Выходные газы ГТ поступают в котел-утилизатор (КУ), где очищенная в химоводоочистке (ХВО) вода нагревается газами и превращается в перегретый пар. Последний с температурой ТПЕ=Те направляется в ГТУ двумя потоками: экологический пар (I) поступает в камеру сгорания (КС) установки, понижая температуру сгорания топлива и генерацию оксидов азота, а энергетический пар (II) используется для формирования начальной температуры газов перед ГТ и для охлаждения ее первой ступени. В газовую турбину поток поступает в равновесном состоянии, представляя однородную смесь воздуха, продуктов сгорания топлива и водяного пара. Условно принимается, что при этом массо-и энергообмен между фазами полностью завершен.
В зависимости от цели возникают и требования к впрыску это прежде всего система водоподготовки. Высокое качество по обессоливанию MS7001 впрыскивается 6-8 кг/с пара при этом электрическая мощность увеличивается на 4-10 МВт.
ПГУ ВП системы SPRINT
ГТУ типа LM 6000 (Дженерл Электрик, США), выполненная на базе авиационного газотурбинного двигателя CF6-80C2 с высоким коэффициентом двухконтурности. Унаследовано преимущество базового ГТД, где рабочая частота вращения ротора низкого давления составляет ~3600 об/мин. Он является ведущим и обеспечивает прямое соединение системы низкого давления ГТД с электрогенератором. Модернизированный вариант рассматриваемой ГТУ LM 6000 PC/PD имеет увеличенную электрическую мощность до 43 МВт и КПД производства электроэнергии до 42% (по ISO). В отличии от большинства ГТУ, рассматриваемая установка управляется главным образом воздействием температуры воздуха за компрессором ВД вместо начальной температуры газов перед газовой турбиной ВД.
Применение технологии SPRINT увеличить массовый расход воздуха через компрессор на 23%, повысить электрическую мощность ГТУ на 28%, а ее КПД производства электроэнергии до 40% (показатели «брутто»)
Дальнейшим развитием технологии охлаждения воздуха в компрессоре ГТУ в процессе сжатия является система т.н. Влажной Газовой Турбины или ГТУ на влажном воздухе НАТ цикл (Humid Air Turbine).
ПГУ ВП с открытой схемой системы НАТ
НАТ цикл обладает рядом преимуществ:
повышенная удельная полезная мощность по сравнению с обычной ГТУ вследствие уменьшения затраты мощности в компрессоре. Влажный пар замещает в ГТ часть сжимаемого воздуха;
парогазовый НАТ цикл, как и цикл STIG, характеризуется отсутствием паровой турбины, что уменьшает удельные капиталовложения;
КПД использования теплоты топлива в парогазовой установке приближается к единице вследствие более полного использования его энергии.
Вода после экономайзера (5) при давлении 4÷6 МПа подогревается до температуры несколько ниже температуры насыщения (250÷275оС), охлаждая сжатый воздух. В увлажнителе (3) этот воздух контактирует с подогретой в элементах 1 и 2 водой и насыщается водяными парами одновременно повышая свою температуру. Основная часть теплоты испарения – это накопленная теплота подогретой воды, т.е. имеет место регенерация теплоты сжатого воздуха и передача ее влажному воздуху (6). Он дополнительно нагревается в газовоздушном теплообменнике КУ (4) и вводится в КС ГТУ, где сжигается топливо.
ПГУ ВП с испарителем
Теплота, полученная при сжатии воздуха, используется для испарения воды, впрыскиваемой в поток воздуха после компрессора. Далее полученный влажный воздух поступает в котел-утилизатор (рекуператор), в котором происходит его нагрев уходящими газами. Нагретый влажный воздух затем впрыскивается в камеру сгорания ГТУ.
Преимущества данного цикла такие же, как и в обычном цикле с впрыском пара, - увеличение расхода потока и теплоемкости среды через газовую турбину и, как следствие, увеличение мощности и экономичности установки.
Недостатки: влажный воздух имеет ухудшенные термодинамические характеристики, поэтому для утилизации тепла сбросных газов ГТУ требуются большие поверхности теплообмена КУ и увеличенный диаметр трубок, чтобы пропустить весь расход сжатого воздуха. Это, несомненно приводит к росту капитальных вложений в установку.
ПГУ ВП системы DRIASI
DRIASI (Dual-Recuperated Inter-cooled – After-cooled Steam-Injected)
Данный цикл сочетает впрыск пара, рекуперацию и впрыск воды. Установки, использующие рассматриваемый цикл, более эффективны, чем обычные комбинированные циклы в малых системах мощностью до 30 МВт.
В схему двухступенчатого компрессора ГТУ включены промежуточный охладитель и вторичный охладитель воздуха. Охлаждение воздуха позволяет уменьшить работу, затрачиваемую компрессором на сжатие. Перед подачей в камеру сгорания воздух дополнительно подогревается в котле-утилизаторе, используя теплоту выхлопных газов ГТ. Одновременно в КУ вырабатывается пар, который впрыскивается в камеру сгорания ГТУ и подается на вход ГТ для снижения образования оксидов азота и увеличения расхода среды в ГТ.
Комбинированная парогазовая установка с параллельной схемой работы и впрыском пара в камеру сгорания ГТУ
ПГУ ВП с установкой термического обессоливания
Так как к впрыскиваемому в КС ГТУ пару, а соответственно и к исходной воде для цикла, предъявляются высокие требования по чистоте, имеет смысл осуществить схему ПГУ ВП с установкой термического обессоливания вместо химической водоочистки (ХВО).
Термическая водоподготовка с испарительными установками получила широкое распространение не только на электрических станциях, но и в других технологических процессах. В ряде случаев используют многоступенчатые испарительные установки (МИУ) или многоступенчатые испарительные установки мгновенного вскипания (МИУ МВ).
Вариант отличается от первого тем, что в ней используется промежуточный подогреватель рассола, являющийся одной из поверхностей нагрева котла-утилизатора.
Удельный расход теплоты на обессоливание исходной воды уменьшается с ростом числа ступеней МИУ МВ и площади теплообмена, но при этом увеличиваются капиталовложения в установку. Пар после КУ выходит с давлением, несколько превышающем давление воздуха за компрессором, что обеспечивает возможность его впрыска в КС ГТУ. Утилизация теплоты выходных газов за КУ ограничивается минимальной температурой этих газов на выходе из дымовой трубы.
Выполненные исследования показали, что установки подобного типа по сравнению с ПГУ с КУ характеризуются увеличенными издержками на топливо (на 5… 10%), т.е. обладают меньшей экономичностью , но требуют пониженных капиталовложений на (25… 30%) в установку, а также меньше эксплуатационных затрат на подготовку обессоленной воды.
Тепловая схема ПГУ ВП с установкой термического обессоливания при нагреве рассола дымовыми газами и промежуточным подогревом рассола
МЭС-60
Газотурбинный двигатель (ГТД) в тепловой схеме ПГУ создан на основе авиационного двигателя АЛ-21Ф фирмы «Сатурн», в который внесены ряд изменений, превращающие его в энергетическую установку: турбина компрессора (ГТ) выполнена одноступенчатой, добавлена силовая трехступенчатая газовая турбина (СТ), полностью реконструирована камера сгорания с учетом работы ПГУ на природном газе с впрыском пара, внесены изменения в систему подшипников, предусмотрено паровое охлаждение горячих деталей ГТ и СТ и др.
За ГТУ установлен котел-утилизатор одного давления пара для использования теплоты выходных газов СТ. В нем смонтированы парогенерирующий контур (пароперегреватель, испаритель, экономайзер), газовый сетевой подогреватель (ГСП) подогрева сетевой воды и контактный конденсатор (КК). Последний включен в систему теплонасосной установки и используется для конденсации и сбора сконденсировавшейся влаги: пара, впрыскиваемого в ГТУ, и водяных паров, образовавшихся в результате сгорания природного газа. Используется также скрытая теплота парообразования. Конденсатный бак (Б), подключенный к КК, и питательный насос обеспечивают водой парогенерирующий контур КУ.
ПГУ ВП «Водолей»
Парогазовая установка с впрыском пара «Водолей» выполнена по проекту компании ГП НПКГ «Зоря» – «Машпроект» (Украина) в двух модификациях мощностью 16 и 25 МВт. Она отличается от ПГУ ВП МЭС-60 отсутствием предвключенной паровой турбины и иным способом организации конденсации влаги в контактном конденсаторе за КУ.
Уходящие газы ГТУ с высокой температурой поступают в котел-утилизатор, где за счет частичной утилизации их теплоты генерируется пар. Получаемый перегретый пар подается на впрыск в камеру сгорания ГТУ, за счет чего повышается электрическая мощность ГТУ и массовый расход парогазовой смеси на выходе из газовой турбины. После котла-утилизатора смесь охлаждается в контактном конденсаторе, который устанавливается сразу за КУ по ходу газов. Выделенный из смеси конденсат сливается в бак-накопитель, куда поступает также вода, охлаждающая конденсатор. После этого вода поступает в систему водоподготовки энергоустановки и насосами часть ее подается в котел-утилизатор, а другая часть, предварительно охлажденная в водяном холодильнике, - в контактный конденсатор
Изготовителем предусматривается работа установки с неработающим котлом-утилизатором, если температура газов на входе в КУ не будет превышать 500оС, но при этом значительно снижается электрическая мощность и КПД ГТУ.
Также предусматривается работа установки в режиме выработки электроэнергии и полного или частичного отбора генерируемого в котле пара на технологические нужды объекта. По желанию заказчика может быть установлена дополнительная секция (отопительная) между котлом и контактным конденсатором для получения горячей воды в отопительную сеть.
Система подготовки топлива обеспечивает его очистку в соответствии с предъявляемыми поставщиком оборудования требованиями, и подачу газообразного топлива к камере сгорания ГТД с давлением 30 кгс/см2 и температурой 20÷40оС.
Максимальная мощность установки «Водолей-25» достигается в режиме пиковой нагрузки газотурбинного двигателя с максимально допустимым энергетическим впрыском пара. Минимальная нагрузка энергетической установки определяется условиями работы ГТД без подачи пара в камеру сгорания в соответствии с требованиями завода-изготовителя.
Для обеспечения полного возврата воды, испаряемой в котле-утилизаторе, в цикл содержание водяных паров в парогазовой смеси на выходе КК не должно превосходить количество водяного пара, образующегося в камере сгорания при сжигании природного газа, точнее должно быть меньше его на величину продувок и потерь воды в контуре. Это диктует подачу циркуляционной воды с достаточно низкой температурой (25оС). До этой температуры охлаждается лишь часть циркуляционной воды (15%), большая часть охлаждается до 55оС (см. раздел 3.4) и подается на нижний ярус насадки. Температура образующегося конденсата 65…70оС. Температура парогазовой смеси на входе в КК – 90оС. Температура уходящих газов КУ – 40оС.
Контактный конденсатор в схеме ПГУ ВП
Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:
Email: Нажмите что бы посмотреть