УДК 621.311

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВПРЫСКА ПАРА В КАМЕРУ СГОРАНИЯ ГТУ-160 НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ

Королев Алексей Андреевич
Филиал ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ» в г. Волжском
магистрант

Аннотация
Данная статья посвящена выполнены расчеты параметров цикла ГТЭ-160 с экологическим и энергетическим впрыском пара, производится сравнение с классической турбоустановкой без впрыска и анализ полученных результатов.

Ключевые слова: , ,


Библиографическая ссылка на статью:
Королев А.А. Оценка влияния впрыска пара в камеру сгорания ГТУ-160 на энергетические и экологические показатели работы // Современная техника и технологии. 2017. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2017/06/13647 (дата обращения: 17.06.2017).

На современном этапе развития энергетики все большее внимание уделяется внедрению альтернативных и повышению эффективности традиционных технологий получения электрической и тепловой энергии, в том числе, при помощи газотурбинных установок (ГТУ). Отдельно отметим, что постоянно ведутся разработки по снижению вредного воздействия на окружающую среду отработавших газов тепловых электростанций, а именно снижения эмиссии окислов азота и углерода. Часто для таких целей используют достаточно сложные системы регулирования расхода воздуха и расхода топлива. Например, у фирмы General Electric эта система называется DLE (Dry Low Emission) [1], а у фирмы Solar Turbines она называется SoLoNox [2].

Более существенные результаты дает впрыск воды или пара непосредственно в камеру сгорания ГТУ. Этот принцип принят при разработке схемы ГПТУ с газотурбинной установкой ГТУ-160, которая построена на концепции ГТУ фирмы Siemens модели V.94.2 [3]. Помимо экологического впрыска пара, который составляет 5 % расхода пара от расхода воздуха в компрессоре, предлагается производить и энергетический впрыск, который составляет 14 % расхода пара от расхода воздуха в компрессоре.

Предполагаемый подход реализован в схеме работы ГТУ с впрыском пара в камеру сгорания, на которую получен патент на изобретение [4]. Рассмотрим схему газопаровой установки, представленную на рис. 1.


Рис. 1. Способ работы газопаровой установки

Установка состоит из двух независимых двигателей, которые включают потребителей мощности 1 и 2, компрессоры 3 и 4, котел – утилизатор 5, камеры сгорания 6 и 7, газопаровую турбины 8, два сетевых подогревателя 9 и 10, газовую турбину 11, трехступенчатый пароструйный эжектор 12, деаэратор 13 и конденсатоочистное устройство 14.

Результаты исследования, характеризующие влияние экологического и энергетического впрыска на технико-экономические показатели работы ГТУ-160 в составе ГПТУ представлены на рис. 2 – рис. 4.


Рис. 2. Зависимость расхода топлива от доли впрыскиваемого пара


Рис. 3. Зависимость мощности ГТУ от доли впрыскиваемого пара

Анализ результатов указывает на значительное влияние экологического впрыска пара в камеру сгорания ГТУ на ее характеристики. Так, диапазон роста электрической мощности на силовом валу модернизированной газовой турбины составил от 161 до 169 МВт (большее значение соответствует 5 % впрыску пара). В аналогичных климатических условиях без впрыска пара мощность этой ГТУ была на уровне 158 МВт. Возрос также и КПД ГПУ на различных режимах работы, на максимальной мощности с впрыском пара он достигает 42 % против 35% без впрыска.


Рис. 4. Зависимость коэффициента полезного действия от доли впрыскиваемого пара

Из результатов расчетов выявлено, что на 1 %, вводимого в камеру сгорания пара, мощность ГПТУ увеличивается на 2 МВт, расход топлива уменьшается в среднем на 0,25 кг/с, КПД установки возрастает на 1,0 – 1,5 %, что подтверждает эффективность использования данного режимно-технологического мероприятия для улучшения характеристик ГПТУ.

Впрыск пара в зону горения камеры сгорания ГТУ-160 за счет регулирования температуры сжигания топлива позволяет снизить содержание оксидов азота в отработавших газах. Оценки показывают, что 5 % впрыск влаги в камеру сгорания ГТУ позволяет снизить выбросы оксидов азота на 11,8 %.


Библиографический список
  1. Газовая турбина GE LM6000. [Электронный ресурс]. / https://dmenergy.ru/ge-lm6000 // Дата обращения: 03.05.17г.
  2. Системы газотурбинного оборудования. Каталог Solar Turbines. 2011. – 12 с.
  3. ПГУ на Кировской ТЭЦ-3 выработала 3 миллиарда кВт·ч. [Электронный ресурс]. 2016./ http://kirovnet.ru/news/2016/08/02/pgu-na-kirovskoy-tec-3-vyirabotala-3-milliarda-kvtch // Дата обращения: 27.04.17г.
  4. Благочиннов А.В., Грига А. Д., Иваницкий М. С. Патент на изобретение «Способ работы газопаровой установки» пат. RU: № 2561354 МПК F 02C6/00 // № 2013132511/06; 12.07.13. Опубл. 27.08.15.


Все статьи автора «Pomidorka3001»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: