P4250092

bmowym Jeżeli założymy, że paliwo turbiny gazow ej jest droższe tylko o 30% od paliwa dostarczanego do kotła (ceny odnosimy tu nie do jednostki masy paliwa, lecz do jednostki ciepła w paliwie), to wzrost kosztów paliwa wyniósłby OJO- = 7.2%. Liczba ta dotyczyłaby przypadku tej samej sprawności bloku kombinowanego i bloku parowego. Skoro blok kombinowany daje mnirynt o 6% zużycie paliwa, przeto ogólny koszt paliwa wzrośnie nie o 7,2%, ale o 7,2-6» 1.2%. Układ kombinowany prowadzi w rozważanym przykładzie do wzrostu kosztów paliwa; byłby on interesujący tylko wówczas, gdyby jego koszty inwestycyjne były odpowiednio niższe.

Praktyka potwierdza, że układy kombinowane parowo-gazowe bywają tylko tam instalowane, gdzie dla turbiny gazowej i kotła dysponujemy takim samym tanim paliwem, np. tanim gazem ziemnym lub tanim paliwem płynnym.

Układy parowo-gazowe zaczęto instalować stosunkowo niedawno, w energetyce stacjonarnej począwszy od 1950 r. W ostatnich latach rośnie zainteresowanie siłowniami GP z uwagi na ich walory termodynamiczne — niskie jednostkowe zużycie paliwa — oraz zalety manewrowe.

3. Bloki parowo-gazowe wykorzystujące proces zgazowania węgla

Wybór typu i schematu siłowni zależy od jej przeznaczenia, a ponadto istotnie zależy od paliwa, jakim dysponujemy. Ze względu na ochronę środowiska naturalnego zwraca się obecnie coraz większą uwagę na oczyszczanie paliwa bądź oczyszczanie spalin ze szkodliwych substancji, w szczególności ze związków siarki i azotu z tlenem.

Szczególne problemy wiążą się ze spalaniem niskokalorycznych gatunków węgla o zróżnicowanym składzie i zwiększonej zawartości siarki. Paliwo to jest znacznie tańsze od paliwa ciekłego, jednak bezpośrednie jego spalanie w paleniskach kotłowych sprawia kłopoty, ponadto powoduje dużą emisję szkodliwych składników do atmosfery. Jedna z metod skutecznego ograniczenia zagrożeń środowiska sprowadza się do zgazowania węgla. Zgazowanie paliw stałych jest technologią znaną od dawna i tradycyjnie związaną z przemysłem chemicznym, dla którego gaz stanowi podstawowy surowiec.

W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie problemem zgazowania zasiarczonych i zapopiełonych niskokalorycznych węgli stosowanych w energetyce stacjonarnej.

Oczyszczony gaz może służyć jako paliwo zarówno w kotle parowym, jak i w komorze spalania turbiny gazowej. Istnieje więc możliwość stosowania wysokosprawnych układów parowo-gazowych. Takie rozwiązania są w zaawansowaną fezie badań [12,41,48] i mogą okazać się szczególnie interesujące w Polsce, będącą znaczącym producentem węgla kamiennego i brunatnego i nie posiadającą poważniejszych zasobów gazu ziemnego i ropy naftową.

Rozdział V

Przepływ w wieńcach łopatkowych

1. Teoria przyrządów ekspansyjnych

1.1. Podstawowe równania ruchu gazu [44]

Przemiana energii w stopniu turbiny zachodzi w rezultacie przepływu I strumienia gazu w nieruchomych wieńcach łopatek kierowniczych i w obracających się wieńcach łopatek wirnikowych.

Zadaniem projektanta turbiny jest taka organizacja przepływu, aby zminimalizować straty i tym samym zapewnić wysoką sprawność turbiny.

Prawa przepływu płynu ściśliwego i lepkiego mają duże znaczenie w problemach przepływów przez układ łopatkowy turbiny. Stanowią one przedmiot odrębnej dyscypliny naukowej — mechaniki płynów. My rozpatrzymy niektóre tylko podstawowe równania, niezbędne do obliczenia głównych wymiarów układu łopatkowego i sprawności stopnia.

W celu otrzymania przejrzystych równań stosuje się liczne założenia upraszczające, a zwłaszcza:

a.    Zakłada się często, że mamy do czynienia z przepływem jednowymiarowym, operując parametrami uśrednionymi w przekroju poprzecznym do kierunku przepływu. Faktycznie w każdym punkcie takiego przekroju poprzecznego występują różne parametry c,p,t,... Różnice te są na ogół niewielkie i w wielu przypadkach można przyjąć, że parametry czynnika w ramach jednego przekroju prostopadłego do osi kanału są jednakowe i określone odpowiednio dobranymi wartościami uśrednionymi. W ten sposób otrzymujemy przepływ jednowymiarowy, to znaczy przepływ, w którym parametry czynnika zmieniają się tylko wzdłuż osi kanału.

Założenie to nie zawsze może być stosowane i niekiedy konieczne jest traktowanie przepływu jako dwu- lub trójwymiarowego.

b.    Następnym założeniem upraszczającym jest przyjęcie przepływu stacjonarnego, co oznacza, że parametry czynnika w dowolnym punkcie kanału łopatkowego są niezmienne w czasie.

Również i to założenie nie zawsze może być stosowane. W rzeczywistości bowiem strumień gazu w turbinie poddawany jest periodycznym wymusze-

10 — Muszyny PnspŁ Ł 10