Главная   >>   Современная теплоэнергетика

Современная теплоэнергетика

14.5. Развитие конструкций ГТУ фирмы Siemens и место ГТУ V94.2 в этом развитии

Главной особенностью ГТУ V.94.2 является использование непосредственного привода электрического генератора (без редуктора), вырабатывающего электрический ток с частотой 50 Гц. Наряду с этим рядом, фирма Siemens выпускает ГТУ ряда V84 (рис. 14.15), предназначенных для частоты сети 60 Гц. ГТУ ряда V64 являются универсальными: выбором передаточного числа редуктора их можно использовать для выработки электроэнер­гии частоты 50 и 60 Гц. Рассмотрим кратко эволюцию ГТУ фирмы Siemens ряда V94. Это позволит, во-первых, понять уровень V94.2 ЛМЗ-Siemens, а, во-вторых, проследить тенденции развития и будущее ГТУ.

Эволюция ГТУ вообще и ГТУ фирмы Siemens, в частности, протекала под действием двух тенденций. Первая тенденция — стремление повысить начальную температуру перед турбиной и улучшить жаропрочные свойства материалов, а также усовершенствовать систему охлаждения деталей газовой турбины. Вторая тенденция — все ужесточающиеся экологические требования к уменьшению выбросов окислов азота и оксида углерода.

Базовая модель ГТУ ряда V94, внешне весьма похожая на только что рассмотренную ГТУ V94.2, оформилась в начале 70-х годов (см. рис. 14.15) имела мощность 90 МВт при КПД 30,3 %. Господствующим способом сжигания в те годы было диффузионное сжигание, характеризуемое высокой температурой горения и длинным факелом. Эти два обстоятельства способствуют превращению атмосферного азота в его оксиды. Принятая силосная конструкция камер сгорания с длинными переходными патрубками вполне отвечала отмеченным выше особенностям: для полного сгорания топлива и понижения температуры газов до приемлемого уровня требовались большие габариты и необходимость в подаче вторичного воздуха.

Мощность ГТУ ряда V94 постепенно росла, наряду с диффузионными горелками начали использовать горелки с предварительным смешением. К настоящему времени ГТУ V94.2 — достаточно совершенная машина мощностью 160 МВт с КПД 34,2 %.

Появление горелок с предварительным смешением воздуха и газа позволило резко сократить продольные габариты камеры, и, несмотря на то, что новая ГТУ серии V94.3 имела большую мощность (220 МВт) и почти на 20 % больший расход воздуха через компрессор, габариты ее оказались меньше (рис. 14.16). Конструкция этой турбины рассмотрена в лекции 7.

Естественным развитием ГТУ V94.3 явился переход к встроенной кольцевой камере сгорания. Продольный разрез этой ГТУ, относящейся к серии 94.3А показан на рис. 14.17, а фрагмент самой кольцевой камеры — на рис. 14.18. Камера облицована специальными термощитами из металла и оксидной керамики. Слева на рисунке видны гибридные горелки (всего 24), а справа — сопловые лопатки первой ступени.