WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

ПУСТОВАЛОВ ПАВЕЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК И ИХ ТЕПЛОВЫХ СХЕМ

Специальность: 05.14.01 – энергетические системы и комплексы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва – 2012

Работа выполнена на кафедре «Тепловых электрических станций» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ»

Научный консультант: кандидат технических наук, профессор Цанев Стефан Вичев.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор кафедры ТОТ им. М.П. Вуколовича ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» Охотин Виталий Сергеевич кандидат технических наук директор по продажам оборудования ТЭС ООО «Сименс» Девянин Вячеслав Алексеевич

Ведущая организация: ООО "ЭнергоФихтнер", г. Москва

Защита диссертации состоится «13» сентября 2012 г. в 16 час. мин. В аудитории Б-205 ФГБОУВПО «НИУ «МЭИ» на заседании диссертационного совета Д 212.157.14 при Национальном исследовательском университете Московском энергетическом институте по адресу: г. Москва, Красноказарменная ул., 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ».

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью организации) просим направлять по адресу: 111250, г. Москва, ул.

Красноказарменная, д.14, Ученый совет ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ».

Автореферат разослан « __ » ________ 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета _______________к.т.н., доц. Зверьков В.П.

Общая характеристика работы

Актуальность работы.

В современных условиях развития электроэнергетики в Российской Федерации (переход к рынку электроэнергии и мощности, рост цен на топливо) крайне актуальным является внедрение высокоэкономичных генерирующих установок, созданных на базе прогрессивных технологий.

В соответствии с результатами оптимизации структуры генерирующих мощностей, проведённых при разработке «Сценарных условий развития электроэнергетики на период до 2030 года», предусматриваемыми масштабами развития атомной и гидроэнергетики рекомендуемый суммарный объем вводов на ТЭС в период 2011 – 20годы определен в размере 100,8 млн кВт. Приоритет отдан развитию генерации на газе. Объем вводов генерирующих мощностей на газе составляет 83,8 млн кВт (83 % от суммарных вводов на ТЭС).

Значительное наращивание доли газовой генерации требует масштабного внедрения современных технологий - парогазовых и газотурбинных, обеспечивающих повышение среднего КПД ТЭС на газе до уровня не менее 53 %, предусмотренного Генеральной схемой размещения объектов электроэнергетики.

В классе малых и средних мощностей доминирующее положение занимают парогазовые установки с котлами-утилизаторами 2-х давлений. В отдельных случаях используются также ПГУ 1-го давления.

КПД таких установок находится на относительно низком уровне (не более 52%). Возможным путём повышения тепловой экономичности и экономической эффективности энергетических установок на базе газотурбинных технологий является отказ от паросиловой части и усложнение технологической схемы газотурбинной установки.

Цель работы 1. Выполнить сравнение газотурбинных установок различных технологических схем по энергетической эффективности и экономическим показателям.

2. Разработать рекомендации по выбору параметров установок наиболее перспективных схем.

3. Провести оценку экономической эффективности строительства установок наиболее перспективных схем исходя из прогнозируемых условий развития электроэнергетики Российской Федерации.

Научная новизна работы 1. Разработана методика и алгоритм расчёта тепловых схем ГТУ с увлажнением рабочей среды путём применения сатураторов.

2. Проведён анализ различных способов повышения показателей тепловой экономичности ГТУ путём усовершенствования их тепловой схемы.

3. Проведена технико-экономическая оптимизация и разработаны рекомендации по выбору параметров ГТУ усовершенствованных тепловых схем.

4. Проведено сравнение экономической эффективности установок различных схем на базе газотурбинных технологий, впервые проведена оценка экономической эффективности ГТУ с увлажнением рабочей среды путём применения сатураторов в условиях Российской Федерации.

Степень достоверности обеспечивается применением широко используемых методик расчетов элементов тепловых схем газотурбинных установок, апробированных математических методов моделирования и программного обеспечения, а также хорошей сходимостью результатов с публикуемыми результатами других авторов.

Практическая ценность работы.

1. Полученные результаты могут быть использованы производителями газотурбинного оборудования, проектными и инжиниринговыми организациями при создании высокоэффективных энергоустановок малой и средней мощности.

2. Результаты работы и разработанные компьютерные модели используются в учебном процессе при подготовке специалистовэнергетиков на кафедре Тепловых электрических станций МЭИ (ТУ).

Апробация работы и публикации.

Результаты работы докладывались на XIV международной научнотехнической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (2008 г., Москва), XV международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (2009 г., Москва), XVI международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (2010 г., Москва), международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XVI Бернардосовские чтения) (2011 г., Иваново), XVII международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (2011 г., Москва), XVIII международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (2012 г., Москва), научном семинаре кафедры ТЭС НИУ МЭИ (2011 г., Москва), заседании кафедры ТЭС НИУ МЭИ (2012 г., Москва).

По результатам работы имеется 9 публикаций.

Структура и объём диссертации.

Работа состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, списка использованной литературы. Содержание работы изложено на 1страницах машинописного текста. Список литературы содержит наименований.

Содержание работы Во введении рассмотрены перспективы повышения экономичности газотурбинных установок путем совершенствования их тепловых и технологических схем. Сформулированы цели диссертационной работы.

В первой главе проведён анализ основных способов повышения тепловой экономичности газотурбинных установок. Выполнен обзор предлагаемых технологических схем. Выявлено, что в литературе не опубликовано алгоритма расчёта показателей тепловой экономичности газотурбинных установок с увлажнением рабочей среды при помощи сатуратора.

По результатам первой главы обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы основные задачи исследования.

Во второй главе приводятся основные положения методики расчёта показателей тепловой экономичности газотурбинных установок.

Выбрана методика расчёта теплофизических свойств рабочей среды газотурбинных установок со значительным содержанием водяных паров на основе современных программных продуктов.

Проведённые исследования позволили разработать алгоритм расчёта показателей тепловой экономичности газотурбинных установок с увлажнением рабочей среды при помощи сатуратора. Блок-схема разработанного алгоритма представлена на Рис. 1.

Рис. 1. Блок-сх алгоритма рас пок т чности хема счета казателей тепловой экономич ГТУ с ором с сатурато В третьей главе проведён расчетны анализ способо повыш й п ый з ов шения показ г инных ус нствовани их зателей газотурби становок путём усовершен ия тепло схе Был рассм ки ромежуточ овой емы. ли мотрены установк с пр чным охлаж п тии, промежуточны ревом воз ждением воздуха при сжат ым подогр здуха при расшире генерацие тепло уход азов, т ении, рег ей оты дящих га а также устан омбинаци еупомянут ических р новки с ко ией выше тых техни решений.

Было выявлено, что на сов вне вития в, временном уров разв газот ых нологий приме лаждения и турбинны техн енение промохл я пром ва оказыв ое влияни ксимально имый мподогрев вает слабо ие на мак о достижи КПД ГТУ, од спо ют тельному повышен удел Д днако особствую значит нию льной мощн становки, на 26 – 34%, совместное прим ности ус менение этих реше повы мо ( л. зрастает также ений ышает ощность на 75% (см. Табл 1). Воз т оптимальная с точки зрения у ти нь шения удельной мощност степен повыш давле ения.

Табл. 1 Показатели тепловой экономичности газотурбинных установок простого цикла, с промежуточным охлаждением при сжатии (ПО), промежуточным подогревом (ПП) и сочетанием этих решений (ПО+ПП).

Тип цикла К КПД Удельная мощность Значени, % Значение,, % е, % кДж/кг Простой Максимизация цикл Nуд 16 37.4% - 375.0 Максимизация КПД 40 41.9% 12.1% 330.3 -11.9% ПО - 40 41.9% 12.2% 473.8 26.3% ПП Максимизация Nуд 28 39.6% 5.9% 503.4 34.2% Максимизация КПД 40 41.4% 10.8% 497.0 32.5% ПП+ПО - 40 41.5% 11.0% 655.9 74.9% Необходимо отметить, что проведённые автором работы исследования показали, что при повышении совершенства установки (повышение КПД компрессора и турбины, снижение доли воздуха на охлаждение) эффективность ГТУ простого цикла возрастает быстрее, чем эффективность установок с промохлаждением и промподогревом.

Применение регенерации позволяет повысить КПД ГТУ, причем наибольший эффект достигается при невысоких значениях степени повышения давления. При принятых исходных данных максимальная экономичность ГТУ с регенерацией достигается при степени повышения давления =10, КПД ГТУ при этом равен 42,8%.

Совместное применение регенерации и промежуточного охлаждения и подогрева благоприятно влияет на показатели установки.

Промежуточное охлаждение в схемах ГТУ с регенерацией сильнее воздействует на КПД установки, чем промежуточный подогрев. В Табл.

2 приведено сравнение показателей ГТУ с регенерацией с ГТУ простого цикла. Здесь в качестве базового варианта для сравнения принята установка простого цикла с максимальным КПД (для принятых исходных данных). Из таблицы видно, что регенерация без дополнительного усовершенствования схемы позволяет достичь относительно небольшого повышения КПД. Относительно небольшой выигрыш в экономичности в сочетании с невысокой мощностью, потребностью в разработке ГТУ с низкой степенью повышения давления и необходимостью применения теплообменника-регенератора со значительной поверхностью подтверждают нецелесообразность применения регенерации без дополнительного усовершенствования схемы ГТУ.

Табл. 2. Сравнение показателей ГТУ с регенерацией различных схем с ГТУ простого цикла.

Тип цикла К КПД Удельная мощность Значение,, % Значение,, % % кДж/кг Максимизация Простой Nуд 16 37.4% -10.8% 375.0 13.6% цикл Максимизация КПД 40 41.9% - 330.3 Регенерация 11 42.8% 2.2% 349.9 5.9% Регенерация +Промохлаждение 20 46.5% 11.1% 435.0 31.7% Регенерация +Промподогрев 15 44.2% 5.5% 458.4 38.8% Регенерация + Промохлаждение + Промподогрев 40 49.3% 17.6% 631.5 91.2% Промежуточный подогрев позволяет достичь относительного повышения экономичности установки с регенерацией на 5,5% по сравнению с ГТУ простого цикла, удельная мощность возрастает на 40,2%. Однако, регенератор в таких установках работает в условиях весьма высоких температур, температура газов за турбиной в приведённом таблице случае равна кт = 766 °C (против кт = 634 °C для установки с регенерацией без промподогрева). Столь высокая температура требует применения дорогостоящих материалов для изготовления регенератора и может негативно сказаться на надёжности его работы. Таким образом, перспективность установок с регенерацией и промподогревом вызывает серьёзные сомнения.

Промежуточное охлаждение воздуха в сочетании с регенерацией позволяет достичь относительного повышения КПД на 11,1%, удельная мощность установки возрастает на 31,7%. Следует отметить, что для ГТУ с регенерацией и промохлаждением оптимальная степень повышения давления достаточно высока, =20. Температура газов за турбиной в этом случае равна кт = 523 °C, что значительно ниже значения для ГТУ без промохлаждения. Менее высокая температура газов позволяет достичь более высокой надежности регенератора.

Кроме этого, более высокая степень повышения давления приводит к уменьшению размеров воздуховодов, позволяет сделать регенератор более компактным. Сложность схемы установок с регенерацией и промохлаждением относительно невысока. Эти факторы позволяют сделать вывод о перспективности газотурбинных установок с промежуточным охлаждением воздуха при сжатии и регенерацией.

Комбинация промежуточного охлаждения воздуха при сжатии и подогрева при расширении в сочетании с регенерацией теплоты уходящих газов позволяет достичь повышения КПД на 17,6%, удельная мощность возрастает почти вдвое, на 91,2%. Температура газов за турбиной кт = 623 °C несколько ниже, чем в установках с регенерацией без дополнительных усовершенствований тепловой схемы. Оптимальная степень повышения давления =40. Столь высокое значение может вызвать проблемы при создании установок невысокой мощности вследствие чрезвычайно малых высот лопаток компрессора высокого давления.

В четвёртой главе рассмотрены установки с увлажнением рабочей среды, выбранные для исследований по результатам анализа опубликованных данных.

Выявлено тановки с ом воды в сжатый п о, что уст с впрыско в й воздух перед реген м IR) не облад достаточн нератором (схема WI е дают д ными преимущества пере устано уточным охлажде ами ед овками с промежу ением возду с цией. При е установо ы WIR уха при сжатии и регенерац именение ок схемы не пр яется целе ным.

редставля есообразн Были подробно рассмо ки п отрены газотурбинные установк с увлаж в яющих ко орах).

жнением рабочей среды в увлажня олоннах (сатурато Тепл ма просте ТУ с сату на на Рис ловая схем ейшей ГТ уратором приведен с. 2, а её п и вой номичност в зав и епени показатели теплов экон ти висимости от сте повы авления в ссоре – на ышения да в компрес а Рис. 3.

Рис. 2 ая схема пр й ГТУ с са м. К – ком О 2. Теплова ростейшей атуратором мпрессор, ОСВ – охлад атого духа, тор, егенератор КС – камера дитель сжа возд Сат – сатурат Р – ре р, сгора урбина, ЭК майзер ания, ГТ – газовая ту К - эконом 50.4 150.50 149.49.6 49.Вт э, % Nэ, МВ 49.2 48.8 48.48.4 8 12 16 20 24 28 32 36 1 8 Степень пов вления вышения дав Рис. 3 мость электрическог утто ГТУ с сатурато ошная 3. Зависим го КПД бру ором (спло линия трической мощности рная линия ени повыш я) и элект и (пунктир я) от степе шения давле ения Как видно из вышеприведённого рисунка, максимальный КПД установки равен 50,15% и достигается при степени повышения давления в компрессоре =20 22. При дальнейшем увеличении величины экономичность установки снижается, однако её мощность монотонно возрастает (при постоянном расходе воздуха через компрессор).

Был проведён анализ влияния параметров ГТУ с сатуратором на показатели тепловой экономичности. Было выявлено, что снижение температуры воздуха за ОСВ благоприятно влияет на показатели тепловой экономичности установки. При изменении данной величины в ОСВ диапазоне возд = 90 130 °C наибольший КПД установки достигался ОСВ при =20 и был равен Э = 50,15 % при возд =90 °C и Э = ОСВ 49,83 % при возд = 130 °C, таким образом увеличение температуры воздуха за ОСВ на 40 °C снижает максимальный КПД установки на 0,ОСВ %. Необходимо также отметить, что при увеличении возд её влияние на эффективность установки несколько снижается. Так, при увеличении ОСВ возд с 90 до 100 °C максимальный КПД снижается на 0,1 %, а при ОСВ увеличении возд с 120 до 130 °C КПД снижается только на 0,06 %.

Зависимости электрического КПД ГТУ с сатуратором от степени повышения давления для различных температур воздуха за ОСВ приведены на Рис. 4.

50.50.90 °C 100  49.49.110  49.hэ, % 120  49.Tосв'' = 130  возд 48.48.48.48.8 12 16 20 24 28 32 36 Степень повышения давления Рис. 4. Зависимость электрического КПД ГТУ с сатуратором от степени повышения давления для различных температур воздуха за ОСВ Помимо КПД температура воздуха за ОСВ также оказывает влияние на мощность установки. Степень влияния температуры воздуха за ОСВ на мощность установки имеет те же тенденции, что и у КПД, то есть усиливается с увеличением степени повышения давления и ОСВ ОСВ уменьшается с повышением возд. При увеличении возд с 90 до 1°C мощность установки снижается на 0,5 – 1,0 МВт (0,64% – 0,98% от ОСВ мощности), а при увеличении возд с 120 до 130 °C мощность снижается на 0,3 – 0,7 МВт (0,44% – 0,74%) в зависимости от степени повышения давления. При =20, что соответствует максимальному ОСВ КПД, снижение мощности при повышении возд с 90 до 130 °C составляет 2,2 МВт, что составляет 2,5% от мощности установки.

Изменение температуры воды за ОСВ и экономайзером при сохранении температуры воды перед сатуратором неизменной не влияет на показатели тепловой экономичности установки. Их изменение приводит к перераспределению потоков воды между экономайзером и ОСВ, что приводит к изменению температурных напоров в них, соответственно меняются их площади. Таким образом, выбор этих параметров производится при технико-экономической оптимизации.

Проведённые оценки показали, что конденсация воды из уходящих газов и возврат её в цикл установки не представляют технических затруднений. Установка с сатуратором может работать в замкнутом по воде цикле при температуре охлаждающей воды, не превышающей 30 – 35 °C. Дополнительное сопротивление на тракте уходящих газов несколько снижает эффективность установки, её максимальный КПД снижается на 0,66%.

Анализ способов совершенствования тепловой схемы ГТУ с сатуратором показал, что применение впрыска воды в воздух перед компрессором позволяет повысить КПД установки на 2,79% и снизить расход воды на 20% за счёт незначительного снижения мощности установки. Оптимальная степень повышения давления при этом незначительно повышается ( =22).

Применение промежуточного охлаждения воздуха при сжатии в компрессоре значительно повышает оптимальную степень повышения давления ( =44), электрический КПД установки при этом равен 54,67 %. Высокая степень повышения давления при высокой удельной мощности установки (соответственно, низком расходе воздуха) ставят под сомнение перспективность создания установок небольшой мощности ввиду чрезвычайно малых высот последних лопаток компрессора высокого давления. Для мощных установок высокая удельная мощность и высокий КПД являются серьёзными преимуществами.

Автором предложено усовершенствование тепловой схемы ГТУ с сатураторами. В представленных в литературе схемах подпиточная вода подводится перед охладителем сжатого воздуха. Автором работы предлагается подводить подпиточную воду перед экономайзером.

Снижение температуры воды перед экономайзером позволит утилизировать большее количество теплоты из уходящих газов, что повышает экономичность установки. Предлагаемое усовершенствование позволяет повысить КПД установки на 0,55 % (абсолютных).

В пятой главе проведена оценка экономической эффективности строительства ГТУ с промежуточным охлаждением и регенерацией, ГТУ с сатуратором, впрыском воды перед компрессором и системой конденсации воды из уходящих газов (схема AHAT) в сравнении с парогазовой установкой с котлом-утилизатором 2-х давлений.

Проведена технико-экономическая оптимизация ГТУ с промежуточным охлаждением и регенерацией, ГТУ с сатуратором, впрыском воды перед компрессором и системой конденсации воды из уходящих газов. Найденные оптимальные значения параметров ГТУ с промежуточным охлаждением воздуха при сжатии и регенерацией приведены в Табл. 3, оптимальные значения параметров ГТУ сатуратором и впрыском воды перед компрессором – в табл. 4.

Табл. 3. Оптимальные значения параметров ГТУ с промохлаждением и регенерацией Степень повышения давления в компрессоре низкого 4,давления Степень повышения давления в компрессоре высокого 4,давления Температура воздуха перед компрессором высокого давления Степень регенерации 0,Табл. 4. Оптимальные значения параметров ГТУ с сатуратором и впрыском воды перед компрессором Степень повышения давления в компрессоре 20,Степень регенерации 0,Температура воздуха за ОСВ 1Температура воды за ОСВ 1Температура воды перед сатуратором 1Основные показатели тепловой экономичности установок приведены в Табл. 5 и Табл. 6.

Табл. 5. Показатели тепловой экономичности ГТУ с промохлаждением и регенерацией (условия ISO) брутто 54,4 МВт Мощность нетто 53,7 МВт брутто 46,43 % КПД нетто 45,81 % Табл. 6. Показатели тепловой экономичности ГТУ схемы AHAT (условия ISO) брутто 88,1 МВт Мощность нетто 86.3 МВт брутто 53,91% КПД нетто 52,75% Стоимость оборудования ГТУ с промохлаждением и регенерацией составила 31,24 миллиона долларов, или 593 долл/кВт установленной мощности, что значительно ниже затрат на традиционные ПГУ с котлами-утилизаторами. Удельная стоимость ГТУ схемы AHAT достигает 761 долл/кВт установленной мощности.

Для корректного сравнения экономической эффективности рассматриваемых установок сравниваемые варианты схем были приведены к одинаковому энергетическому эффекту – мощности брутто. В качестве базовой была принята мощность парогазовой установки с котлом-утилизатором. Капитальные затраты пересчитывались через удельные значения. Исходные данные для сравнения экономической эффективности приведены в Табл. 7.

Табл. 7. Исходные данные для сравнения экономической эффективности энергоустановок ПГУ ГТУ с ГТУ схемы промохлаждением AHAT и регенрацией Мощность брутто, МВт 64,7 64,7 64,КПД брутто, % 52.20% 46.43% 53.91% Эсн, % 3.7% 1.4% 2.1% Мощность нетто, МВт 62.3 63.8 63.Удельные затраты на оборудование, 700 593 7долл./кВт Затраты на оборудование, тыс. руб. 1 358 700 1 154 895 1 475 1Суммарные кап. затраты, тыс. руб. 2 717 400 2 194 300 2 876 5Результаты расчетов для базового варианта стоимостей при различном числе часов использования установленной мощности приведены в Табл. 8.

Табл. 8. Результаты оценки экономической эффективности энергоустановок различных схем hуст = 40 ПГУ РЕГ+ПО AHAT Дисконтированный срок окупаемости, лет 10.19 8.73 10.ЧДД, тыс. руб. 1 795 604 1 996 095 1 903 3IRR, % 17.66% 20.09% 17.61% hуст = 60 ПГУ РЕГ+ПО AHAT Дисконтированный срок окупаемости, лет 9.62 8.42 9.ЧДД, тыс. руб. 2 093 343 2 186 817 2 260 7IRR, % 18.68% 20.82% 18.75% hуст = 80ПГУ РЕГ+ПО AHAT Дисконтированный срок окупаемости, лет 8.99 8.05 8.ЧДД, тыс. руб. 2 490 330 2 440 591 2 737 2IRR, % 19.96% 21.75% 20.19% Из Табл. 8 видно, что ГТУ с промохлаждением и регенерацией позволяют получить более высокий доход (на 11% по сравнению с ПГУ) при низком числе часов использования установленной мощности.

В этом случае наибольшую роль играют низкие удельные капитальные затраты. Установки схемы AHAT даже при низком числе часов использования установленной мощности являются экономически более эффективными (доход на 6% выше чем для ПГУ). При hуст, равном 60часов в год преимущество ГТУ с промохлаждением и регенерацией перед ПГУ снижается до 4%. При hуст, равном 8000 часов в год, наибольший доход позволяют получить установки схемы AHAT (на 10% выше по сравнению с ПГУ). Следует отметить, что установки AHAT позволяют получить более высокий по сравнению с ПГУ доход независимо от числа часов использования установленной мощности, это преимущество увеличивается с ростом числа часов использования установленной мощности.

Анализ чувствительности экономической эффективности показал, что преимущество ГТУ с промохлаждением и регенерацией по сравнению с ПГУ с котлами-утилизаторами повышается при снижении цены на топливо и снижается при одновременном росте цен на топливо и электроэнергию. Экономическая эффективность ГТУ схемы AHAT имеет обратную тенденцию, преимущество таких установок увеличивается при одновременном росте цен на сырье и отпускаемую продукцию.

ВЫВОДЫ:

1. Разработана методика и алгоритм расчёта показателей тепловой экономичности энергетических газотурбинных установок с увлажнением рабочей среды путем применения сатураторов. Методика была адаптирована для использования в программном продукте «Thermoflex».

2. Проведён сравнительный анализ способов совершенствования энергетических газотурбинных установок, их тепловых и технологических схем.

3. Проведена оценка капитальных затрат на газотурбинные установки с регенерацией и промежуточным охлаждением воздуха при сжатии и газотурбинных установок с сатуратором.

4. Проведена технико-экономическая оптимизация параметров газотурбинных установок с регенерацией теплоты уходящих газов и промежуточным охлаждением воздуха в компрессоре и установок с регенерацией, увлажняющей колонной и впрыском воды в воздух перед компрессором (схема AHAT).

5. Впервые проведён анализ экономической эффективности энергетических газотурбинных установок с увлажнением рабочей среды путем применения сатураторов в условиях Российской Федерации.

6. Среди установок, в которых не используется увлажнение рабочей среды, наиболее перспективной является установка с промохлаждением и регенерацией. Подобные установки экономически более эффективны по сравнению с парогазовыми установками, их преимущество очевидно при невысоком числе часов использования установленной мощности или при низких ценах на топливо. Это позволяет рекомендовать установки данной схемы для использования в качестве пиковых источников электроэнергии.

7. Газотурбинные установки с сатуратором, регенерацией и впрыском воды перед компрессором (схема AHAT) экономически более эффективны по сравнению с парогазовыми установками 2-х давлений во всех рассмотренных сценариях. В экономической ситуации в соответствии со «Сценарными условия развития электроэнергетики на период до 2030 года» данные установки позволяют получить на 10 % больший доход по сравнению с ПГУ 2-х давлений. Представляется целесообразным разработка и внедрение подобных энергоустановок.

8. Для газотурбинных установок с сатуратором, регенерацией и впрыском воды перед компрессором (схема AHAT) оптимальным является следующее сочетание параметров: степень повышения давления в компрессоре =20,5, степень регенерации = 0,85, ОСВ температура воздуха за ОСВ возд = 125°, температура воды за ОСВ ОСВ САТ вод = 160°, температура воды перед сатуратором вод = 165°.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. К вопросу о карнотизации цикла Брайтона энергетических газотурбинных установок / Цанев С.В., Буров В.Д., Пустовалов П.А. // Энергосбережение и водоподготовка, 2010, №6. с. 2 – 6.

2. Энергетические характеристики ГТУ с влажной регенерацией / Цанев С.В., Буров В.Д., Пустовалов П.А. // Вестник МЭИ, 2009, №2. с. 11 – 15.

3. Способы дожигания топлива в тепловых схемах энергетических ГТУ / Цанев С.В., Буров В.Д., Пустовалов П.А. // Вестник МЭИ, 2009, №3. с. 12 – 16.

4. Применение энергетических ГТУ с регенерацией в тепловых схемах парогазовых установок./ Пустовалов П.А., Цанев С.В. // Тез.

докл. ХIV Межд. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». МЭИ, 2008. с. 201202.

5. Оценка эффективности газотурбинных установок с «влажной» регенерацией. / Пустовалов П.А., Цанев С.В. // Тез. докл. ХV Межд.

науч.-техн. конф. студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». МЭИ, 2009 с. 164-165.

6. Анализ схем ГТУ с регенерацией, использующих в качестве рабочего тела влажный воздух. / Пустовалов П.А., Цанев С.В. // Тез.

докл. ХVI Межд. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». МЭИ, 2010 с. 207209.

7. Совершенствование энергетических ГТУ путём карнотизации цикла Брайтона / Пустовалов П.А., Цанев С.В., Буров В.Д. // Сбоник научных трудов Межд. науч.-техн. конф. «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XVI Бернардосовские чтения). Иваново, 2011 с. 8-11.

8. Карнотизация цикла Брайтона энергетических газотурбинных установок / Пустовалов П.А., Цанев С.В. // Тез. докл. ХVII Межд. науч.техн. конф. студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». МЭИ, 2011 с. 186-188.

9. Оптимизация схем и параметров газотурбинных установок с сатуратором / Пустовалов П.А., Цанев С.В. // Тез. докл. ХVIII Межд.

науч.-техн. конф. студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». МЭИ, 2012 с. 189.







© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.