Wpływ chłodzenia turbiny gazowej na charakterystyki układu gazowo-parowego

W artykule określono wpływ chłodzenia turbiny gazowej na charakterystyki układu gazowo-parowego z kotłem jednoprężnym. W szczególności dotyczy to badań wpływu struktury chłodzenia i ilości powietrza użytego do chłodzenia. Analizowano dwie różne struktury chłodzenia. Dla badanych układów wyznaczono zależności sprawności wytwarzania energii elektrycznej od stosunku ciśnień w sprężarce. Określono różnicę pomiędzy tymi wielkościami wyznaczonymi dla układu niechłodzonego i chłodzonego. Analizowano tę wielkość poprzez badanie wpływu chłodzenia zarówno na zmniejszenie sprawności turbiny gazowej, a w szczególności na zmniejszenie sprawności maksymalnej turbozespołu parowego. Określono wpływ chłodzenia na parametry pary zapewniające osiągnięcie przez sprawność części parowej wartości maksymalnej. Stwierdzono, że obliczone charakterystyki sprawności sięgają maksimum sprawności dla stałych wartości względnego strumienia powietrza i temperatury na wlocie do turbiny gazowej. Dlatego też w pracy wyznaczono wpływ chłodzenia na wielkości określające to ekstremum w postaci zależności optymalnego stosunku ciśnień w sprężarce oraz maksymalnej sprawności mocy elektrycznej układu gazowo-parowego od temperatury spalin na wylocie turbiny gazowej.

---

The paper deals with the influence of gas turbine cooling on the characteristics of a gas-steam system with a single-pressure boiler. This concerns particularly investigations concerning the influence of the cooling structure and the amount of air consumed in the cooling process. Two different cooling structures have been analyzed. For the investigated systems, the relations between the efficiency of generating electric energy as a function of the pressure ratio in the compressor are calculated. The difference between these quantities determined for a cooled and not cooled system has been found. This quantity was then analyzed by investigating the effect of cooling on the reduction of gas turbine efficiency and particularly on the decrease of the maximum efficiency of the steam turbine set. The influence of cooling on the steam parameters (pressure and temperature) warranting the achievement of a maximum value by the steam part efficiency has been determined. The calculated characteristics of efficiency of generating electric energy reach their maximum values for constant values of the air flow and temperature at the gas turbine inlet. For this reason, the effect of cooling on the quantities determining this extreme value has been determined in the form of the function where the pressure ratio in the compressor and the maximum of efficiency of generating electric energy depend on gas temperature at the gas turbine outlet.