šiluminio plėtimosi, ypač masyvaus būgno. kurių skersmuo iki 1,5 m, ilgis iki 15 m, sienelės storis didesnis nei 100 mm.
Todėl dujų turbininiai blokai pirmiausia naudojami didžiausioms apkrovoms padengti ir kaip avarinis rezervas savo reikmėms didelėms elektros sistemoms, kai agregatą reikia pradėti eksploatuoti labai greitai. Mažesnis dujų turbinos bloko efektyvumas, palyginti su PSU, šiuo atveju neturi reikšmės, nes įrenginiai veikia trumpą laiką. Tokios dujų turbinos pasižymi dažnu paleidimu (iki 1000 per metus) su palyginti nedideliu naudojimo valandų skaičiumi (nuo 100 iki 1500 valandų per metus). Tokių dujų turbinų agregatų galios diapazonas yra nuo 1 iki 100 MW.
Dujų turbinos taip pat naudojamos elektros generatoriui varyti ir elektros energijai gaminti mobiliosios instaliacijos(pavyzdžiui, jūrų laivuose). Tokios dujų turbinos paprastai veikia 30-110% vardinės apkrovos diapazone, dažnai įsijungiant ir sustabdant. Tokių dujų turbinų vieneto galia svyruoja nuo dešimčių kilovatų iki 10 MW. Spartus atominių elektrinių su reaktoriais, aušinamais, pavyzdžiui, heliu, plėtra atveria perspektyvą naudoti vienos grandinės dujų turbinas, veikiančias uždaru ciklu (darbinis skystis iš elektrinės nepalieka).
Konkrečią galios dujų turbinų grupę sudaro įrenginiai, veikiantys chemijos, naftos perdirbimo, metalurgijos ir kitų gamyklų (energetikos technologijos) technologinėse schemose. Jie veikia bazinės apkrovos režimu ir dažniausiai yra skirti kompresoriui, kuris tiekia technologinį procesą suslėgtu oru ar dujomis, naudodamas paties technologinio proceso metu susidarančių dujų plėtimosi energiją.
Pavaros dujų turbinos plačiai naudojamos varyti išcentrinius gamtinių dujų kompresorius magistralinių vamzdynų kompresorinėse stotyse, taip pat siurblius, skirtus naftos ir naftos produktams transportuoti, ir pūstuvus kombinuoto ciklo gamyklose. Tokių dujų turbinų naudingoji galia svyruoja nuo 2 iki 30 MW.
Transporto dujų turbinos plačiai naudojamos kaip pagrindiniai ir papildomo deginimo varikliai orlaiviuose (turboreaktyviniuose ir turbosraigtiniuose) ir jūrų laivuose. Taip yra dėl galimybės pasiekti rekordinį našumą pagal specifinę galią ir bendrus matmenis, palyginti su kitų tipų varikliais, nepaisant šiek tiek didesnių degalų sąnaudų. Dujų turbinos yra labai perspektyvios kaip lokomotyvų varikliai, kur ypač vertingi jų maži matmenys ir vandens poreikis. Transporto dujų turbinos veikia esant įvairioms apkrovoms ir yra tinkamos trumpalaikiam padidinimui.
Dujų turbinos bloko agregato galia dar neviršija 100 MW, o įrengimo efektyvumas siekia 27-37%. Padidinus pradinę dujų temperatūrą iki 1200 °C, dujų turbinos bloko galia bus padidinta iki 200 MW, o įrenginio efektyvumas – iki 38-40%.
Jėgainių dujų turbininių įrenginių schemos ir rodikliai
SSRS dujų turbininės elektrinės buvo ribotai platinamos kaip nepriklausomos elektrinės. Serijiniai dujų turbinų blokai (GTU) turi mažą efektyvumą ir, kaip taisyklė, sunaudoja aukštos kokybės kurą (skystą arba dujinį). Esant mažoms kapitalo sąnaudoms statybai, jos pasižymi dideliu manevringumu, todėl kai kuriose šalyse, pavyzdžiui, JAV, naudojamos kaip piko jėgainės. Dujų turbinos pasižymi padidintomis triukšmo charakteristikomis, lyginant su garo turbinomis, todėl reikalinga papildoma mašinų skyriaus ir oro įsiurbimo įrenginių garso izoliacija. Oro kompresorius sunaudoja nemažą dalį (50-60%) dujų turbinos vidinės galios. Dėl specifinio kompresoriaus ir dujų turbinos galios santykio dujų turbinos bloko elektros apkrovos pokyčių diapazonas yra mažas.
Įrengtų dujų turbinų vienetinė galia neviršija 100-150 MW, o tai yra ženkliai mažesnė už reikiamą stambių jėgos agregatų vienetinę galią.
Dauguma šiuolaikinių dujų turbinų veikia pagal nepertraukiamo kuro deginimo schemą ir yra atliekamos atviru (atviru) arba uždaru (uždaruoju) ciklu, priklausomai nuo deginamo kuro rūšies.
IN Atviro ciklo dujų turbinos blokas Naudojamas skystas mažai sieros dujų turbininis kuras arba gamtinės dujos, kurios tiekiamos į degimo kamerą (9.1 pav.). Kuro degimui reikalingas oras išvalomas kompleksiniame oro valymo įrenginyje (filtre) ir kompresoriuje suspaudžiamas iki MPa slėgio. Norėdami gauti nustatyta temperatūra dujos prieš dujų turbiną 
°C, reikalingas oro perteklius (2,5-5,0) palaikomas degimo kameroje, atsižvelgiant į teorinę kuro degimo temperatūrą, kuro rūšį, jo degimo būdą ir kt. Karštos dujos yra darbinis skystis dujų turbina, kur jie plečiasi, o tada kai temperatūra 
°C išleidžiami į kaminą.
Ryžiai. 9.1. Atviro ciklo dujų turbinos bloko schema šiluminė schema:
KAM- oro kompresorius; GT- dujų turbina; G - elektros generatorius; PU- paleidimo įrenginys; F- oro filtras; KS- kuro degimo kamera
Uždaro ciklo dujų turbinos blokas(9.2 pav.) leidžia naudoti tiek kietą, tiek sieros turintį skystąjį kurą (mazutą), deginamą degimo kameroje, kurioje sumontuotas darbinio skysčio, dažniausiai oro, šildytuvas. Oro aušintuvo įtraukimas į grandinę sumažina suspaudimo darbą kompresoriuje, o regeneratorius padidina dujų turbinos bloko efektyvumą. Dar nematėme uždaro ciklo dujų turbinų naudojimo su kitais darbiniais skysčiais (heliu ir kt.).
Pagrindiniai dujų turbinų privalumai elektros sistemai yra jų mobilumas. Priklausomai nuo įrengimo tipo, jo paleidimo ir pakrovimo laikas yra 5-20 minučių. GTU pasižymi žemesnėmis savitomis sąnaudomis (50–80 % mažesnės nei pagrindinių jėgos agregatų), aukštas laipsnis pasirengimas paleisti, nereikalingas aušinimo vanduo, galimybė greitai pastatyti šilumines elektrines su mažais elektrinės gabaritais ir nežymia aplinkos tarša. Tuo pačiu metu dujų turbinos pasižymi mažu elektros energijos gamybos efektyvumu (28-30%), jų gamyklinė gamyba yra sudėtingesnė nei garo turbinų, joms reikia brangaus ir menko kuro. Šios aplinkybės lėmė ir racionaliausią dujų turbinų panaudojimo energetikos sistemoje sritį kaip piko ir dažniausiai autonomiškai paleidžiamus blokus, kurių instaliuota galia 500-1000 h/metus. Tokiems įrenginiams pageidautina paprasto ciklo vieno veleno dujų turbinos blokas be regeneracijos arba su išmetamųjų dujų šilumos regeneratoriumi (9.3 pav., a, b). Ši schema pasižymi dideliu montavimo paprastumu ir kompaktiškumu, kuris daugiausia gaminamas ir montuojamas gamykloje. Galios dujų turbinas, kurių eksploatavimas numatytas pusiau pagrindinėje elektros apkrovų grafiko dalyje, ekonomiškai pagrįsta atlikti pagal sudėtingesnę projektavimo schemą (9.3 pav., c).
Ryžiai. 9.2. Uždaro ciklo dujų turbinos bloko schema:
VP- oro šildytuvas; GT- dujų turbina; R- regeneratorius; VK-oro kompresorius; G- elektros generatorius; PU- paleidimo įrenginys
Ryžiai. 9.3. Struktūrinės schemos įvairių tipų GTU:
A- paprasto ciklo dujų turbinos blokas be regeneracijos; b - paprasto ciklo dujų turbinos blokas su išmetamųjų dujų šilumos regeneratoriumi; V- dviejų velenų dujų turbinos blokas su dviejų pakopų kuro šilumos tiekimu: T- kuro tiekimas; KVD. Efektyvumas- aukšto ir žemo slėgio oro kompresoriai; GTVD, GTND – aukšto ir žemo slėgio dujų turbinos
Sovietų Sąjungoje dujų turbininės elektrinės veikia su GT-25-700, GT-45-3, GT-100-750-2 ir kitų tipų dujų turbinomis, kurių pradinė dujų temperatūra prieš dujų turbiną yra 700 laipsnių. -950 °C. Leningradskis metalo gamykla buvo sukurti naujos serijos dujų turbinų blokai, kurių galia 125-200 MW, esant atitinkamai 950, 1100 ir 1250 °C pradinei dujų temperatūrai. Jie pagaminti pagal nesudėtingą konstrukciją su atviru veikimo ciklu, vieno veleno, be regeneratoriaus (9.1 lentelė). Dujų turbinos bloko GT-100-750-2 LMZ šiluminė schema parodyta fig. 9.4,a, o elektrinės su tokiomis turbinomis išdėstymas parodytas pav. 9.4, b. Šie dujų turbinų blokai eksploatuojami Krasnodaro šiluminėje elektrinėje, valstybinėje rajono elektrinėje, pavadintoje pagal pavadinimą. Klasson Mosenergo, pikinėje šiluminėje elektrinėje Inotoje, Vengrijos Liaudies Respublikoje ir kt.
9.1 lentelė
| GTU rodikliai | |||||
| Dujų turbinų gamykla | Elektros galia, MW | Oro srautas per kompresorių, kg/s | Suspaudimo laipsnis kompresoriuje | Pradinė dujų temperatūra, o C | Elektros efektyvumas, % |
| GT-25-700* | 194,5 | 4,7/9,7 | |||
| GT-35-770 | 6,7 | 27,5 | |||
| GTE-45-2** | 54,3(52,9) | 7,7 | 28(27,6) | ||
| GT-100-750-2M* | 4,5/6,4 | 750/750 | |||
| GTE-150 | |||||
| GTE-200 | 15,6 | ||||
| M9 7001 "General Electric" | 9,6 | 30,7 |
* Turbinos ir kompresoriai yra dviejų velenų; velenas su turbina ir aukšto slėgio kompresoriumi turi padidintą sukimosi greitį.
** Veikia gamtinėmis dujomis (skystasis dujų turbinų kuras).
 |
Ryžiai. 9.4. Dujų turbinos blokas GT-100-750-2 LMZ:
A- terminė diagrama: 1-8 - GTU guoliai; / - oras iš atmosferos; II- aušinimo vanduo; III- kuras (gamtinės dujos); /V - išmetamosios dujos; V - garai į paleidimo turbiną (р=1,2 MPa, t=235°С); GSH- triukšmo slopintuvas; LPC - žemo slėgio kompresorius; IN- oro aušintuvai; KVD- aukšto slėgio kompresorius; KSWD – aukšto slėgio degimo kamera; operacijų teatras- aukšto slėgio turbina; KSND –žemo slėgio degimo kamera; TND- žemo slėgio turbina; VP- vidinis guolis; IN- patogenas; PT- paleidimo turbina; agropramoninis kompleksas - vožtuvai nuo viršįtampių už slėgio siurblio; b - išdėstymas (skerspjūvis): / - LPC; 2-VO; 3 - slėgio padidėjimas; 4 - KSVP; 5 - teatras; 6 - KSND; 7-TND; 8 - PT; 9 - kaminas; 10 - vožtuvas nuo viršįtampių (APV); L-elektros generatorius (G); 12- viršutinis kranas; 13- oro valymo filtrai; 14 - triukšmo slopintuvai; 15 - valdymo sistemos alyvos siurbliai; 16- centralizuoto šildymo šildytuvai; /7 - sklendės ant išmetimo kanalų; 18 - alyvos aušintuvai
Buitinėms dujų turbinoms naudojamas skystas dujų turbinų kuras elektrinėje filtruojamas ir plaunamas, kad būtų pašalintos šarminių metalų druskos. Tada į degalus pridedamas magnio priedas, kad būtų išvengta vanadžio korozijos. Eksploataciniais duomenimis, toks kuro paruošimas prisideda prie ilgas darbas dujų turbinos be užteršimo ir tėkmės kelio korozijos.
Buvo sukurtas ATEP Rostovo filialas standartinis projektas piko dujų turbininė elektrinė su dujų turbinos bloku GTE-150-1100. Fig. 9.5 paveiksle parodyta pagrindinė tokio dujų turbinos bloko, skirto deginti skystųjų dujų turbinų kurą arba gamtines dujas, šiluminė diagrama. Dujų turbinos blokas pagamintas pagal paprastą atvirą konstrukciją, dujų turbinos ir kompresoriaus rotoriai yra viename transportuojamame korpuse, o tai žymiai sumažina montavimo laiką ir darbo sąnaudas. Dujų turbinų blokai sumontuoti skersai 36 m tarpatramio elektrinės turbinų patalpoje ir 24 m bloko kameroje Dūmų dujos išleidžiamos į 120 m aukščio kaminą su trimis metalinėmis dujų išmetimo šachtomis.
Ryžiai. 9.5. Dujų turbinos bloko LMZ GTE-150-1100 schematinė šiluminė schema:
VK- pagalbinis kompresorius pneumatiniam kuro purškimui: PT- garo turbina; R- akceleratoriaus bloko pavarų dėžė; ED - pagalbinis kompresoriaus variklis GT- dujų turbina; T- skystojo kuro tiekimas, atitinkantis GOST 10743-75 = 42,32 MJ/kg (10 110 kcal/kg) DT- kaminas; agropramoninis kompleksas- apsaugos nuo viršįtampių vožtuvas
Svarbi savybė dujų turbinų blokai yra jų veikimo priklausomybė nuo lauko oro parametrų, o pirmiausia nuo jo temperatūros. Jo įtakoje kinta oro srautas per kompresorių, kompresoriaus ir dujų turbinos vidinių galių santykis, galiausiai – dujų turbinos elektros galia ir jos efektyvumas. MPEI atliko daugiamačius GTE-150 veikimo su skystųjų dujų turbinų kuru ir Tiumenės gamtinėmis dujomis skaičiavimus priklausomai nuo lauko oro temperatūros ir slėgio (9.6, 9.7 pav.). Gauti rezultatai patvirtina dujų turbinos šiluminio naudingumo padidėjimą, padidėjus dujų temperatūrai prieš dujų turbiną ir mažėjant lauko oro temperatūrai. Temperatūros padidėjimas nuo =800°C iki =1100°C padidina dujų turbinos bloko elektrinį efektyvumą 3 %, kai = -40°C, ir 19 %, kai =40°C. Sumažinus lauko oro temperatūrą nuo +40 iki -40°C, žymiai padidėja dujų turbinos bloko elektros galia. Skirtingoms pradinėms temperatūroms šis padidėjimas yra 140–160%. Norint apriboti dujų turbinos galios augimą, kai lauko temperatūra mažėja ir atsižvelgiant į elektros generatoriaus (nagrinėjamu atveju TGV-200 tipo) perkrovimo galimybę, būtina daryti įtaką arba priekyje esančių dujų temperatūrai. dujų turbinos, sumažinant degalų sąnaudas (kreivės 4 pav. 9.6 ir 9.7), arba ant lauko oro temperatūros, sumaišant nedidelį išmetamųjų dujų kiekį (2-4%) į kompresoriaus įsiurbtą orą. Pastovią 100–80 % apkrovos oro srautą taip pat galima palaikyti uždengus dujų turbinos kompresoriaus įleidimo kreipiamąją mentę (IVA).
Ryžiai. 9.6. Dujų turbinos bloko elektros galios priklausomybė nuo lauko oro temperatūros:
1- =1100°C; 2- = 950 °C; 3 - = 800 °C; 4- = ; - dujų turbinų blokų eksploatavimas gamtinėmis dujomis; dujų turbinų agregatų eksploatavimas skystuoju kuru
Ryžiai. 9.7. Dujų turbinos bloko elektrinio naudingumo priklausomybė nuo lauko oro temperatūros (simbolius žr. 9.6 pav.)
Elektros naudingumo pokytis link jo mažėjimo ypač reikšmingas esant aukštesnei nei 5-10 °C lauko oro temperatūrai (9.7 pav.). Padidėjus lauko oro temperatūrai nuo +15 iki +40 C, šis efektyvumas sumažėja 13-27% priklausomai nuo dujų temperatūros prieš dujų turbiną ir deginamo kuro rūšies.
Išorės oro temperatūros padidėjimas padidina oro pertekliaus koeficientą už dujų turbinos ir išmetamųjų dujų temperatūrą, o tai prisideda prie dujų turbinos įrenginio energinio naudingumo pablogėjimo.
Dujų turbinos blokas (GTU) susideda iš dviejų pagrindinių dalių – jėgos turbinos ir generatoriaus, kurios yra viename korpuse. Aukštos temperatūros dujų srautas veikia jėgos turbinos mentes (sukuria sukimo momentą).
Šilumos atgavimas per šilumokaitį arba atliekų šilumos katilą padidina bendrą įrenginio efektyvumą. Dujų turbinos blokas gali veikti tiek skystuoju, tiek dujiniu kuru. Įprastu darbo režimu jis veikia dujomis, o atsarginiu (avariniu) režimu automatiškai persijungia į dyzelinį kurą.
Optimalus dujų turbinos bloko veikimo režimas yra kombinuotas šilumos ir elektros energijos generavimas. Dujų turbinos agregatas gali veikti tiek baziniu režimu, tiek padengti didžiausias apkrovas.
Paprastos dujų turbinos elektrinės schema parodyta 1 paveiksle.
1 pav. Dujų turbinos bloko schema: 1 - kompresorius; 2 - degimo kamera; 3 - dujų turbina; 4 - elektros generatorius
Kompresorius 1 siurbia orą iš atmosferos, suspaudžia iki tam tikro slėgio ir tiekia į 2 degimo kamerą. Čia taip pat nuolat tiekiamas skystas arba dujinis kuras. Kuro deginimas šioje schemoje vyksta nepertraukiamai, esant pastoviam slėgiui, todėl tokie dujų turbininiai įrenginiai vadinami nuolatinio degimo dujų turbininiais blokais arba dujų turbininiais įrenginiais, kūrenančiais pastoviu slėgiu.
Karštos dujos, susidariusios degimo kameroje dėl kuro degimo, patenka į turbiną 3. Turbinoje dujos plečiasi ir jų vidinė energija paverčiama mechaniniu darbu. Išmetamosios dujos iš turbinos išeina į aplinką (atmosferą).
Dalis dujų turbinos sukurtos galios išleidžiama kompresoriui sukti, o likusi dalis (naudingoji galia) atiduodama vartotojui. Kompresoriaus suvartojama galia yra gana didelė ir paprastose grandinėse esant vidutinei darbinės aplinkos temperatūrai gali būti 2-3 kartus didesnė už dujų turbinos bloko naudingąją galią. Tai reiškia, kad visa galia Pati dujų turbina gali būti žymiai didesnė už naudingąją dujų turbinos bloko galią.
Kadangi dujų turbina gali veikti tik esant suslėgtam orui, gaunamam tik iš turbinos varomo kompresoriaus, akivaizdu, kad dujų turbina turi būti paleidžiama iš išorinio energijos šaltinio (paleidimo variklio), kurio pagalba gali būti naudojamas tik turbinos valdymas. kompresorius sukasi tol, kol išeina iš degimo kameros, nepradės tiekti tam tikrų parametrų ir tokio kiekio dujų, kurių pakanka dujų turbinai pradėti veikti. .
Iš aukščiau pateikto aprašymo aišku, kad dujų turbinos įrenginį sudaro trys pagrindiniai elementai: dujų turbina, kompresorius ir degimo kamera. Panagrinėkime šių elementų veikimo principą ir struktūrą.
Turbina. 2 paveiksle parodyta paprastos vienpakopės turbinos schema.
Pagrindinės jo dalys yra; turbinos 1 korpusas (cilindras), kuriame sumontuotos kreipiamosios mentės 2 ir darbinės mentės 3, sumontuotos aplink visą perimetrą ant disko 4 krašto, sumontuotas ant veleno 5. Turbinos velenas sukasi guoliuose 6.
Tuose taškuose, kur velenas išeina iš korpuso, sumontuoti galiniai sandarikliai 7, ribojantys karštų dujų nutekėjimą iš turbinos korpuso. Visos besisukančios dalys, turbinos (mentai, diskas, velenas) sudaro jo rotorių. Korpusas su fiksuotomis kreipiančiomis mentėmis ir sandarikliais sudaro turbinos statorių. Diskas su mentėmis sudaro sparnuotė.
2 pav. Vienpakopės turbinos diagrama
Daugelio kreipiamųjų ir rotoriaus menčių derinys vadinamas turbinos pakopa. 3 paveiksle aukščiau pavaizduota tokios turbinos pakopos schema, o žemiau – cilindrinio paviršiaus a-a kreiptuvų ir darbinių mentių skerspjūvis, po to pasuktas į brėžinio plokštumą.
3 pav. Turbinos pakopos schema
Kreipiamosios mentelės 1 sudaro smailėjančius skerspjūvio kanalus, vadinamus purkštukais. Darbinių ašmenų 2 suformuoti kanalai taip pat paprastai yra smailėjančios formos.
Karštos dujos prie aukštas kraujospūdis patenka į turbinos purkštukus, kur išsiplečia ir atitinkamai padidėja greitis. Tuo pačiu metu mažėja dujų slėgis ir temperatūra.
Taigi turbinos purkštukuose potencinė dujų energija paverčiama kinetine energija. Išėjusios iš purkštukų, dujos patenka į darbinių ašmenų tarpmenčių kanalus, kur keičia savo kryptį.
Kai dujos teka aplink rotoriaus mentes, jų įgaubto paviršiaus slėgis pasirodo didesnis nei ant išgaubto paviršiaus, o šio slėgio skirtumo įtakoje sparnuotė sukasi (sukimosi kryptis 3 paveiksle rodoma rodykle u). .
Taigi dalis dujų kinetinės energijos ant darbinių menčių paverčiama mechanine energija, o tai nepriimtina dėl darbinių menčių ar turbinos disko stiprumo. Tokiais atvejais turbinos yra daugiapakopės.
Daugiapakopės turbinos schema parodyta 4 pav.
4 pav. Daugiapakopės turbinos schema: 1-guoliai; 2 galų sandarikliai; 3 įleidimo vamzdis; 4 korpusas; 5 kreipiamosios mentės; 6-darbiniai peiliukai; 7-rotorius; 8 išvadų turbinos vamzdis
Turbina susideda iš kelių nuosekliai išdėstytų atskirų pakopų, kuriose dujos palaipsniui plečiasi. Slėgio kritimas kiekvienoje pakopoje, taigi ir greitis c1 kiekvienoje tokios turbinos pakopoje, yra mažesnis nei vienpakopėje turbinoje. Pakopų skaičių galima pasirinkti tokį, kad esant tam tikram periferiniam greičiui būtų gautas norimas santykis.
Kompresorius. Daugiapakopio ašinio kompresoriaus schema parodyta 5 pav.
5 pav. Daugiapakopio ašinio kompresoriaus schema: 1 įleidimo vamzdis; 2 galų sandarikliai; 3-guoliai; 4 įėjimų kreipiamoji mentelė; 5-darbiniai peiliukai; 6 kreipiamosios mentės; 7 korpusų 8 tiesinimo aparatai; 9-difuzorius; 10 išleidimo vamzdis; 11 rotorių.
Jos pagrindinė komponentai yra: rotorius 2 su prie jo pritvirtintomis darbinėmis mentėmis 5, korpusas 7 (cilindras), prie kurio pritvirtintos kreipiančiosios mentės 6 ir galiniai sandarikliai 2, ir guoliai 3.
Vienos eilės besisukančių besisukančių menčių ir vienos eilės stacionarių kreipiamųjų mentelių, esančių už jų, derinys vadinamas kompresoriaus pakopa.
Kompresoriaus įsiurbtas oras nuosekliai praeina per šiuos kompresoriaus elementus, parodytus 5 paveiksle: įleidimo vamzdį 1, įleidimo kreipiamąją mentę 4, 5, 6 pakopų grupę, tiesintuvą 8, difuzorių 9 ir išleidimo vamzdį 10.
Panagrinėkime šių elementų paskirtį. Įleidimo vamzdis skirtas tolygiai tiekti orą iš atmosferos į įleidimo kreipiamąją mentę, kuri prieš patekdama į pirmąjį etapą turi suteikti reikiamą srauto kryptį.
Pakopose oras suspaudžiamas perduodant mechaninę energiją oro srautui iš besisukančių menčių. Nuo paskutinio etapo oras patenka į tiesinimo aparatą, kuris yra skirtas suteikti srautui ašinę kryptį prieš patenkant į difuzorių. Dujų suspaudimas difuzoriuje tęsiasi dėl sumažėjusios jų kinetinės energijos.
Išleidimo vamzdis skirtas tiekti orą iš difuzoriaus į aplinkkelio vamzdyną. 1 kompresoriaus mentės (6 pav.) sudaro besiplečiančių kanalų (difuzorių) seriją.
Kai rotorius sukasi, oras į tarpmenčių kanalus patenka dideliu santykiniu greičiu (oro judėjimo greitis stebimas iš judančių menčių). Orui judant šiais kanalais, jo slėgis didėja dėl santykinio greičio sumažėjimo.
Išsiplečiančiuose kanaluose, suformuotuose fiksuotų kreipiamųjų mentelių 2, toliau didėja oro slėgis, kartu atitinkamai sumažėja jo kinetinė energija.
Taigi energijos konversija kompresoriaus pakopoje vyksta priešinga kryptimi, palyginti su turbinos pakopa.
6 pav. Ašinio kompresoriaus pakopos diagrama
Degimo kamera. Degimo kameros paskirtis – padidinti darbinio skysčio temperatūrą dėl kuro degimo suspausto oro aplinkoje.
Degimo kameros schema parodyta 7 paveiksle.
7 pav. Degimo kamera
Per purkštuką 1 įpurškiamas kuras dega kameros degimo zonoje, kurią riboja liepsnos vamzdelis 2. Į šią zoną patenka tik toks oro kiekis, kuris būtinas pilnam ir intensyviam kurui sudeginti (šis oras vadinamas pirminiu oru) .
Oras, patenkantis į degimo zoną, praeina per sūkurį 3, o tai skatina gerą kuro susimaišymą su oru. Degimo zonoje dujų temperatūra siekia 1300... 2000°C. Pagal dujų turbinų menčių stiprumo sąlygas tokia temperatūra yra nepriimtina. Todėl kameros degimo zonoje susidarančios karštos dujos praskiedžiamos šaltu oru, kuris vadinamas antriniu. Antrinis oras teka per žiedinę erdvę tarp liepsnos vamzdžio 2 ir korpuso 4. Dalis šio oro pro langus 5 patenka į degimo produktus, o likusi dalis susimaišo su karštomis akimis po liepsnos vamzdžio. Taigi kompresorius į degimo kamerą turi tiekti kelis kartus daugiau oro, nei reikia kurui sudeginti, o į turbiną patenkantys degimo produktai labai atskiedžiami oru ir atšaldomi.
Paprasta pertrūkio degimo dujų turbina
Pertraukiamo degimo įrenginio schema (degant pastoviu tūriu) yra tokia pati kaip įrenginio su izobariniu šilumos tiekimu ir parodyta 1 paveiksle. Ši dujų turbina nuo nuolatinio degimo įrenginio skiriasi savo konstrukcija. degimo kamera (8 pav.).
8 pav. Pertraukiamo degimo kamera: 1- oro vožtuvas; 2 degalų vožtuvas; 3 uždegimo žvakė; 4 purkštukų (dujų) vožtuvas.
Pertraukiamo degimo dujų turbinos degimo kameroje yra 1, 2 ir 4 vožtuvai, kurie valdomi specialiu paskirstymo mechanizmu. Įsivaizduokime, kad tam tikru momentu visi vožtuvai užsidaro, o kamera prisipildo oro ir kuro mišinio. Uždegimo žvakės 3 pagalba mišinys užsidega ir padidėja slėgis kameroje, nes degimas vyksta esant pastoviam tūriui.
Pasiekus tam tikrą slėgį, atsidaro vožtuvas 4 ir degimo produktai patenka į turbinos purkštukus, kuriuose vyksta dujų plėtimasis. Slėgis degimo kameroje krenta. Slėgiui kameroje nukritus iki tam tikros vertės, automatiškai atsidaro oro vožtuvas 1 ir kamera prapučiama grynu oru. Šis oras taip pat praeina per turbiną ir aušina jos menčių aparatą.
Pasibaigus prapūtimui, purkštuko vožtuvas 4 užsidaro ir degimo kamera užpildoma suspaustu oru iš kompresoriaus. Kai naudojamas dujinis kuras, per vožtuvą 2 tuo pačiu metu tiekiamos degiosios dujos. Šis procesas vadinamas fotoaparato įkrovimu. Įkrovimo pabaigoje visi vožtuvai užsidaro ir mirksi. Tada ciklas kartojasi.
Slėgio kameroje kitimo procesas per visą ciklą parodytas 9 paveiksle.
9 pav. Slėgio pokytis priklausomai nuo laiko degimo kameroje
Čia AB yra blyksnis; BC – plėtra; SD – valymas ir TAIP – įkrovimas. Holzwarth teigimu, visas ciklas baigiamas maždaug per 1,5 s. Šiuose eksperimentuose slėgis blyksnio pradžioje (taškas A) buvo lygus (3...4) × 105 Pa, o blyksnio pabaigoje (taškas B) padidėjo iki maždaug 15 × 105 Pa.
Dujų turbinų efektyvumo didinimo būdai:
Yra keletas būdų, kaip padidinti dujų turbinų efektyvumą:
- 1) naudojant turbinoje išmetamų dujų šiluminę regeneraciją;
- 2) laipsniškai suspaudžiant orą su tarpiniu aušinimu;
- 3) naudojant laipsnišką plėtimąsi su tarpiniu darbinių dujų šildymu;
- 4) kuriant sudėtingus ir daugiašachtus įrenginius, kurie leidžia padidinti dujų turbinų efektyvumą, ypač kai jos veikia dalinėmis apkrovomis;
- 5) sukuriant kombinuotus įrenginius, veikiančius garo-dujų cikle su stūmoklinėmis degimo kameromis;
Pastaraisiais metais (maždaug nuo praėjusio amžiaus 50-ųjų) dujų turbinos buvo plačiai naudojamos šiluminėse elektrinėse elektros generatoriams varyti.
Dujų turbininiai agregatai (GTU) gali dirbti kuro deginimu esant pastoviam slėgiui (6.1 pav.) ir pastoviam tūriui (6.2 pav.). Jų atitinkami idealūs ciklai skirstomi į ciklus, kai į procesą tiekiama šiluma esant pastoviam slėgiui ir pastoviam tūriui.
Ryžiai. 6.1. Dujų turbinos bloko su kuro degimu esant pastoviam slėgiui schema: 1 - turbokompresorius; 2 - dujų turbina; 3 - kuro siurblys; 4 - degimo kamera; 5 - kuro purkštukas;
6 - aktyvioji degimo kameros zona
6.2 pav. Dujų turbinos bloko su kuro degimu pastoviu tūriu schema: 5, b, 7 - atitinkamai degalai, oras ir dujų vožtuvas s; 8 - uždegimo įtaisas; 9 - imtuvas; kiti pavadinimai yra tokie patys kaip pav. 6.1
Praktiškai dujų turbinų blokai su atviru (atviru) ciklu su kuro degimu (kai šiluma tiekiama į darbinį skystį) esant pastoviam slėgiui, po kurio plečiamas degimo produktų mišinys su oru turbinos srauto dalyje (Brayton ciklas). ) paplito (žr. 6.6 pav.).
Dujų turbininėje įrenginyje, kuriame kuras deginamas esant pastoviam slėgiui, degimo procesas vyksta nuolat (žr. 6.2 punktą), o dujų turbininėje įrenginyje, kuriame kuras deginamas pastoviu tūriu, degimo procesas yra periodinis (pulsuojantis). Suspaustas kompresoriuje 1 oras (žr. 6.2 pav.) tiekiamas į imtuvą 9 (didelės talpos indas slėgiui išlyginti), iš kur per oro vožtuvą 6 patenka į degimo kamerą 4. Štai kuro siurblys 3 per kuro vožtuvą 5 tiekiamas kuras. Degimo procesas vyksta uždarius kuro, oro ir dujų vožtuvus 5, 6, 7. Oro ir kuro mišinio uždegimą atlieka prietaisas 8 (elektros kibirkštis). Po kuro degimo dėl padidėjusio slėgio kameroje 4 atsidaro dujų vožtuvas 7 Degimo produktai, praeidami pro purkštukų įtaisus (neparodyta 6.2 pav.), patenka į darbo mentes ir sukasi dujų turbinos rotorių. 2.
Dujų turbinos darbinis skystis daugiausia yra dujiniai organinio kuro degimo produktai, sumaišyti su oru. Naudojamas kuras – gamtinės dujos, gerai išvalytos dirbtinės dujos ir specialus dujų turbininis skystasis kuras (apdorotas dyzelinis variklis ir dyzelinas).
Dujų turbinos veikimo ypatumas yra tas, kad tik dalis (20-40%) kompresoriaus tiekiamo oro patenka į aktyviąją degimo kameros zoną ir dalyvauja kuro degimo procese esant apie 1500 laipsnių temperatūrai. -1600 °C. Likusi oro dalis (60-80%) skirta dujų temperatūrai prieš turbiną sumažinti iki 1000-1300 °C (stacionariai dujų turbinai) pagal patikimumo ir ilgaamžiškumo sąlygas. jo menčių aparatas, kuris yra susijęs su padidėjusiu oro pertekliumi dujose priešais turbiną ir GTU. o g mažėja didėjant pradinei darbinio skysčio temperatūrai prieš dujų turbiną ir įvairiuose įrenginiuose yra 2,5-5. Dujų turbinos bloko efektyvumas yra žymiai mažesnis už garo turbinos bloko efektyvumą garo cikle, kurį lemia oro kompresorius, kurio energijos suvartojimas sudaro 40-50% dujų turbinos galios.
Dujų turbina yra mažesnė ir lengvesnė už garo turbiną, todėl paleidžiama daug greičiau įšyla iki darbinės temperatūros, priešingai nei garo turbinos blokas su garo katilu, kuriam reikalingas lėtas kaitinimas (dešimtis valandų). išvengti nelaimingų atsitikimų dėl netolygaus šiluminio plėtimosi, ypač dėl masyvaus būgno.
Dėl didelio manevringumo (greito paleidimo ir pakrovimo) dujų turbinų blokai naudojami energetikos sektoriuje, visų pirma didžiausioms apkrovoms padengti ir kaip avarinis rezervas didelių energetikos sistemų savo reikmėms. Mažesnis dujų turbinos efektyvumas, palyginti su garo jėgaine (SPU), šiuo atveju vaidina nedidelį vaidmenį. Tokios dujų turbinos pasižymi dažnu paleidimu (iki 1000 per metus) su sąlyginai nedideliu naudojimo valandų skaičiumi (100-1500 val./metus).
Įvairios dujų turbinos – tai elektros generatoriumi iš vidaus degimo variklio varomi įrenginiai (dyzelinės jėgainės), kur, kaip ir dujų turbinose, kaip kuras naudojamos gamtinės dujos arba kokybiškas skystasis kuras. Tačiau Artimųjų Rytų šalyse plačiai paplitusios dyzelinės elektrinės vienetine galia nusileidžia dujų turbininiams blokams, nors ir pasižymi didesniu efektyvumu.
Paprasčiausios galios dujų turbinų efektyvumas (6.3 pav.) 50-60 m. XX amžiuje buvo 14-18 proc. Šiuo metu, siekiant padidinti dujų turbinų elektrinių efektyvumą, jos gaminamos su keliais šilumos tiekimo ir suspausto oro tarpinio aušinimo etapais, taip pat su regeneraciniu kompresoriuje suspausto oro šildymu turbinoje išmetamomis dujomis, Taip realus ciklas priartinamas prie Karno ciklo, o dujų turbinos efektyvumas siekia 27-37%.
Dujų turbinų blokų efektyvumą riboja pradinė darbinio skysčio temperatūra (1100-1300 °C ir aukštesnė 5 kartos dujų turbinų blokams) ir agregato galia dėl didėjančių energijos sąnaudų savo reikmėms, įskaitant kompresoriaus pavarą. Pirmąjį apribojimą šiuo metu sunku pašalinti. Antrasis apribojimas gali būti pašalintas, jei vietoj mažos entalpijos agento (degimo produktų mišinio su oru) į turbiną tiekiamas didelės entalpijos darbinis agentas esant tokiai pačiai pradinei temperatūrai. Dažniau į degimo produktus dedama vandens garų. Dujų turbinos, veikiančios su darbiniais skysčiais, sudarytais iš vandens garų ir dujų mišinių arba naudojantys dujas ir garą atskirai šiluminėje grandinėje, vadinamos kombinuoto ciklo dujų gamyklos(PGU) ir jų ciklai – garai-dujos. Pirmieji PSU vadinami Monarija, o antrasis - dvejetainis .
Kuriant įrenginius su atskirais darbiniais skysčiais, buvo išbandytos kelios šiluminės schemos. Veiksmingiausia pasirodė schema, kurioje garų ciklas yra visiškai perdirbamas, palyginti su dujų ciklu. Tokie įrenginiai vadinami perdirbimas PGU arba PGU-U. Perdirbamajame CCGT bloke įrenginio garo dalis veikia be papildomų degalų sąnaudų. Dėl aukštos pradinės ciklo temperatūros (daugiau nei 1000-1300 °C) tokio CCGT efektyvumas gali siekti daugiau nei 60%, o tai yra žymiai didesnis nei įprastos garo turbinos ir atskiro dujų turbinos bloko. . Svarbiausias veiksnys, didinant KCGT jėgainės efektyvumą, yra kuro degimo produktų kaip darbinio skysčio panaudojimas aukštos temperatūros srityje (dujų turbinoje), o vandens garų – žemos temperatūros srityje (garo turbinoje).
GTU atviro tipo Jie agregato galia nusileidžia garo turbininiams agregatams, yra mažesnio efektyvumo, yra mažiau patvarūs ir yra reiklesni degalų rūšims. Tolesnė plėtra GTU siekiama padidinti savo vienetų galią, efektyvumą, patikimumą ir ilgaamžiškumą, o tai daugiausia lemia pažanga kuriant karščiui atsparias medžiagas ir plėtrą. veiksmingi būdai aušinant dujų turbinų srauto kelią.