CHARAKTERYSTYKI ZŁOŻONYCH UKŁADÓW Z TURBINAMI

CHARAKTERYSTYKI ZŁOŻONYCH UKŁADÓW Z TURBINAMI GAZOWYMI
Autor: Krzysztof Badyda
(„Rynek Energii” – nr 6/2010)
Słowa kluczowe: wytwarzanie energii elektrycznej, turbina gazowa, gaz ziemny
Streszczenie. W artykule przedstawiono rozważania dotyczące modelowania osiągów wybranych układów z turbinami gazowymi. W literaturze omawiane są często rozwiązania związane z innymi niż układy gazowo-parowe typu combined cycle
koncepcjami włączenia turbiny gazowej w bardziej złożone instalacje energetyczne. Są to na przykład: układ z regeneracją
ciepła, układ Brayton-Brayton, Brayton-Diesel i szereg innych rozważanych, często jedynie drogą wzmiankowania w literaturze.
1. WSTĘP
Siłownie z turbinami gazowymi, w szczególności układy gazowo-parowe należą obecnie do najszybciej
rozwijających się w świecie typów instalacji energetycznych. Jest to wynikiem bardzo szybkiego
postępu technologicznego umożliwiającego stosowanie coraz wyższych parametrów czynnika
roboczego na wylocie z komory spalania i coraz większych mocy jednostkowych. Równoległym nurtem
rozwojowym jest tu poszukiwanie nowych, niekonwencjonalnych rozwiązań, które pozwoliłyby na
uzyskiwanie sprawności wyższej niż możliwa do uzyskania w obiegu prostym.
W ramach tego drugiego nurtu rozważane są koncepcje złożonych układów z wykorzystaniem turbin
gazowych. Najszersza paleta rozwiązań dotyczy układów gazowo-parowych implementowanych w zarówno elektrowniach jak i elektrociepłowniach, najczęściej dużej mocy, w układzie zwanym szeregowym lub Combined Cycle (CC). Ta klasa instalacji rozważana jest na przykład w [1, 2]. Równolegle
poszukiwane są rozwiązania związane z innymi niż combined cycle koncepcjami. Są to na przykład [6,
7, 9]: układ z regeneracją ciepła, układ Brayton-Brayton, Brayton-Diesel i szereg innych rozważanych,
często jedynie drogą wzmiankowania w literaturze [3, 8].
W artykule przedstawiono rozważania dotyczące wyznaczenia, drogą modelowania, osiągów
wybranych układów ostatniego typu w funkcji podstawowych parametrów obiegu turbin gazowych
wchodzących w ich skład. Materiał oparto na wcześniej publikowanych pracach z udziałem autora, na
przykład [7, 9] oraz analizach własnych.
2. OBIEG PROSTY TURBINY GAZOWEJ
Znaczna część eksploatowanych i budowanych obecnie turbin gazowych realizowana jest w układzie
prostym, jak na rys.1. Analiza właściwości tego podstawowego układu ma więc istotne znaczenie dla
celów porównawczych.
Rys.1. Schemat turbiny gazowej w układzie prostym; S-sprężarka, T-turbina, G-prądnica, KS-komora spalania, P-pompa
paliwa, Z-zawór obejściowy
Moc wewnętrzną Nj turbiny gazowej można wyznaczyć drogą analityczną korzystając z zależności (1),
uzyskanej przy założeniu realizacji procesu cieplnego z uwzględnieniem strat (rzeczywistego) oraz
modelu gazu półdoskonałego dla czynnika roboczego [6]:
Ni
NT
NK
G T c pT T 3 (1
xT )
T
G K c pK T1 ( x K
1)
1
K
G K c pK T1
1
1
cp
(1
xT )
T
( x K 1)
1
( 1)
K
gdzie: NT, GT, NK, GK oznaczają odpowiednio moc wewnętrzną i strumień masy czynnika dolotowego
w turbinie i sprężarce, ηT- sprawność wewnętrzną turbiny, ηK - sprawność (politropową) sprężarki, : cpT,
cpK - uśrednione ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu dla czynnika w turbinie oraz w sprężarce, kK, kT
- uśrednione dla sprężarki oraz turbiny wykładniki izentropy powietrza i spalin. Inne oznaczenia we
wzorze (1) to:
c pT
cp
xT
T3
;
c pK
1
mT
; mT
kT
mK
K
; mK
p2
K
;
p1
Gp
1
p3
;
T
kT
T
xK
(2)
;
T1
kK
1
p2
;
K
kK
p3
T
G
p4
(3)
;
p4
;
;
(4)
p1
T
K
(5)
(6)
GT
gdzie: Gp - strumień masy paliwa, doprowadzonego do komory spalania, ΔG - strumień masy powietrza
odprowadzanego do chłodzenia najgorętszych elementów turbiny i łożysk oraz straty nieszczelności,
ΠT, ΠK są stosunkami ciśnień wylotowego i dolotowego sprężarki i turbiny, współczynnik strat ε obejmuje straty ciśnienia czynnika roboczego w obrębie układu dolotowego sprężarki, w komorze spalania
oraz na wylocie.
T
Δp2
3 id
T 3 = T 3 m ax
T3
3
p 2 = p 2 m ax
Δp4
4
T4
4s
p4
4 id
2
T2
p0
2s
Δp0
0
p1
T1
1
S
Rys. 2. Schemat procesu cieplnego turbiny gazowej
w układzie prostym; indeksy oznaczeń odpowiadają
punktom zaznaczonym na schemacie turbiny (rys.1)
Indeksy dotyczące parametrów czynnika roboczego (ciśnienie i temperatura) oznaczono zgodnie z
lokalizacją na schemacie turbiny (rys.1).
Jednostkowa moc wewnętrzna z definicji jest określana jako:
N
Ni
j
GK
,
(7)
zaś sprawność cieplna jest stosunkiem mocy wewnętrznej oraz mocy doprowadzanej w paliwie:
Ni
c
N
.
(8)
p
Poniżej przedstawiono uzyskane z wykorzystaniem przedstawionego algorytmu charakterystyki turbiny
gazowej w układzie prostym. Obliczenia przeprowadzono w funkcji sprężu ΠK i temperatury T3 (na
wlocie do turbiny), z pominięciem strat chłodzenia (ΔG = 0). Założono stałe wartości politropowych
sprawności turbiny pT = 0,88 oraz sprężarki pK = 0,88, współczynnika strat ciśnienia = 0,95.
Temperaturę (oraz ciśnienie) otoczenia przyjęto zgodnie z warunkami ISO T0 = 288 K (15°C).
Rys. 3. Zależność mocy jednostkowej i sprawności cieplnej turbiny gazowej w układzie prostym od sprężu; obliczenia
przeprowadzono według opisanego algorytmu i założeń, linie przerywane dotyczą mocy jednostkowej
Pierwsza z charakterystyk (rys.3) stanowi ilustrację podstawowych osiągów turbozespołu (moc
jednostkową i sprawność) w funkcji sprężu oraz temperatury spalin przed turbiną. Jak można zauważyć,
jako charakterystyczną cechę obiegu rzeczywistego, maksymalny poziom mocy jednostkowej
uzyskiwany jest dla niższych niż maksymalna sprawność wartości sprężu.
Rys. 4. Sprawność cieplna turbiny gazowej w układzie prostym w funkcji mocy jednostkowej oraz temperatury spalin przed
turbiną; obliczenia przeprowadzono według opisanego algorytmu i założeń
Kolejna charakterystyka dotyczy zmienności sprawności w funkcji mocy jednostkowej (rys.4). Wyniki
zestawiono z wykorzystaniem tego samego algorytmu i założeń jak dla rys.3. Poszerzono zakres
temperatury (pozostawiając założenie o braku chłodzenia skutkujące pewnym zawyżeniem osiągów).
Punktami na poszczególnych liniach zaznaczono wybrane wielkości sprężu. Analizy dotyczące wpływu
chłodzenia na osiągi turbiny gazowej można odnaleźć na przykład w [1].
3. TURBINA GAZOWA Z REGENERACJĄ CIEPŁA
Schemat układu turbiny gazowej z regeneracją ciepła widoczny jest na rys.5. Zasada regeneracji polega
tu na podgrzewaniu sprężonego powietrza przed komorą spalania rozprężonymi w turbinie spalinami.
Temperatura czynnika opuszczającego turbinę jest jeszcze wysoka (punkt 4). Jest to główną przyczyną
niewielkiej sprawności układu prostego. Podgrzewanie powietrza realizowane jest w regeneratorze - powierzchniowym wymienniku ciepła. Istota regeneracji ciepła sprowadza się do przekazywania części
QR ciepła Q2 odprowadzanego do otoczenia, na stronę ciepła Q1 doprowadzanego do układu. Potrzebna
do uzyskania tej samej temperatury T3 = Tmax ilość paliwa jest przy tym odpowiednio mniejsza niż w
układzie prostym turbiny, co daje zysk na sprawności. Górną granicę teoretycznych możliwości stanowi
podgrzanie powietrza do temperatury T5 równej temperaturze T4 spalin za turbiną oraz ochłodzenie
spalin odlotowych do temperatury T6 równej tempera turze T2 powietrza za sprężarką.
Rys. 5. Turbina gazowa w układzie z regeneracją cierpła, schemat: S-sprężarka, T-turbina, G-prądnica, KS-komora
spalania, R-regenerator
Rys. 6. Sprawność cieplna turbiny gazowej w układzie
z regeneracją w funkcji sprężu; założenia do obliczeń
przyjęto zgodne z rys.3 oraz rys.4; linie przerywane odpowiadają turbinie z regeneracją, stopień regeneracji
= 0,75
W rzeczywistości T5 < T4 oraz T6 > T2. Miarę wykorzystania potencjalnych możliwości stanowi stopień
regeneracji definiowany jako [6]:
T5
T2
T4
T2
.
(9)
Wartość bardzo silnie wpływa na potrzebną powierzchnię wymiany ciepła w regeneratorze oraz na
występujące w nim straty ciśnienia.
Proces cieplny turbiny gazowej w układzie z regeneracją jest podobny do realizowanego w obiegu prostym. Moc jednostkowa określona jest tą samą zależnością jak w układzie prostym. Przyjęto, że opory
przepływu w układzie z regeneracją wzrastają zgodnie z zależnością:
1
aR
,
(10)
1
przy czym współczynnik aR założony został do dalszych obliczeń (rys.6, rys.7 oraz rys.8) jako równy
0.025. Obliczenia osiągów układu zrealizowano przy tych samych założeniach jak dla układu prostego
przy wybranych wartościach stopnia regeneracji typowych dla zastosowań praktycznych (0.6 0.85)
decydujących o bilansie regeneratora i parametrach przed komorą spalania.
Rys.7. Sprawność cieplna turbiny gazowej w układzie
z regeneracją w funkcji sprężu oraz stopnia regeneracji;
założenia do obliczeń przyjęto zgodne z rys. 3 oraz rys. 4; linie przerywane odpowiadają temperaturze T 3 = 1440 K (1167°C,
Θ = 5,0), linie ciągłe -1296 K - (1023°C, Θ = 4,5)
Zakres rozważanego sprężu zawężono na rys.7 oraz rys.8 w stosunku do poprzednich wykresów. Największe przyrosty sprawności daje regeneracja przy stosunkowo niskim sprężu, przy czym istnieje jego
wartość graniczna, powyżej której zastosowanie regeneracji nie ma sensu (patrz rys.6). Wraz ze
wzrostem sprężu temperatura T2 powietrza za sprężarką zbliża się do temperatury T4 spalin za turbiną
(rys.8).
Rys. 8. Temperatura czynnika w wybranych miejscach obiegu turbiny gazowej w układzie z regeneracją w funkcji sprężu
oraz stopnia regeneracji; indeksy odpowiadają numeracji punktów przyjętej na rys.5; założenia oraz układ wielkości
wyjściowych do obliczeń przyjęto jak dla rys.7
Na rys.9 przedstawiono charakterystyki turbiny gazowej z regeneracją ilustrujące zmienność
sprawności cieplnej w funkcji mocy jednostkowej z uwzględnieniem wpływu stopnia regeneracji oraz
temperatury przed turbiną Zachowano zgodny z poprzednimi rysunkami układ danych wejściowych
oraz identyczne założenia do obliczeń. Charakterystyczne jest, że przy stopniu regeneracji bliskim 0,5
uzyskuje się bliskie sobie maksimum sprawności cieplnej oraz maksimum mocy jednostkowej.
Skutkuje to specyficznym przebiegiem zależności sprawności od mocy jednostkowej przy = 0,5. Dla
jednego przypadku ( = 0,0 oraz Θ = 5,0) na charakterystyce zaznaczono w wybranych punktach
liczbowe wartości sprężu, podobnie jak na rys.4.
Rys. 9. Sprawność cieplna turbiny gazowej w układzie
z regeneracją w funkcji mocy jednostkowej; wpływ stopnia regeneracji oraz temperatury T 3 uwzględniono w sposób zgodny
z rys.7 i rys.8
4. UKŁAD BRAYTON-BRAYTON
Układ typu Brayton - Brayton (schemat widoczny na rys.10) jest połączeniem dwóch układów prostych
turbiny gazowej. W jednym czynnikiem roboczym są spaliny, w drugim powietrze. Turbiny połączone
zostały wysokotemperaturowym wymiennikiem powietrze - spaliny. Z uwagi na utylizację ciepła
odlotowego w turbinie powietrznej możliwe jest w nich zauważalne podniesienie sprawności w
stosunku do obiegu prostego. W porównaniu na przykład do cyklu kombinowanego w układzie
Brayton-Brayton potrzebne jest mniej urządzeń pomocniczych. Zajmuje on mniej miejsca i wymaga
niższych nakładów inwestycyjnych. Układy tego typu nie są szerzej analizowane w literaturze, a
prezentowane w niniejszym artykule opisane są szerzej w [9].
Osiągi każdej z turbin gazowych w układzie wyznaczyć można zgodnie z zasadami oraz zależnościami
opisanymi w punkcie 2. Wymiennik ciepła spaliny-powietrze pełni tu rolę zbliżoną do regeneratora
w układzie prezentowanym w punkcie 3. Podlega też podobnym ograniczeniom dotyczącym
temperatury podgrzewanego powietrza oraz schładzanych spalin.
paliwo
KS
S
T
G
powietrze
spaliny
S
T
G
powietrze
powietrze
Rys. 10. Schemat układu złożonego z turbiny gazowej
oraz zasilanej ciepłem odzyskiwanym ze spalin
wylotowych turbiny powietrznej (Brayton-Brayton)
Osiągi układu jako całości zależne są od parametrów (zasad doboru) wymiennika oraz turbiny
powietrznej. Do obliczeń przeprowadzonych w celu wyznaczenia osiągów układu o schemacie połączeń
zgodnym z prezentowanym na rys.10 posłużono się następującymi założeniami:
część powietrzna układu dobierana jest pod kątem maksymalnego wykorzystania energii spalin
opuszczających turbinę gazową, spaliny schładzane są w miarę możliwości, ale do temperatury nie
niższej niż 200ºC, wymiennik ciepła powietrze-spaliny pracuje ze sprawnością 80%; minimalna
różnica temperatur jest równa 30ºC,
spręż części powietrznej dobierany jest każdorazowo jako umożliwiający uzyskanie najwyższej jej
mocy wewnętrznej,
sprawność politropową sprężarek i turbin w układzie założono równą 88% (podobnie jak dla układu
prostego),
straty ciśnienia powietrza i spalin w obrębie wymiennika ciepła przyjęto każdorazowo jako równe
3,4% co prowadzi do współczynnika strat ciśnienia = 0,928,
podobnie jak w poprzednich obliczeniach nie uwzględniono zmiany osiągów będącej wynikiem
chłodzenia układu przepływowego turbiny gazowej.
Rys.11. Sprawność cieplna układu Brayton-Brayton
w funkcji mocy jednostkowej oraz temperatury spalin przed turbiną gazową; obliczenia przeprowadzono według opisanego
algorytmu i założeń; zaznaczone na wykresach wartości liczbowe dotyczą sprężu turbiny gazowej
Rys. 12. Sprawność cieplna układu Brayton-Brayton
w funkcji sprężu oraz temperatury spalin
przed turbiną gazową
Rys. 13. Udział mocy wewnętrznej turbiny powietrznej w mocy wewnętrznej układu Brayton-Brayton w funkcji sprężu
turbiny gazowej oraz temperatury spalin przed turbiną gazową
Pozostałe założenia do obliczeń oraz algorytm opracowano zgodne z przyjętymi dla układu prostego.
Wyniki zostały zilustrowane na wykresach -charakterystykach układu Brayton-Brayton. Na rys.11 widoczna jest zależność sprawności układu od mocy jednostkowej. Wyznaczone tu wartości wskazują na
zauważalny przyrost możliwy do uzyskania w porównaniu z obiegiem prostym (por. rys.4). Maksimum
mocy jednostkowej oraz sprawności występuje przy niższym sprężu niż w układzie prostym, ale przy
wartościach wyższych niż dla układu z regeneracją. Moc jednostkowa przyjmuje wartości znacznie
większe niż w układzie prostym, czy w układzie z regeneracją.
Rys. 14. Stosunek sprężu części gazowej do sprężu części powietrznej układu Brayton-Brayton w funkcji sprężu części
gazowej
Na rys.12 widoczny jest przebieg zmienności sprawności układu Brayton-Brayton w funkcji sprężu
części gazowej. Kolejny rysunek (rys.13) stanowi ilustrację podziału mocy wewnętrznej pomiędzy
część gazową oraz powietrzną. Duży udział części powietrznej przy niskim sprężu części gazowej jest
wynikiem wysokiej temperatury spalin trafiających do wymiennika za turbiną gazową. Skutkuje to
wysoką wartością sprężu części powietrznej dobieranego, jak wspomniano, pod kątem uzyskania
najwyższej mocy. Jak jest to widoczne na rys.14 spręż części powietrznej przy niskim sprężu części
gazowej okazuje się wysoki (wartości ΠKP/Π znacząco niższe od jedności). Wynik należy traktować w
tym zakresie jako zawyżony, bowiem w modelu nie narzucono ograniczenia na maksymalną (możliwą
do uzyskania) temperaturę powietrza za wymiennikiem. W rzeczywistości ograniczenie takie powinno
wynikać ze względów materiałowych, co praktycznie eliminowałoby z rozważań układy o niskim
sprężu części gazowej. W praktyce jako rozwiązania racjonalne należy traktować te, w których parametry części gazowej są zbliżone do stosowanych w obiegu prostym, a więc bliskie przedziału
obejmującego maksimum mocy jednostkowej oraz sprawności (patrz rys. 3 oraz rys. 4).
5. UKŁAD BRAYTON-DIESEL
Analizowany przypadek dotyczy instalacji, która jest połączeniem układu prostego turbiny gazowej z
wymiennikiem ciepła i rozprężarką tłokową. Schemat połączeń przedstawiono na rys.15. Czynnikami
roboczymi są spaliny i powietrze. Część powietrza ze sprężarki trafia do komory spalania, natomiast
pozostały jego strumień kierowany jest do wymiennika ciepła gdzie odbiera ciepło od spalin
wylotowych z turbiny gazowej. Następnie powietrze to rozpręża się w rozprężarce tłokowej, skąd trafia
na niskoprężne stopnie turbiny oraz miesza się ze spalinami. Założono, że mieszanie to zachodzi przy
stałym ciśnieniu. Tak powstała mieszanina rozpręża się do ciśnienia panującego na wylocie z turbiny.
paliwo
KS
3
S
T
G
1
spaliny
powietrze
5
4
spaliny
powietrze
0
G
Rys. 15. Schemat układu złożonego z turbiny gazowej
oraz rozprężarki tłokowej zasilanej powietrzem upustowym ze sprężarki turbiny (Brayton-Diesel)
W obliczeniach układu dla każdej wartości sprężu wyznaczone zostały optymalne wartości trzech
zmiennych: sprężu π powietrza trafiającego do rozprężarki tłokowej, stosunku s wydatku powietrza dla
rozprężarki do wydatku powietrza tylko dla układu prostego (do komory spalania) oraz ciśnienia pk
końca rozprężania powietrza w rozprężarce tłokowej. Zakładano, że praca rozprężania powietrza w
rozprężarce tłokowej musi być większa niż praca sprężania tego czynnika w sprężarce wirowej.
Założenie to jest uzasadnione tym, że stosowanie rozprężarki z ekonomicznego punktu widzenia
wymaga, aby generowała ona stosunkowo dużą moc w porównaniu z turbozespołem.
Optymalizacja polegała na poszukiwaniu zestawu wskazanych zmiennych, dla których moc wewnętrzna
całego układu liczona jako suma mocy turbozespołu gazowego oraz rozprężarki osiąga wartość maksymalną
N iBD
N Tz
N
R
N
K
,
(11)
gdzie: NT, NR, Nz – moc wewnętrzna odpowiednio: turbiny, rozprężarki tłokowej i sprężarki dla układu
złożonego.
Założenia dotyczące części turbinowej oraz algorytm obliczeń dla tej części przyjęto jak dla poprzednio
analizowanych układów.
Wyniki obliczeń osiągów układu zilustrowano na rys.16 oraz rys.17. Połączenie układu prostego turbiny gazowej z wymiennikiem ciepła i rozprężarką tłokową skutkuje, podobnie jak w poprzednich przypadkach możliwością pewnego zwiększenia sprawności cieplnej oraz mocy jednostkowej. Przyrost
mocy jednostkowej dotyczy przede wszystkim zakresu niskiego sprężu turbozespołu gazowego
(rys.17). Wyższe przyrosty uzyskuje się dla wyższej temperatury przed turbiną. Przyrost sprawności jest
znacząco niższy niż dla układów analizowanych w poprzednich rozdziałach. Podobnie jak w
poprzednich przypadkach optymalne wartości sprężu dla układu złożonego uzyskiwane są przy
niższych wartościach niż dla układu prostego
Rys. 16. Sprawność cieplna układu z rozprężarką tłokową w funkcji mocy jednostkowej oraz temperatury spalin przed
turbiną gazową
Rys. 17. Przyrost mocy jednostkowej układu z rozprężarką tłokową w stosunku do mocy jednostkowej turbiny gazowej w
układzie prostym w funkcji sprężu turbiny gazowej oraz temperatury spalin do turbiny
Układ można analizować jako zespół turbiny gazowej oraz współpracującego z nią silnika Diesla
(zasilanego osobnym strumieniem paliwa). W takim przypadku wynik analizy odnośnie podziału
strumienia powietrza i mocy pomiędzy turbinę gazową oraz silnik Diesla będzie różny od wynikającego
z przedstawionych analiz.
6. PODSUMOWANIE
Przedstawione wyniki analiz dotyczą wybranych układów z turbinami gazowymi o złożonej strukturze.
Obliczenia przeprowadzono dla podstawowych osiągów - przede wszystkim mocy jednostkowej oraz
sprawności obiegu (z uwzględnieniem strat) w funkcji podstawowych parametrów obiegu – ciśnienia i
temperatury przed turbiną. Z rozważań wyłączono układy gazowo-parowe. Przyjęto konfiguracje w
których ciepło (paliwo) dostarczane jest w jednym miejscu - w komorze spalania turbiny gazowej.
W prezentowanych zestawieniach wyników obliczeń nie udało się zachować w pełni jednolitego
zestawu wielkości wejściowych, przede wszystkich temperatury czynnika przed turbiną gazową. Pewne
różnice, przede wszystkim dotyczące zakresu temperatury nieco utrudniają proces porównywania
prezentowanych charakterystyk.
Omawiane układy stwarzają w różnym stopniu możliwość podwyższenia osiągów w stosunku do
obiegu prostego. W literaturze (na przykład [3, 8]), prócz omawianych, można napotkać wzmianki z
propozycjami innych rozwiązań. Są to na przede wszystkim kombinacje układu turbiny gazowej z
obiegami realizowanymi przez inne silniki cieplne. Zgodnie z przyjętą (umownie odniesioną do nazw
związanych z obiegami porównawczymi) nomenklaturą byłyby to na przykład układy Brayton-Kalina,
ewentualnie Brayton-ORC, Bratyon-Stirling. Dodatkowo w grę wchodzi gama rozwiązań z
wykorzystaniem kombinacji turbiny gazowej z układami ogniw paliwowych [4, 5] czy chemicznym
odzyskiwaniem energii spalin opuszczających turbinę gazową.
Część spośród omawianych układów jest produkowana oraz oferowana komercyjnie. Są to przede
wszystkim turbiny gazowe z regeneracją. Dostępny handlowo jest również układ Brayton-Brayton.
Wszystkie rozwiązania adresowane są do instalacji małej, ewentualnie średniej mocy, w tym rozważane
do zastosowań kogeneracyjnych.
LITERATURA
[1] Kotowicz J.: Elektrownie gazowo-parowe. Kaprint, Lublin 2008.
[2] Kotowicz J., Bartela Ł.: Optymalizacja termodynamiczna i ekonomiczna elektrowni gazowoparowej z wykorzystaniem algorytmów genetycznych. Rynek Energii 2008, 2(27), 31-38.
[3] Korobitsyn M.A.: New and advanced energy conversion technologies. Analysis of cogeneration
combined and integrated cycles. PhD Thesis. University of Twente; 1998.
[4] Milewski, J., Miller, A., Sałacinski, J.: Off-Design Analysis of SOFC Hybrid System. International
Journal of Hydrogen Energy, 2007, 32(6), 687-698.
[5] Milewski J., Miller A., Sałaciński J., Badyda K.: Influence of the Fuel Utilization Factor on the
Performance of Solid Oxide Fuel Cell Hybrid Systems. Inżynieria Chemiczna i Procesowa 27, 237254 (2006).
[6] Miller A., Lewandowski J.: Układy gazowo-parowe na paliwo stałe. WNT, Warszawa 1993.
[7] Niezgoda W., Badyda K.: Model numeryczny układu typu Brayton – Brayton. Zeszyty Naukowe
Politechniki Warszawskiej seria Konferencje 2009 z.26 25-33.
[8] Poullikkas A.: An overview of current and future sustainable gas turbine technologies. Renewable
and Sustainable Energy Reviews 9 (2005).
[9] Suchcicki S., Badyda K., Rajewski A.: Cooperation Between a Gas Turbine and a Reciprocating
Engine – Analysis of a Selected Case. Materiały Konferencji Silniki Gazowe 2010” (w druku).
CHARACTERISTCS OF ADVANCED GAS TURBINE CYCLES
Key words: electricity generation, gas turbine, natural gas
Summary. Reflections concerning, using mathematical modelling, performance of selected systems with gas turbines are
presented in this paper. These issues discussed in the literature, are often associated with other solutions than the gas-steam
cycles such concepts including Combined Cycle in more complex plants with gas turbines. These are, for example:
recuperation (regenerative heat) cycle, Brayton-Brayton cycle, Brayton-Diesel cycle and many others considered, often only
mentioned in the literature.
Krzysztof Badyda, dr hab. inż. profesor nadzwyczajny na Politechnice Warszawskiej, Prodziekan
Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa (MEiL); autor wielu prac z obszaru matematycznego
modelowania instalacji energetycznych, problematyki ograniczania emisji w instalacjach
energetycznych, poprawy ekonomiki pracy elektrowni i elektrociepłowni oraz analiz awarii w
instalacjach energetycznych.