Развитие теплоэнергетики

Цикл с более глубоким расширением эффективнее, но его осуществление в газовой турбине встречает ряд значительных трудностей. Прежде всего трудно организовать на лопатках турбины столь же эффективное протекание процесса расширения, как в поршневом двигателе, вследствие утечек через зазоры, ударов и вентиляционных потерь. Далее, сжатие, осуществляемое компрессором, требует высокого к. п. д. этого агрегата, отнимающего значительную долю работы расширения газа в проточной части турбины, особенно если это турбокомпрессор, который удобнее всего размещается на одном валу с турбиной. Наконец, эффективность степени расширения зависит не только от давления конца расширения, но и от давления начала расширения, где высокое давление сопровождается высокими температурами. Если в поршневом двигателе рабочий ход с высокой температурой газа чередуется с ходом выхлопа или продувки, охлаждающими стенки цилиндра, то в газовой турбине горячие газы действуют непрерывно и это требует от металла особо жароупорных качеств; снижение же температуры начала расширения уничтожает эффект глубокого расширения.

Все эти трудности могли быть преодолены только в процессе длительной работы сначала отдельных лиц, а позднее крупных творческих коллективов.

К числу совершенно преждевременных попыток создать газовую турбину следует отнести работу англичанина Джона Барбера, получившего еще в 1791 г. патент на практически неосуществимую газовую турбину.

Первая попытка реализации газовой турбины была сделана инженер-механиком русского флота П. Д. Кузьминским, спроектировавшим и построившим в 1897 г. небольшую радиальную газопаровую турбину с постоянным давлением сгорания. Камера сгорания турбины Кузьминского (рис. 7-29), которую он наименовал «газопарород», охлаждалась спиральными змеевиками, по которым подводилась вода, нагревавшаяся к моменту поступления в камеру до состояния, близкого к испарению. В конической полости камеры! сгорания осуществлялся факел за счет горения нефти, подаваемой под давлением нефтяной форсункой. Смесь из продуктов сгорания нефти и водяного пара поступала по цилиндрическим каналам в верхнюю часть «газопаророда», откуда она при давлении 10 ата, поддерживаемом работой компрессора, поступала на лопатки газовой турбины. Смерть изобретателя в 1900 г. не позволила ему привести свое изобретение к законченному виду и преодолеть трудности, среди которых основным, как он указывал, было отсутствие жароупорных сплавов.

Газовая турбина начинала привлекать к себе внимание целых коллективов инженеров; в середине XX в. были обнаружены чертежи газопарогенератора, на который в 1909 г. была выдана привилегия Петербургскому металлическому . заводу.

За границей еще в 1872 г. германский патент на газовую турбину получил немецкий инженер Штольц, который в 1900—1904 гг. делал попытки ее реализации, но оставил их вследствие весьма низкого к. п. д..

Не превышал 3—4% к. п. д. газовой турбины быстрого сгорания мощностью 25 л. с, которая  была построена в 1906 г. французскими инженерами Арманго и Лемалем; низкий к. п. д. установки был следствием низкого к. п. д. компрессора (50—60%).

Газовая турбина быстрого сгорания была изобретена в 1906 г. во Франции инж. В. В. Караводиным. Осуществленная в 1908 г. (2,4 л. с, 10 000 об/мин), она показала к. п. д., едва превышавший 3%.

Много труда на разработку газовой турбины положил в Германии проф. В. Шюле, стоявший на позиции комбинирования на одном валу паровой и газовой турбин, от которого он ожидал экономического к. п. д. порядка 30%.

В Германии же в течение ряда лет над проблемой газовой турбины работал инж. Гольцварт, достигший экономического эффекта, сопоставимого с эффектом паросиловых установок. В период 1914—1920 гг. по его проектам было построено несколько газовых турбин мощностью до 2 000 л. с, к. п. д. которых достигал величины 13—14%.

Указанные попытки, как и ряд других такого же рода, знаменовали собой подготовительный период, и только начиная с 30-х годов XX в. появилась реальная возможность сооружения экономичных газовых турбин. В круг работ 
этого подготовительного периода входили: разработка и анализ наивыгоднейших циклов газовых турбин, экспериментальное исследование свойств рабочих тел в достаточно широком диапазоне температур и давлений, повышение к. п. д. компрессорных установок и освоение технологии производства жароупорных сталей. 

Заключение.

Наша страна сделала большой  прорыв  в развитии теплоэнергетики, став одним  из крупнейших в мире рынков тепловой  и электрической  энергии. Благодаря  относительно свободному территориальному размещению ТЭС, а также  совершенствованию  их структуры производства электроэнергии , ввода более экономичного оборудования, повышения эффективности теплофикации  мы смогли улучшить основные параметры тепловой экономичности ТЭС. Например, температура пара по сравнению с 1913 годом возросла с 300 до 565° С, соответственно увеличилось и значение кпд до 40%,уменьшился расход условного топлива с 710г/(кВт*ч) до 319г/(кВт*ч), значение мощности крупнейшей тепловой электростанции России - Сургутской ГРЭС-2 достигло 4800 МВт.

Но к сожалению, такая яркая  положительная тенденция развития наблюдалась только до 1990 года. В  связи с преобладанием значительной доли старого оборудования (более50%) общая мощность электростанций за 1990-1995 выросла  всего на 0,8%, хотя в 1980-1985гг. этот показатель составил-15%.Однако,в последние годы  динамика развития теплоэнергетики носит прогрессирующий характер. Строятся новые  современные электростанции (  «Ивановские ПГУ», «Сочинская ТЭС», «Калининградская ТЭЦ-2», «Северо-Западная ТЭЦ» и др.), которые в ближайшем будущем будут введены в эксплуатацию.

Список литературы.