Оценка энергоэффективности использования авиационных газотурбинных установок в

Владимир Владимирович

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Шаповалов Александр Валерьевич

конвертированного АГТД в составе газотурбинной установки, предложение нового пути развития

генерирующих мощностей в Беларуси на базе исследуемой установки, характеризующегося децентрализацией энергопроизводства путем внедрения локальных источников снабжения потребителей энергоресурсами на базе комбинированной выработки теплоты и электроэнергии, и обоснование применения данных установок в составе крупных и средних ТЭЦ для принятия пиковых электрических нагрузок.

Решены следующие задачи:
1. Исследованы ГТУ на базе АГТД, действующие в странах СНГ, Европы и США;
2. Проведен анализ основных характеристик ГТУ на базе АГТД, производимых на предприятиях СНГ;
3. Произведен тепловой расчет газотурбинной теплоэлектроцентрали на базе АГТД, расчет вспомогательного оборудования установки, расчет технико-экономических показателей газотурбинной ТЭЦ, расчет технико-экономических показателей типовой ТЭЦ;
4. На основании проведенных расчетов произведен сравнительный анализ технико-экономических показателей газодвигательных мини-ТЭЦ существующих в Республике Беларусь, и технико-экономических показателей типовой ТЭЦ с результатами, полученными в процессе исследований, относительно ГТУ на базе конвертированного АГТД;
5. Произведен анализ маневренности исследуемой установки, и сравнение ее показателей с показателями ГТУ, действующими на ТЭЦ;

1 – Тепловая схема ГТУ

фильтр; 3 — глушитель выхлопа; 4 — ТВД;

5 — электрогенератор; 6 — возбудитель
Рисунок 2 – Размещение оборудования в здании электростанции фирмы "Бристоль"

электрогенератор;
4 –возбудитель
Рисунок 3 – Компоновка ГТГ мощностью 17,5 МВт

исходные показатели: мощность, МВт 2,5 степень повышения давления 7,2 температура газов в турбине,С на входе 750 на выходе 388,69 расход

газов, кг/с 18,21 количество валов, шт 1 температура воздуха перед компрессором, С 15

Результаты расчетов Расчет компрессора действительная энтальпия воздуха на

выходе из компрессора: i2 = 266,79 кДж/кг действительную температуру воздуха на выходе из компрессора:t2 = f(i2) = 262,88 С Расчет камеры сгорания Коэффициент избытка воздуха на выходе из камеры сгорания составит: α= 5,116 Удельный расход рабочего тела в камере сгорания увеличился на величину: gв= 0,0119 кг/кг Расчет газовой турбины Cуммарная удельная работа расширения газа и охладителя: Нm =406,166 кДж/кг Расход охладителя, отнесенный к расходу воздуха через компрессор: Коэффициент избытка воздуха смеси газа и охладителя: Энтальпия смеси газа и охладителя за турбиной: кДж/кг Температура смеси газов и охладителя на выходе из турбины: С Выходные характеристики ГТУ Расход воздуха при мощности 2,5 МВт: Gk =17,95 кг/с Расход топлива при мощности 2,5 МВт: Gтоп =0,21 кг/с Суммарный расход выхлопных газов: Gг =18,16 кг/с Удельный расход воздуха в турбине: gk =0,00718 (кг/с)/кВт Удельный расход теплоты в камере сгорания: q1=551,07 кДж/кг Эффективный КПД ГТУ: ηe=0,2527 Удельный расход условного топлива на выработанную электроэнергию без утилизации тепла выхлопных газов: bу.т. =511,81 г/(кВт×ч)

топлива на выработку электроэнергии в теплофикационной ГТУ: b = 231,6

г у.т./кВтч. Часовой расход условного топлива на выработку электроэнергии: B = b ·nгту = 0,2316·2500 = 579 кг у.т./ч. Часовой расход условного топлива в ГТУ: B = 1246 кг у.т./ч, где gтоп — расход натурального топлива в ГТУ, кг/с. На выработку теплоты в соответствии с "физическим методом" относится оставшееся количество условного топлива: В = 667 кг у.т./ч. Удельный расход условного топлива на выработку 1 Гкал теплоты в теплофикационной ГТУ составит: b = 147,89 кг у.т./Гкал.

данные: Расход сетевой воды через подогреватель — 75 т/ч Температура воды на

входе — 60 °С Температура воды на выходе — 120 °С Расход газов через подогреватель — 18,16 кг/с Температура газов на входе — 388,69 °С Результаты: Полный перепад температуры газа в подогревателе: tб = 272,09 °С; Полный перепад температуры воды в подогревателе: tм = 60 °С; Необходимая полная поверхность нагрева подогревателя: H = 1394,828 м2; Количество труб в ряду: 34 шт; Количество рядов: 39 шт; Геометрические размеры подогревателя: длина— 1,8 м, ширина— 2 м, высота— 2 м.

конвертированного АГТД АИ-20

проекта ГТТЭЦ на базе АГТД

проекта типовой ТЭЦ

в Республике Беларусь с мини-ТЭЦ на базе АГТД АИ-20  

установок

Таблица 7 –Характеристики маневренности бинарных ПГУ

300 МВт

Выводы:
1) развитие теплоэнергетики Беларуси с применением конвертированных АГТД

является эффективным;
2) наиболее эффективной оказывается комбинированная выработка теплоты и электроэнергии с помощью ГТУ на базе АГТД;
3) установка на базе АГТД может работать как автономно, так и в составе крупных промышленных предприятий и крупных ТЭЦ, как резерв для погашения пиковых нагрузок;
4) установка на базе АГТД имеет низкие удельные капиталовложения, не большой срок окупаемости, сокращенные сроки строительства, благодаря модульности исполнения.