Эволюционное развитие энергетических газотурбинных установок (ГТУ) характеризуется повышением параметров, производительности компрессора и улучшением аэродинамики турбомашин. При повышении начальной температуры газов до 1600°C отбор компрессорного воздуха на охлаждение турбины возрастает и в наиболее мощных одновальных ГТУ простого термодинамического цикла достигает 20% производительности компрессора. Подмешивание воздуха к горячим газам приводит к их охлаждению и, следовательно, потерям тепла, пропорциональным общему расходу охлаждающего воздуха. От сокращения его расхода существенно зависит повышение экономичности ГТУ и парогазовой установки (ПГУ). В статье рассматриваются возможности снижения расхода охлаждающего воздуха благодаря применению замкнутого охлаждения начальных ступеней турбины и использованию тепла, отведенного в энергетическом цикле. При известном паровом охлаждении отведенное тепло используется в паровой части ПГУ, а при водяном охлаждении - в газотурбинном цикле. В последнем случае возврат отведенного тепла может быть обеспечен при усовершенствованном одноконтурном водяном охлаждении сопловых и рабочих лопаток. Эффективность применения замкнутого охлаждения оценена для двух значений начальной температуры газов: 1430 и 1600°C. При начальной температуре газов 1430°C, степени повышения давления 23, производительности компрессора 675 кг/с и отводе тепла 21.1 МДж/с коэффициент полезного действия ГТУ с водяным охлаждением только 1-й ступени (41.3%) больше, чем при исходном полном воздушном охлаждении (39.5%) и существующем паровом (40.5%) охлаждении двух ступеней. Значения коэффициента полезного действия ПГУ с водоохлаждаемой и пароохлаждаемой ГТУ практически уравниваются (60%) и на 2% превышают КПД воздухоохлаждаемой ПГУ (58%). При начальной температуре газов 1600°C и водяном охлаждении 1-й ступени отбор воздуха на охлаждение снижается до 10%, КПД ГТУ повышается до 44.7%, КПД ПГУ составляет 65.2%, что на 2.1% (абс.) выше КПД на базе современной ГТУ с полным воздушным охлаждением.
展开▼
