Введение к работе
Актуальность проблемы
Повышение эффективности отечественной энергетики неразрывно связано с совершенствованием технологий выработки электрической и тепловой энергии. Наиболее экономичны сегодня работающие на природном газе парогазовые установки (ПГУ), в которых тепло отработавших в газотурбинной установке (ГТУ) газов используется для выработки пара направляемого в паровую турбину. Исследованные в работе ГТУ имеют КПД от 30 до 37%, а КПД ПГУ достигает с ними 50%. Также, на этих поставленных в Россию ГТУ (в том числе первые заводские образцы) впервые применены, ранее экспериментально не исследованные в России, методы регулирования электрической нагрузки и параметров выхлопных газов за турбиной. Использовались новые системы автоматического управления технологическим процессом (АСУТП ГТУ и ПГУ).
На газотурбинных ТЭЦ тепло отработавших в ГТУ газов просто передается сетевой воде в водогрейном котле-утилизаторе (ВКУ).
Анализ циклов ГТУ и влияния различных факторов на их совершенство выполнен достаточно полно в литературе по газовым турбинам. Меньше исследованы переменные режимы ГТУ, особенно характеристики для зарубежных ГТУ поставляемых в Россию с 1998г. и широко распространившихся в последние годы модификаций, а также алгоритмы их регулирования.
Вместе с тем на электростанции РФ, поступают ГТУ у которых, часто отсутствуют данные по переменным режимам. Даже там, где они есть, расчеты переменных режимов ГТУ нуждаются в экспериментальном уточнении.
Цель работы
Исследование переменных режимов современных энергетических ГТУ, определение зависимостей параметров и показателей ГТУ от наружных условий, электрической нагрузки, (расхода топлива) и разработка комплекса характеристик для планирования и контроля показателей ГТУ, при утилизации тепла отработавших газов в ВКУ, в паровых котлах-утилизаторах (КУ) ПГУ или в энергетических паровых котлах со сжиганием дополнительного топлива.
Научная новизна:
-
Впервые экспериментально исследованы переменные режимы работы различных типов современных ГТУ в схемах с выработкой электроэнергии и тепла и усановлены характерные для них закономерности.
-
Разработаны для различных типов зарубежных и отечественной ГТУ методы расчета и построения диаграмм режимов по опытным данным.
-
Доработаны методики экспериментальных исследований ГТУ.
Эксперименты проводились:
-
на одновальных ГТУ V-94.2 с регулируемым входным направляющим аппаратом компрессора (ВНА) и паровыми котлами-утилизаторами (КУ) в блоке бинарной ПГУ-450Т на Северо-Западной ТЭЦ (г. Санкт-Петербург) и ПГУ- 195 на Дзержинской ТЭЦ (г. Дзержинск, Нижегородская область);
-
на одновальных ГТУ ГТЭ-110 ОАО «НПО «Сатурн» с регулируемым ВНА, работающих с паровыми котлами-утилизаторами в блоке №1 бинарной ПГУ-325 на ТЭС «Ивановские ПГУ» (г. Комсомольск);
-
на одновальной ГТУ V-64.3A с регулируемым ВНА, работающей со сбросом газов в паровой энергетический котёл, на Тюменской ТЭЦ-1 (г. Тюмень);
-
на двухвальных ГТУ GT-10C со свободной силовой турбиной работающих в двух блоках бинарных ПГУ-39 на Сочинской ТЭС (г. Сочи);
-
на трехвальной ГТУ G^35 со свободной силовой турбиной и выдачей тепла в сеть через ВКУ, эксплуатирующейся на ГТУ-ТЭЦ (г. Электросталь).
Достоверность полученных данных обоснована: использованием специальных точных приборов, тщательной оценкой погрешностей измерений и расчётов, большим количеством экспериментальных данных.
Практическая ценность и реализация в промышленности
Результаты исследований использованы при освоении новых энергоблоков ПГУ и ГТУ-ТЭЦ и для совершенствования режимов работы и повышения показателей ГТУ при эксплуатации. Полученные характеристики и режимные зависимости использовались при проектировании и наладке ГТУ, ПГУ и ГТУ- ТЭЦ.
Автор защищает:
-
методику проведения экспериментальных исследований переменных режимов современных энергетических ГТУ, расчета и построения диаграмм режимов, учитывающих ограничения по объему исходных данных, числу режимов испытаний, количеству и местам измерений;
-
результаты исследований современных одновальных энергетических ГТУ с новым методом регулирования ВНА и многовальных ГТУ со свободной силовой турбиной в схемах с использованием тепла отработавших газов (при различных наружных и рабочих условиях);
-
разработанные методы и формы представления зависимостей электрической и тепловой мощности ГТУ и её КПД от характерной и контролируемой температуры газов в турбине и наружных условий (температуры наружного воздуха);
-
использование полученных характеристик для планирования работы и контроля состояния ГТУ и ПГУ.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях:
-
-
«XLIX, LII, LIII, LIV, LV научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин» Российская Академия Наук (РАН), комиссия РАН по газовым турбинам и другие; 2002, 2005, 2006, 2007, 2008 г.г.
-
Всероссийский конкурс в области энергетики и смежных наук «Новая генерация», Российская Академия Наук и РАО «ЕЭС РОССИИ»; 2004г. Работа отмечена Премией «Новая Генерация 2004».
-
Всероссийская конференция по итогам Конкурса молодых специалистов организаций НПК ОАО РАО «ЕЭС РОССИИ»; 2005г. Лауреат Конкурса.
4. «XIV Всероссийский конкурс «ТЭК-2005».; 2005г. Лауреат Конкурса. Работа отмечена - «Благодарность» Министра «Минпромэнерго» России.
Личный вклад автора
Все методические разработки, проведение экспериментальных и расчетных исследований, результаты которых приведены в данной работе, выполнены непосредственно автором.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ в журналах рекомендованных Всероссийской Аттестационной Комиссией (ВАК) и 10 тезисов докладов опубликовано в материалах всероссийских конференций.
Объём и структура работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и библиографического списка из 57 наименований; содержит 126 машинописные страницы основного текста, 74 рисунков и 18 таблицы.
Похожие диссертации на Разработка тепловых характеристик современных энергетических ГТУ при комбинированном производстве электроэнергии и тепла
-
