Предварительная оценка возможности экономии топлива в установках ГТУ с регенерацией теплоты сравнительно с ГТУ без регенерации теплоты может быть осуществлена на базе следующего анализа:
Экономия топлива от регенеративного использования теплоты, (при той же эффективной мощности двигателя):
, (3.14)
где GT и GT1 – соответственно расход топлива до введения регенерации и после введения регенерациитеплоты; ηе и ηе1 – кпд газотурбинного двигателя без регенерации и с регенерацией теплоты;
, (3.15)
где 
– теплота сгорания топлива; Q1 – теплота, подведенная в цикле ГТУ, – сумма теплоты топлива 
и регенеративного слагаемого QP.
(3.16)
Сравниваем (3.14) и (3.15):
(3.17)
Следовательно,
(3.18)
В выражениях (3.16), (3.16) и (3.17) температура продуктов сгорания перед турбиной – T3*, после турбины – T4*; температура воздуха перед регенератором – T2*, после регенератора – TR*; r – степень регенерации теплоты.
Мощность газотурбинного двигателя Ne равна разности мощностей собственно турбины NеТ и компрессора NeК:
(3.19)
(3.20)
где λ — соотношение мощностей компрессора NeК и газовой турбины NeТ газотурбинной установки.
Коэффициент полезного действия газотурбинного двигателя без регенерации теплоты:
(3.21)
Заменяем из (3.18)
(3.22)
Из (20) и (28) выражение для экономии топлива в результате шведения регенерации теплоты:
(3.23)
(3.24)
При условии, что соотношение граничных давлений цикла и соотношение мощностей λ в регенеративных и нерегенеративных ГТУ сохраняется неизменным, в современных двигателях можно получить экономию топлива до 30%.
Опыт использования газотурбинных установок на газопроводах зарубежных стран показывает, что на КС одинаково широко используются как регенеративные, так и безрегенеративные ГТУ в зависимости от условий эксплуатации.
В общем случае целесообразность использования регенерации теплоты отходящих газов в газотурбинных установках определяется стоимостью топлива, стоимостью и сроком службы регенератора и соответствующих обустройств, включая стоимость его доставки и монтажа на КС.
При наличии регенеративных и безрегенеративных ГТУ и решении вопроса о расстановке этих агрегатов по трассе газопровода предпочтение в большинстве случаев следует отдать регенеративной газотурбинной установке, так как повышение экономичности ГТУ за счет регенерации теплоты в настоящее время является наиболее простым сравнительно с другими методами.
Вместе с тем следует отметить, что в ряде конкретных случаев (например, в условиях Крайнего Севера) из-за трудностей доставки громоздких блоков на КС в целях сокращения сроков строительства КС может оказаться целесообразным поставка и эксплуатация безрегенеративных ГТУ. При этом не исключается создание ГТУ, допускающих возможность работы агрегатов как с регенерацией, так и без регенерации теплоты отходящих газов.
Безубыточность установки регенератора в ГТУ определяется следующим условием:
(3.25)
где R 1— цена топлива, руб./кг;
G T - G T1– экономия топлива в единицу времени в результате использования регенератора, кг/ч;
τ – время работы ГТУ в году, ч;
Е – годовые отчисления на погашение стоимости регенератора и соответствующих обустройств в долях их полной стоимости R2Hφ, включая расходы, связанные с ремонтом регенератора;
R2 – приведенная стоимость единицы поверхности регенератора и соответствующих обустройств, руб./м2;
F – поверхность регенератора, м2;
R3 – стоимость доставки и монтажа удельной поверхности регенератора на КС.
Общее снижение часового расхода топлива G T - G T1 в результате использования регенерации теплоты в зависимости от мощности Ne и кпд ηe установки составляет
(3.26)
(3.27)
где 
– кпд газотурбинной установки без регенерации теплоты,
– кпд ГТУ с регенерацией теплоты отходящих газов.
Сопоставляя соотношения (3.25), (3.26) и (3.27), приходим к следующему критерию безубыточности применения регенерации в ГТУ:
(3.28)
Совершенно очевидно, что регенеративное использование теплоты может быть оправдано лишь в условиях, если левая часть равенства (3.28) меньше правой его части:
(3.29)
Левая часть неравенства содержит только технико-экономические величины, правая определяется в зависимости от основных термодинамических параметров рабочего процесса ГТУ.
Контрольные вопросы.
1. Каково основное назначение регенераторов ГТУ?
2. С какой целью проводится тепловой расчет ГТУ?
3. Перечислите основные геометрические характеристики регенераторов ГТУ?
4. Какой процент экономии топлива позволяет получить регенератор?
5. Чем определяется безубыточность использования регенераторов в ГТУ?
КАМЕРЫ СГОРАНИЯ
ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК
