Газотурбинные двигатели (ГТД) обладают рядом преимуществ перед
поршневыми: малые габариты и меньшая масса на единицу мощности, быс-
трый запуск и простота управления, малая потребность в охлаждающей
воде, высокая надежность, возможность работать на дешевых нефтяных
топливах, а также на топливах любого вида (газообразном, жидком и да-
же пылевидном твердом). Эти достоинства ГТД обусловили достаточно
широкое их использование в различных отраслях народного хозяйства,
преимущественно в энергетике (на стационарных и передвижных элек-
трических, газо- и нефтеперекачивающих станциях) и некоторых видах
транспорта (речных и морских судах, железнодорожных локомотивах).
Главный недостаток ГТД – сравнительно низкий КПД: 24…27 % против
40 % у дизеля. КПД стационарных ГТД можно повысить, если использо-
вать отработавшие их газы для отопления или горячего водоснабжения.
Газотурбинные установки, как правило, работают на жидком угле-
водородном топливе утяжеленного фракционного состава, полученном
при различных процессах переработки нефти. Применение таких деше-
вых топлив позволяет снизить стоимость энергии, получаемой на ГТД,
даже при повышенном расходе топлива.
К газотурбинным топливам предъявляются значительно менее жест-
кие требования к качеству по сравнению с реактивными топливами.
Наиболее важное эксплуатационное требование к их качеству – низ-
кое содержание в них ванадия, натрия и калия, вызывающих коррозию
камер и лопаток газовых турбин. Исследованиями было установлено,
что топлива с низким содержанием коррозионно-активных металлов
получаются на базе дистиллятных фракций прямой перегонки глу-
бокообессоленной нефти, термического и каталитического крекинга
и коксования с температурой конца кипения до 480 °С.
В нашей стране выпускается 2 марки газотурбинных топлив: А – для
пиковых газотурбинных установок и Б – для судовых и энергетических
установок (табл. 1.11).
Фракционный состав для газотурбинных установок не нормируется,
однако он косвенно регулируется требованием по вязкости и плотнос-
ти. Условная вязкость при 50 °С для топлива марки А нормируется не
более 1,6 °ВУ, а для Б – 3 °ВУ. Плотность при 20 °С должна быть не бо-
лее 935 кг/м3. Содержание серы допускается до 2,5 и 1,8 % для марок Б
и А соответственно. Зольность для всех марок должна быть ниже 0,01 %.
Содержание ванадия нормируется не более 0,04 и 0,005 % мас. для марок
соответственно Б и А. Для этих марок регламентируется температура
вспышки не ниже 65 °С и температура застывания не выше 5 °С.
65
Таблица 1.11 – Требования к качеству газотурбинных
и котельных топлив
Показатель
Газотур-
бинные
топлива
Котельные топлива
Б А Ф–5 Ф–12 40 10
Вязкость при 50 °С, не более:
условная,°ВУ 3 1.6 5 12 8* 16*
кинематическая, м2/с – – 36,2 89,0 59* 118*
Теплота сгорания низшая, Дж/кг,
не менее 39 800 39 800 41 454 40 740 39 900 40 530
Зольность, %, не более 0,01 0,01 0,05 0,1 0,12 0,14
Содержание, %, не более:
мех. примесей 0,03 0,02 0,1 0,12 0,8 1,5
ванадия 0,0004 0,00005 – – – –
кальция – 0,0004 – – – –
суммы натрия и калия – 0,0002 – – – –
воды 0,5 0,1 0,3 0,3 1,5 1,5
серы 2,5 1,8 2 0,6 3,5 3,5
сероводорода отсутствие
водорастворимых кислот
и щелочей отсутствие
Коксуемость, %, не более 0,5 0,2 6 6 – –
Плотность при 20°С, кг/м,
не более 935 – 955 960 965 1015
Температура, °С:
вспышки в закрытом тигле,
не ниже 61 65 80 90
вспышки в открытом тигле,
не ниже – – – – 90 110
застывания, не выше 5 5 –5 –8 10 25
Иодное число, г I2/100 г, не более 45 – – – – –
* При 80 °С.
Удовлетворение требований по зольности и содержанию ванадия,
калия и натрия достигается обычно обессоливанием исходной нефти
и водной промывкой топлив. Эффективным средством борьбы с вана-
диевой коррозией является и введение присадок на основе солей меди,
цинка, магния, кобальта и т. д. Практическое применение получили
присадки, содержащие магниевые соли синтетических жирных кислот
66
С19–С20 и окисленного петролатума. Они снижают интенсивность ва-
надиевой коррозии в 4…10 раз за счет перевода низкоплавкого оксида
ванадия в высокоплавкий ванадат магния Mg3(VO4)2.