авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Разработка тепловых характеристик современных энергетических гту при комбинированном производстве электроэнергии и тепла

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

МАЛАХОВ

Сергей Владимирович

РАЗРАБОТКА ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СОВРЕМЕННЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ГТУ

ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ТЕПЛА

Специальность 05.04.12 – "Турбомашины и комбинированные

турбоустановки"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации

на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2012

Работа выполнена в ОАО «Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт» (ОАО «ВТИ»).

Научный руководитель – доктор технических наук, член-корреспондент РАН Ольховский Гурген Гургенович.

Официальные оппоненты:

Трухний Алексей Данилович - д.т.н., профессор кафедры «Паровых и Газовых Турбин» Национального исследовательского университета «Московский энергетический институт»

Ильин Евгений Трофимович, - кандидат технических наук, доцент по кафедре ТЭС,  начальник управления технической политики и перспективного развития закрытого акционерного общества «Комплексные энергетические системы».

Ведущая организация - ООО «Сименс Технологии Газовых Турбин».

Защита состоится « 06 » декабря 2012 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д.222.001.01 при ОАО «Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт» (ОАО «ВТИ») по адресу: 115280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ОАО «ВТИ».

Автореферат разослан «____» _______ 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук Березинец Павел Андреевич

Общая характеристика работы

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:

    1. Впервые экспериментально исследованы переменные режимы работы различных типов современных ГТУ в схемах с выработкой электроэнергии и тепла и усановлены характерные для них закономерности.
    2. Разработаны для различных типов зарубежных и отечественной ГТУ методы расчета и построения диаграмм режимов по опытным данным.
    3. 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-64.3А 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 GТ-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:

  1. «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.
  2. Всероссийский конкурс в области энергетики и смежных наук «Новая генерация», Российская Академия Наук и РАО «ЕЭС РОССИИ»; 2004г. Работа отмечена Премией «Новая Генерация 2004».
  3. 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 Высшей 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 рисунка и 18 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении, обоснована актуальность темы и рассмотрены цели, научная новизна и практическая ценность диссертационной работы.

Для планирования работы и контроля состояния ГТУ в процессе эксплуатации необходимо определять нормативные значения их электрической и тепловой мощности (энтальпии отработавших в турбине газов) и КПД при различных режимах и наружных условиях. Для этого необходимо установить зависимости, описывающие режимы работы ГТУ и теплообменных аппаратов и представить их в виде диаграмм режимов.

В первой главе, рассмотрены схемы и конструктивные особенности исследованных ГТУ (рис.1(а-д)) и постановлены задачи исследования.

Приведены расчетные показатели ГТУ при номинальной (100%) базовой нагрузке, при работе на природном газе, для чистой проточной части компрессора и газовой турбины вскоре после начала эксплуатации. Эти показатели: мощность на клеммах электрического генератора и КПД ГТУ, представленные в таблице 1, приведены к стандартным условиям ИСО-2314: наружной температуре 15 ОС, относительной влажности наружного воздуха 60%, барометрическому давлению 101,3 кПа, без потерь (равны нулю) давления на входе и выходе ГТУ и частоте сети 50 Гц.

КНД и КВД – компрессор низкого и высокого давления, КС – камера сгорания, ТВД и ТНД – турбина высокого и низкого давления, СТ – силовая турбина, ЭГ – электрогенератор

Рис.1 (а). Принципиальная схема GT-35

К– компрессор, КС – камера сгорания, КТ – компрессорная турбина, СТ – силовая турбина, ВО – воздухоохладитель, ЭГ – электрогенератор

Рис.1(б). Принципиальная схема GT-10С

КС1 и КС2– выносные камеры сгорания 1 (левая) и 2 (правая)

Рис.1(в). Принципиальная схема V-94.2

 Рис.1(г). Принципиальная схема V-64.3A -4

Рис.1(г). Принципиальная схема V-64.3A

 Рис.1(д). Принципиальная схема ГТЭ-110 -5

Рис.1(д). Принципиальная схема ГТЭ-110

Таблица 1

Расчётные показатели ГТУ на номинальной нагрузке

Параметры и показатели Тип ГТУ
GT-35 GT-10C V-64.3A ГТЭ-110 V-94.2
Расчётные значения
Мощность NЭЛ, МВт 15,7 28,5 63,7 114,5 153,0
КПД ГТУ ЭЛ, % 29,8 35,0 35,0 35,5 33,7
Температура за турбиной t2Т, ОС 381 550 575 517 535
Температура перед турбиной t1Т (ИСО 23-14), ОС ~850 ~1140 ~1180 ~1135 ~1060
Расход воздуха G1К, кг/с 97 94 175 367 500
Степень сжатия в компрессоре, К 12,2 18,0 16,2 14,7 11,2
Концентрация NOX, мг/м3 50 50 50 - 50
КПД ПГУ ПГУ, % 51 - ~51 51
Коэффициент использования тепла топлива ГТУ-ТЭЦ ТТ, % 85 - - - -

В таблице 2 приведены сведения о конструкции этих ГТУ: число ступеней турбомашин, камер сгорания, массогабаритные показатели.

Таблица 2

Конструктивные особенности ГТУ

Особенности конструкции Тип ГТУ
GT-35 GT-10C V64.3A ГТЭ-110 V94.2
Число валов 3 2 1 1 1
Номинальная частота вращения (силовой турбины), об/мин 3000 6500 5400 3000 3000
Число ступеней компрессора 10+8 11 17 15 16
Число ступеней турбины 1+2+3 2+2 4 4 4
Тип камеры сгорания Блочно-кольцевая Кольцевая Кольцевая Блочно-кольцевая Две выносные
Число пламенных труб 7 - - 20 2
Размеры, м:
длина 14,1 12,8 11,0 9,5 14,0
ширина 4,0 4,0 4,0 6,5 12,5
высота 3,7 4,7 4,8 7,0 8,4
Масса турбоблока, т 80 77 110 60 295






Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.