Исследование работы котельного агрегата с газотурбинной надстройкой

Литература

1. Горбунова А. В. Разработка хлебобулочных изделий для диабетиков / А. В. Горбунова // Достижения науки и техники АПК, 2006. № 6. С. 56-58.

2. Сахарный диабет: Учебно-методическое пособие. Вып. 1: Этиология, патогенез, клиника, дифференциальный диагноз, принципы лечения / Сост. М. Е. Стаценко, А. Ф. Косицина, С. В. Туркина, С. Л. Болотова. Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2002. 64 с.

3. Cмолянский Б. Л.Диетология. Новейший справочник для врачей / Б. Л. Смолянский В. Г. Лифляндский. СПб.: Москва. Эксмо, 2003. 816 с.

Исследование работы котельного агрегата с газотурбинной

надстройкой

1 2 Ермолаев И. Д. , Озеринникова К. В.

1Ермолаев Илья Дмитриевич /Ermolaev Пya Dmitrievich - студент;

2Озеринникова Ксения Владимировна / Ozerinnikova Ksenya Vladimirovna - студент, кафедра теплоэнергетики, энергетический факультет, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А., г. Саратов

Аннотация: совместная работа газотурбинных установок с водогрейными и паровыми котлами в котельных позволяет обеспечить надежное электроснабжение собственных нужд, что в свою очередь повышает надежность теплоснабжения потребителей, а также снизить удельный расход топлива на единицу получаемой тепловой и электрической энергии. Цели и задачи. Теплотехнический расчет когенерационной ГТУ, составление режимной карты.

Ключевые слова: когенерационная ГТУ, котельный агрегат, микротурбина, мини-ТЭЦ, совместная работа, природный газ.

Актуальность. В последнее время все большее внимание уделяется применению в энергетике газовых турбин малой и средней мощности. Одно из направлений их использования - это переоборудование котельных в мини-ТЭЦ. В рамках федеральной целевой программы по энергосбережению создание мини-ТЭЦ рассматривается как эффективное решение проблем электро- и теплоснабжения в масштабе небольших регионов, городов, поселков, промышленных предприятий и т.п. Совместная работа газотурбинных установок с водогрейными и паровыми котлами в котельных позволяет обеспечить надежное электроснабжение собственных нужд, что в свою очередь повышает надежность теплоснабжения потребителей, а также снизить удельный расход топлива на единицу получаемой тепловой и электрической энергии [1].

Проблеме использования газового топлива в котельной с каждым годом уделяется все больше внимания. При располагаемой температуре около 2000°С, в маломощных котельных получают теплоноситель относительно низкой температуры, около 90-120°С. Более перспективным направлением является такое, при котором из температуры 2000°С сначала вырабатывается эл. энергия, а затем при остаточной температуре около 500°С вырабатывается потенциал 90-120°С. Вторым моментом является ограниченность запасов природного газа, который является более ценным сырьем чем уголь. Данный подход целесообразно осуществлять с помощью организации газотурбинной надстройки к котельной. При этом в ГТУ вырабатываются эл. энергия за счет снижения природного газа, а выхлопные газы турбины с температурой 450-500°С можно сбрасывать в горелки КА. Поскольку в

отходящих газах ГТУ содержится до 17% кислорода газы можно использовать в качестве окислителя для дополнительного топлива.

Объектом исследования является когенерационная установка производительностью 9,51 т/ч и 447 кВт, в номинальном режиме.

Задачей исследования является исследование когенерационной установки на базе ГТУ, определение совместных характеристик работы газотурбинного и паротурбинного циклов.

Описание технологической схемы установки

Рис. 1. Принципиальная схема установки [2]: 1 - компрессор; 2 - камера сгорания; 3 - турбина; 4 - генератор; 5 - сетевой насос; 6 - дымовая труба; 7 - воздух; 8 - топливный газ; 9 - паровой котел

Технологическая схема работает следующим образом: компрессор 2 всасывает и сжимает наружный воздух (1), далее он поступает в камеру сгорания (3), куда также подается топливо (4) (природный газ), в камере сгорания (3) происходит процесс горения, продукты сгорания поступают на лопатки газовой турбины (5), которая находится на одном валу с электрогенератором (6), электрогенератор в свою очередь вырабатывает электроэнергию, отработавшие газы и газовой турбины (5) при достаточно высоких параметрах и большом коэффициенте избытка воздуха поступают в паровой котел (6), куда поступает также дополнительное топливо, в паровом котле (7) энергия, полученная в процессе горения, передается через испарительные поверхности воде, которую подает в паровой котел (7) сетевой насос (8), пар после котла подается на производство, уходящие газы поступают в дымовую трубу (9) и выбрасываются в атмосферу. Было установлено 2 газотурбинные установки, одна из которых работает в установленном режиме, а другая находится в резерве.

За основу были взяты параметры парового котла ДЕ-14-225ГМ и микротурбины Capstone C800.

В результате расчета были получены совместные характеристики, представленные в таблице 1.

Таблица 1. Режимная карта совместной работы котельного агрегата и микротурбины

№ Наименование показателя Размер -ность Режимы

1 Процент нагрузки котла % 16 25 43 70 90 100

2 Паропроизводитель-ность котла т/ч 1,55 2,38 4,05 6,7 8,64 9,51

4 КПД котла «брутто» % 87,4 90 92,3 93,4 93,6 93,6

5 Расход топлива в ГТУ м3/с 0,0009 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06

6 мощность ГТУ кВт 128 200 264 328 385,72 447,88

7 Расход дополнительного топлива в котел м3/с 0,049 0,066 0,076 0,0802 0,0809 0,0813

Графики зависимости исследуемых величин. 500

N' КВТ 450

400 350 300 250 200 150 100

16

25

43

70

90

100 Нагрузка, %

Рис. 2. График зависимости мощности турбины от нагрузки котла По графику видно, что мощность турбины возрастает с увеличением нагрузки котла.

B, м3/с

0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0

16

25

43

70

90

100 Нагрузка, %

Рис. 3. График зависимости расхода топлива в ГТУ от нагрузки котла

Исходя из графика, в турбину нужно подавать больше топлива, чтобы увеличивать нагрузку котла.

Дальнейшая задача данной работы: изучение фактора надежности в задаче оптимального резервирования мощности в котельных с газотурбинной надстройкой.

Литература

1. Арсеньев Г. В. Энергетические установки. Москва: «Высшая школа», 1991. 273 с.

2. Тонкошкур А. Г. Использование ГТУ для децентрализованного энергоснабжения промышленных предприятий. Саратов: СГТУ, 2002. 86 с.